Рак яичников (РЯ) на протяжении многих лет занимает лидирующие позиции среди опухолей женской репродуктивной системы и остается одним из самых распространенных заболеваний, с чрезвычайно высокой склонностью к рецидивированию [1]. Наиболее часто данной патологией страдают женщины трудоспособного возраста - 45-60 лет, что придает проблеме высокую социальную значимость [2].
В течение последних 5 лет число заболевших увеличилось более чем на 8,5%, а число летальных исходов от данной патологии остается неизменно высоким. Пятилетняя выживаемость больных распространённым РЯ III-IV стадии составляет не более 30% [2]. Это, прежде всего, обусловлено запоздалой диагностикой – более 80% первичных больных имеют III-IV стадии заболевания. Несомненно, отсутствие скрининга, бессимптомное течение заболевания, высокий уровень рецидивирования, частое ограничение выполнения оптимального хирургического вмешательства и малоэффективная химиотерапия усугубляют ситуацию. Около 70% заболевших раком яичников достаточно хорошо поддаются химиотерапевическому лечению платиносодержащими препаратами, которое позволяет закрепить эффект от хирургического вмешательства [3; 4].
В связи с наличием диссеминированного опухолевого процесса, на сегодняшний день остается открытым вопрос о выборе варианта инициального лечения при данной патологии с невозможностью выполнения на первом этапе оптимальной циторедуктивной операции. В таких случаях лечение следует начинать с проведения индукционной полихимиотерапии по стандартной схеме с последующим выполнением хирургического вмешательства и последующих курсов цитостатической терапии [4; 5]. Стоит отметить, что практически у всех пациенток в период от 6 месяцев до 2 лет после окончания лечения развивается рецидив заболевания, как правило, устойчивый к ранее проведенной полихимиотерапии. Вследствие этого возникает более агрессивный процесс, сопровождаемый тяжелыми осложнениями в виде плеврита, асцита, кахексии и кишечной непроходимости [2]. Прогрессирующий характер развития рака яичников, высокая устойчивость, приобретаемая к различным цитостатикам, определяются совокупностью свойств трансформированных опухолевых клеток, в том числе и их высокой гетерогенностью [6]. В последнее время среди субпопуляций опухолевых клеток выделяют особую группу, имеющую целый ряд общих свойств с обычными стволовыми клетками – опухолевые или раковые стволовые клетки (ОСК) [7-9]. Наличие этих клеток доказано в опухолях и метастатических очагах различной локализации, причем именно ОСК определяют высокую туморогенность и агрессивность новообразования, ее устойчивость к проводимому лечению [10; 11]. Сегодня у онкогинекологов сложилось ясное понимание того, что для достижения существенных результатов в борьбе с таким коварным заболеванием, как рак яичников, следует снижать частоту рецидивов, возникающих после проведения лечения, и найти возможности для преодоления лекарственной резистентности [2]. Это может быть достигнуто путем выявления комплекса молекулярно-генетических, иммуногистохимических, морфологических показателей, позволяющих осуществить достоверную оценку состояния конкретного пациента, предположить характер наиболее вероятной реакции опухоли и организма на используемые препараты и осуществить выбор наиболее результативной схемы химиотерапии.
Цель исследования: на основе данных литературы рассмотреть потенциальную роль опухолевых стволовых клеток в процессах рецидивирования, агрессивного поведения и устойчивости к платиносодержащим режимам полихимиотерапии при РЯ.
Патогенез рака яичников. Совокупность результатов экспериментальных, эпидемиологических, клинических и эндокринологических исследований до сих пор не позволяет отнести РЯ к группе гормонозависимых опухолей, хотя его возникновение объясняют, главным образом, нарушением гормонального баланса в системе гипоталамус-гипофиз-яичники [11]. В настоящее время установлено, что причиной злокачественной трансформации клеток является накопление мутаций в протоонкогенах и/или в генах-супрессорах. Протоонкогены кодируют белки, играющие роль в процессах позитивной регуляции деления и дифференцировки клетки, а также мутации в этих генах, сопровождаемые их трансформаций в онкогены, приводят в конечном итоге к неконтролируемой пролиферации клеток и возникновению опухоли.
Гены-супрессоры ответственны за синтез белков, осуществляющих контроль деления и индукцию апоптоза клетки. Мутации в данных типах генов изменяют чувствительность клеток к проапоптотическим сигналам, что способствует повышению их выживаемости и также приводит к появлению трансформированных клеток [12].
