Pathogenetic features of sarcomatoid carcinoma

Full Text

Введение

Саркоматоидная карцинома (СК) – подтип злокачественной опухоли эпителиального происхождения, содержащий два типа клеток: клетки эпителиального типа представляющие собой «классическую» карциному определенной локализации, и клетки мезенхимального типа, имеющие морфологическое сходство с саркомой.

СК является достаточно редким гистологическими подтипом новообразования, при этом она описана во многих органах. Наиболее часто она встречается в органах репродуктивной и дыхательной систем [1].

Данный подтип карциномы сопряжен с худшим прогнозом по сравнению с другими гистологическими вариантами опухолей данной локализации. Это обусловлено более высокими темпами роста, ранней инвазией и быстрым метастазированием, а также резистентностью к стандартным протоколам противоопухолевого лечения и повышенной частотой рецидивов [2–4].

Механизм развития СК не до конца изучен. На сегодняшний день представляет интерес теория эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП), в основе которой лежит развитие мезенхимального компонента из эпителиальных опухолевых клеток в процессе опухолевой прогрессии. На наличие единого опухолевого предка указывают общие мутации для эпителиального и мезенхимального компонентов, а также экспрессия мезенхимальным компонентом ряда маркеров, характерных для эпителиальных опухолей [5; 6].

Вследствие большого числа возможных локализаций и сравнительно низкой частоты данной онкопатологии опубликованы единичные обзорные статьи о патогенезе, гистологических и генетических особенностях саркоматоидных карцином.

Локализация и терминология саркоматоидной карциномы

Несмотря на достаточно изученные критерии диагностики саркоматоидной карциномы, единого определения для данного подтипа опухоли до сих пор не существует. Об этом свидетельствует разнообразие терминов, которыми определяют саркоматоидную карциному в различных органах: карциносаркома, бифазная карцинома, недифференцированная карцинома, веретеноклеточная карцинома, метапластическая карцинома и другие [7].

Так, в классификации опухолей пищеварительной системы ВОЗ 2019 г. саркоматоидная карцинома пищевода носит название веретеноклеточной карциномы. Саркоматоидная карцинома поджелудочной железы относится к подтипу «недифференцированной карциномы». Отдельно для данной локализации выделяют также «недифференцированный рак с остеокластоподобными гигантскими клетками» [3]. Саркоматоидная карцинома эндометрия обозначается как «карциносаркома», несмотря на эпителиальное происхождение этой опухоли [8].

Термин «саркоматоидная карцинома легкого» включает несколько вариантов опухолей: плеоморфную карциному, веретеноклеточную карциному, гигантоклеточную карциному, карциносаркому и пульмональную бластому. При этом, вопреки современным представлениям о механизме возникновения саркоматоидных карцином, пульмональная бластома определяется как опухоль из зародышевой эпителиальной ткани с примитивным мезенхимальным компонентом [9].

Для опухолей мочевого пузыря в современной классификации используется термин «саркоматоидная карцинома». В 5-м издании классификации опухолей мочевыделительной и мужской половой системы ВОЗ рекомендует использовать именно это название для всех вариантов, ранее обозначавшихся как «карциносаркомы», если в них есть признаки эпителиально-мезенхимального перехода. В классификации опухолей почек саркоматоидную карциному определяют как «саркоматоидную дифференцировку», которая может наблюдаться при любом типе почечно-клеточного рака [10]. Сходная ситуация сложилась в трактовке гепатоцеллюлярной карциномы. Саркоматоидную гепатоцеллюлярную карциному в классификации 2019 г. не выделяют как отдельный подтип, но при этом в диагнозе рекомендуется указывать наличие в опухоли очагов «саркоматоидной трансформации».

По мнению ряда авторов, постепенный отказ от выделения саркоматоидной опухоли как отдельного гистологического подтипа новообразования оправдан, если есть доказательства того, что определенные гистологические подтипы могут прогрессировать в саркоматоидную опухоль. Однако из-за большого числа возможных локализаций, гистологических подтипов и низкой частоты встречаемости сбор доказательств гистогенетической связи доминирующего компонента в опухоли может быть значительно затруднен. В подобных случаях оправдано классифицировать саркоматоидную карциному как отдельный гистологический подтип.

Роль эпителиально-мезенхимального перехода в патогенезе саркоматоидной карциномы

ЭМП – комплексный многоэтапный процесс, в развитии которого участвуют сигнальные молекулы, транскрипционные факторы и опухолевое микроокружение. Особенности пато- и морфогенеза ЭМП могут ответить на вопрос: почему СК является таким агрессивным подтипом рака с быстрой инвазией и метастазированием.

ЭМП запускается воздействием ряда факторов роста – таких как TGF-b (Transforming Growth Factor-beta), EGF (Epidermal Growth Factor), IGF-2 (Insulin-like Growth Factor 2), FGF-2 (Fibroblast Growth Factor 2) – на опухолевые клетки, что приводит к активации ряда сигнальных путей: TGF-b/SMAD, Wnt/b-catenin, Notch, Hedgehog, PI3K/AKT (Phosphatidylinositol 3-kinases/
protein kinase B) и NF-κB (Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells) [11]. Транскрипционные факторы данных путей, основную роль среди которых играют протеины семейства Snail (Snail 1/2), протеины семейства Twist (Twist 1/2) и протеины семейства ZEB (ZEB 1/2 – Zinc finger E-box-binding homeobox 1/2), снижают экспрессию эпителиальных белков и повышают экспрессию мезенхимальных. Так, при ЭМП наблюдается снижение экспрессии эпителиальных мембранных белков: Е-кадгерина, окклюдинов, клаудинов и т.д. Одновременно повышается экспрессия белков N-кадгерина, виментина, витронектина и т.д. Во время ЭМП клетки теряют межклеточные контакты, утрачивают апикально-базальную ориентацию, реорганизуют цитоскелет, что позволяет им более активно перемещаться, а также синтезируют ферменты, вызывающие деградацию межклеточного вещества. Такое изменение фенотипа способствует инвазии клеток в окружающие ткани и метастазированию [14]. Деградация межклеточного вещества клетками, прошедшими ЭМП, опосредовано повышенной продукцией матриксных металлопротеиназ (ММП), в том числе ММП-2 и ММП-9. При этом ММП способны стимулировать ЭМП в эпителиальных клетках молочной железы, простаты, почки, яичника, легкого, хрусталика, что приводит к формированию порочного круга [13].

В последние годы появляется все больше данных о значительной роли опухолевого микроокружения в патогенезе ЭМП. Клетки фибробластов, ассоциированные с раком (CAFs), секретируют TGF-b и HGF (Hepatocyte Growth Factor), в то время как макрофаги, ассоциированные с опухолью (TAMs), выделяют TNF-α (Tumor Necrosis Factor-alpha), IL-6 (Interleukin-6) и CCL2 (CC-chemokine ligand 2), активируя транскрипционные факторы ЭМП, такие как Snail и Twist [14; 15].

Ключевым фактором эпителиально-мезенхимального перехода и ангиогенеза в опухоли выступает IL-8, продуцируемый опухолевыми клетками и макрофагами. Повышение сывороточного IL-8 наблюдается при многих типах рака и связано с повышенной частотой метастазирования и локального рецидива опухоли [16].

Одним из механизмов влияния IL-8 на ЭМП является ингибирование семейства miR-200 (microRNA-200), что приводит к активации сигнальных путей ЭМП и повышению экспрессии мезенхимальных маркеров N-кадгерина, виментина, ZEB2 и других [17; 18].

Гипоксия, которая часто сопровождает жизнедеятельность опухолевых клеток, также стимулирует ЭМП: низкий уровень кислорода ингибирует пролилгидроксилазы, предотвращая убиквитилирование и деградацию HIF-1α (Hypoxia-Inducible Factor-1-alpha). HIF-1α образует димеры с HIF-1b, что активирует факторы транскрипции Twist1, Snail и ZEB1 [19; 20].

Эпителиально-мезенхимальный переход и раковые стволовые клетки

Сегодня объектом активного изучения является взаимосвязь между процессом ЭМП и раковыми стволовыми клетками (РСК). РСК – это особый пул опухолевых клеток, способных к самовоспроизведению и дифференцировке. Данные клетки отличаются от других клеток опухоли иммунофенотипически: в них наблюдается повышенная экспрессия таких маркеров, как CD133, CD34 и ALDH1 (Aldehyde Dehydrogenase 1). Эти маркеры через различные сигнальные пути поддерживают «стволовость» РСК, повышают их способность к инвазии и метастазированию, а также обеспечивают резистентность к химиотерапевтическим препаратам [21–23].

Ряд исследований указывает, что при ЭМП и формировании РСК задействуются одни и те же сигнальные пути, например, Wnt/b-catenin, Notch, Hedgehog и PI3K/AKT [22]. Транскрипционные факторы семейств Snail и Twist, играющие значительную роль в ЭМП, также способны придавать клеткам свойства РСК. На основании этих исследований ЭМП рассматривается как один из путей формирования РСК в опухоли [24].

Одно из исследований показало, что РСК при раке молочной железы имели признаки ЭМП, а именно снижение экспрессии Е-кадгерина и повышение экспрессии виментина [25].

Приобретение свойств РСК клетками саркоматоидной карциномы может объяснить повышенную злокачественность данной опухоли, но, несмотря на очевидную взаимосвязь между РСК и клетками в состоянии ЭМП, еще рано говорить о тождественности этих двух типов клеток, так как не все клетки в состоянии ЭМП имеют свойства РСК.

Фенотип саркоматоидной карциномы

Эпителиальный компонент СК представлен опухолевыми клетками определенных гистогенетических типов. В зависимости от локализации процесса это может быть гепатоцеллюлярная карцинома, плоскоклеточная карцинома, аденокарцинома, почечно-клеточный рак и т.д. [2; 3; 6].

Мезенхимальный компонент саркоматоидной карциномы чаще всего представлен веретеновидными клетками, которые формируют пучки, что придает им сходство с «истинными» саркомами. Помимо веретеновидных клеток, саркоматоидный компонент может содержать гигантские многоядерные клетки, а также гетерологичные элементы с фенотипом хондросаркомы и рабдомиосаркомы. В опухоли могут определяться очаги некроза, зоны кальцификации и оссификации [3].

Содержание саркоматоидного компонента в опухоли варьируется в широких пределах. Встречаются опухоли, включающие исключительно саркоматоидный компонент. От «истинных» сарком данные
опухоли отличаются экспрессией эпителиальных маркеров. Для саркоматоидных
карцином ряда локализаций прогноз заболевания зависит от степени выраженности саркоматоидного компонента. Так, преобладание саркоматоидного компонента в карциноме матки более чем на 50 %, а также его гетерологичность сопряжены с худшим прогнозом выживаемости [26], а при саркоматоидной почечно-клеточной карциноме ухудшение прогноза наблюдается уже при доле саркоматоидного компонента 30 % и выше [10].

В качестве прогностического критерия может использоваться не только эпителиально-мезенхимальное соотношение, но и характер микроокружения опухоли. Так, преобладание остеокластоподобных гигантских клеток в недифференцированной карциноме поджелудочной железы при наличии минимального эпителиального компонента ассоциировано с лучшим прогнозом заболевания [27].

Иммуногистохимические маркеры саркоматоидной карциномы

Эпителиально-мезенхимальный переход клеток саркоматоидной карциномы нередко позволяет наблюдать интересное явление, когда клетки опухоли с саркоматоидным фенотипом не экспрессируют маркеры соединительнотканных клеток, такие как виментин и актин, но экспрессируют маркеры эпителия. К наиболее часто встречающимся в саркоматоидной карциноме различной локализации эпителиальным маркерам относятся цитокератины, EMA (Epithelial Membrane Antigen), PAX2 и PAX8 (Paired Box gene 2 and 8) [8–10]. Эпителиальный маркер MUC1 (Mucin-1) ассоциирован с метастазированием и рецидивом недифференцированной карциномы поджелудочной железы [3].

Также есть клинические случаи, при которых в опухолевых клетках экспрессировались маркеры обоих типов [28; 29].

Роль иммунных факторов в прогнозе саркоматоидной карциномы

Как было замечено выше, опухолевое микроокружение из иммунных клеток через факторы роста и интерлейкины способно стимулировать процесс ЭМП. Однако это не единственный механизм, обеспечивающий выживание опухоли при взаимодействии с иммунной системой человека. Исследования показывают, что саркоматоидные варианты опухолей часто имеют повышенную экспрессию PD-L1 (Programmed Death-Ligand 1) [30].

PD-L1 – мембранный протеин, который взаимодействует с рецептором PD-1 на поверхности T-клеток, что ведет к угнетению их пролиферации и апоптозу.

Параллельно с повышенной экспрессией PD-L1 в саркоматоидных опухолях наблюдается более выраженная инфильтрация иммунными клетками, в частности, цитотоксическими Т-лимфоцитами (CD8+), что, с одной стороны, улучшает выживаемость и ответ на иммунотерапию, но, с другой – функция CD8+ в опухолях часто подавлена через механизмы иммунных контрольных точек (ИКТ) [4; 30].

Таким образом, в саркоматоидных опухолях существуют активные взаимодействия с иммунным микроокружением, на которые, по нашему мнению, можно влиять, используя ингибиторы ИКТ. Применение препаратов данной группы целесообразно использовать для лечения саркоматоидных карцином, которые проявляют резистентность к стандартным режимам химиотерапии.

Генетические особенности саркоматоидной карциномы

Генетический профиль саркоматоидной карциномы во многом объясняет высокую агрессивность и выживаемость опухолей данного подтипа. В саркоматоидных карциномах различной локализации наблюдается более высокая частота мутаций в таких протоонкогенах, как TP53 (Tumor Protein p53), KRAS (Kirsten Rat Sarcoma virus oncogene homologue), CDKN2A (Cyclin-Dependent Kinase Inhibitor 2A) [3].

Ген TP53 и экспрессируемый протеин p53 выступают одним из главных механизмов защиты клетки от опухолевой трансформации: при повреждении ДНК или гипоксии p53 активирует каскад транскрипционных программ, ведущих к репарации ДНК, остановке клеточного деления или апоптозу.

Мутация в TP53 не только нарушает регуляцию клеточного цикла и стимуляцию апоптоза, но и активно способствует инвазии, метастазированию и химиорезистентности, взаимодействуя с другими сигнальными путями [31].

Ген KRAS является центральным молекулярным переключателем (GTP-азой) пути RAS/MAPK, который регулирует пролиферацию и выживание клеток. Мутации в данном гене ухудшают прогноз заболевания, хотя отмечается, что повышение активности сигнального пути, ассоциированного с данным онкогеном, может увеличивать выживаемость пациентов, а также стабилизирует иммунологические реакции [32].

CDKN2A является одним из генов-супрессоров опухолей. Данный ген кодирует протеины p16INK4a и p14ARF, которые регулируют клеточный цикл и предотвращают бесконтрольную пролиферацию. Мутации в CDKN2A приводят к нарушению функции p16INK4a и p14ARF, что ведет к неконтролируемому переход клетки из G1 в S-фазу. p14ARF также ингибирует фермент MDM2 (Mouse Double Minute 2 homolog), относящийся к убиквитин-лигазам E3. Данный фермент отвечает за деградацию протеина p53 в протеосомах. Таким образом, нарушение функции p14ARF практически эквивалентно мутациям в TP53 [33].

Менее распространенной, но имеющей потенциально большое значение в развитии саркоматоидной карциномы, является мутация в гене ARID2 (AT-Rich Interactive Domain-containing protein 2), которая встречается в 70 % случаев саркоматоидной гепатоцеллюлярной карциномы [34].

Данный ген кодирует протеин, который является субъединицей комплекса ремоделирования хроматина PBAF, способствующего лиганд-зависимой активации транскрипции ядерными рецепторами. ARID2 является опухолевым супрессором и поддерживает сохранение эпителиального фенотипа клетки. Мутация в этом гене ускоряет ЭМП в условиях гипоксии, что влияет на тяжесть прогноза.

Имеются исследования, утверждающие, что ARID2 также часто мутирует при других типах карциномы – например, при карциноме легкого или почечно-клеточной карциноме [35].

Выводы

Благодаря совершенствованию методов диагностики и внедрению в практику иммуногистохимических и молекулярно-генетических методов исследования частота выявления саркоматоидных карцином различной локализации заметно возросла. Это требует унификации классификаций, упорядочения терминологии, более углубленного изучения механизмов развития и прогрессирования данного опухолевого подтипа для разработки эффективных методов лечения.

Современные исследования свидетельствуют, что в развитии саркоматоидных карцином ключевое значение имеет эпителиально-мезенхимальный переход. Более агрессивное поведение опухоли и ее устойчивость к терапии обеспечивают мутации в генах TP53, KRAS, CDKN2A, ARID2, экспрессия PD-L1 и изменение опухолевого микроокружения на иммуносупрессивное.

Перспективным для лечения может быть использование ингибиторов эпителиально-мезенхимального перехода и ингибиторов контрольных точек в качестве препаратов первой линии, что может повысить общую выживаемость пациентов при саркоматоидных опухолях.

About the authors

G. G. Freynd

Ye.A. Vagner Perm State Medical University

Email: gfreynd@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2861-4878

DSc in Medicine, Professor, Head, Department of Pathological Anatomy with an Autopsy Course

Russian Federation, Perm

I. S. Chub

Ye.A. Vagner Perm State Medical University

Author for correspondence.
Email: igortschub@yandex.ru

PhD Candidate, Department of Pathological Anatomy with an Autopsy Course

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files