ОСОБЛИВОСТІ АРХІТЕКТОНІКИ КОЛАГЕНОВИХ СТРУКТУР У ПУХЛИНАХ ХВОРИХ НА РАК МОЛОЧНОЇ ЗАЛОЗИ З РІЗНИМИ ПРОЯВАМИ РЕМОДЕЛЮВАННЯ СТРОМАЛЬНОГО КОМПОНЕНТУ

Налєскіна Л.А., Лук’янова Н.Ю., Задворний Т.В., Кунська Л.М., Чехун В.Ф.

В останні роки існує думка, що десмопластично змінена сполучна тканина стромального компоненту новоутворення є найбільш вагомою рушійною силою пухлинної прогресії у хворих на рак молочної залози (РМЗ) завдяки колагену І типу, з накопиченням якого пов’язують метастазування пухлинних клітин та несприятливий перебіг захворювання. Мета: визначити деякі особливості архітектоніки колагенових структур у новоутвореннях інвазивного протокового РМЗ з різним співвідношенням епітеліального та стромального компонентів та встановити асоціативні зв’язки між отриманими результатами та клініко-патологічними характеристиками хворих. Об’єкт і методи: проаналізовано гістологічні препарати 69 хворих на РМЗ, забарвлені пікрофуксином за методом Ван Гізон. Отримані результати зіставлені з клініко-патологічними характеристиками пацієнток. Результати: показано, що найбільш виражені перебудови архітектоніки волокнистих структур, а саме колагенових волокон, відбуваються у групі новоутворень із переважанням десмопластично зміненої сполучної тканини: збільшення маси колагенових структур, щільності їх розташування, зростання ширини прошарків, вирівнювання, прямолінійна спрямованість, подовження волокнистих структур. Зіставлення отриманих даних у виділених групах пухлин хворих на РМЗ із клініко-патологічними особливостями перебігу захворювання виявило ряд закономірностей, які певним чином асоціюються з проліферативним потенціалом новоутворень, їх рецепторним статусом, молекулярним підтипом, віком хворих, стадією захворювання та наявністю регіонарних метастазів. Висновок: результати морфологічних та клініко-патологічних зіставлень на матеріалі хворих на інвазивний протоковий РМЗ свідчать, що перебіг пухлинного процесу залежить не лише від стану епітеліального компоненту новоутворення, але і значною мірою від особливостей сполучної тканини, зокрема при її десмопластичній перебудові та зміні архітектоніки колагенових волокон.


DOI: 10.32471/oncology.2663-7928.t-23-4-2021-g.9994

На сьогодні багатьма фахівцями в експериментах in vitro та in vivo, а також на клінічному матеріалі проведено численні дослідження, які спрямовані на встановлення значення строми пухлини, її мікрооточення, а також їх взаємозв’язку з паренхіматозним компонентом первинного осередку в прогресії пухлинного росту внаслідок формування метастатичного фенотипу. Як відомо, часто мікрооточення у солідних пухлинах займає більшу частину загальної маси і всі компоненти новоутворень значно відрізняються від таких у нормальних органах. За сучасними уявленнями, стромальне мікрооточення — це комплекс, до складу якого входять непухлинні клітини (у тому числі фібробласти, міофібробласти), позаклітинні молекули (молекули адгезії, фактори росту, гормони та ін.) та позаклітинний матрикс (елементи сполучної тканини, включаючи колагенові, еластичні, аргірофільні волокна та нерви) [1]. Основними компонентами позаклітинного матриксу вважаються колагени, яких існує 28 різновидів [2].

За даними літератури, проявом реакції сполучної тканини на розвиток епітеліальної пухлини є фіброз із підвищенням її жорсткості, тобто десмоплазія, яка пов’язана із щільною продукцією та відкладенням молекул позаклітинного матриксу, зокрема фібрилярного колагену І типу [3]. Останнім часом у багатьох дослідженнях показано, що особливий внесок у процес фіброзних змін у стромальному компоненті злоякісної пухлини і ремоделювання екстрацелюлярного матриксу, належить пухлиноасоційованим фібробластам (ПАФ), зростання кількості яких вважається фактором, що найбільшою мірою зумовлює пухлинну прогресію [4, 5]. Важливим кроком у розвитку десмоплазії є підвищена експресія колагенів, які походять з фібробластів строми, зокрема ПАФ [6].

Мета дослідження полягала у визначенні деяких особливостей стромального компоненту, зокрема архітектоніки колагенових структур, у пухлинах хворих на інвазивний протоковий РМЗ без особливих специфічних ознак з урахуванням паренхіматозно-стромального співвідношення у новоутворенні і просторової організації пухлинних клітин та зіставленні отриманих даних з клініко-патологічними характеристиками.

ОБ’ЄКТ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Проаналізовано гістологічні препарати 69 хворих на інвазивний протоковий РМЗ І–ІІ стадії пухлинного процесу. Вік пацієнток 39–82 роки. Усі хворі на РМЗ дали інформовану згоду на використання клінічних даних у наукових цілях. Окрім класичного забарвлення зрізів пухлинної тканини гематоксиліном та еозином [7], для загального уявлення про особливості росту та структури новоутворень, досліджувані зразки було забарвлено пікрофуксином за методом Ван Гізон [8], що дає можливість скласти візуальне мікроскопічне враження про стан колагену в сполучнотканинних волокнах. Згідно з попередніми власними даними, отриманими на підставі морфологічного дослідження пухлин хворих на РМЗ, забарвлених гематоксиліном та еозином, щодо співвідношення паренхіматозного та стромального компонентів [9], усі новоутворення умовно розподілено на 3 групи: 1) переважання у пухлинах клітинних структур над сполучною тканиною (27 спостережень); 2) переважання стромального компоненту (22 спостереження); 3) приблизно рівноцінне співвідношення обох компонентів (20 спостережень). На цьому матеріалі було проведено зіставлення просторової організації пухлин з клініко-патологічними характеристиками, молекулярними підтипами та молекулярним профілем за такими маркерами, як рецептори естрогену та прогестерону, Кі-67 для з’ясування впливу співвідношення паренхіматозно-стромального компоненту на агресивність пухлинного процесу.

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

При морфологічному дослідженні препаратів, забарвлених гематоксиліном і еозином, встановлено, що у пухлинах хворих відмічали 5 варіантів просторових клітинних структур: солідні, тубулярні, альвеолярні, трабекулярні та дискретні у вигляді скупчення або окремих клітин. Проте у новоутвореннях вони були наявні у різних співвідношеннях. У значній кількості пухлин 1-ї групи спостерігалися всі просторові клітинні структури, в інших 2 групах — 2–3 варіанти.

Аналіз даних мікроскопічного дослідження гістологічних препаратів хворих на РМЗ, забарвлених за методом Ван Гізон, показав, що в новоутвореннях 1-ї групи, де основу пухлини становили клітинні структури, сполучна тканина відігравала роль перетинок, які розділяли між собою невеликі гнізда, а також різні за величиною осередки або значні ділянки пухлинних клітин. Ширина перетинок у різних новоутвореннях цієї групи відрізнялася. Зокрема, при розмежуванні великих солідних щільно розташованих угрупувань клітин вони мали вигляд тонких звивистих волокнистих колагенових структур, при розділенні інших просторових структур характеризувалися значно ширшими стрічкоподібними звивистими або певною мірою випрямленими компактно розташованими колагеновими волокнами (рис. 1а та рис. 1б). Слід зазначити, що ознаки випрямлення та подовження колагенових волокон були більш вираженими за наявності у пухлині клітин з тубулярною просторовою організацією (рис. 1в).

Рис. 1. Особливості сполучнотканинного компоненту у новоутвореннях хворих на РМЗ із переважанням паренхіматозного компоненту: а — великі солідні осередки пухлинних клітин розмежовані тонкими різної довжини та звивистості перетинками сполучної тканини; б — різні за величиною солідні угрупування пухлинних клітин розділяють широкі стрічкоподібні звивисті або дещо випрямлені колагенові волокна; в — у новоутвореннях із наявністю у паренхіматозному компоненті трабекулярних просторових структур колагенові волокна мають більш виражені ознаки випрямлення та подовження (забарвлення пікрофуксином за Ван Гізоном, × 400)

