Селиванова Л.С.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России, Москва, Россия

Волганова К.С.

ФГБУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России, Москва, Россия

Абросимов А.Ю.

ФГУ Эндокринологический научный центр, Москва

Мутации промотора теломеразной обратной транскриптазы (TERT) в опухолях эндокринных органов человека: биологическое и прогностическое значение

Журнал: Архив патологии. 2016;78(1): 62-69

Просмотров : 11

Загрузок :

Как цитировать

Селиванова Л. С., Волганова К. С., Абросимов А. Ю. Мутации промотора теломеразной обратной транскриптазы (TERT) в опухолях эндокринных органов человека: биологическое и прогностическое значение. Архив патологии. 2016;78(1):62-69. https://doi.org/10.17116/patol201678162-68

Авторы:

Селиванова Л.С.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России, Москва, Россия

Все авторы (3)

Клетки различных тканей в физиологических условиях характеризуются ограниченным числом деления, обозначаемым термином «лимит Хейфлика» [1]. В 1961 г. L. Hayflick, работая с культурами нормальных фибробластов, показал, что фетальные клетки человека в течение своей жизни могут подвергаться делению порядка 40—60 раз [1, 2]. Механизмы ограничения репликационного потенциала соматических клеток до недавнего времени оставались не совсем понятными. Концепция концевой недорепликации ДНК, лежащей в основе укорочения теломер после каждого клеточного деления, была обоснована генетиками — австралийкой E. Blackburn [3], работающей в США, американкой C. Greider [4] и ее соотечественником J. Szostak [5], которым в 2009 г. была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины. В теломерных участках хромосом ДНК вместе со специфически связывающимися с теломерными ДНК-повторами и белками образует нуклеопротеидный комплекс — конституитивный (структурный) теломерный гетерохроматин. Теломеры с белками образуют защитную структуру шелтерин (телосома), не позволяющую клетке распознать концы линейной ДНК в качестве двунитевых разрывов, что предотвращает их репарацию [6—8]. Возникающая с каждым делением клетки концевая недорепликация хромосом приводит к репликационному старению. Однако процессу укорочения теломер может противодействовать активация фермента теломеразы [9]. Нарушение поддержания длины теломер лежит в основе патогенеза ряда неопухолевых заболеваний, включая врожденный дискератоз, легочный фиброз, апластическую анемию, цирроз печени [10]. Повышение активности теломеразы наблюдается примерно при 90% злокачественных опухолей человека различного происхождения и может быть следствием молекулярно-генетических нарушений, заключающихся в мутациях в кодирующем участке гена теломеразы, что является редким событием, а чаще — в мутациях промотора обратной транскриптазы теломеразы (TERT — от англ. «Telomerase Reverse Transcriptase») [11, 12]. Мутации промотора TERT обнаружены в злокачественных опухолях различного гистогенеза (глиобластомы [13], меланома кожи [14—18], рак мочевого пузыря [19—21] и др.), включая эндокринные органы (щитовидная и околощитовидные железы [22—30], надпочечники [31—36]). В настоящей работе проведен анализ данных литературы о механизмах увеличения теломеразной активности, частоты, биологического и прогностического значения мутаций промотора TERT в опухолях эндокринных органов.

Теломераза и биологические механизмы регуляции теломеразной активности

Теломеры, расположенные на концах хромосом, представляют собой некодирующую последовательность ДНК, состоящую из тандемных нуклеотидных повторов в комплексе с белком. Теломеры образуют на концах хромосом структуру, названную шелтерин, препятствующую запуску репарации ДНК путем негомологичного соединения концов или гомологичной рекомбинации [7, 8]. Роль интактных теломер в стабилизации хромосом и предотвращении их слипания концевыми участками была показана в первой половине XX века в двух независимых исследованиях [37, 38]. Однако впервые специфичная последовательность теломер была определена лишь в 1978 г. в ресничных инфузориях рода Tetrahymena, обладающих на определенной стадии жизненного цикла большим количеством идентичных минихромосом [39].

Для репликационной активности ДНК-зависимой ДНК-полимеразы необходимо наличие нуклеотидной затравки со свободным 3`-концом, к которому присоединяются последующие нуклеотиды. На остающейся цепи ДНК для этого синтезируются РНК-праймеры, однако реплицировать концевой участок отстающей цепи таким образом оказывается невозможным, что приводит к образованию на конце хромосомы однонитевого участка ДНК длиной около 100 нуклеотидов, который в случае отсутствия компенсаторных механизмов теряется с каждым делением [40, 41]. В норме в соматических клетках умеренное укорочение теломер используется для контроля количества делений, отведенных клетке. После потери определенной длины теломер клетки достигают так называемого «лимита Хейфлика», после которого наступает необратимая остановка клеточного цикла или апоптоз [1, 2]. Такой механизм регуляции связывают с ограничением неконтролируемого деления и канцерогенеза у долгоживущих организмов, а также с предотвращением развития хромосомной нестабильности вследствие избыточной потери длины теломер [42, 43].

В противовес укорочению теломер при делении клетки фермент теломераза может производить наращивание на хромосомах тандемных концевых повторов [9]. Активная теломераза состоит из каталитического центра (теломеразной РНК, TERC) и теломеразной обратной транскриптазы (TERT) в комплексе с несколькими добавочными белками, которые необходимы для максимально эффективной работы фермента. У человека TERT присоединяется к концу хромосомы и, используя РНК-последовательность TERC, синтезирует многократно повторяющуюся нуклеотидную последовательность TTAGGG [44].

Было показано [45—47], что регуляция активности теломеразы происходит на этапе транскрипции, альтернативного сплайсинга, созревания и модификации TERT путем фосфорилирования и некоторых других механизмов. Принято считать [45], что область промотора TERT является наиболее важным регуляторным элементом экспрессии теломеразы. Связывание транскрипционных факторов Sp1 и CTCF с областью промотора вызывает соответственно увеличение и понижение транскрипционной активности гена TERT [48]. Возможна регуляция промотора TERT некоторыми онкогенными транскрипционными факторами, например c-Myc и транскрипционными факторами, связанными с трансформирующим ростовым фактором (TGF-β) [49]. Однако особого внимания заслуживают мутации промоторного региона TERT в различных типах злокачественных новообразований. Анализ 150 клеточных линий рака различного происхождения показал наличие мутаций промоторной области гена TERT в 16% случаев (24 клеточные линии) [15], а в клинических исследованиях [11] частота встречаемости мутаций TERT значительно выше и достигает 90% опухолей различного происхождения.

Поскольку активность теломеразы в основном определяется ее каталитической субъединицей TERT, мутации промотора гена TERT часто связаны с опухолевыми заболеваниями. Данные мутации чаще всего представлены нуклеотидными заменами в двух наиболее часто встречающихся «горячих точках»: в позиции — 124 вверх от сайта инициации транскрипции (нуклеотидный полиморфизм chr5:1,295,228 G>A, называемый также C228T) и в области — 146 (нуклеотидный полиморфизм chr5:1,295,250 G>A, известный как C250T). Полагают [22], что эти полиморфизмы увеличивают активность промотора и экспрессию TERT за счет образования новых сайтов связывания транскрипционных факторов семейства ETS.

Встречаемость, клиническое и прогностическое значение мутаций промотора TERT в опухолях эндокринных органов

В доступной мировой литературе мы обнаружили информацию о результатах изучения мутаций промотора TERT в опухолях щитовидной и околощитовидной желез, новообразованиях коркового (адренокортикальные опухоли) и мозгового (феохромоцитома) слоев надпочечников, а также вненадпочечниковых параганглиом, имеющих нейроэндокринное происхождение. Результаты изучения частоты встречаемости мутаций промотора TERT в клетках различных эндокринных опухолей человека представлены в табл. 1.

Таблица 1. Частота и тип мутаций промотора TERT в опухолях эндокринных органов Примечание. ФАЩЖ — фолликулярная аденома щитовидной железы; Ат ФАЩЖ — атипическая фолликулярная аденома щитовидной железы; ФРЩЖ — фолликулярный рак щитовидной железы; ПРЩЖ — папиллярный рак щитовидной железы, МРЩЖ — медуллярный рак щитовидной железы; НРЩЖ — низкодифференцированный рак щитовидной железы, АРЩЖ — анапластический рак щитовидной железы; АОЩЖ — аденома околощитовидной железы; Ат АОЩЖ — атипическая аденома околощитовидной железы, РОЩЖ — рак околощитовидной железы; АКА — адренокортикальная аденома; АКР — адренокортикальный рак; ФХЦ — феохромоцитома.

