Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Ежегодно в мире диагностируется более 10 миллионов больных первичными злокачественными новообразованиями. Метастазы в печень и легкие представляют собой наиболее частые и в большинстве случаев трудноизлечимые осложнения злокачественных заболеваний. Несмотря на усовершенствование уже имеющихся и внедрение новых методов диагностики, в 50-75% случаев эта патология выявляется поздно, когда больному помочь уже практически невозможно [5]. Огромное число исследований сфокусировано на поиске маркеров предрасположенности к возникновению метастазов для их ранней диагностики, с одной стороны, и выявлении факторов, позволяющих прогнозировать развитие заболевания и оптимизировать методы лечения – с другой. На сегодняшний момент накоплено множество данных, подтверждающих участие факторов роста в развитии и прогрессировании злокачественных новообразований. Нередко эти сведения достаточно противоречивы.

Целью работы явилось изучение динамики инсулиноподобных факторов роста I и II типов (IGF-I, IGF-II) и трансформирующего фактора роста β1 (ТGF-β1) в печени и легких на ранних этапах метастазирования.

Материалы и методы исследования

Работа выполнена на 42 белых беспородных крысах самцах массой 220-250 граммов. 1 группу (К 1) составили интактные крысы (7 шт.); 2 группу (К 2) – крысы с подкожно выведенной селезенкой (7 шт.); 3 группу - крысы через 1 неделю после введения саркомы 45 (С-45) в селезенку (7 шт.); 4 группу - крысы через 2 недели после введения С-45 в селезенку (7 шт.); 5 группу - крысы через 1 неделю после введения С-45 в подключичную вену (7 шт.); 6 группу - крысы через 2 недели после введения С-45 в подключичную вену (7 шт.).

Модель экспериментального метастазирования в печень воспроизводили по следующей схеме. Предварительно, за 3-4 недели до перевивки С-45, под кожу живота выводили селезенку. Затем путём интралиенальной инъекции помещали опухолевые клетки в орган (0,1 мл взвеси С-45 в физиологическом растворе, 1×106), где впоследствии развивался первичный опухолевый узел, метастазирующий в печень [3]. Модель экспериментального метастазирования в легкие осуществлялась путем введения взвеси клеток С-45 (в объеме 0,5 мл в физиологическом растворе, 2×106) в подключичную вену [4].

Крыс умерщвляли путем декапитации на гильотине. Извлекали печень и легкие (визуально: без опухоли); 100 мг ткани промывали 1×фосфатно-солевым буфером (PBS), гомогенизировали в 1×PBS и оставляли на ночь при -20 °С. В дальнейшем для полного разрушения клеточных мембран проводили два цикла замораживания-оттаивания. Полученную суспензию центрифугировали 5 минут при 5000 g (2-8 °С). Перед исследованием образцы размораживали и ещё раз центрифугировали. Определение факторов роста проводили методом ИФА с применением стандартных тест-систем.  

Статистическую обработку полученных результатов проводили при помощи параметрического критерия Стьюдента на персональном компьютере посредством программы STATISTICA 10.0 и непараметрического критерия Вилкоксонна-Манна-Уитни. Достоверными считали различия между двумя выборками при р<0.05.

Результаты исследования и их обсуждение

Содержание факторов роста в ткани печени и легких у крыс с метастазами в этих органах

(на 1 г ткани)

Примечание. * - достоверные отличия от интактных крыс, + - достоверные отличия от крыс с подкожно выведенной селезенкой, 1 – достоверные отличия от 1 недели метастазирования, ▲  - достоверные отличия ткани печени от легких.

Большее содержание IGF-II и меньшее содержание TGF-β1 в печени по сравнению с легкими у интактных крыс связано, по всей видимости, с большей пролиферативной активностью гепатоцитов. Известно, что IGF-II является мощным митогенным фактором для многих клеток, он стимулирует их пролиферацию и дифференцировку, в то же время TGF-β1 является важным регуляторным супрессорным фактором в гепатоцитах [8]. Резкое увеличение концентрации IGF-II в печени после выведения селезенки под кожу могло явиться следствием модификации кровообращения из-за дислокации селезенки, что создавало условия для ещё большей активации пролиферативных процессов в печени.

Большее содержание TGF-β1 в легких у интактных крыс могло быть обусловлено большим стромальным компонентом в них. Известно, что в нормальных нетрансформированных клетках TGF-β1 стимулирует продукцию белков экстрацеллюлярного матрикса – коллагена и фибронектина, а также снижает уровень секреции ферментов деградации внеклеточного матрикса – коллагеназы, гепариназы и стромелизина [1].

II. Модель экспериментальных метастазов в печень. Через 1 неделю после введения в селезенку опухолевой взвеси С-45 в печени отмечалось уменьшение содержания IGF-II - более чем в 2 раза, в результате коэффициент IGF-I/IGF-II увеличивался в 3,7 раза относительно К2. ТGF-β1  также увеличивался, он был в 2,9 раза больше, чем у интактных животных (таблица).