Відмінною рисою 2-ї групи досліджених пухлин хворих на РМЗ, для яких притаманне значне збільшення кількості стромального компоненту з десмоплазією сполучної тканини, була зміна архітектоніки пікрин-позитивних колагенових структур. У різних пухлинах ремоделювання сполучної тканини мало суттєві відмінності. Проявом цього були наступні зміни: збільшення маси колагенових структур та щільності їх розташування, зростання ширини в десмопластично змінених прошарках, вирівнювання та прямолінійність волокнистих структур з їх подовженням, а також зміна ступеня забарвлення у бік послаблення (рис. 2 а–д). Наявні у паренхіматозному компоненті новоутворень цієї групи пухлинні клітини часто мали вигляд «замурованих» або стиснутих у великих масивах ущільненої десмопластично зміненої колаген-позитивної сполучної тканини (рис. 2е).

Рис. 2. Ремоделювання сполучної тканини у новоутвореннях хворих на РМЗ із переважанням стромального компоненту: а — ділянки зі значними відкладеннями ущільненого колагену у фібрилярних структурах; б — збільшення загальної маси десмопластично змінених волокнистих структур у пухлині та щільності їх розташування; в — визначається зростання ширини прошарків колагенових структур; г — вирівнювання колагенових структур сполучної тканини; д — прямолінійність колагенових волокон з їх подовженням; е — окремі паренхіматозні структури «замуровані» у великому масиві десмопластично зміненої сполучної тканини (забарвлення пікрофуксином за Ван Гізоном, × 400)

Існують повідомлення про те, що для об’єктивізації візуальних уявлень про організацію, ремоделювання стромального фібрилярного колагену в експериментах in vitro, in vivo, а також ex vivo у пухлинах різного гістогенезу використовують ряд методичних підходів, у тому числі кількісну оцінку, що узагальнено в оглядах літератури останніх років [10]. Зокрема, це застосування поляризованої, конфокальної мікроскопії, які дозволяють встановити кількість волокон, їх довжину, вирівнювання, прямолінійність та ширину [11]. Крім того, це технологія лазерної скануючої мікроскопії, яка базується на інтенсивному лазерному імпульсі, а також двофотонна та багатофотонна лазерна скануюча мікроскопія. Також може використовуватися метод оптичної когерентної еластографії-томографії [12]. Показано, що пухлини РМЗ з вирівняною стромою краще реагують на неоад’ювантну терапію порівняно з дезорганізованою стромою, проте у таких хворих частіше виявляють метастази в регіонарні лімфовузли [13]. Зазначене є підтвердженням гіпотези, що пухлинні клітини частіше мігрують при вирівнюванні колагенових волокон. Крім того, дані літератури свідчать про те, що розвиток десмоплазії відбувається в декілька етапів і полягає у зшиванні колагенів, подовженні волокон, їх перебудові з випрямленням, і це пов’язують зі зниженням виживаності хворих із солідними новоутвореннями [14].

Вважається, що розвиток десмопластичного тканинного компоненту, який активно синтезується та ремоделюється популяцією стромальних клітин, є виразною особливістю РМЗ [15]. Слід зазначити, що згідно з даними деяких дослідників, явище десмоплазії сполучної тканини у злоякісних пухлинах у тандемі зі зміною архітектоніки колагенових волокон та збільшенням маси колагену, пов’язаним зі зростанням кількості ПАФ, асоціюється з інвазією, метастазуванням і, зрештою, з несприятливим прогнозом захворювання та низькою виживаністю хворих з багатьма формами раку, у тому числі РМЗ [16].

На власному матеріалі у 3-й групі пухлин з відносно рівноцінним співвідношенням паренхіматозного та стромального компонентів ми спостерігали поєднання ознак, характерних для сполучної тканини пухлин 1-ї групи, та тих параметрів, які були визначені під час дослідження сполучної тканини пухлин 2-ї групи і відрізнялися різним ступенем прояву змін у колагенових волокнах.

Зіставлення зазначених вище деталей архітектоніки колагенових структур, що були притаманні пухлинам з різними співвідношеннями паренхіматозно-стромальних компонентів з клініко-патологічними характеристиками хворих на інвазивний протоковий РМЗ виявило ряд особливостей. Пухлини 1-ї групи, у яких сполучнотканинні перетинки були тонкими та звивистими і розділяли великі осередки пухлинних клітин, в основному спостерігалися у жінок більш молодого віку — 45–60 років (62,0%), з І стадією пухлинного процесу (49,1%), відсутністю метастазів у регіонарні лімфатичні вузли (43,0%), люмінального А молекулярного підтипу (37,4%) з позитивною експресією рецепторів естрогену (46,7%) та низькою експресією Кі-67 (58,4%).

Якщо у новоутвореннях переважала десмопластично змінена сполучна тканина і колагенові волокна відрізнялися значною шириною, були подовженими та мали тенденцію до вирівнювання (2-га група пухлин), такі характеристики архітектоніки сполучної тканини часто (79,6%) асоціювалися з наступними клініко-патологічними показниками хворих на РМЗ: жінки менопаузального віку (здебільшого старше 60 років), ІІ стадія пухлинного процесу, люмінальний В або базальний молекулярні підтипи, часто метастази у регіонарні лімфатичні вузли, високі значення проліферативної активності за маркером Кі-67. Тобто, напрямок асоціативних зв’язків між характеристиками десмопластично зміненого стромального компоненту у хворих на РМЗ 2-ї групи з клініко-патологічними особливостями пухлинного процесу не суперечить даним, що наводяться в літературі.

У 3-й групі пухлин хворих на РМЗ, у яких виявляли поєднання епітеліальних структур та сполучної тканини (50:50), чітко окресленого зв’язку між архітектонікою колагенових структур у новоутвореннях та клініко-патологічними характеристиками не спостерігали. Індивідуалізоване зіставлення показників засвідчило, що лише у 13,0% пацієнток збільшена ширина колагенових волокон у стромальному компоненті співпадала з ІІ стадією пухлинного процесу, у 9,0% жінок цей показник асоціювався з люмінальним В молекулярним підтипом. В інших випадках чіткої залежності між особливостями архітектоніки колагенових структур та клініко-патологічними показниками перебігу пухлинного процесу не встановлено.

ВИСНОВКИ

1. Морфологічне дослідження особливостей стану сполучнотканинного компоненту у пухлинах хворих на інвазивний протоковий РМЗ із різним співвідношенням стромального та паренхіматозного компонентів при застосуванні забарвлення пікрофуксином за методом Ван Гізон показало, що найбільш виражені перебудови архітектоніки волокнистих структур, а саме колагенових волокон, відбуваються у групі пухлин з вираженими десмопластичними змінами сполучної тканини. Зокрема, це збільшення маси колагенових структур, щільності їх розташування, зростання ширини у десмопластично змінених прошарках та ступеня забарвленості, а також вирівнювання з прямолінійною спрямованістю та подовженням пікрин-позитивних волокнистих структур.

2. Зіставлення характеристик архітектоніки колагенових волокон у виділених групах пухлин хворих на інвазивний протоковий РМЗ за співвідношенням епітеліальних та сполучнотканинних компонентів з клініко-патологічними особливостями перебігу пухлинного процесу виявило ряд закономірностей. У разі переважання у новоутвореннях епітеліальних структур і наявності тонких звивистих прошарків колагенових волокон, що їх відокремлюють, між цими показниками спостерігаються асоціації, більшість з яких свідчить про досить сприятливий перебіг захворювання: І стадія хвороби, відсутність метастазів, люмінальний А молекулярний підтип, експресія рецепторів естрогену та низькі значення експресії Кі-67. На противагу цьому, у разі переважання у пухлині десмопластично зміненої сполучної тканини зі зростанням ширини прошарків колагенових волокон, тенденції їх до сплощення, випрямлення, подовження, морфологічна картина таких змін у пухлинному осередку асоціюється з клініко-патологічними характеристиками, що свідчать про несприятливий перебіг захворювання. В основному це менопаузальний вік хворих, ІІ стадія пухлинного процесу, наявність регіонарних метастазів, відсутність експресії рецепторів естрогену та високі показники проліферації за Кі-67.

3. Отже, результати морфологічних та клініко-патологічних зіставлень свідчать про те, що перебіг пухлинного процесу у хворих на інвазивний протоковий РМЗ залежить не лише від стану епітеліального компоненту новоутворення, але і значною мірою від особливостей сполучної тканини, зокрема від її десмопластичної перебудови та зміни архітектоніки колагенових волокон.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Mnikhovich MV, Mishinа ES, Bezuglova ТВ, Bun’kov KV. Intercellular and cell-matrix interactions in breast carcinoma: the present state of problem. Tumors of the female reproductive system. 2018; 14 (2): 20–7.
2. Xu S, Xu H, Wang W, et al. The role of collagen in cancer: from bench to bedside. J Transl Med 2019; 17: 2–22.
3. Nissen NI, Karsdal M, Willumsen N. Collagens and cancer associated fibroblasts in the reactive stroma and its relation to cancer biology. J Exp Clin Cancer Res 2019; 38: 115. doi:10.1186/s13046–019–1110–6.
4. Attieh Y, Clark AG, Grass C, et al. Cancer-associated fibroblasts lead tumor invasion through integrin-beta3-dependent fibronectin assembly. J Cell Biol 2017; 216 (11): 1–12.
5. Lo A, Wang L-CS, Scholler J, et al. Tumor-promoting desmoplasia is disrupted by depleting FAP-expressing stromal cells. Cancer Res 2018; 75 (14): 2800–10.
6. Fang M, Yuan J, Peng C, Li Y. Collagen as a double-edged sword in tumor progression. Tumor Biol 2014; 35 (4): 2871–82.
7. Fischer AH, Jacobson KA, Rose J, Zeller R. Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections. Cold Spring Harb Protoc; 2008; (5), pdb-prot4986. doi: 10.1101/pdb.prot073411
8. Prentø P. Van Gieson’s picrofuchsin. The staining mechanisms for collagen and cytoplasm, and an examination of the dye diffusion rate model of differential staining. Histochemistry, 1993; 99(2): 163–74.
9. Naleskina LА, Lukianova NYu, Storchai DM, et al. Features of architectonics of neoplasms and molecular profile of tumor cells in patients with breast cancer. Oncology 2018; 20 (3): 185–92 (in Ukrainian).
10. Zunder SM, Gelderblom H, Tollenaar RA, Mesker WE. The significance of stromal collagen organization in cancer tissue: an in-depth discussion of literature. Crit Rev Oncol. Hematol 2020; 151: 102907. doi: 10.1016/j.critrevonc.2020.102907.
11. Drifka CR, Loeffler AG, Mathewson, et al. Comparison of picro-sirius red staining with second harmonic generation imaging for the quantification of clinically relevant collagen Fiber Features in histopathology samples. J Histochem Cytochem 2016; 64 (9): 519–29.
12. Yuting L, Li C, Zhou K, et al. Microscale characterization of prostate biopsies tissues using optical coherence elastography and second harmonic generation imaging. Lab Invest 2018; 98: 380–90.
13. Dekker TJ, Charehbili A, Smit VT, et al. Disorganised stroma determined on pre-treatment breast cancer biopsies is associated with poor response to neoadjuvant chemotherapy: results from the NEOZOTAC trial. Mol Oncol 2015; 9 (6): 1120–8.
14. Hanley CJ, Noble F, Ward M, et al. A subset of myofibroblastic cancer-associated fibroblasts regulate collagen fiber elongation, which is prognostic in multiple cancers. Oncotarget 2016; 7 (5): 6159–74.
15. Martinez J, Smith PC. The dynamic interaction between extracellular matrix remodeling and breast tumor progression. Cells 2021; 10 (5): 1046. doi: 10.3390/cells10051046.
16. Cavaco ACM, Dâmaso S, Casimiro S, Costa L. Collagen biology making inroads into prognosis and treatment of cancer progression and metastasis. Cancer Metastasis Rev 2020; 39 (3): 603–23.

Адреса для листування:
Налєскіна Л.А.
03022, м. Київ, вул. Васильківська, 45
Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології
ім. Р.Є. Кавецького НАН України,
E-mail: Naleskina@ukr.net

Одержано: 10.12.2021


Без коментарів » Додати коментар