Пучинская М.В.

УО «Белорусский государственный медицинский университет», Республика Беларусь, Минск

Эпителиально-мезенхимальный переход в норме и патологии

Журнал: Архив патологии. 2015;77(1): 75-83

Просмотров : 7

Загрузок : 1

Как цитировать

Пучинская М. В. Эпителиально-мезенхимальный переход в норме и патологии. Архив патологии. 2015;77(1):75-83. https://doi.org/10.17116/patol201577175-

Авторы:

Пучинская М.В.

УО «Белорусский государственный медицинский университет», Республика Беларусь, Минск

Все авторы (1)

a:2:{s:4:"TEXT";s:70916:"

Злокачественные новообразования являются одной из самых актуальных проблем современной медицины в связи с широким распространением и высокой смертностью населения в развитых странах мира [1]. Фундаментальные исследования позволили многое выяснить о механизмах, лежащих в основе возникновения рака, но, несмотря на это, мы еще очень далеки от понимания природы злокачественных опухолей.

В большинстве случаев смерть пациентов наступает от генерализации процесса с формированием множественных отдаленных метастазов в различных органах. Даже если локализованная опухоль может быть достаточно эффективно излечена, то для метастатической эффективное лечение в большинстве случаев невозможно. В связи с этим понимание механизмов, лежащих в основе метастазирования, является чрезвычайно важным моментом для разработки подходов к предсказанию возникновения метастазов, их профилактике и эффективному лечению.

Считается, что для прохождения всех этапов метастазирования раковая клетка должна прибрести ряд свойств, так называемый прометастатический потенциал. В последние десятилетия в качестве одного из возможных механизмов его приобретения активно изучается эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП). Под этим термином обычно подразумевается обратимый процесс приобретения эпителиальными клетками ряда морфологических признаков и функциональных свойств мезенхимальных клеток. В связи с тем что ЭМП считается одним из ранних процессов, ведущих впоследствии к диссеминации опухоли, многие ученые видят в нем привлекательную мишень для разработки новых препаратов таргетной терапии рака.

История вопроса и терминология

Начало изучения ЭМП как процесса, необходимого для нормального развития эмбриона, связано преимущественно с работами Элизабет Хей (E. Hay), исследовавшей его в курином эмбрионе [2]. В исследованиях конца 60—80-х годов ХХ века она убедительно показала существование ЭМП в эмбриогенезе, описала основные его признаки, некоторые механизмы регуляции и значение для ранних этапов развития организма [3]. Ею были описаны также ЭМП при миграции клеток и важность транзиторной природы ЭМП. Любопытно, однако, что уже в работах С. Рамон-и-Кахаля и Х. Аполанта [4] имеются описания изменений клеток, соответствующие современным представлениям об ЭМП.

Впоследствии было установлено, что ЭМП имеет большое значение в патологии человека, в том числе при заболеваниях, сопровождающихся фиброзом органов, и злокачественных новообразованиях, что стимулировало активное изучение процесса с конца ХХ века. В настоящее время известны многие механизмы регуляции ЭМП, факторы, стимулирующие и тормозящие его. На основе полученных знаний ведутся попытки целенаправленного воздействия на ЭМП в опухолях для предотвращения их метастазирования.

Длительное время существовало несколько наименований данного процесса, что затрудняло понимание природы изучаемого явления среди сотрудников разных центров. В 2003 г. в австралийском Порт-Дугласе на первой встрече Международной Ассоциации ЭМП (The EMT International Association, TEMTIA) было принято соглашение о применении термина «эпителиально-мезенхимальная транзиция» (epithelial-mesenchymal transition) вместо существовавших наряду с ним терминов «эпителиально-мезенхимальная трансформация» и «эпителиально-мезенхимальная трансдифференцировка». При этом термин «транзиция» более точно подчеркивает обратимость, транзиторность, временну́ю природу процесса. В русскоязычной литературе наиболее часто встречаются термины «переход» и «трансформация» (последнее, видимо, не совсем верно, однако транслитерированный термин «транзиция» практически не используется), хотя количество работ по данной теме очень невелико [5—7].

Общие признаки ЭМП

ЭМП рассматривается как одно из проявлений пластичности зрелых эпителиальных клеток наряду с их способностью к метаплазии. В отличие от последней при ЭМП происходит переход не одного вида эпителия в другой, а эпителиальных клеток в мезенхимально-подобные. Таким образом, ЭМП опровергает существовавшее в течение многих десятилетий представление о невозможности переходов между дифференцированными, приспособленными к выполнению определенных функций клетками разных тканей.

