МОЛЕКУЛИ АДГЕЗІЇ ТА ЇХ ЗНАЧЕННЯ ПРИ РОЗВИТКУ ЗЛОЯКІСНИХ ПУХЛИН

Узагальнено дані літератури щодо значення молекул адгезії (А) у патогенезі злоякісних новоутворень. Розглянуті структура і функції цих молекул, механізми порушення А при злоякісному рості. Відзначено роль змін А у метастазуванні і проявах гетерогенності пухлин за метастатичним потенціалом. Охарактеризовані CD44 і СD24 як потенційні маркери ракової стовбурової клітини. Констатовано, що дослідження адгезійних молекул є відправною точкою для вивчення ролі змін міжклітинних зв’язків у прогресії злоякісних пухлин, епітеліально-мезенхімальному і мезенхімальноепітеліальному переходах, а також для характеристики інвазивного та метастатичного фенотипів пухлинних клітин та для розробки нових терапевтичних підходів.


контакти типу «зона злипання (zona adhaerence). Е-кадгерин (локалізація гена — хромосома 16 q22.1) — це глікопротеїн із молекулярною масою 120 кDa, який (як і CD44s) складається із позаклітинного, трансмембранного і цитоплазматичного доменів. Цитоплазматичний домен здатний зв’язуватися з білками цитоскелета через катеніни (субодиниці α — 102 кDa, β — 88 kDa, γ — 80 kDa), утворюючи з останніми кадгерин-катенінові комплекси, які пов’язують Е-кадгерин з іншими мембранними протеїнами. Комплекс СD44-Е-кадгеринкатеніни бере участь у складному процесі передачі сигналів у клітину (Wnt/ катенін сигнальний шлях), у внутрішньоклітинній інтеграції, диференціюванні, запаленні, морфогенезі у нормі і патології [25–29]. Позаклітинні домени Е-кадгерина взаємодіють між собою і обумовлюють А між епітеліальними клітинами та структурну цілісність епітелію. Посттрансляційна регуляція Е-кадгерин-катенінового комплексу об-

специфічного антигена і відмічається ефект ЕМП у злоякісних пухлинах простати [42]. З іншого боку Е-кадгерин індукує МЕП в клітинах яєчника [43]. Раково-асоційований глікопротеїн клітинної мембрани Dysadherin зменшує експресію Е-кадгерина і сприяє появі метастазів [31].

Е-кадгерин (як АРС та аксін) належить до супресорів, які контролюють сигнальний шлях β-катенін/Cdk/pRb. Зміни структури і функції гена Е-кадгерина (мутації, делеції, метилування), які спостерігають у злоякісних пухлинах молочної залози (МЗ), яєчника, шлунково-кишкового тракту, обумовлюють зміни експресії білка або його локалізації у клітині, що в свою чергу сприяє накопиченню в ядрах і прояву транскрипційної активності β-катеніна, порушенню міжклітинної А, стимуляції клітин до проліферації та інвазії [44]. З мутаціями в генах Е-кадгерина, АРС та аксіна асоційовані як

спорадичні пухлини шлунково-кишкового трак-

Інвазія пухлинних клітин (ПК) та їхнє подальше розповсюдження в органах і системах організму є кардинальними етапами злоякісного росту. Оскільки при останньому відбувається порушення структури нормальних тканин, деякі автори приходять до висновку, що до проблеми інвазії і метастазування пухлин можна підійти з позицій порушення просторової організації тканин, тобто з позицій концепції топобіології як теоретичної основи морфогенезу багатоклітинних систем [1, 2]. Згідно з цією концепцією, розробленою лауреатом Нобелевської премії G.M. Edelman [3] стосовно ембріогенезу, складний процес гістота органогенезу тканин пов’язаний із адгезійними властивостями клітин гетерогенної клітинної популяції. Порушення останніх характерні для епітеліальномезенхімального переходу, що є фундаментальним процесом морфогенезу в ембріональному періоді [4–6], при якому проявляється така характеристика клітин, як пластичність: зменшення міжклітинних зв’язків, делокалізація молекул адгезії (А), порушення щільних контактів між клітинами, зміна епітеліального фенотипу клітин на мезенхімальний, підвищення рухливості [6–8]. Зазначені прояви пластичності клітин, реорганізація їх контактних структур та цитоскелета характерні й для ПК, і сьогодні теоретично обґрунтовують механізми епітеліально-мезенхімального (ЕМП) і мезенхімально-епітеліального (МЕП) переходів у процесах метастазування [9–14]. Тому дослідження змін адгезійних властивостей клітин при їх розвитку належать до ключових питань онкології і привертають все більше уваги дослідників.

Структура і функції адгезійних молекул (АМ).

Відкрито декілька сімейств АМ, фізіологічна функція яких полягає в А клітин одна до одної, до ендотелію і екстрацелюлярного матриксу (ЕМ) [15–18]. До них належать SAM (substrate adhesion molecules) — молекули А до субстрату, CJM (cell junctional

molecules) — молекули клітинних з’єднань, САМ (cell-adhesion molecules) —молекули клітинної А. SAM сприяє А до компонентів ЕМ за рахунок фокальних адгезійних контактів. CJM беруть участь в об’єднанні клітин у тканини завдяки формуванню щільних щілинних і адгезійних контактів. САМ мають значення для міжклітинних контактів, у формуванні яких значну роль відіграє мультиструктурна і мультифункціональна АМ — CD44. Її залучено до взаємодії клітина-клітина і клітина-ЕМ, у процеси міграції клітин, хомінг лімфоцитів, гемопоез, презентацію хемокинів, мотогенів і ростових факторів, перенос відповідних сигналів. CD44 також бере участь у накопиченні і внутрішньоклітинній деградації гіалуронової кислоти, у передачі сигналів для апоптозу, впливає на стан макрофагів [19–23]. Взаємодію тканиноспецифічних білків і АМ можна пояснити положеннями морфорегуляторної гіпотези [3], згідно з якою клітини керуються механохімічними циклами експресії САМ і SAM, що й визначає форму клітин, їхню реакцію на зовнішні сигнали, утворення груп клітин шляхом взаємодії їх поверхонь.