Через 2 недели от начала воссоздания метастатического процесса в печени в ней увеличивались уровни IGF-I и IGF-II относительно крыс из предыдущего срока наблюдения соответственно в 1,6 и 1,5 раза. Коэффициент IGF-I/IGF-II не изменялся. Концентрация ТGF-β1 оставалась такой же высокой, как и на предыдущем сроке наблюдения (таблица).

III. Модель экспериментальных метастазов в легкие. Через 1 неделю метастазирования в легких в 2,2 раза увеличивался уровень IGF-II, в результате коэффициент IGF-I/IGF-II снижался во столько же раз (таблица). Через 2 недели - уменьшались значения обоих инсулиноподобных факторов роста относительно предыдущего срока наблюдения: IGF-I – в 1,6 раза, IGF-II – в 2,8 раза соответственно, при этом IGF-II восстанавливался до интактных значений, а IGF-I – был в 1,7 раза меньше, чем у интактных животных. Коэффициент IGF-I/IGF-II, напротив,  увеличивался в 2,3 раза. ТGF-β1 увеличивался в 1,5 раза (таблица).

Необходимо отметить, что уровни исследуемых факторов роста в органах складываются из нескольких составляющих. Известно, что эти субстанции синтезируются как клетками самих органов, с одной стороны, так и опухолевыми клетками - с другой. Через 1 неделю от начала метастазирования в величину факторов роста основной вклад, по всей видимости, вносят гепатоциты и альвеолоциты. Нами установлено, что первым начинает «реагировать» IGF-II: изначально увеличенный его уровень в печени снижается, а низкий уровень в легких - увеличивается до примерно одинаковых цифр. Напрашивается вывод, что для хорошего «приживления» злокачественных клеток в органах должен сформироваться определенный, больший, чем у интактных крыс, уровень IGF-II.

Через 2 недели от начала метастазирования клетки саркомы, попавшие в органы из кровеносных сосудов, начинают делиться и «работать» более активно. В результате в печени уровни обоих инсулиноподобных факторов роста увеличиваются. Известно, что лиганды IGF являются потенциальными митогенными и антиапоптозными пептидами, могут продуцироваться опухолевыми клетками и клетками стромы опухолей. Высокий уровень IGF-I в сыворотке крови коррелирует с высоким риском рака толстой кишки, предстательной железы, мочевого пузыря, молочной железы. Повышенная экспрессия IGF-II участвует в качестве биомаркера риска колоректального рака. Выявлена связь между стимуляцией рецептора IGF-I и опухолевой прогрессией. Рецептор IGF-I широко сверхэкспрессируется во многих видах рака и способствует пролиферации раковых клеток, их адгезии и миграции, имеет решающее значение для выживания раковых клеток и метастазов, в том числе и в печени [7; 9].

В легких, напротив, через 2 недели метастазирования уровень обоих IGF снижается. Причиной этого явления может быть связь лигандов с рецепторами. Возможно, что разная динамика уровней IGF-I в печени и легких через 2 недели метастазирования связана с особенностями экспериментальных моделей, выбранных нами для исследований. В легкие опухолевые клетки поступали одномоментно и однократно. В печень клетки саркомы могли попадать из опухоли, растущей в селезенке, не один раз. Известно, что уровень IGF-I в крови зависит от действия на печень не только соматотропного гормона, но и половых стероидов, тиреоидных гормонов, глюкокортикоидов, инсулина. При этом инсулин, андрогены, эстрогены повышают секрецию IGF-I печенью, а глюкокортикоиды ее снижают [2]. В перспективе необходимо более полное исследование системы инсулиноподобных факторов роста при метастазировании в печень и легкие, включая рецепторы и белки-переносчики.

Процесс формирования метастазов приводил к увеличению ТGF-β1 в обоих органах: при метастазировании в печень его величина возрастала через 1 неделю эксперимента, в легких – через 2 недели. Установлено, что доминирование проонкогенной активности TGF - β1 реализуется посредством его участия в процессах эпителиально-мезенхимального перехода, ангиогенеза, а также в процессе формирования иммунной супрессии [1]. Известно, что TGF -β1 может усиливать пролиферацию и миграцию клеток гепатоцеллюлярной карциномы [10]. Следовательно, в печени формирование метастатических узлов начинается раньше и интенсивность этого процесса выше, чем в легких.

Заключение

Таким образом, динамика факторов роста на ранних стадиях развития метастазов в печени и легких имела как общие черты, так и отличия.

К общим ранним признакам метастазирования можно отнести отсутствие сдвигов IGF-I и изменение уровня IGF-II через 1 неделю метастазирования, а также увеличение содержания ТGF-β1 в обоих органах.

К отличительным - разнонаправленные сдвиги IGF-I через 2 недели и IGF-II на обоих сроках наблюдения, а также более позднее увеличение уровня ТGF-β1 в легких (через 2 недели метастазирования) по сравнению с печенью (через 1 неделю метастазирования).

Рецензенты:

Шихлярова А.И., д.б.н., профессор ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава России, г. Ростов-на-Дону;

Непомнящая Е.М., д.м.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории иммунофенотипирования ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава России, г. Ростов-на-Дону.