ЭМП в большинстве случаев — транзиторный процесс изменения свойств клеток, а не их длительно существующее состояние, и под влиянием различных стимулов возможно как ускорение ЭМП, так и обратный ему процесс — мезенхимально-эпителиальный переход (МЭП; mesenchymal-epithelial transition). Транзиторность процесса ЭМП создает определенные трудности для его изучения, так как обычно оцениваются начальные и конечные характеристики клеток, а подробное исследование их свойств и задействованных молекулярно-биологических механизмов на стадии собственно перехода затруднительна. Тем не менее N. Jordan и соавт. [8] удалось создать длительно существующую модель ЭМП на основе изменений в трофобластических стволовых клетках, позволяющую изучать промежуточные, метастабильные состояния в процессе ЭМП и изменения сигнальных путей, происходящие на разных этапах процесса.

Как уже отмечалось, при ЭМП эпителиальные клетки приобретают ряд свойств и признаков мезенхимальных. Основные различия этих двух типов клеток приведены в табл. 1.

Таблица 1. Различия эпителиальных и мезенхимальных клеток

Изменения, происходящие при ЭМП, затрагивают все уровни организации клетки. Первоначально меняется экспрессия ряда генов, что ведет к реорганизации и изменению функционирования внутриклеточных структур с последующими изменениями морфологии клеток и как следствие их функциональных свойств. Наиболее характерные признаки ЭМП представлены в табл. 2.

Таблица 2. Признаки ЭМП

При ЭМП в клетке изменяется экспрессия большого числа белков, которые условно можно разделить на маркеры ЭМП, показывающие на активацию процесса в клетках, и его регуляторы, непосредственно участвующие в осуществлении программ ЭМП. К последним принадлежат в первую очередь транскрипционные факторы, рецепторы сигнальных молекул и белки внутриклеточных сигнальных каскадов. Сложность ЭМП заключается в том, что многие из белков, ранее считавшихся лишь маркерами процесса, также активно участвуют в его регуляции. Например, трансфекция гена Е-кадгерина — основного эпителиального маркера — в эмбриональные фибробласты или метастатические клетки приводит к приобретению ими эпителиального фенотипа. Напротив, направленное снижение экспрессии Е-кадгерина способно инициировать ЭМП [9].

Типы ЭМП

В марте 2008 г. на встрече в Колд Спрингс Харбор, посвященной ЭМП, было предложено разделить его на три типа в зависимости от биологической роли процесса, вида вступающих в ЭМП и образующихся клеток [10, 11]. Некоторые признаки различных типов ЭМП представлены в табл. 3.

Таблица 3. Типы ЭМП

В целом механизмы ЭМП сходны при различных его типах, однако имеются и некоторые различия, например в наборе мРНК-транскриптов, обнаруживаемых в клетках при различных типах перехода. Это ставит вопрос о наличии специфических механизмов ЭМП разных типов (в том числе в норме в эмбриогенезе и при патологических процессах, а также при различных стимулирующих ЭМП воздействиях), в частности активации при этом разных сигнальных путей и транскрипционных факторов. Для точного ответа на этот вопрос необходимы дальнейшие исследования ЭМП в различных биологических системах in vitro и in vivo.

В зависимости от степени выраженности морфологических признаков выделяют полный и частичный ЭМП. При первом обычно отмечаются полная потеря экспрессии Е-кадгерина и цитокератинов, перестройка цитоскелета и появление у эпителиальной клетки способности существовать независимо от других клеток; данный феномен выявляется в культурах клеток и наблюдается в эмбриогенезе. При частичном ЭМП наблюдается лишь снижение экспрессии эпителиальных маркеров, одновременное выявление мезенхимальных; клетки могут частично сохранять связь с соседними клетками, хотя система межклеточных контактов и цитоскелет претерпевают изменения. Полагают, что частичный ЭМП лежит в основе способности опухолевых клеток к коллективной миграции, хотя ряд исследователей, напротив, считают ее свидетельством того, что ЭМП не обязателен для метастазирования [12]. Отметим, что частичный ЭМП выделяется далеко не всеми авторами, преимущественно о нем говорят в контексте ЭМП в опухолях для описания ситуаций персистирования экспрессии в клетках эпителиальных маркеров на фоне наличия экспрессии мезенхимальных. В то же время полный ЭМП, согласно этой концепции (с утратой экспрессии эпителиальных маркеров), плохо выявляем в клинических образцах, так как трудно определить, была ли клетка с экспрессией мезенхимальных маркеров ранее эпителиальной или изначально мезенхимальной. Более характерно выделение частичного ЭМП для русскоязычной литературы [5, 6].