В конце 90-х годов накопилось достаточное количество доказательной роли воспалительной составляющей в овариальном канцерогенезе [2]. Основным фактором, совмещенным с развитием хронического воспаления и пролиферации, является травмирование поверхностного эпителия яичника вследствие овуляции. При этом РЯ является итогом процессов повреждения и репарации овариального эпителия, повторяющих с каждой овариальной фазой цикла и вследствие ошибок репликации ДНК, общего мутагенеза и потери биологически активных супрессорных генов [13].
На сегодняшний день выделяют четыре биологических фактора, приводящих к канцерогенезу: 1) мутагенный потенциал в очаге хронического воспаления; 2) образование сигнальных молекул, участвующих в провоспалительных реакциях (трансформирующий фактор роста в (TGFp), IL-10, IL-4, TNFa (фактор некроза опухоли), IL-1, IL-6, IL-17, IL-18. Эти цитокины продуцируются в основном активированными моноцитами и макрофагами преимущественно в очаге воспаления; 3) участие провоспалительного клеточного микроокружения в канцерогенезе (микроокружение включает опухолевую строму с кровеносными лимфатическими сосудами и клетки иммунного воспаления); 4) образование пула опухолевых стволовых клеток при нарушении процессов тканевой репарации в очаге хронического воспаления [14].
Многие исследователи, занимающиеся вопросом зарождения процессов малигнизации в тканях репродуктивных органов, считают, что одной из причин являются нарушения целостности тканей-мишеней, возникающие при хроническом воспалении и репарируемые за счет пула стволовых клеток [15]. Стволовые клетки (СК) присутствуют в организме человека и представляют малую часть эпителия. При обнаружении канцерогенных факторов нормальные стволовые клетки превращаются в прогениторные клетки с дифференцировкой в зрелые миоэпителиальные. В условиях тканевого повреждения, развивающегося при хроническом воспалении, происходит стимуляция процессов репарации тканей за счет деления стволовых клеток, вследствие чего возникают мутации, в результате которых клетка приобретает статус опухолевой стволовой клетки (ОСК, cancer stem cells) [16].
Около 20 лет назад был впервые внедрен термин «опухолевые стволовые клетки» (ОСК) [17]. В последние годы молекулярные онкологи совершили большой прорыв, открыв особую функциональную группу клеток в гетерогенной опухолевой популяции, обуславливающую поддержание и рост опухоли, процессы метастазирования и устойчивость к различным химиотерапевтическим препаратам [18].
Эта группа клеток обладает способностью формировать опухоль (асимметричность деления) и поддерживать ее рост, а также противостоять различным способам химиотерапии за счет наличия систем, обуславливающих выведение токсических веществ (например, ABC-транспортеров) [19; 20]. Во второй половине 2000-х годов существование опухолевых стволовых клеток (ОСК) было доказано и для рака яичников (РЯ) [21].
Общие свойства опухолевых стволовых клеток: опухолевые стволовые клетки имеют ряд свойств, отличающих их от других трансформированных клеток данной опухоли, но общих с нормальными стволовыми клетками:
- способность к асимметричному делению, в результате которого образуются «самообновленная» ОСК и дочерняя клетка, фенотипически отличающаяся от родительской, потомки которой и формируют основную часть клеток опухоли;
- активность систем, ответственных за выведение токсичных для клетки веществ и определяющих их резистентность к цитостатикам и другим классам лекарственных препаратов [22].
Актуальным на сегодняшний день является поиск наиболее специфичных маркеров ОСК для рака яичников. Впервые ОСК рака яичников описаны в работе S.A. Barat и соавт. в 2005 г., где указывалось, что отдельные клоны, выделенные из асцитической жидкости у больных распространённым раком яичников, обладали стволоподобными свойствами [23].
Маркеры опухолевых стволовых клеток
Существует множество работ, описывающих иммунологический фенотип ОСК, однако, несмотря на это, до сих пор нет общепринятых маркеров для выделения опухолевых стволовых клеток рака яичников [24]. Наиболее изученными при РЯ считаются маркеры CD44+, CD133+ (белки с адгезивными свойствами), CD117+ (рецепторы цитокинов), белки семейства ALDH (альдегид-дегидрогеназы), NANOG, SOX-2, Lin-28, OKT-4 (факторы транскрипции), при этом до сих пор ведутся дискуссии по поводу выбора тех или иных маркеров для выделения ОСК РЯ. В ряде исследований было изучено воздействие маркера NANOG, который повышает экспрессию генов, характерных для стволовых клеток в организме, что в свою очередь приводит к снижению пролиферации и инвазии клеток РЯ [25; 26].
Наиболее изучен маркер CD 44+ (также известный как PGP-1, Ly-24, HCAM и HUTCH-1), являющийся гликопротеидом, ответственным за адгезию клеток друг с другом и с внеклеточным матриксом, а также за миграцию опухолевых клеток [27; 28]. Было показано, что более 90% CD44+-клеток, полученных из асцитической жидкости больных раком яичников, находятся в сфероидах. В первичной опухоли яичников доля CD44+ клеток составляет 6%, тогда как в метастатической опухоли 19% и 18% - в асцитической жидкости [29].