Поверхневий клітинний протеїн CD44 — це ре-

цептор гіалуронану (НА), а також деяких інших лігандів, до яких належать остеопонтин, колаген І та ІV типів, металопротеїнази ЕМ. Ген CD44 (хромосома 11р13) кодує сім’ю мультифункціональних АМ; його організація включає 20 екзонів, з яких перші і останні 5 постійні, а інші 10 є місцем альтернативного сплайсинга, внаслідок чого визначені численні ізоформи CD44 з різною молекулярною масою (85–230 kDa). Найменша молекула CD44 (85– 95 kDa) — стандартна (CD44s), вона також відома як гемопоетична CD44 (CD44H). Ізоформи CD44v8-10 відомі як епітеліальні (CD44E), оскільки експресуються переважно на епітеліальних клітинах [24]. В А клітин також беруть участь інші трансмембранні структури — кадгерини — члени сімейства кальцій-залежних АМ, що обумовлюють міжклітинні

умовлена фосфорилюванням β-катеніна по тирозину. Зміни у фосфорилюванні β-катеніна призводять до зниження функції Е-кадгеринкатенінового комплексу і, таким чином, до зменшення міжклітинної А [30, 31]. Інгібування гена Е-кадгерина відбувається під впливом TGFβ через smad2-smd4-LLF1 транскрипційні комплекси або через транскрипційний фактор Snail в ПК епітеліального ґенезу [32]. У стані, не зв’язаному з Е-кадгерином, β-катенін функціонує як транскрипційний фактор. За умов зв’язування з Е-кадгерином відбувається переключення функції β-катеніна: він перестає функціонувати як транскрипційний фактор, взаємодіє з актиновими мікрофіламентами і бере участь у регуляції реорганізації цитоскелета, що впливає на рухливість клітин [16, 33]. Важливу роль у регуляції активності і стабільності (часу життя) катеніна відіграють пухлинні супресори APC (Аdenomatosis Рolyposis Сoli) та аксін, які стимулюють убіквітинування та деградацію в протеосомах надлишків незв’язаних катенінів.

У CD44-спрямований рух клітин включається сім’я протеїнів ERM (Ezrin, Radixin, Moesin), які виконують функцію лінкерів між актиновими мікрофіламентами цитоскелета і компонентами плазматичної мембрани [34, 35]. На прикладі раку простати продемонстровано взаємодію CD44 з ерзіном шляхом формування комплексу ПК-ендотеліальний контакт, що, безумовно, має значення для інвазії [36, 37]. Дестабілізація кадгеринових контактів може бути обумовлена продуктами онкогенів src, erbB або met, які, володіючи протеїнкіназною активністю, викликають гіперфосфорилювання β-катеніна. На експресію α- і β-катенінів впливають епідерміальний фактор росту (EGF), гіпоксія в ЕМ [38, 39]; Е-кадгерина — експресія транскрипційного фактора Snail, який є супресором гена Е-кадгерина в епітеліальних ПК [40, 41]. Зі зменшенням експресії Е-кадгерина збільшується концентрація простато-

ту, так і спадкові їх форми (сімейний аденоматозний поліпоз товстої кишки). Хоча мутації в гені E-кадгерин виявляють нечасто, проте за їх наявності частіше діагностують низькодиференційовані форми пухлин.

Слід також указати на значення А клітин до білків ЕМ, що викликає активацію різних сигнальних шляхів і впливає на експресію генів. Головним компонентом ЕМ є НА, який бере участь у механізмах рухливості, прилипання і проліферації клітин [45], особливо ПК з експресією CD44 [46, 47]. При застосуванні відповідних антитіл продемонстровано, що anti-CD44s інгібують А, рухливість та інвазію ПК, при цьому через НА молекула CD44s задіяна в усіх зазначених процесах, тоді як CD44v6 — лише у рухливості ПК. Встановлено надзвичайно важливий факт — саме сумісна активація рецепторів НА,CD44 і EGFR обумовлює мотогенну активацію клітин [48]. На останню можуть впливати також фібробласти, у тому числі раково-асоційовані (cancer associated fibroblasts —CAFs), які відіграють cуттєву роль у прогресії раку [44, 49]. На лінії клітин PC3 (рак простати) встановлено, що рівень активності матриксної металопротеїнази (ММР-9) відображає експресію СD44 на поверхні клітин , що має значення для їх міграції [24]. Сумісну роль ММР і АМ при рості і прогресії відображено у ряді робіт [50, 51]. На підставі вищенаведеного можна зробити висновок, що А і міграція є головними функціями клітин, які через генну експресію і сигнальні шляхи інтегровані у процеси формування, підтримки і ремодуляції тканин багатоклітинного організму в нормі і патології.

Значення міжклітинної А при злоякісному рості. Як свідчать дані літератури, порушення міжклітинної А відмічаються у багатьох злоякісних пухлинах: остеосаркоми, рак щитоподібної залози, уротеліального тракту, товстої кишки, легені та інші [35, 52–55]. Проте єдиної думки щодо значення АМ як маркерів малігнізації немає.

Так, порівняно з нормальними клітинами, підвищена експресія CD44 відзначена при доброякісній патології багатошарового плоского епітелію шкіри (плоский лишай) та ендометріозі [56]. Водночас експресія CD44(s) та його варіантів CD44v6 і CD44v7-8 відмічається і у базальних клітинах нормального епітелію, і у СІN (cervical intraepithelial neoplasia), і у клітинах інвазивного плоскоклітинного раку шийки матки. У нормальному бронхіальному епітелії CD44(s), CD44v6 і CD44v7-8 імуногістохімічним методом не виявляються; експресія CD44 у злоякісних пухлинах легені варіабельна і залежить від гістологічної форми раку: більша експресія цих АМ характерна для високодиференційованого плоскоклітинного раку порівняно з муцинозним раком, при цьому різниця між експресією молекул CD44 у поверхневих і глибоких ділянках пухлини відсутня [57].