ЭМП в эмбриогенезе

ЭМП — один из примеров использования опухолью биологических механизмов, существующих в норме при эмбриональном развитии. Этот процесс чрезвычайно важен для правильного формирования организма. Ряд последовательных переходов (ЭМП и МЭП) позволяет образоваться из зиготы множеству различающихся по свойствам тканей и органов. Наиболее изучено значение ЭМП при гаструляции и миграции клеток нервного гребешка. Благодаря ЭМП клетки эпибласта приобретают возможность передвижения и образуют новые зародышевые слои — мезодерму и эндодерму [13], ЭМП необходим для ингрессии клеток как механизма интернализации мезо- и эндодермы. При формировании нервной трубки клетки, находящиеся по дорсальной ее поверхности, пройдя ЭМП, становятся мигрирующими клетками нервного гребешка и дают начало ряду производных, в том числе посредством МЭП (чувствительные ганглии). Клетки мезодермы также проходят МЭП с формированием нотохорды, сомитов, спланхно- и соматоплевры. Впоследствии эмбриональные структуры проходят дополнительные циклы ЭМП и МЭП для окончательного формирования органов. Так, на более поздних стадиях развития ЭМП приводит к формированию фибробластов из эпителиальных и эндотелиальных клеток, которые впоследствии формируют эндокардиальные заслонки при формировании клапанов сердца, участвуют в заращении неба и швов между костями лицевого черепа. Велика роль ЭМП в нефрогенезе. Нарушение механизмов ЭМП в различные сроки эмбриогенеза приводит к нарушениям эмбриогенеза, врожденным порокам развития или гибели эмбриона. ЭМП происходит также в экстраэмбриональных тканях, когда при имплантации экстравиллезные трофэктодермальные клетки приобретают способность инфильтрировать эндометрий [13].

Молекулярные механизмы, регулирующие ЭМП в эмбриогенезе, сходны с таковыми при ЭМП в раковых клетках [14]. Показано важное значение снижения экспрессии Е-кадгерина, причем не только на уровне торможения транскрипции соответствующего гена за счет ЭМП-ассоциированных транскрипционных факторов, но и на посттрансляционном уровне путем ускоренной деградации белка. Это необходимо для того, чтобы эпителиальные клетки могли достаточно быстро потерять межклеточные контакты и начать мигрировать в нужном направлении для формирования тканевых зачатков и их производных. Важную роль в эмбриональном ЭМП играет трансформирующий ростовой фактор β (ТРФβ) [15]. При гаструляции активируется сигнальный путь Wnt, делающий клетки чувствительными к другим индукторам ЭМП. Мутации или гиперэкспрессия Wnt могут изменять количество примитивных полосок в эмбрионе [13]. Кроме того, для ЭМП в эмбриогенезе показано значение некоторых факторов, практически не описанных для ЭМП в опухолях (например, эомезодермин и Mesp). В связи с этим возникает вопрос о возможных различиях в регуляции ЭМП в норме и при развитии новообразований, что может в последующем стать целью для терапии.

Во взрослом организме в норме признаки ЭМП наблюдаются при заживлении острых ран в мигрирующих с края повреждения кератиноцитах. В индукции ЭМП при этом участвуют провоспалительные цитокины, в частности фактор некроза опухолей α (ФНОα) посредством повышения уровня костного морфогенетического белка 2. Персистирующее воспаление способствует ЭМП при формировании гипертрофических рубцов [16]. Реактивация процесса ЭМП может также происходить как попытка контроля воспалительного ответа и заживления поврежденных тканей, однако сложность регуляции ЭМП и его взаимосвязи с хроническим воспалением часто приводит к неадекватности ЭМП и как следствие развитию патологического фиброза или прогрессии рака [4].