Опухоли щитовидной и околощитовидной желез

Злокачественные опухоли щитовидной железы, развивающиеся из фолликулярного эпителия, представлены достаточно широким спектром новообразований от латентно текущих высокодифференцированных папиллярных микрокарцином, являющихся случайной находкой в ткани щитовидной железы, хирургически удаленной по причинам, не связанным со злокачественной опухолью, или при аутопсийном исследовании щитовидной железы людей, умерших от иных причин, не связанных с опухолевым ростом, до высокоагрессивных недифференцированных (анапластических) карцином. Промежуточное положение между двумя полюсами спектра занимают низкодифференцированные карциномы. Известно, что некоторые из вариантов папиллярных карцином имеют более выраженное агрессивное поведение (диффузный склерозирующий вариант) и менее благоприятный прогноз (папиллярный рак из высоких клеток). Проведенные исследования клинической и прогностической значимости молекулярно-генетических нарушений в клетках опухолей, в частности точковых мутаций онкогена BRAF, не дают пока оснований для практических рекомендаций использования их в качестве маркеров прогноза или чувствительности опухолей к радиойодтерапии. В данном контексте представляется перспективным поиск других молекулярных изменений в опухолевых клетках, которые бы определяли агрессивность клинического течения и прогноз. Частота точковых мутаций промотора TERT C228T (C250T) при дифференцированном раке щитовидной железы имеет колебания от 7,5 до 25%, по данным разных авторов [22—25, 27, 28, 30], но она значительно возрастает при низкодифференцированных и недифференцированных карциномах практически в половине случаев, что может указывать на связь с агрессивностью и метастатическим потенциалом не только опухолей с известным неблагоприятным прогнозом, но и некоторых агрессивных представителей высокодифференцированных карцином [25, 27, 30]. Так, в исследовании I. Landa и соавт. [23] мутации промотора TERT выявлены в 44% случаев рака щитовидной железы (98 из 225), из них при менее агрессивной папиллярной карциноме — в 22,5% (18 из 80), а при агрессивном распространенном раке, включая низкодифференцированные и анапластические карциномы, — в 51% (40 из 78) случаев. Наличие в одном образце опухоли лишь одной из двух мутаций (либо С228Т, либо С250Т) может служить проявлением альтернативности их характера. Мутации промотора TERT выявлены чаще в запущенных стадиях низкодифференцированного и анапластического рака, клетки которого имели точковые мутации BRAF или RAS онкогенов по сравнению с аналогичными формами рака с «диким» типом BRAF/RAS (67,3% против 24,1%). Однако в папиллярном раке с мутациями BRAF мутации промотора TERT были зарегистрированы реже по сравнению с папиллярным раком с «диким» типом BRAF (11,8% против 50,0%) [23]. В Гюртле-клеточном раке мутации промотора TERT были зарегистрированы только в опухолях с распространенным инвазивным ростом (4 из 17 случаев), но не в минимально инвазивных карциномах (0 из 8) [23]. Исследование T. Liu и соавт. [24] показало отсутствие мутаций промотора TERT при медуллярном (С-клеточном) раке щитовидной железы, тогда как они были зарегистрированы примерно в ¼ случаев фолликулярного и папиллярного рака средней степени агрессивности и в ½ случаев анапластического рака. X. Liu и соавт. [25] было установлено отсутствие мутаций промотора TERT в доброкачественных опухолях щитовидной железы, тогда как они установлены в 11,7% (30 из 257) папиллярных карцином, 11,4% (9 из 79) фолликулярных раков, 37,5% (3 из 8) низкодифференцированных карцином, 42,6% (23 из 54) анапластических раков. Мутации C250T встречались значительно реже по сравнению с С228Т и имели альтернативный характер. Последний тип мутаций зарегистрирован в 30,8% (4 из 13) папиллярных раков из высоких клеток, в 12,3% (23 из 187) обычных папиллярных карцином и в 3,6% (2 из 56) фолликулярных вариантов папиллярного рака. Мутации С228Т были обнаружены чаще в папиллярном раке, клетки которого характеризовались наличием мутантного BRAFV600E (18,3%) по сравнению с папиллярным раком с «диким» типом BRAF (7,2%). В отличие от ранее показанных результатов [23], мутации BRAF обнаружены в 63,3% (19 из 30) папиллярных карцином с мутациями промотора TERT С228Т по сравнению с 37,4% (85 из 227) папиллярных карцином с «диким» типом TERT [24]. Частота мутаций TERT во взаимосвязи с BRAF V600E в папиллярном раке представлена в табл. 2.

Таблица 2. Связь мутаций промотора TERT (C228T, C250T) и онкогена BRAF V600E в папиллярном раке щитовидной железы

Не обнаружено мутаций промотора TERT ни в одном из 16 медуллярных раков. Молекулярно-генетический анализ 12 различных клеточных линий рака щитовидной железы позволил установить наличие мутаций промотора TERT в 8 из них [25]. Изучение связи мутаций промотора TERT с йодной недостаточностью и клинико-морфологическими характеристиками рака щитовидной железы показало отсутствие таковой с йодным дефицитом, но установило наличие взаимосвязи с более пожилым возрастом пациентов, крупным размером опухоли, наличием экстратиреоидной инвазии и III—IV стадии папиллярного рака щитовидной железы [28]. Пациенты с папиллярными карциномами, имеющими мутации промотора TERT, характеризовались не только более пожилым возрастом, более крупным размером опухоли, частым наличием отдаленных метастазов, но и большей рефрактерностью к радиойодтерапии, более высокими кумулятивными дозами облучения радиоактивным йодом, а также склонностью к персистирующему течению опухолевого процесса [30]. G. Gandolfi и соавт. [22], сравнив группы из 43 пациентов с агрессивными папиллярными карциномами с отдаленными метастазами и 78 пациентов без отдаленных метастазов, выявили различия в частоте мутаций промотора TERT (33 и 9% соответственно).

Поскольку было показано, что мутации промотора TERT связаны с наиболее агрессивными формами рака щитовидной железы, то представляется закономерным, что указанная группа пациентов характеризовалась снижением показателей общей выживаемости. Если случаи анапластического рака заканчивались смертью пациентов от прогрессирования, что не позволило выявить различий в частоте наличия и отсутствия мутаций, то при папиллярном раке наличие мутаций сопровождалось более высокой частотой метастазирования, снижением показателей общей и специфической выживаемости [24]. Было отмечено увеличение размеров опухолевых образований и повышение частоты экстратиреоидного распространения опухоли при наличии мутаций промотора TERT [28, 29]. Изучение прогностического значения сосуществования мутаций BRAF V600E и промотора TERT в папиллярном раке щитовидной железы показало наличие связи с более высоким риском рецидивирования опухолей по сравнению с изолированными мутациями либо BRAF, либо промотора TERT [50].

Следует заметить, что частота мутаций промотора TERT коррелировала не только с агрессивностью рака щитовидной железы, но и агрессивностью злокачественных опухолей другого гистогенеза и локализаций. Исследование образцов злокачественной меланомы кожи установило наличие точковых мутаций промотора TERT C228T (C250T) в 17 (89%) из 19 случаев [16]. Исследованиями других авторов [17] установлены различия в частоте молекулярных нарушений в зависимости от семейного или спорадического характера меланомы и локализацией опухолевого роста. Мутации промотора TERT обнаружены в 75,7% случаев высокозлокачественных глиобластом [51] и только в 18,2% астроцитом головного мозга [27]. В злокачественных уротелиальных опухолях обнаружена примерно одинаковая частота мутаций промотора TERT при различных стадиях опухолевого роста [20].