Епітелій протоківіміоепітелій МЗ експресуєCD44s в усіх випадках (100%) норми і доброякісних новоутворень. З появою атипії і злоякісної трансформації ця експресія значно знижується і становить 83% у клітинах Са іn situ, 46 і 26% відповідно при І та ІІ стадії протокової карциноми. Обернений напрямок змін спостерігають для експресії CD44v6: 0% — у нормальній МЗ, 15% — за умови інтрадуктальної гіперплазії, 100% — при Са іn situ, 82–94% відповідно при І та ІІ стадії інфільтруючої протокової карциноми, 100% — у метастазах (М) раку у лімфатичні вузли (ЛВ); інтенсивна дифузна експресія відзначена не лише в інфільтруючих карциномах МЗ, але й навколо пухлинних осередків у ЛВ. На підставі цього констатовано, що зменшення експресії CD44s супроводжується збільшенням експресії CD44v6 і стромального НА у карциномах МЗ, а разом узяті ці молекулярні маркери відіграють важливу роль у розвитку і прогресії цих пухлин [53, 54].

Експресія CD44 значно підвищена на мембрані клітин папілярного раку щитоподібної залози, що сприяє його прогресії і метастазуванню, проте у хворих на рак із супутнім аутоімунним тиреоїдитом такий феномен не відмічали [63].

В іншій роботі показано, що експресія CD44 порівняно більша у хворих на рак різного ґенезу (рак шийки матки, МЗ, нирки, легені, сечового міхура) з регіонарними М, ніж без них. Мембранна експресія Е-кадгерина і β-катеніна, навпаки, має негативну кореляцію із наявністю М незалежно від гістологічного типу і локалізації злоякісних пухлин [58]. Імуногістохімічний аналіз первинних меланом із МкАТ проти всіх ізоформ CD44 показав, що підвищена експресія CD44 виявлена у 74%, при цьому вона корелювала із розповсюдженістю пухлини [59]. Встановлено також залежність АМ від ступеня диференціювання ПК: гіперекспресія CD44v7-v8 збільшувалась пропорційно ступеням диференціювання раку простати за Глісоном (Gleason) [60] і зменшувалась зі збільшенням стадії уротеліального раку [61].

У низькодиференційованих карциномах сечового міхура визначено не лише збільшення експресії CD44, але й перерозподіл білка із клітин у строму, особливо у випадках із судинною інвазією ПК і М у ЛВ [62]. В іншому дослідженні показано суттєве зниження експресії CD44, Е-кадгерина і β-катеніна в карциномах з уротелію з прогресуючим перебігом і визначено, що експресія CD44 є незалежним фактором виживаності хворих [61].

ПК неінвазійного раку простати експресують ізоформи СD44 з високою молекулярною вагою (CD44v3-v10), які протидіють функції CD44s шляхом редукції А та інвазії судин через негативний вплив MMP-14. Хоча при раку простати, крім ізоформ CD44 v7-v10, експресується ще один маркер клітинної А Muc18, інвазія більше асоційована з гіперекспресією CD44v9, ніж з експресією Muc18 [36]. Ці факти ще раз підкреслюють роль CD44 як супресора метастазування раку простати [64].

Відомо, що рак яєчника (РЯ) характеризується частими рецидивами і резистентністю до цитостатиків. Клітини, що виділені із солідних осередків РЯ та із асциту хворих, характеризуються експресією CD44, MyD88, активністю транскрипційного фактора NFκB, продукцією цитокінів і хемокінів. Згідно з деякими дослідженнями, при підвищеній експресії CD44 у клітинах РЯ перебіг пухлинного процесу більш сприятливий [65], а експресія варіантів сплайсингу CD44v має певну залежність від гормонального статусу хворих на РЯ [66]. Неоднозначними є результати досліджень зв’язку експресії АМ і проліферації ПК. Збільшення експресії CD44 у відповідь на стимуляцію EGF відіграє значну роль в інвазії астроцитом, подібний зв’язок не виявлено у колоректальній карциномі. В останній також не спостерігали асоціації між експресією CD44v6 і PCNA. Водночас про значення адгезійних властивостей ПК у проліферативному потенціалі пухлин свідчать дані, згідно з якими відновлення експресії Е-кадгерина у ракових клітинах за допомогою генно-інженерних конструкцій викликало значне зменшення проліферації та перехід від інвазійного до неінвазійного фенотипу.

Останніми роками все більше дослідників схиляються до думки, що у процесах клітинноклітинних взаємодій, регуляції проліферації і А задіяна ще одна молекула поверхні клітин із функціями онкобілка — CD24. Встановлено її високу експресію (від 45 до 85%) у ПК яєчника, МЗ, шлунка, простати, підшлункової залози, її значення у злоякісній трансформації клітин і рості новоутворень; проте її сигнальні шляхи остаточно не визначені [12, 67]. Цитоплазматична експресія CD24 у клітинах раку шлунка (аденокарциноми дифузного типу) свідчить про інвазійні потенції ПК і несприятливий прогноз [68]. Експресія CD24 пов’язана також із гетерогенністю і прогресією ПК. Такі властивості цієї поверхневої молекули пояснюються тим, що вона є лігандом Р-селектину, тромбоцитів і ендотелію [23, 69].

Таким чином, наведені вище дані свідчать про експресію АМ як при доброякісній патології, так і в злоякісних пухлинах, при цьому в значній частині досліджень акцентують увагу на асоціації експресії АМ із прогресивним ростом злоякісних пухлин різного ґенезу.

Значення АМ у розвитку М. Відомо, що в основі інвазії та метастазування лежить стійка дестабілізація міжклітинних контактів. Серед останніх виділяють гомологічну А — зв’язок між однорідними клітинами, і гетерологічну — зв’язок між неоднорідними клітинами або між клітинами та іншими структурами. Саме зміна типу адгезійності — від гомологічної до гетерологічної є фактором, що обумовлює дисемінацію ПК, оскільки збільшується можливість вже відокремлених ПК вступати в контакти з іншими структурами (клітинами, тканинами). Типи А можуть обумовлювати кадгерини, що підтверджується результатами клінічних досліджень. У пухлинах хворих на немілкоклітинний рак легені з М у головний мозок відзначали сильну експресію Е-кадгерина (3+), що дозволило авторам за цим показником розрахувати навіть ризик розвитку М [70]. Експресія СD44 пов’язана із метастатичними властивостями клітин нейробластоми [71], меланоми [59], несприятливим прогнозом РЯ [65].