ЭМП и фиброз

ЭМП считается одним из механизмов развития ряда заболеваний, сопровождающихся фиброзом органов. При этом в результате ЭМП 2-го типа эпителиальные клетки (клетки почечных канальцев, альвеолярного эпителия, гепатоциты) превращаются в фибробласты и миофибробласты, образующие впоследствии волокна экстрацеллюлярного матрикса [17]. Полагают, что хроническое воспаление, в исходе которого развивается органный фиброз, является стимулятором ЭМП.

Наиболее изучена роль ЭМП при фиброзе в почках и легких. Почечный фиброз (ПФ) преимущественно связан с превращением интерстициальных фибробластов в коллагенсинтезирующие миофибробласты, но последние могут образовываться также из канальцевого эпителия и эндотелия посредством ЭМП. Одна из первых работ, посвященных ЭМП при ПФ, была опубликована F. Strutz и соавт. в 1995 г. [18]. В ней отмечено значительное увеличение числа клеток, содержащих белок FSP-1, являющийся маркером фибробластов, в интерстиции и тубулярном эпителии при ПФ по сравнению со здоровыми почками. Впоследствии, однако, было установлено, что FSP-1 не может считаться маркером фибробластов, так как многие из них, в том числе миофибробласты, не экспрессируют его. Исследования в культурах клеток также показали, что при действии ряда провоспалительных цитокинов, в частности ТРФβ-1, в клетках почечных канальцев происходят изменения, расцениваемые как признаки частичного ЭМП, при этом окончательное превращение клеток в фибробласты происходит не всегда. ЭМП может быть связан с аберрантной активацией Snail1 — одного из транскрипционных факторов, экспрессия которого повышена у пациентов с фиброзом в почках [4].

В то же время ряд авторов обоснованно сомневаются в роли ЭМП в развитии фиброза при хронических заболеваниях почек [19, 20]. Так, W. Kriz и соавт. [19] приводят достаточно большое число фактов, если не отрицающих ЭМП при ПФ, то по крайней мере позволяющих усомниться в его существовании. Они отмечают, что в работе M. Iwano и соавт. [21], на которую обычно ссылаются, описывая ЭМП при фиброзе, имеется ряд неточностей в проведении исследования и интерпретации его результатов, не позволяющих считать полученные данные достоверными. Более поздние работы по исследованию клеточных источников коллагенсинтезирующих клеток не показали коэкспрессии маркеров таких клеток и веществ, введенных при помощи генетических манипуляций в клетки проксимальных почечных канальцев крыс. Кроме того, авторы полагают, что для того, чтобы клетки канальцевого эпителия могли внести вклад в синтез волокон в интерстиции, необходим их выход за пределы базальной мембраны канальцев, а изображения, демонстрирующие его (разрывы в базальной мембране, клетки, пересекающие ее, фибробластоподобные клетки канальцевого эпителия), за все время исследований так и не были получены. Нет также убедительных доказательств продукции коллагена I типа клетками-производными канальцевого эпителия. Кроме того, в ряде экспериментальных работ не рассматривалась возможность не связанных с ЭМП механизмов влияния экспериментальных воздействий на ПФ.

Таким образом, вопрос о роли ЭМП в фиброзе окончательно не решен в связи с наличием данных как за, так и против этой точки зрения. Дальнейшие исследования, особенно in vivo и в клинических образцах, позволят более точно установить место ЭМП в патогенезе фиброза.

В настоящее время активно изучается роль канцерассоциированных фибробластов (КАФ, cancer-associated fibroblasts, CAF) в прогрессии злокачественных новообразований, однако их источник неясен. Это позволило предположить, что КАФ образуются из эпителиальных опухолевых клеток в процессе ЭМП [22]. Показано, что КАФ могут иметь мутации, сходные с таковыми в опухолевых клетках, но сами раковые клетки образовывать фибробласты не могут, что было объяснено формированием КАФ на самых начальных стадиях опухолевой трансформации или даже до ее начала из эпителиальных клеток путем ЭМП, в то время как впоследствии такая возможность утрачивается.

Более того, M. Zeisberg и E. Neilson [23] предполагают, что ЭМП может быть механизмом образования фибробластов в норме. Они отмечают, что источником фибробластов всегда считались мезенхимальные клетки-предшественницы лишь на основании сходства свойств и внешнего вида этих типов клеток, однако вопрос об источнике фибробластов в нормальных тканях должным образом не изучался. И хотя убедительных данных о роли ЭМП как источника нормальных фибробластов авторы не приводят, данная гипотеза позволяет по-новому подойти к рассмотрению этого вопроса.