Следует заметить, что молекулярно-генетическое изучение доброкачественных и злокачественных опухолей околощитовидных желез (88 аденом, 22 карциномы, 10 аденом с явлениями атипии клеток) не выявило мутаций промотора TERT ни в одном из случаев [26]. Следует отметить, что изучение доброкачественных эпителиальных опухолей щитовидной железы (58 фолликулярных аденом и 18 атипических аденом) выявило наличие мутаций промотора гена TERT в одной опухоли из группы фолликулярных аденом, которая рецидивировала после лечения и послужила причиной смерти пациента от фолликулярного рака, и в 3 атипических аденомах, которые не проявили продолженного роста в течение срока наблюдения от 36 до 285 мес после хирургического удаления первичной опухоли [52]. По-видимому, атипические аденомы с наличием мутаций на самом деле были представлены злокачественными опухолями в начальной стадии развития. Сделано заключение о том, что мутации промотора TERT могут быть ранним молекулярным событием в развитии фолликулярно-клеточных опухолей щитовидной железы [52]. Полагают [53], что отсутствие мутаций в доброкачественных опухолях щитовидной железы может быть использовано с диагностической целью, например при анализе доброкачественности процесса в материале клеток, полученных при тонкоигольной пункционной биопсии узловых образований щитовидной железы. Специфичность диагностики рака при наличии установленных мутаций в клетках пунктатов достигает 100%, а для повышения показателя чувствительности предложено молекулярно-генетическое исследование и других мутаций, например BRAF [53].

Адренокортикальный рак, феохромоцитома надпочечников и вненадпочечниковые параганглиомы

Увеличение активности теломеразы продемонстрировано как для злокачественных опухолей коры надпочечников, так и для новообразований мозгового слоя (феохромоцитомы) и вненадпочечниковых параганглиом, происходящих из хромафинных клеток, которые, как и феохромоцитомы, могут секретировать катехоламины. Связь повышенной активности теломеразы с мутациями промотора TERT была показана в исследовании Т. Liu и соавт. [31] в 12% адренокортикальных карцином, но при этом не выявлено мутаций ни в одной из аденом коры надпочечников, равно как не обнаружено их в гиперплазии и кистах надпочечников. Мутации промотора TERT оказались редким событием для феохромоцитом (1 случай из 105) и параганглиом (1 случай из 13). При этом частота мутаций промотора TERT в адренокортикальных карциномах находится в аналогичных пределах с папиллярным раком щитовидной железы [25]. В исследовании, выполненном S. Pereira и соавт. [34], не обнаружено мутаций промотора TERT в клетках адренокортикальных опухолей, однако изученная серия включала всего 12 карцином. Т. Papathomas и соавт. [35] обнаружили наличие мутаций TERT C228T в 10,5% адренокортикальных карцином, в 11,1% вненадпочечниковых параганглиом и в 18,75% клеточных линий нейробластомы, при этом была выявлена связь мутации с недостаточностью сукцинатдегидрогеназы, что характерно для агрессивных опухолей. Было отмечено [36], что опухоли надпочечников с наличием мутаций промотора TERT имеют более крупный размер по сравнению с опухолями без мутаций. Связь мутаций промотора TERT с прогнозом и выживаемостью пациентов с опухолями надпочечников остается малоизученной и требует не только накопления материала, но и проведения его тщательной морфологической верификации и выполнения многоцентровых исследований. Имеющиеся в литературе немногочисленные сведения об отсутствии связи мутаций промотора TERT с гормональной активностью, метастатическим потенциалом опухолей и показателями выживаемости пациентов с адренокортикальным раком, вероятно, можно объяснить малым числом изученных случаев [31, 35].

Заключение

Проведенный анализ данных литературы показал, что мутации промотора TERT могут служить перспективными маркерами злокачественности, агрессивности течения и неблагоприятного прогноза злокачественных опухолей эндокринных органов. Учитывая установленную связь мутаций с опухолями, имеющими неблагоприятный прогноз (низкодифференцированный и анапластический рак щитовидной железы), представляется обоснованным проведение исследований прогностической значимости в группе высокодифференцированных карцином, которые иногда могут рецидивировать и быть нечувствительными к радиойодтерапии, т. е. демонстрировать неблагоприятное течение и прогноз. Возможно, изучение частоты встречаемости мутаций промотора TERT в группах опухолей, клетки которых имеют мутации BRAF онкогена, позволит сформировать дополнительные критерии прогноза. Для установления прогностического значения статуса онкогена BRAF в комплексе с мутациями промотора TERT при папиллярном раке щитовидной железы необходимо проведение крупных многоцентровых исследований. Возможно, мутации промотора TERT являются специфичным маркером клинически агрессивных форм адренокортикального рака, но для определения его диагностической значимости необходимы дополнительные исследования с увеличением числа случаев и установления связи с клиническими особенностями и показателями выживаемости.

Конфликт интересов отсутствует.

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