Викликають інтерес результати дослідження метастатичного потенціалу клітин раку товстої кишки (РТК). Імуногістохімічний аналіз АМ у первинних пухлинах товстої кишки, їх М у ЛВ і печінку показав, що у випадках раку з віддаленими М відмічається, з одного боку, редукція вмісту Е-кадгерина у ПК, з іншого — акумуляція катеніна у цитоплазмі, а на певному етапі його накопичення і в ядрах клітин. Ці зміни виявляють у первинних пухлинах, іноді задовго до розвитку М, і, на думку автора, є факторами несприятливого прогнозу РТК [55]. Отже, не лише експресія АМ, але навіть особливості їх розподілу можуть відображати властивості пухлини і потенційну можливість розвитку М.

Важливо також відзначити складні механізми взаємодії клітин і ЕМ, тому що останній, у свою чергу, може сприяти експресії ПК рецепторів, специфічних для складових ЕМ. Значна роль у розвитку М відводиться білкам базальних мембран і ЕМ — ламініну і фібронектину [72]. При трансформації клітин кількісний і якісний склад цих білків змінюється: у більшості пухлин знижена кількість фібронектину, а синтез модифікованих інтегринів сприяє міграції клітин через сполучну тканину і стінки капілярів. На другій, більш пізній стадії, контакт між ПК і ендотелієм закріпляється завдяки експресії АМ VCAM-1 та ICAM-1. Слід зазначити, що інтегринові контакти стійкіші, ніж селектинові, і в цьому має значення інтегрин-альфа, який експресується багатьма типами ПК. Інвазія субендотелільного матрикса обумовлена не лише CD44, а й змінами експресії ПК інтегринових та неінтегринових рецепторів ламініна і фібронектина

[30, 73]. Підвищена експресія перших і знижена — других є необхідною умовою для набуття ПК інвазійного та метастатичного фенотипів.

Для цілеспрямованої А циркулюючих ПК до ендотелію судин має значення вуглеводне розпізнавання, оскільки як ПК, так і ендотеліоцити несуть на своїй поверхні різні олігосахариди у складі мембранних глікопротеїнів або гліколіпідів. Олігосахариди на поверхні ПК можуть визначати вибірковість їх метастазування у різні органи. За умов зміни вуглеводних детермінант ПК втрачають здатність прикріплюватися до ендотелію і формувати М. У той же час початкова слабка А може підсилюватись активацією ендотелію тромбіном, гістаміном, різними цитокінами. Так, на експериментальній моделі in situ продемонстровано, що початкова А ПК до капілярів легені підтримується тромбоцитами [74, 75].

Відомо, що клітини у межах однієї пухлини характеризуються значною генетичною і функціональною гетерогенністю, яка зберігається при їх метастазуванні, що документується великою кількістю морфологічних, гістохімічних, імуногістохімічних, молекулярно-біологічних досліджень. Згідно з даними літератури вважається, що М виникає шляхом відбору клітин з певного клону пухлини і є пізнім явищем в еволюції пухлинного росту, тому гетерогенність клітин, яка існує у первинній пухлині, може зберігатися й у М. Так, експресія CD44 у М в ЛВ була подібна до такої у клітинах первинної пухлини [57]. Останнім часом з’являються дані, що здатність пухлин до метастазування може бути закладена в геномі конкретної ПК, і ці дані перегукуються із концепцією стовбурової ракової клітини. Ймовірно, при розвитку М мають значення особливості порушень взаємодії стовбурової ракової клітини з мікрооточенням (niche) [76, 77]. АМ обумовлюють взаємодію між клітинами і ЕМ під час інвазії і метастазування, проте наявності порушень лише А для розповсюдження ПК недостатньо, хоча такі порушення можуть підсилювати або знижувати інвазійний ріст пухлин. Останніми роками у процесах метастазування все більше уваги приділяється ЕМП, який може генерувати механізми метастазування, у тому числі рухливість клітин, їх дедиференціювання, прогресію та резистентність ПК до цитостатиків [77, 78]. Переміщення клітин регулюється спеціальними білками цитоскелета, медіаторами, які виробляють клітини органа-мішені і ЕМ [79]. Для міграції клітин має значення активніcть ММР-9 та експресія СD44 на поверхні клітин, що визначено на лінії клітин PC3 (рак простати) [24]. Складні мембранні молекули, такі як гепарансульфатні протеоглікани (heparan sulfate proteoglicans — HSPGs), беруть участь у передачі просторової інформації від мікрооточення до клітин, викликаючи у залежності від сигналу їх А або міграцію [80], при цьому у мігруючих у периферичній крові клітинах злоякісної меланоми

виявлені маркери стовбурових ракових клітин [81]. Отже, поведінка клітини залежить від комплексу координованих сигналів, що поступають від поверхневих протеїнів через механізми А, опосередкованих інтегринами [30, 82].

Важливим і остаточно не з’ясованим питанням онкології залишається органоспецифічність М. Встановлено, що органоспецифічна А ПК до компонентів ЕМ модифікується умовами мікрооточення; крім того, на метастазуючі ПК, що циркулюють у периферічній крові, впливають також гідродинамічні потоки. Важливу роль відіграє кіназа фокальних контактів (FAK — focal adhesion kinase) — ключовий фермент для стимуляції сигнальних каскадів, ініційованих інтегринами, який бере участь у ранніх етапах формування М [75]. Критичну роль у органоспецифічності метастазування (зокрема в печінку) відіграє хемокіновий рецептор CXCR4, про що свідчать результати експериментальних досліджень з формування М у печінку клітинних ліній гепатоми HEP-G2 і РТК HT-29LMM [74]. З огляду на наведене вище звертають увагу дані про роль у канцерогенезі білка Wnt — ключового регулятора індивідуального розвитку. Цей білок здатний поляризувати клітини і стимулювати їхнє спрямоване переміщення навіть у випадках, коли клітини не контактують між собою, причому це стосується як ембріональних, так і ПК [83]. Такий безумовно важливий факт потребує подальшого дослідження ролі цього білка у процесах А ПК та їх метастазування.

CD44 і СD24 як потенційні маркери ракової стовбурової клітини. Останніми роками з’являється все більше доказів про існування особливої субпопуляції ПК, які належать до ракових стовбурових клітин (Cancer Stem Cells — CSC), від яких, у свою чергу, залежить ріст пухлин, розвиток рецидивів після лікування і М [84–87]. Для дослідження ефектів малігнізації і фундаментальних властивостей злоякісних солідних пухлин з урахуванням концепції стовбурових клітин запропоновано математичну модель [88]. Згідно з нею пухлини з наявністю CSC-фенотипу швидше проявляють інвазійні властивості, ніж пухлини без такого фенотипу, їх клітинна гетерогенність вища, що може бути причиною резистентності таких клітин до поліхіміотерапії і променевої терапії [89, 90]. Незважаючи на ряд досліджень щодо CSC [85, 91, 92], залишаються невідомими родоначальні клітини, з яких виникає CSC. Це нормальні стовбурові клітини, в яких порушені процеси проліферації, чи більш диференційовані популяції клітин, що стали здатними до самооновлення? Вирішення цих питань потребує подальших досліджень, хоча вже тепер існують поодинокі дані про роль стовбурових клітин при патогенезі пухлинного росту [93] і описано WNT сигнальний шлях у CSC солідних пухлин [94, 95].

Згідно з даними літератури, маркером CSC є

експресія CD133 (prominin-1), яку виявлено у ПК різного ґенезу. Хоча цей трансмембранний білок

відмічено і в нормальних стовбурових клітинах, вважають, що у CSC він гіперекспресований. Ідентифіковані наступні фенотипи CSC: СD44+, CD133+ (рак простати), CD44+, CD24+, ESA+? (ESA —

epithelial specific antigen) (рак підшлункової залози), CD44+EpCAM+ (колоректальний рак), CD44+CD166+ (колоректальний рак), CD44+CD24−/ low (рак молочної залози). Клітини з фенотипом CD44+CD24−/low представляють невелику популяцію первинного раку МЗ, але вони асоціюються із самооновленням і значним туморогенним потенціалом [21, 96]. З іншого боку, існують дані, що за наявності клітинного фенотипу CD44+CD24−/low перебіг пухлинного процесу не характеризується рецидивами, оскільки вони піддаються дії цитостатиків, зокрема герцептину [85], і, навпаки, за наявності фенотипу CD44CD24+ виживаність хворих значно гірша [97]. Значний інтерес викликає дослідження, в якому клітини з CSC-фенотипом (CD44+CD24+ESA+) у пухлинах підшлункової залози становлять лише 0,2–0,8% всіх ПК, але характеризуються значним туморогенним потенціалом, який перевищує у багато разів потенціал інших ПК без такого молекулярного фенотипу [98]. При вивченні експресії CD44 в 6 клітинних лініях раку шлунка встановлено, що експресія цього маркера відмічена лише в 3 (MKN-45, MKN- 74, NCI-N87). Клітини з фенотипом CD44+ формували сфероїди при культивуванні і відзначалися туморогенністю. Інші потенціальні маркери CSC, такі як CD24, CD133, CD166, SSEA-1 і SSEA-4 (stage-

specific embryonic antigen-1 і -4), не корелювали зі згаданими ознаками. Клітини з фенотипом, подібним до CSC, виявляють у кістковому мозку хворих на ранній рак МЗ, причому такий фенотип відмічали в усіх клітинах, позитивних на цитокератини [99]. У дослідженні, присвяченому скринінгу популяції клітин РТК, виявлено групу клітин із гіперекспресією CD44. Ці клітини мали всі властивості CSC: здатність до самооновлення і швидкого формування пухлин, аналогічних материнській пухлині, причому для формування нової пухлини потрібно було всього 10 клітин із гіперекспресією CD44, що в 10–50 разів перевищувало туморогенність інших ПК [96]. Характерною ознакою CD44(+) клітин раку шлунка була підвищена резистентність до хіміотерапії або променевих впливів, в якій важливу роль відіграють ряд сигнальних каскадів, у тому числі EGF/EGFR, SCF (stem cell factor), Notch і/або Wnt/beta-catenin [100]. Тому можна зробити висновок, що хоча гіперекспресія білка CD44 не є єдиним молекулярним маркером CSC, виявлення такої експресії є відправною точкою для подальшого вивчення характеристик цих клітин в аспекті їх міжклітинних зв’язків та змін під час ЕМП і МЕП.

Таким чином, аналіз літературних даних свідчить, що А ПК є актуальною і важливою, але ще остаточно не вирішеною проблемою онкології, особливо тих її розділів, які стосуються патогенезу, інвазії і метастазування пухлин. Наведені в огляді резуль-

тати клінічних, імуногістохімічних і молекулярнобіологічних досліджень переконують, що А клітин одна до одної, до ендотелію і компонентів ЕМ є складним біологічним процесом, реалізація якого залежить від багатьох факторів — особливостей і стану комплексу СD44-кадгерин-катенін-цитоскелет та інших АМ в ПК, з одного боку, та ЕМ і стану ендотелію судин — з іншого. Міжклітинні взаємодії важливі не лише для збереження структури тканини в нормі, вони мають кардинальне значення для міграції ПК, інвазії у підлеглу строму, метастазування. Реалізація зазначених процесів відбувається за умов координації ПК та функціонування ряду сигнальних шляхів. Можна зробити висновок, що трансмембранна молекула СD44 та пов’язані з нею протеїни здійснюють «моніторинг» за функцією клітин і змінами ЕМ, впливаючи таким чином на такі важливі клітинні процеси, як диференціація, проліферація, інвазія, метастазування. Визначення субпопуляції клітин із фенотипом СD44+СD24+ є перспективним напрямком досліджень для встановлення ролі АМ як у рості пухлин, так і у їх прогресії, а також як молекулярної мішені для терапевтичних впливів.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Engler AJ, Humbert PO, Wehrle-Haller B, et al. Multiscale Modeling of Form and Function. Science 2009; 324: 208–12.

  2. Бродский ВЯ. Клеточная теория. Развитие в исследованиях межклеточных взаимодействий. Онтогенез 2009; 40: 323–33.

  3. Edelman GM. Expression of cell adhesion molecules during embryogenesis and regeneration. Exp Cell Res 1985; 161: 1–16.

  4. Hay ED. An overview of epithelio-mesenchymal transformation. Acta Anat (Basel) 1995; 154: 8–20.

  5. Ip YT, Gridley T. Cell movements during gastrulation: Snail dependent and independent pathways. Curr Opin Genet Dev 2002; 12: 423–9.

  6. Chaffer CL, Thompson EW, Williams ED. Mesenchymal to epithelial transition in development and disease. Cells Tissues Organs 2007; 185: 7–19.