ЭМП в канцерогенезе

Одной из основных причин усиленного внимания к ЭМП стало понимание роли этого процесса в метастазировании злокачественных опухолей. Он считается механизмом приобретения клетками прометастатического потенциала, так как раковой клетке для инвазии в окружающие ткани и последующей диссеминации необходимо приобретение свойств подвижности и инвазивности [24].

В то же время нельзя отождествлять ЭМП со злокачественной трансформацией. В работе X.-S. Ke и соавт. [25] было показано, что индукция ЭМП в клеточной линии ЕР156Т, полученной из нормального эпителия простаты, не приводит к полной злокачественной трансформации клеток, что выражается в чувствительности клеток к отсутствию сыворотки или ростовых факторов и невозможности роста в мягком агаре при исчезновении тем не менее контактного ингибирования роста. Данная работа хорошо показывает, что индукция ЭМП как координированной программы экспрессии различных генов возможна в неопухолевых клетках и может сопровождаться ранними изменениями, характерными для трансформации. Место ЭМП в трансформации клеток до конца неясно. Вероятно, только ЭМП не может быть механизмом превращения нормальной клетки в опухолевую. Больше данных в пользу гипотезы о том, что запуск программы ЭМП является следствием неадекватной активации или супрессии различных генов вследствие озлокачествления клетки, однако не найдено мутаций, способных самостоятельно активировать ЭМП.

Механизмы регуляции ЭМП при раке весьма многообразны. В ней участвуют многие ростовые факторы, ауто-, пара- и эндокринные сигнальные молекулы, которые активируют различные внутриклеточные сигнальные пути и транскрипционные факторы. Признаки ЭМП более выражены в периферических отделах опухолей, чем в центре, а в экспериментах с кокультивированием клеток различных типов признаки ЭМП наблюдались в зоне контакта клеток различных линий [26]. Это позволяет предположить влияние стромы и опухолевого микроокружения на ЭМП [27].

ЭМП может быть источником клеток стромы опухоли, что подтверждается работами по определению клональной принадлежности клеток. В частности, в инвазивной протоковой карциноме молочной железы стромальные клетки опухоли имели те же хромосомные реаранжировки, что и эпителиальные опухолевые клетки, и некоторые специфические изменения. Считается также, что клетки карциносарком происходят из общего эпителиального предшественника [28].

Связь ЭМП с метастазированием была показана в экспериментальных исследованиях на клеточных линиях, когда линии, приобретавшие признаки ЭМП, давали большее число метастазов при введении их в организм животных. ЭМП придает опухолевым клеткам подвижность и инвазивность, что связано с разрушением межклеточных контактов и перестройкой цитоскелета, в том числе со снижением экспрессии Е-кадгерина, с нарушением его связи с β-катенином и микрофиламентами. Нарушается интегринопосредованная адгезия между клетками и матриксом, но интегрины, в частности α1β1 и α2β1, во взаимодействии с коллагеном I типа могут также вызывать снижение экспрессии Е-кадгерина и повышение N-кадгерина, т. е. индуцировать ЭМП [29]. При ЭМП увеличивается количество виментиновых микрофиламентов в клетке, изменяется функционирование многих белков, обеспечивающих их упорядоченную организацию, и облегчается формирование мембранных выростов (ламеллиподий, филоподий), обеспечивающих инвазию клеток [29, 30]. Повышенная инвазивность также связана со способностью к деградации экстрацеллюлярного матрикса клетками, прошедшими ЭМП, опосредованной повышенной продукцией матриксных металлопротеиназ (ММП), в том числе ММП-2 и -9, но сами ММП способны стимулировать ЭМП в эпителиальных клетках молочной железы, простаты, почки, яичника, легкого, хрусталика, формируя таким образом порочный круг [31].

Феномен ЭМП в раке хорошо охарактеризован в различных экспериментальных системах in vitro и in vivo, однако его демонстрация в опухолях человека сложнее. В ряде новообразований, в частности раке толстой кишки, ЭМП был показан в инвазивном крае опухоли в индивидуальных клетках или их группах, мигрирующих в окружающую ткань [4]. В других работах убедительные данные о наличии ЭМП в препаратах опухоли отсутствовали [32].