В 2016 г. были опубликованы данные исследований взаимосвязи CD44+ клеток с особенностями течения заболевания и общей выживаемостью при данной патологии. Было обнаружено, что экспрессия белков CD44+ ассоциирована или коррелирует с распространенностью процесса, метастазированием опухоли и снижением общей выживаемости [29; 30].
Другой изученный маркер при опухолях яичников CD133+ (также известный как проминин-1 и АС133) - это поверхностный гликопротеин, состоящий из 5 трансмембранных доменов. Впервые он был открыт в 1997 г. А. Weigmann и соавт. [31]. Данный гликопротеин находится как в нормальных СК, так и в ОСК, а также во многих солидных опухолях, однако однозначных данных о наличии прямой корреляции между экспрессией белка, метастазированием опухоли и общей выживаемостью не выявлено [32]. G. Ferrandina и соавт. впервые выделили CD133+ в качестве маркера ОСК из образцов РЯ. Процентное содержание клеток было ниже в нормальной ткани яичника по сравнению со злокачественными формами. В результате исследования установлено, что CD133+ ассоциируется с платиноустойчивостью и формирует более агрессивные клоны опухоли [33].
Белок CD117+(с-kit)-белок рецептора тирозинкиназы III типа, участвует в поддержании механизмов, позволяющих стволовым клеткам возвращаться из системного кровотока в их ниши [34]. На ранних стадиях рака яичника была выявлена экспрессия указанного белка [35].
Ферменты семейства ALDH (альдегид-дегидрогеназы) отвечают за окисление внутриклеточных альдегидов и гидролиз эфиров. Неблагоприятный прогноз заболевания связывают с высоким уровнем экспрессии данного фермента [36]. K. Yasuda и соавт. определили, что данные ферменты обладают высокой туморогенностью и экспрессируют маркер плюрипотентных СК SOX-2. При воздействии SOX-2 эти клетки утрачивали туморогенность [37]. Было высказано предположение, что ALDH обуславливает химиорезистентность, регулируя клеточный цикл и репарацию ДНК [38].
Транскрипционный фактор SOX-2 является белком, благодаря которому поддерживается недифференцированное состояние эмбриональных стволовых клеток [39]. Подавление синтеза данного белка посредством микроРНК приводит к снижению пролиферации и миграции клеток, способствуя инвазии опухолевых клеток [40]. Удаление пула ОСК из опухоли приводит к регрессии новообразования [41].
Транскрипционный фактор Oct-4 (octamer-binding transcription factor 4) является ключевым регулятором самообновления эмбриональных стволовых клеток. Нарушение экспрессии данного фактора приводит либо к неправильному росту ткани, либо к образованию опухоли [42].
На данный момент универсальный маркер, позволяющий получать моногенную популяцию ОСК, до сих пор не обнаружен. Трудоемкость выделения ОСК и быстрая спонтанная их дифференцировка in vitro часто являются ограничивающими факторами работы с данной клеточной популяцией.
Тем не менее исследователи пришли к выводу, что ОСК являются одним из ключевых факторов в формировании платиночувствительности и платинорезистентности, возникающей вследствие проводимой терапии [43].
Европейское общество медицинской онкологии, Российское общество клинической онкологии рекомендуют исследование мутации BRCA1/2 как обязательный компонент обследования больных раком яичников. Согласно данным различных исследований, больные раком яичников с мутациями BRCA ½ имеют выраженную чувствительность к платиносодержащим лекарственным препаратам [44].
До сих пор остается дискуссионным вопрос о последовательности методов лечения местнораспространенных и генерализованных форм РЯ. По мнению ряда исследователей, лечение должно быть начато с выполнения циторедуктивной операции, включающей экстирпацию матки с придатками, удаление большого сальника и всех видимых метастатических очагов. Хирургическое лечение является ключевым в терапии РЯ, но при далеко зашедшем заболевании никогда не бывает радикальным. При наличии канцероматоза брюшной полости и малого таза, выпота в серозных полостях лечение рекомендуется начинать с лекарственной химиотерапии. Согласно стандартам, лечение больных распространенным РЯ проводят препаратами платины в сочетании с таксанами, алкилирующими производными или антиметаболитами.
Доказано, что в составе асцитической жидкости обнаруживаются клетки, обладающие свойствами ОСК: способностью к самообновлению и дифференцировке, повышенной туморогенностью, высокой метастатической активностью и устойчивостью к химиотерапии [45]. Показано, что на момент постановки диагноза, как правило, в асцитической жидкости имеется определенное количество ОСК в виде опухолевых сфероидов. После проведенных курсов полихимиотерапии у больных с асцитными формами рака яичников, основная часть ОСК естественным образом удаляется, однако высока вероятность сохранения минимального количества жизнеспособных клеток с основными свойствами ОСК [46].
При проведении последующих курсов лекарственной противоопухолевой терапии, ОСК неизбежно приобретают химиорезистентность и сохраняют повышенную метастатическую активность, проходя процесс обратимого эпителиально-мезенхимального перехода. Механизм формирования резистентности данного типа клеток связан с повышением экспрессии целого ряда молекул, обуславливающих их устойчивость к химиопрепаратам, в том числе к препаратам платины.
В качестве таковых молекулярных систем можно отнести упомянутые ранее молекулы ALDH, осуществляющие химическую модификацию препаратов, что приводит к изменению их физико-химических свойств и цитолитической активности, а также представителей семейства АТФ-связывающих кассетных транспортеров – CD 338, наличие которых приводит к выведению цитостатиков из ОСК, что в свою очередь препятствует реализации их противоопухолевого эффекта. Помимо ОСК, в асцитической жидкости содержится огромное количество цитокинов, хемокинов, факторов роста, пептидов, ферментов, которые в совокупности стимулируют опухолевую прогрессию, воздействуя на пролиферацию опухолевых клеток, неоангиогенез, способность к инвазии, метастазированию, поддерживают воспаление и подавляют противоопухолевый иммунный ответ [47]. Эти же факторы оказывают влияние на сохранение и поддержание онкогенных свойств ОСК.
Проводимая стандартная терапия у больных с одинаковым диагнозом и сходным клиническим течением заболевания не всегда дает одинаковый результат. Достаточно часто из исходной когорты пациенток обособляется группа, у которой на фоне мнимого благополучия после проведенного первичного лечения опухолевые клетки становятся резистентными к проводимой лекарственной терапии. Рецидив может возникнуть через достаточно короткое время. В промежутке между первичным лечением и образованием рецидивной опухоли на фоне мнимого благополучия в организме сохраняются ОСК, которые и обуславливают повышенную вероятность повторного роста опухоли. Даже когда пациентка находится в периоде ремиссии, количество высокотуморогенных метастазобразующих овариальных ОСК имеет тенденцию к увеличению и изменению своих свойств, что зависит от особенностей их микроокружения [48].
В микроокружении опухолевых клеток, и в частности ОСК, особая роль отводится макрофагам, М2 тип которых, благодаря способности вызывать неоангиогенез и модифицировать клеточный состав в тканях, обуславливает не только регенерацию тканей, но и опухоль-стимулирующую активность, поддерживая фенотип ОСК. В результате отмеченных особенностей повышается вероятность рецидивирования и метастазирования РЯ.
Не менее интересным является изучение явления иммуносупрессии и ее роли в поддержании ОСК. При этом определенное место в формировании данного явления имеют миелоидные супрессорные клетки CD 33+ (MDSCs), миграция которых регулируется VEGF и количество которых в тканях, в частности в большом сальнике больных раком яичника, обратно пропорциональная количеству CD8+ Т-лимфоцитов [49]. Вследствие экспрессии в данных клетках NO-синтазы-2 наблюдается активная продукция NO, приводящая к реализации целого ряда эффектов, в том числе дифференцировка Th17, нарушающих функцию Th1 и CD8+ Т-клеток. Высказано предположение, что взаимосвязь между Th17 клетками и MDSCs в брюшной полости является драйвером метастазирования и прогрессии рака яичников [48; 50]. Таким образом, проблема поиска возможных механизмов, лежащих в основе химиорезистентности и процессов рецидивирования РЯ, весьма актуальна, так как наиболее полное представление об этих процессах позволит осуществлять выбор наиболее адекватных и эффективных способов лекарственного воздействия на опухоль.
Заключение. В предполагаемых или гипотетических механизмах устойчивости клеток РЯ к химиотерапии необходимо учитывать высокую потенциальную роль ОСК к воспроизведению опухолевого процесса. Изучение свойств ОСК в сочетании с их микроокружением позволит получить новые данные о лекарственной резистентности и сформировать основу модификации эффективных схем лекарственной терапии, направленных на элиминацию основной опухолевой популяции у каждой конкретной больной. Только при использовании адекватных препаратов, подавляющих воспаление, корригирующих микроокружение ОСК и изменяющих их свойства, появится возможность предотвращения рецидивов заболевания или хотя бы сохранение чувствительности к проводимой лекарственной терапии у этой тяжелой категории больных.