  7. Friedl P, Wolf K. Plasticity of cell migration: a multiscale tuning model. J Exp Med 2010; 18: 11–9.

  8. Thiery JP, Sleeman JP. Complex networks orchestrate epithelial-mesenchymal transitions. Nat Rev Mol Cell Biol 2006; 7: 131–42.

  9. Копнин БП. Современные представления о механизмах злокачесвтенного роста. Х Рос онкол когресс. Москва, 2006: www.rosoncoweb.ru/congress/ru/10/35.htm.

  10. Thompson EW, Newgreen DF, Tarin D. Carcinoma invasion and metastasis: A role for epithelial-mesenchymal transition? Cancer Res 2005; 65: 5991–5.

  11. Kang Y, Massague J. Epithelial-mesenchymal transitions: Twist in development and metastasis. Cell 2004; 118: 277–9.

  12. Christiansen JJ, Rajasekaran AK. Reassessing epithelial to mesenchymal transition as a prerequisite for carcinoma invasion and metastasis. Cancer Res 2006; 66: 8319–26.

  13. Hugo H, Ackland ML, Blick T, et al. Epithelial— mesenchymal and mesenchymal—epithelial transitions in carcinoma progression. J Cell Physiol 2007; 213: 374–83.

  14. Gos M, Miłoszewska J, Przybyszewska M. Epithelial- mesenchymal transition in cancer progression. Postepy Biochem 2009; 55: 121–8.

  15. Lessan K, Aguiar DJ, Oegema T, et al. CD44 and ß1 integrin mediate ovarian carcinoma cell adhesion to peritoneal mesothelial cells. Amer J Pathol 1999; 154: 1525–37.

  16. Legg JW, Lewis CA, Parsons M, et al. A novel PKC- regulated mechanism controls CD44–ezrin association and directional cell motility. Nat Cell Biol 2007;4: 399–407.

  17. Morgan MR, Humphries MJ, Bass MD. Syntrgistic control of cell adhesion by integrins and syndecans. Nat Rev Mol Cell Biol 2007; 8: 957–69.

  18. Marhaba R, Zöller M. CD44 in cancer progression: adhesion, migration and growth regulation. J Mol Histol 2004; 35: 211–31.

  19. Trzpis M, McLaughlin PMJ, de Leij LMFH, et al . Epithelial Cell Adhesion Molecule: More than a Carcinoma Marker and Adhesion Molecule. Am J Pathol 2007; 171: 386–95.

  20. Cui W, Ke JZ, Zhang Q, et al. The intracellular domain of CD44 promotes the fusion of macrophages. Blood 2006; 107: 796–805.

  21. Sheridan C, Kishimoto H, Fuchs RK. CD44+/CD24 breast cancer cells exhibit enhanced invasive properties: an early step necessary for metastasis. Breast Cancer Res 2006; 8: R59.

  22. Naot D, Sionov RV, Ish-Shalo D. CD44: structure, function, and association with the malignant process. Adv Cancer Res 1997; 71: 241–319.

  23. Polyak K, Shipitsin M, Campbell-Marrotta LL, et al. Breast tumor heterogeneity: causes and consequences. VIII Breast Cancer Conference: Latest Advances in Breast Cancer. Madrid, Spain, 2009. Breast Cancer Res 2009; 11 (Suppl 1): S18doi.

  24. Desai B, Rogers MJ, Chellaiah MA. Mechanisms of osteopontin and CD44 as metastatic principles in prostate cancer cells. Mol Cancer 2007; 6: 18.

  25. Fodde R, Brabletz T. Wnt/beta-catenin signaling in cancer stemness and malignant behavior. Curr Opin Cell Biol 2007; 19: 150–8.

  26. Klymkowsky MW. Beta-catenin and its regulatory network. Hum Pathol 2005; 36: 225–7.

  27. Bolos V, Peinado H, Perez-Moreno MA, et al. The transcription factor Slug represses E-cadherin expression and induces epithelial to mesenchymal transitions: A comparison with Snail and E47 repressors. J Cell Sci 2003; 116: 499–511.

  28. Gordan JD, Bertout JA, Hu CJ, et al. Hypoxia attenuates the expression of E-cadherin via up-regulation of SNAIL in ovarian carcinoma cells. Amer J Pathol 2007; 163: 1437–47.

  29. Bourrguignon LY, Iida N, Welsh CF, et al. Involvement of CD44 and its variant isoforms in membrane-cytoskeleton interaction, cell adhesion and tumor metastasis. J Neurooncol 1995; 26: 201–8.

  30. Schmidt S, Friedl P. Interstitial cell migration: integrin- dependent and alternative adhesion mechanisms. Cell Tissue Res 2010; 339: 83–92.

  31. Ino Y, Gotoh M, Sakamoto M, et al. Dysadherin, a cancer-associated cell membrane glycoprotein, down-regulates E-cadherin and promotes metastasis. Proc Natl Acad Sci USA 2002; 99: 365–70.

  32. Nawshad A, Medici D, Liu CC, et al. TGFbeta3 inhibits E-cadherin gene expression in palate medial-edge epithelial cells through a Smad2-Smad4-LEF1 transcription complex. J Cell Sci 2007; 120: 1646–53.

  33. Schroeder JA, Adriance MC . MUC1 alters beta-catenin- dependent tumor formation and promotes cellular invasion. Oncogene 2003; 22: 1324–32.

  34. Ng T, Parsons M, Hughes WE, et al. Ezrin is a downstream effector of trafficking PKC-integrin complexes involved in the control of cell motility. EMBO J 2001; 20: 2723–41.

  35. Boldrini P, Peres SV, Morini S, et al. Immunoexpression of Ezrin and CD44 in patients with osteosarcoma. J Pediatr Hematol Oncol 2010; 32: e213–7.

  36. Harrison GM, Davies G, Martin TA, et al. Distribution and expression of CD44 isoforms and Ezrin during prostate cancer- endothelium interaction. Int J Oncol 2002; 21: 935–40.

  37. Harrison GM, Davies G, Martin TA, et al. The influence of CD44v3-v10 on adhesion, invasion and MMP-14 expression in prostate cancer cells. Oncol Rep 2006; 15: 199–206.

  38. Lu Z, Ghosh S, Wang Z, et al. Downregulation of caveolin-1 function by EGF leads to the loss of E-cadherin, increased transcriptional activity of beta-catenin, and enhanced tumor cell invasion. Cancer Cell 2003; 4: 499–515.

  39. Plumb CL, Adamcic U, Shahrzad S, et al. Modulation of the tumor suppressor protein {alpha}-catenin by ischemic microenvironment. Am J Pathol 2009; 175: 1662–74.

  40. Rosivatz E, Becker KF, Kremmer E, et al. Expression and nuclear localization of Snail, an E-cadherin repressor, in adenocarcinomas of the upper gastrointestinal tract. Virchows Arch 2006; 448: 277–87.

  41. Batlle E, Sancho E, Franci C, et al. The transcription factor snail is a repressor of E-cadherin gene expression in epithelial tumour cells. Nat Cell Biol 2000; 2: 84–9.

  42. Veveris-Lowe TL, Lawrence MG, Collard RL, et al. Kallikrein 4 (hK4) and prostate-specific antigen (PSA) are associated with the loss of E-cadherin and an epithelial- mesenchymal transition (EMT)-like effect in prostate cancer cells. Endocr Relat Cancer 2005; 12: 631–43.

  43. Auersperg N, Pan J, Grove BD, et al. E-cadherin induces mesenchymal-to-epithelial transition in human ovarian surface epithelium. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 6249–54.

  44. Wadlow PC, Wittner BS, Finley SA, et al. Systems level modeling of cancer-fibroblast interaction. PLoS One 2009; 4: e6888.

  45. Simpson MA, Lokeshwar VB. Hyaluronan and hyaluronidase in genitourinary tumors. Front Biosci 2008; 13: 5664–80.

  46. Sugahara KN, Hirata KN, Tanaka T, et al. Chondroitin sulfate E fragments enhance CD44 cleavage and CD44-dependent motility in tumor cells. Cancer Res 2008; 68: 7191–9.

  47. Sugahara KN, Murai T, Nishinakamura H, et al.

Hyaluronan oligosaccharides induce CD44 cleavage and promote

  1. Бонитсис H, Батистату A, Карантима C и др. Роль кадгерин/катенинового комплекса при злокачественной меланоме. Онкология 2006; 28: 187–94.

  2. Iczkowski KA, Bai S, Pantazis CG. Prostate cancer over expresses CD44 variants 7–9 at the messenger RNA and protein level. Anticancer Res 2003; 23: 3129–40.

  3. Klatte T, Seligson DB, Rao GY, et al. Absent CD44v6 expression is an independent predictor of poor urothelial bladder cancer outcome. J Urol 2010; 183 (6): 2403–8.

  4. Андреева ЮЮ. Морфологические и молекулярно-биологические факторы прогноза рака мочевого пузыря. [Автореф дис … докт мед наук]. Киев, 2009. 43 c.

  5. Nishiyama M, Takeda K, Moriki T, et al. Hashimoto thyroiditis alters CD44 expression in thyroid papillary carcinoma with nodal metastasis. Endocr J 2000; 47 (Suppl): P-408.

  6. Omara-Opyene, Qui J, Shah GV, et al. Prostate cancer invasion is influenced more by expression of a CD44 isoform including variant 9 than by Muc18. Lab Inv 2004; 84: 894–907.

  7. Sillanpaa S, Anttila MA, Voutilainen K, et al. CD44 expression indicates favorable prognosis in epithelial ovarian cancer. Clin Cancer Res 2003; 9: 5318–24.

  8. Stickeler E, Vogl FD, Denkinger T, et al. Soluble CD44 splice variants and pelvic lymph node metastasis in ovarian cancer patients. Int J Mol Med 2000; 6: 595–601.

  9. Sagiv E, Arber N. The novel oncogene CD24 and its arising role in the carcinogenesis of the GI tract: from research to therapy. Expt Rev Gastroenterol Hepatol 2008; 2: 125–33.

  10. Chou YY, Jeng YM, Lee TT, et al. Cytoplasmic CD24 expression is a novel prognostic factor in diffuse-type gastric adenocarcinoma. Ann Surg Oncol 2007; 14: 2748–58.

  11. Lim SC, Oh SH, Lim SC, et al. The role of CD24 in various

  1. Berrier AL, Yamada KM. Cell-matrix adhesion. J Cell Phisiol 2007; 213: 565–73.

  2. Witze ES, Litman ES, Argast GM, et al. Wnt5a control of cell polarity and directional movement by polarisedredistribution of adhesionreceptors. Science 2008; 320: 365–9.

  3. Macingova Z, Filip S. Cancer stem cells—new approach to cancerogenensis and treatment. Acta Medica (Hradec Kralove) 2008; 51: 139–44.

  4. Cavaliere C, Corvigno S, Galgani M, et al. Combined inhibitory effect of formestane and herceptin on a subpopulation of CD44+/CD24low breast cancer cells. Cancer Sci 2010; 101: 1661–9.

  5. Cho RW, Clarke MF. Recent advances in cancer stem cells. Curr Opin Genet Dev2008; 18: 48–53.

  6. Gupta PB, Chaffer CL, Weinberg RA. Cancer stem cells: mirage or reality? Nat Med 2009; 15: 1010–2.

  7. Sottoriva A, Verhoeff JJC, Borovski T, et al. Cancer stem sell tumor model reveals invasive morphology and increased phenotypical heterogeneity. Cancer Res 2010; 70: 46–56.

  8. Phillips TM, Mc Bride WH, Pajonk F. The response of CD24(-/low)/CD44+ breast cancer-initiating cells to radiation. J Natl Cancer Inst 2006; 98 (20): 1777–85.

  9. Iannolo G, Conticello C, Memeo L, et al. Apoptosis in normal and cancer stem cells. Critical Rev Oncol/Hematol 2008; 66 (1): 42–51.

  10. Boman BM, Wicha MS. Cancer stem sells: a step toward the cure. JCO 2008; 26: 2795–9.

  11. Welte Y, Adjaye J, Lehrach HR, et al. Cancer stem cells in solid tumors: elusive or illusive? Cell Commun Signal 2010; 8: 6.