Для выявления ЭМП в гистологических образцах существует ряд объективных трудностей. Так, поскольку в результате ЭМП клетки могут полностью утрачивать эпителиальные маркеры, то отличить их от нормальных стромальных клеток сложно. Это возможно в исследованиях на животных при применении методов определения судьбы отдельных клеток (cell fate tracing techniques) путем введения в них особых меток. В образцах тканей человека наиболее адекватным методом выявления ЭМП мы считаем оценку коэкспрессии эпителиальных и стромальных маркеров в клетках, однако это требует использования специальных методик окрашивания. Изолированная оценка снижения экспрессии Е-кадгерина, используемая в некоторых работах, на наш взгляд, не может являться достаточным маркером ЭМП, так как потеря межклеточных контактов не тождественна ЭМП [28]. В то же время в ряде опухолей с четко визуализируемым эпителиальным компонентом (например, в раке предстательной железы) возможно выявление ЭМП по экспрессии мезенхимальных маркеров в клетках с эпителиальным фенотипом.

ЭМП и раковые стволовые клетки

В настоящее время активно развивается гипотеза РСК в солидных опухолях по аналогии с лейкозными стволовыми клетками при онкогематологических заболеваниях. В основе ее лежит представление о неоднородности популяции опухолевых клеток. Среди них присутствуют клетки, обладающие потенциалом самовосстановления и производства новых опухолевых клеток, которые обеспечивают поддержание числа раковых клеток так же, как стволовые клетки нормальных тканей обеспечивают стабильность их клеточного состава [33]. РСК отличаются от большинства клеток опухоли иммунофенотипически, а также по способности образовывать опухоли в различных экспериментальных моделях при очень небольшом числе клеток [34]. Источник РСК дискутируется. Многие авторы придерживаются мнения, что РСК могут образовываться из любой опухолевой клетки путем изменения экспрессии в ней генов и, следовательно, изменения ее свойств, в том числе приобретения клеткой так называемой стволовости (stemness). Другим их возможным источником являются нормальные стволовые клетки различных тканей. РСК имеют ряд признаков, свойственных нормальным стволовым клеткам, в частности способность к самоподдержанию (self-renewal) и последующей дифференцировке [35, 36]. Важной особенностью РСК является их устойчивость к применяемым обычно режимам противоопухолевой терапии, в результате чего они могут быть источником репопуляции опухолевых клеток и рецидива опухоли после первоначального успешного лечения [34].

В ряде работ получены данные, позволяющие предположить тесную связь между ЭМП в опухолевых клетках и приобретением ими свойств РСК [34]. В ряде случаев ЭМП даже называют механизмом образования РСК. К примеру, один из транскрипционных факторов, участвующих в ЭМП, — Twist — также придает клеткам свойства РСК [37]. Регулирующие ЭМП микроРНК, в частности семейство микроРНК-200, также участвуют в регуляции приобретения клетками свойств «стволовости» [38]. Молекулярные характеристики РСК и клеток в состоянии ЭМП во многом схожи, хотя не идентичны [38, 39]. Так, клетки рака молочной железы с характеристиками РСК имели также признаки ЭМП (снижение экспрессии Е-кадгерина и экспрессия виментина), причем приобретение признаков РСК (повышение экспрессии CD44 и снижение CD24) происходило в ответ на воздействие ТРФβ — наиболее изученного стимулятора ЭМП [38]. РСК могут иметь мезенхимально-подобный фенотип. Сверхэкспрессия генов Oct4, Nanog, Sox2, участвующих в перепрограммировании дифференцированных клеток в плюрипотентные стволовые клетки, была выявлена в ряде низкодифференцированных опухолей [40]. O. Ocaña и соавт. [41], напротив, полагают, что при запуске ЭМП приобретение клетками «стволовости» тормозится и с РСК более ассоциирован МЭП; подобные выводы они делают из исследования свойств нового регулятора ЭМП Prrx1, активность которого должна снизиться для образования РСК. Сигнальные пути, участвующие в ЭМП и образовании РСК, могут пересекаться. В эксперименте повышение экспрессии Twist и Snail приводило к индукции ЭМП в клетках, а также приобретению ими свойств РСК. Сходными свойствами обладает также транскрипционный фактор FOXC2 [34]. Отметим, что клетки некоторых агрессивных опухолей имеют как характеристики РСК, так и ЭМП, что, возможно, и определяет их устойчивость к терапии и плохой прогноз [34].

На основании изложенного может возникнуть вопрос о тождестве РСК и клеток в состоянии ЭМП [38]. В настоящее время считается, что, несмотря на большое сходство, эти виды клеток различны. Во многом это связано с методическими особенностями проведения исследований. Ряд авторов целенаправленно изучают ЭМП, другие — РСК, и лишь часть работ посвящена их взаимосвязи. Это не позволяет однозначно говорить о тождестве процессов. Кроме того, имеющиеся экспериментальные данные получены преимущественно на клеточных линиях относительно небольшого числа опухолей (чаще рака молочной железы). Таким образом, можно полагать, что ЭМП способствует появлению среди клеток опухоли клеток с характеристиками РСК, однако не все клетки в состоянии ЭМП имеют такие свойства.

ЭМП связывают также с резистентностью опухолей к химио- и гормонотерапии. Точные механизмы этого неясны, одним из возможных объяснений является связь ЭМП с образованием РСК, которые, как было показано, малочувствительны к стандартным схемам лечения [34, 42]. Описываемая связь ЭМП с локальным рецидивированием опухолей также часто объясняется связью ЭМП и особых свойств РСК [38].

МЭП — процесс, обратный ЭМП, — был описан в норме в эмбриогенезе как механизм образования вторичного эпителия из мигрировавшей в нужное место мезенхимы. Наиболее изучены механизмы и значение МЭП при сегментации сомитов, формировании структур сердца, почек, печени [43]. Так, при нефрогенезе уретральная почка оказывает индуцирующее влияние на нефрогенную мезенхиму, вызывая в ней МЭП с формированием почечного эпителия и впоследствии нефрона. Интересно, что МЭП также происходит при репрограммировании соматических клеток в стволовые в эксперименте, так как для экспрессии гена Nanog, ответственного за плюрипотентные свойства клеток, необходимо повышение экспрессии эпителиальных маркеров [44].

Признание существования МЭП в злокачественных опухолях было необходимо для объяснения морфологического сходства и эпителиального фенотипа клеток метастатических очагов и первичной опухоли. В настоящее время наиболее часто высказывается мнение, что ЭМП необходим опухолевым клеткам для успешного отделения от первичного узла, инвазии в окружающие ткани и переноса в другие органы, в то время как возврат к эпителиальному фенотипу посредством МЭП нужен для начала роста метастазов [45, 46]. При этом непонятно, что запускает процесс МЭП и исходят ли эти сигналы из опухолевого окружения или генерируются самими раковыми клетками. Остается открытым также вопрос о том, является ли МЭП активно регулируемым процессом, запускаемым определенными сигнальными молекулами (если да, то какими, зависит ли это от органа, где развивается метастаз, схожи ли они с регуляторами ЭМП?) или же происходит пассивно при отсутствии факторов, стимулирующих и поддерживающих ЭМП в метастатическом очаге по сравнению с первичной опухолью. В целом о МЭП известно существенно меньше, чем об ЭМП, хотя, вероятно, он имеет не меньшее значение для формирования метастазов. В основном механизмы МЭП противоположны таковым при ЭМП, с повышением экспрессии Е-кадгерина и других эпителиальных маркеров и снижением экспрессии мезенхимальных маркеров. Отмечено, что экзогенный ТРФβ тормозит МЭП. Версикан индуцирует МЭП при развитии почек и придает фибробластам признаки эпителиальных клеток в эксперименте [34]. Роль других регуляторов ЭМП при МЭП подлежит дальнейшему изучению.

Изучение МЭП, как и ЭМП, сопряжено с определенными проблемами вследствие трудности демонстрации данного феномена в образцах опухолей от пациентов, в том числе из-за того, что МЭП, как считают, наиболее выражен в микрометастазах. Y. Chao и соавт. [46] проанализировали экспрессию эпителиальных и мезенхимальных маркеров в первичной опухоли и метастазах при раке молочной и предстательной желез и вывили повышение экспрессии Е-кадгерина и коннексинов 23 и 46 в метастазах при малоизмененной экспрессии виментина и Fsp1 по сравнению с первичной опухолью, однако наличие различий в метастазах в разных органах и небольшое число наблюдений не позволяют точно охарактеризовать МЭП в этой работе. Подобная экспрессия маркеров была расценена авторами как проявление неполного МЭП, облегчающего последующий ЭМП в метастазах с дальнейшим распространением опухолевых клеток в организме.