  12. Vassilopoulos A, Wang RH, Petrovas C, et al. Identification and characterization of cancer initiating cells from BRCA1 related

  1. Li C, Heidt DG, Dalerba P, et al. Identification of pancreatic cancer stem cells. Cancer Res 2007; 67: 1030–7.

  2. Balic M, Lin H, Young L, et al. Most Early Disseminated Cancer Cells Detected in Bone Marrow of Breast Cancer Patients Have a Putative Breast Cancer Stem Cell Phenotype Clinical. Cancer Res 2006; 12: 5615.

  3. Ischenko I, Seeliger H, Schaffer M, et al. Cancer stem cells: how can we target them? Curr Med Chem 2008; 15: 3171–84.

cell migration in CD44-expressing tumor cells. J Biol Chem 2003;

human epithelial neoplasias. Pathol Res Pract 2005; 201: 479–86.

mammary tumors using markers for normal mammary stem cells.

278: 32259–65.

  1. Afify A, Purnell P, Nguyen L. Role of CD44s and CD44v6 on human breast cancer cell adhesion, migration, and invasion. Exp Mol Pathol 2009; 86: 95–100.

  2. Xing F, Saidou J, Watabe K. Cancer associated fibroblasts (CAFs) in tumor microenvironment. Front Biosci 2010; 15: 166–79.

  3. Осинский СП, Глузман ДФ, Клифф Й и др. Молекулярная диагностика опухолей. Киев, 2007. 246 с.

  4. Ганусевич ИИ. Роль матриксных металлопротеиназ (ММП) при злокачественных новообразованиях. I. Характеристика МСМП, регуляция их активности, прогностическое значение. Онкология 2010; 43: 10–6.

  5. Okamoto I, Tsuiki H, Kenyon LC, et al. Proteolytic Cleavage of the CD44 Adhesion Molecule in Multiple Human Tumors. Amer J Pathol 2002; 160: 441–7.

  6. Afify A, McNiel MA, Braggin J, et al. Expression of CD44s, CD44v6, and hyaluronan across the spectrum of normal- hyperplasia-carcinoma in breast. Appl Immunohistochem Mol Morphol 2008; 16: 121–7.

  7. Afify A, Pyrnell P, Nguyen L. Role of CD44s and CD44v6 on human breast cancer cell adhesion, migration, and invasion. Exp Mol Pathol 2009, 86: 95–100.

  8. Делекторская В, Перевощиков А, Головков ДА. Молекулы межклеточной адгезии как факторы инвазии и метастазирования при раке толстой кишки. Мол мед 2007; (1): 50–4.

  9. Klemmt PAB, Carver JG, Koninck P, et al. Endometrial cells from women with endometriosis have increased adhesion and proliferative capacity in response to extracellular matrix components: towards a mechanistic model for endometriosis progression. Hum Reprod 2007; 22: 3139–47.

  10. Ylagan LR, Scholes J, Demopoulos R. CD44.A Marker of Squamous Differentiation in Adenosquamous Neoplasms. Arch Pathol Labor Med 2000; 124: 212–5.

  11. Завалишина ЛЭ. Молекулярно-биологические факторы инвазивного роста и метастазирования рака при морфологическом исследовании. Дис … д-ра биол наук: 14.00.14. Москва, 2006. 292 с.

  1. D’Amico TA, Aloia TA, Moore M-B, et al. Predicting the sites of metastases from lung cancer using molecular biologic markers. Ann Thorac Surg 2001; 72: 1144–8.

  2. Valentiner U, Valentiner FU, Schumacher U. Expression of CD44is associated with a metastatic pattern of human neuroblastoma cells in a SCID mouse xenograft model. Tumor Biol 2008; 29: 152–160.

  3. Kleinman HK, Martin GR. Matrigel: basement membrane matrix with biological activity. Semin Cancer Biol 2005; 15: 378–86.

  4. Lad Y, Harburger DS, Calderwood DA. Integrin cytoskeletal interactions. Methods Enzymol 2007; 426: 69–84.

  5. Gassman P, Haier J, Schluter K, et al. CXCR4 regulates the early extravasation of metastatic tumor cells in vivo. Neoplasia 2009; 11: 651–61.

  6. Sengbusch A von, Gassmann P, Fisch KM, et al. Focal adhesion kinase regulates metastatic adhesion of carcinoma cells within liver sinusoids. Am J Pathol 2005; 166: 585–96.

  7. Baird L, Terskihk. The tumor microenvironment. Adv Exp Med Biol 2010; 671: 67–73.

  8. Hill RP, Marie-Egyptiene DT, Hedley DW, et al. Cancer stem cells, hypoxia and metastasis. Семин радиац онкол 2009; 19: 106–11.

  9. Iwatsuki M, Mimori K, Yokobori T, et al. Epithelial- mesenchymal transition in cancer development and its clinical significance. Cancer Sci 2010; 101: 293–9.

  10. Willipinski-Stapelfeldt B, Riethdorf S, Assmann V, et al. Changes in cytoskeletal protein composition indicative of an epithelial-mesenchymal transition in human micrometastatic and primary breast carcinoma cells. Clin Cancer Res 2005; 11: 8006–14.

  11. Bishop JR, Schuksz M, Esko JD. Heparan sulphate proteoglycans fine-tune mammalian physiology. Nature 2007; 6: 1030–7.

  12. Fusi A, Busse A, Ochsenreiter S, et al. Expression of stem cell markers in circulating melanoma cells. 2009 ASCO Annual Meeting Proceedings (Post-Meeting Edition) 2009. J Clin Oncol 2009; 27 (Suppl): e22056.

Int J Biol Sci 2008; 4:133–42.

  1. Reya T, Clevers H. Wnt signalling in stem cells and cancer. Nature 2005; 434: 843–50.

  2. Regenbrecht CR, Lehrach H, Adjaye J. Stemming Cancer: Functional Genomics of Cancer Stem Cells in Solid Tumors. Stem Cell Rev 2008; 4: 319–28.

  3. Dalerba P, Scott JD, Park I-K, et al. Phenotypic characterization of human colorectal cancer stem cells. PNAS 2007; 104: 10158–63.

  4. Mylona E, Giannopoulou I, Fasomytakis E, et al. The clinicopathologic and prognostic significance of CD44+/CD24(-/ low) and CD44-/CD24+ tumor cells in invasive breast carcinomas. Hum Pathol 2008; 39: 1096–102.


Без комментариев » Добавить комментарий