Некоторые неразрешенные вопросы

Кроме упоминавшихся ранее, существует ряд проблем и нерешенных вопросов в отношении ЭМП. Так, бóльшая часть существующей литературы по ЭМП на английском языке, что создает некоторые трудности в адекватной интерпретации используемой терминологии. Следует отметить, что во многих работах в отношении клеток, образующихся в результате ЭМП 3-го типа, употребляется термин «мезенхимально-подобные» (mesenchymal-like), а не «мезенхимальные». Это подчеркивает тот факт, что, несмотря на их морфологическое сходство с нормальными мезенхимальными клетками и экспрессию сходного набора белковых маркеров, нельзя однозначно говорить о тождестве клеток, образующихся при ЭМП в раке, и нормальных стромальных клеток. Весьма вероятен факт существенного отличия их по функциональным критериям, в том числе по влиянию на раковый эпителий и опухолевое микроокружение.

M. Klymkowsky и соавт. [28] в своем обзоре предлагают точку зрения, которой склонны придерживаться и мы. Предполагается, что процесс, называемый ЭМП в различных условиях (в том числе разные типы ЭМП), на самом деле представляет собой совокупность нескольких процессов, сходных по многим критериям, но имеющих и различия. При этом предлагается различать ЭМП sensu stricto, т. е. с полной транзицией эпителиальных клеток в мезенхимальные, происходящий в эмбриогенезе, и ЭМП-подобные процессы, не имеющие всех характерных признаков ЭМП, в канцерогенезе.

Говоря о раке, нельзя забывать о множественных изменениях в его клетках и процессах дедифференцировки, которые могут фенотипически напоминать трансдифференцировку, происходящую при ЭМП. В результате бывает трудно определить, что явилось причиной появления тех или иных изменений, наблюдаемых в опухолях. Источником клеток с мезенхимально-подобным фенотипом также могут быть трансформированные клетки-предшественницы (РСК), которые не могут нормально дифференцироваться в эпителий [28]. На основании изложенного M. Klymkowsky и соавт. предлагают в отношении клеток с признаками ЭМП в раке использовать термин «ЭМП-подобный фенотип», описывающий лишь наличие определенных морфологических, в том числе иммуногистохимических, изменений без указания на механизм их развития. Признаками такого фенотипа авторы считают степень поляризации клеток, их адгезии и вид белка промежуточных филаментов (кератин или виментин); на основании комбинации этих признаков выделяют 4 степени ЭМП-подобного фенотипа. Нам представляется вполне оправданной подобная точка зрения на формирование фенотипических изменений раковых клеток, однако для краткости считаем возможным использовать термин ЭМП.

Одной из существенных проблем при изучении ЭМП является отсутствие четких критериев данного процесса, вследствие чего у разных исследователей в различных экспериментальных системах они могут несколько отличаться [23]. Большинство авторов считают, что признаком ЭМП является снижение экспрессии в клетках эпителиальных маркеров и повышение мезенхимальных. В качестве первых обычно используют Е-кадгерин, в качестве вторых — N-кадгерин, виментин, фибронектин. Тем не менее в отношении большинства используемых маркеров имеются сведения, не позволяющие считать их специфическими маркерами ЭМП. Так, Fsp-1 может выявляться в клетках иммунной системы и некоторых эндотелиальных клетках, а виментин в норме экспрессируется в эпителии щитовидной железы. В связи с этим возникает вопрос: одинаковы ли чувствительность и специфичность различных маркеров при выявлении ЭМП и будут ли различаться результаты детекции этого процесса при их использовании? Кроме того, некоторые критики теории ЭМП в качестве одного из доводов против объективного существования процесса приводят экспрессию ряда «маркеров ЭМП» в норме.

В разных работах используются также различные подходы к определению клеток, находящихся в состоянии ЭМП. Если в экспериментальных исследованиях с использованием клеточных линий или опухолей у животных критериями обычно считаются изменение формы клетки и коэкспрессия эпителиальных и мезенхимальных маркеров, демонстрируемая посредством иммунофлюоресценции, вестерн-блоттинга или других методов, то в работах, изучающих ЭМП в клинических образцах, наряду с двойным окрашиванием часто используется изолированная оценка экспрессии маркеров, и вывод о наличии ЭМП делается на о

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail