Гуревич Л.Е.

ГУ Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского

Прощина А.Е.

ФГБНУ «НИИ морфологии человека», Москва, Россия

Воронкова И.А.

ФГУ Эндокринологический научный центр, Москва

Ашевская В.Е.

ГБУЗ МО «Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского», Москва, Россия

Коростелева П.А.

ГБУЗ МО «Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского», Москва, Россия

Должанский О.В.

ФГБНУ «Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Дифференциально-диагностическое значение экспрессии транскрипционного фактора PDX-1 в нейроэндокринных и ненейроэндокринных опухолях поджелудочной железы и других органов

Журнал: Архив патологии. 2019;81(5): 11-21

Просмотров : 72

Загрузок : 5

Как цитировать

Гуревич Л. Е., Прощина А. Е., Воронкова И. А., Ашевская В. Е., Коростелева П. А., Должанский О. В. Дифференциально-диагностическое значение экспрессии транскрипционного фактора PDX-1 в нейроэндокринных и ненейроэндокринных опухолях поджелудочной железы и других органов. Архив патологии. 2019;81(5):11-21. https://doi.org/10.17116/patol20198105111

Авторы:

Гуревич Л.Е.

ГУ Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского

Все авторы (6)

Дифференцировка клеток, начиная от недифференцированного предшественника до специализированной клетки, способной выполнять функции, свойственные различным органам и тканям, на разных стадиях онтогенеза регулируется соответствующими факторами транскрипции (ФТ). Экспрессия этих факторов строго синхронизирована во времени и подчинена заданной генетической программе, сбои в которой могут приводить к грубым функциональным нарушениям в работе систем и органов, в частности могут способствовать злокачественной трансформации клеток и росту как доброкачественных, так и злокачественных опухолей. По разным причинам под влиянием комплекса экзогенных и эндогенных факторов происходит сбой генетической программы (возникают мутации, затрагивающие различные сигнальные каскады и регуляторные гены), что может приводить к злокачественной трансформации и неконтролируемому размножению аномальных клеток с разной степенью дифференцировки.

В настоящее время особый интерес привлекает изучение факторов, играющих важную роль в дифференцировке тканей разных органов, в том числе эпителиальных тканей и опухолей поджелудочной железы (ПЖ). Этот интерес обусловлен уникальностью ПЖ, которая, являясь одновременно и экзокринным, и эндокринным органом, представляет собой идеальную модель для изучения разнонаправленной дифференцировки и пластичности полипотентных клеток-предшественников [1]. Успешное прохождение полипотентными клетками ПЖ всех стадий дифференцировки регулируется спектром Ф.Т. Одним из самых ранних маркеров дифференцирующихся клеток ПЖ является PDX-1 (pancreatic and duodenal homeobox-1, гомеобоксный ген ПЖ и двенадцатиперстной кишки-1, или инсулин-промоторный фактор 1), который кодируется геном, расположенным на хромосоме 13q12.1. О механизмах регуляции и транскрипционной активности PDX-1 в эмбриогенезе ПЖ и во взрослом организме, в норме и при разных видах патологии пока известно недостаточно. Впервые роль PDX-1 как ключевого фактора при формировании тканей ПЖ была продемонстрирована на мышиных эмбрионах [2—4]. Установлено, что мыши, гомозиготные по гену PDX-1 или при инактивации (нокауте) у них этого гена, умирают вскоре после рождения от врожденного диабета. Позже было доказано, что PDX-1 является одним из важнейших регуляторов дифференцировки тканей ПЖ не только у эмбрионов мышей, но и у человека, а мутации, затрагивающие этот ген, приводят к грубым функциональным нарушениям в работе этого органа [5]. Естественно, большое теоретическое и практическое значение имеет изучение экспрессии ФТ в различных клеточных популяциях как эмбриональной, так и нормальной ПЖ, а также в производных от них опухолях. Такой сравнительный анализ позволяет не только правильно определить гистогенетическое происхождение опухоли, но и по особенностям иммунофенотипа уточнить степень ее дифференцировки и злокачественный потенциал [6]. Хорошо известно, что некоторые злокачественные опухоли, в том числе и нейроэндокринные опухоли (НЭО), по гистологическому строению мало отличаются друг от друга. Поэтому одной из самых актуальных и сложных проблем онкоморфологии является поиск таких ФТ, органо- и тканеспецифических маркеров, которые позволили бы с высокой степенью вероятности определять первичную локализацию каждой опухоли по выявленным метастазам без установленного первичного очага.

Цель исследования — провести сравнительный анализ экспрессии трансформирующего фактора PDX-1 в НЭО и не-НЭО различной локализации и гистогенетического происхождения, а также оценить возможность его использования в качестве органо- и тканеспецифического маркера.

Материал и методы

Материалом исследования послужили тканевые образцы 518 операционных и диагностических биопсий, из которых 384 образца НЭО и 134 не-НЭО с ранее установленным и уточненным иммуногистохимическим (ИГХ) методом диагнозом от пациентов, оперированных и обследованных в патолого-анатомическом отделении ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского за период с 2000 по 2018 г., а также от пациентов из других лечебных учреждений РФ, консультированных в патолого-анатомическом отделении МОНИКИ за тот же период времени.

Все исследованные 516 опухолей были разделены на три основные группы. 1-ю группу составили 384 НЭО: 173 опухоли ПЖ (50 инсулином, 11 гастрином, 3 соматостатиномы, 2 продуцирующие адренокортикотропный гормон, а также 106 клинически нефункционирующих (НФ) опухолей, в том числе 38 продуцирующих глюкагон («глюкагономы»), 19 продуцирующих панкреатический полипептид («пипомы»), 4 продуцирующие кальцитонин («кальцитониномы»), для остальных 45 тип секретируемого гормона установить не удалось; 46 НЭО желудка, 65 карциноидов кишечника (18 двенадцатиперстной, 24 тонкой, 13 толстой и 10 прямой кишки), 40 опухолей бронхолегочной локализации (19 типичных и атипичных карциноидов, 21 мелкоклеточная и крупноклеточная нейроэндокринная карцинома), 8 опухолей тимуса/средостения, 14 карцином из клеток Меркеля, 6 карциноидов почки, 3 опухоли молочной железы, 2 карциноида гортани и полости носа, 2 нейроэндокринные карциномы трахеи (МК- и КК-варианты), 1 МК нейроэндокринная карцинома (НЭК) мочевого пузыря и 24 метастаза НЭО неизвестной первичной локализации (НПЛ).

2-ю группу составили 16 опухолей: 6 параганглиом различной локализации (3 хемодектомы, по 1 мозжечка, ПЖ и брюшной полости), 6 медуллярных раков щитовидной железы (МРЩЖ) и 4 феохромоцитомы надпочечников (ФХНП).

3-ю группу составили 118 опухолей без нейроэндокринной дифференцировки: 54 опухоли ПЖ (31 опухоль протокового происхождения, из которых 22 аденокарциномы (АК), 4 серозно-кистозные опухоли (СКО), 3 внутрипротоковые муцинозно-кистозные опухоли (ВПМКО) и 2 муцинозно-кистозные опухоли (МКО); 2 недифференцированные анапластические карциномы (АПК); 3 ацинарно-клеточные опухоли (АЦКО) и 20 солидно-псевдопапиллярных опухолей (СППО)]; 26 раков желудка (14 АК и 12 перстневидно-клеточных раков), 17 АК кишечника (из них 1 тонкой, 12 толстой и 4 прямой кишки), 11 раков легких (6 АК и 5 плоскоклеточных раков), 3 рака молочной железы, 4 рака почек, 2 адренокортикальных рака, 1 рак мочевого пузыря (см. таблицу).

Особенности экспрессии PDH-1 в опухолях различных типов Примечание. Розовым цветом выделены значения от 50% и более. НЭО — нейроэндокринная опухоль, НЭК — нейроэндокринная карцинома, ПЖ — поджелудочная железа; НПЛ — неизвестная первичная локализация; ФХ НП — феохромоцитома надпочечника; АК — аденокарцинома; СКО — серозно-кистозная опухоль; МКО — муцинозно-кистозная опухоль; ВПО — внутрипротоковая опухоль; АПК — анапластическая карцинома; АЦКО — ацинарно-клеточная опухоль; СППО — солидно-псевдопапиллярная опухоль.

Морфологическое исследование включало гистологический и ИГХ-методы. Ткани фиксировали в 10% растворе формалина, затем заливали в парафин по обычной методике. Серийные срезы толщиной 3—5 мкм депарафинировали по стандартной схеме и окрашивали гематоксилином и эозином. Для ИГХ-исследования серийные срезы толщиной 3—5 мкм наносили на предметные стекла с адгезивным покрытием, ИГХ-реакцию проводили с использованием автоматических систем Ventana Benech Ultra («Roche») или BondMAX («Leica») по стандартным протоколам, а в отдельных случаях (как правило, при малом объеме материала в диагностических биопсиях) — ручным методом. Для ИГХ-исследования применяли антитела к PDX-1 (клон EP-139, кроличьи моноклональные, фирма «Epitomics», США, разведение 1:100).

Результаты

В 1-й группе было исследовано 384 НЭО различной локализации (см. таблицу).

НЭО ПЖ. PDX-1-позитивными были 75,1% (130/173) НЭО ПЖ, однако установили, что по экспрессии этого фактора разные гормональные подтипы этих опухолей существенно отличались. Так, PDX-1-позитивными были все 100% исследованных инсулином (50/50) (рис. 1, б), гастрином (11/11), соматостатином (3/3) (см. рис. 1, д) и АКТГ-продуцирующих опухолей (2/2). Из клинически НФ НЭО ПЖ PDX-1-позитивными были все 100% «пипом» (19/19), 76,1% (35/46) опухолей без выявленного гормонального продукта (см. рис. 1, е), 50% (2/4) «кальцитонином» и только 21,1% (8/38) НФ «глюкагоном» (см. рис. 1, г). В инсулиномах экспрессия PDX-1 чаще всего была ядерно-цитоплазматическая (см. рис. 1, б), а в остальных типах НЭО ПЖ она чаще локализовалась в ядрах опухолевых клеток (см. рис. 1, д, е). PDX-1-позитивные НФ «глюкагономы» чаще всего содержали пропорцию клеток, продуцирующих панкреатический полипептид (10—30%). В окружающей неопухолевой ткани ПЖ ядерно-цитоплазматическая экспрессия PDX-1 наблюдалась в типичных эндокринных островках, содержащих преимущественно инсулинпродуцирующие клетки, аналогично той, которую наблюдали в инсулиномах (см. рис. 1, а), но экспрессия этого фактора отсутствовала как в «глюкагономах», так и в эндокринных островках и микроаденомах, образованных глюкагонпродуцирующими А-клетками (см. рис. 1, в, г). В протоковых и центроацинарных клетках ПЖ экспрессия PDX-1 имела ядерную локализацию (см. рис. 1, а, в), а в клетках ацинарной паренхимы (ацинарных дольках) вообще не выявлялась (см. рис. 1, в).

Рис. 1. Экспрессия PDX-1 в нейроэндокринных опухолях. а — нормальная поджелудочная железа; б — инсулинома; в — А-клеточная глюкагонпродуцирующая микроаденома (негативная реакция); г — нефункционирующая «глюкагонома» (негативная реакция); д — соматостатинома; е — нефункционирующая НЭО; ж — карциноид желудка (негативная реакция); з — карциноид желудка; и — нейроэндокринная мелкоклеточная карцинома; к — НЭО двенадцатиперстной кишки; л — карциноид тонкой кишки (негативная реакция); м — карциноид прямой кишки; Окончание рис. 1. см. на след. странице.

Рис. 1. (окончание) Экспрессия PDX-1 в нейроэндокринных опухолях. а — нормальная поджелудочная железа; б — инсулинома; в — А-клеточная глюкагонпродуцирующая микроаденома (негативная реакция); г — нефункционирующая «глюкагонома» (негативная реакция); д — соматостатинома; е — нефункционирующая НЭО; ж — карциноид желудка (негативная реакция); з — карциноид желудка; и — нейроэндокринная мелкоклеточная карцинома; к — НЭО двенадцатиперстной кишки; л — карциноид тонкой кишки (негативная реакция); м — карциноид прямой кишки; Окончание рис. 1. см. на след. странице.

НЭО/карциноиды желудка. Экспрессия PDX-1 была выявлена в 37% НЭО желудка (17/46), в том числе в 32,4% (11/34) высокодифференцированных (ВД) НЭО/карциноидов Grade1 и Grade 2 (см. рис. 1, з) и в 50% (6/12) мелко- и крупноклеточных низкодифференцированных НЭК (см. рис. 1, и). PDX-1-позитивными были 27,8% карциноидов тела желудка (5/18) (см. рис. 1, ж), а PDX-1-негативными — оба карциноида антрального отдела. Для остальных карциноидов желудка при анализе клинических данных их точную локализацию определить не удалось (не была указана). В окружающей слизистой оболочке желудка часто, особенно в зонах кишечной метаплазии, наблюдалась ядерная экспрессия PDX-1 (см. рис. 1, ж, з), значение которой требует отдельного исследования.

НЭО/карциноиды кишечника. Выявлено, что экспрессия PDX-1 в НЭО кишечника зависела от их локализации. PDX-1-позитивными были все 100% исследованных НЭО двенадцатиперстной кишки (18/18) (см. рис. 1, к) и 90% (9/10) карциноидов прямой кишки (см. рис. 1, м). Экспрессия PDX-1 была также характерна для 30,8% (4/13) карциноидов толстой кишки, при этом PDX-1-позитивными были 50% (4/8) карциноидов слепой кишки и аппендикса, а все карциноиды ободочной и сигмовидной кишки были PDX-1-негативными (0/5). PDX-1-негативными были также все исследованные карциноиды подвздошной и тощей кишки (0/24) (см. рис. 1, л).

НЭО/карциноиды легких и средостения. Экспрессия PDX-1 выявлена в 37,5% (3/8) карциноидов тимуса/средостения, а все НЭО бронхолегочной локализации (0/40, из них 19 типичных и атипичных карциноидов, 21 МК и КК НЭК) были PDX-1-негативными (см. рис. 1, о).

НЭО/НЭК редких локализаций. PDX-1-позитивными были 4 (66,7%) из 6 карциноидов почек (см. рис. 1, н), а все остальные НЭО редких локализаций были PDX-1-негативными: 14 нейроэндокринных карцином кожи из клеток Меркеля, 3 НЭО молочной железы, 2 НЭК трахеи (МК- и КК-варианты), 2 карциноида гортани и полости носа и 1 МК НЭК мочевого пузыря.

Метастазы НЭО НПЛ. Экспрессия PDX-1 выявлена в клетках 37,5% (9/24) метастазов в печени (см. рис. 1, п) или лимфатических узлах НЭО НПЛ.

2-я группа. Во всех 16 опухолях этой группы (6 МРЩЖ, 4 ФХНП, 6 параганглиом) экспрессия PDX-1 отсутствовала (см. таблицу).

3-я группа. Это группа опухолей по существу представляла собой группу сравнения и состояла из не-НЭО разных типов и различной локализации (см. таблицу).

Опухоли ПЖ. PDX-1-позитивными были 87,1% (27/31) опухолей ПЖ протокового происхождения, из которых 81,8% (18/22) АК ПЖ (рис. 2, в)

Рис. 2. Экспрессия PDX-1 в ненейроэндокринных опухолях. а — ацинарно-клеточная опухоль поджелудочной железы; б — внутрипротоковая опухоль поджелудочной железы; в — аденокарцинома поджелудочной железы; г — высокодифференцированная аденокарцинома желудка; е — перстневидно-клеточный рак желудка; ж — высокодифференцированная аденокарцинома толстой кишки; и — высокодифференцированная аденокарцинома прямой кишки; д — умеренно дифференцированная аденокарцинома желудка; з — умеренно дифференцированная аденокарцинома толстой кишки (з). Иммуногистохимическая реакция — а—г, е, ×125; д, ж, з, и, ×250.
и по 100% СКО, МКО, ВПМКО (см. рис. 2, б) (4/4, 3/3, 2/2 соответственно), а также все АЦКО (3/3) (см. рис. 2, а). PDX-1-негативными были все (0/2) АПК и СППО (0/20).

Опухоли желудочно-кишечного тракта. PDX-1-позитивными были 69,2% (18/26) раков желудка, в том числе 57,1% (8/14) АК (см. рис. 2, г, д), но 83,3% (10/12) перстневидно-клеточных раков (см. рис. 2, е), 52,9% (9/17) АК кишечника (см. рис. 2, ж, з), в том числе 50% (2/4) АК прямой кишки (см. рис. 2, и).

Опухоли других локализаций. PDX-1-позитивным был рак мочевого пузыря (1/1), а PDX-1-негативными — все исследованные раки легкого (0/11), почек (0/4), молочной железы (0/3) и надпочечников (адренокортикальные раки) (0/2).

Обсуждение

Существует вполне логичная теория, что все новообразования вообще и нейроэндокринные в частности возникают из клеток, которые в процессе пролиферации повторяют разные этапы эмбриональной дифференцировки полипотентных клеток. PDX-1 является важным регулятором дифференцировки эндокринной и экзокринной ткани ПЖ, а также маркером стволовых или полипотентных эпителиальных клеток-предшественниц этого органа [2]. Экспрессия PDX-1 в небольшой популяции клеток эмбриональной ПЖ человека выявляется уже на 26-й день после оплодотворения, а на 41-й день во всех эпителиальных клетках [5, 7, 8]. На поздних этапах эмбриогенеза ПЖ экспрессия PDX-1 определяется в инсулин-соматостатин- и панкреатический полипептидпродуцирующих клетках островков Лангерганса, а также в центроацинарных и протоковых клетках. Эти клетки у взрослых организмов выполняют роль резервного пула полипотентных клеток ПЖ, способных к разнонаправленной дифференцировке. Выбор направления дальнейшей дифференцировки полипотентных клеток ПЖ находится под контролем сразу нескольких регуляторных факторов, а определяющим является соотношение между уровнями экспрессии в клетках продуктов генов PDX-1 и PTF1α (фактор транскрипции ПЖ-1α). В результате дифференцированные и специализированные клетки экзокринной паренхимы ПЖ экспрессируют только PTF1α, а большая часть дифференцированных эндокринных клеток — только PDX-1 [9—11]. В процессе дифференцировки эндокринных клеток ПЖ, кроме PDX-1, участвуют и другие регуляторные гены — Ngn3, HNF1β, FOXA2, Isl-1, NKX6−1, NESP-55, NEUROD1 и др. [12, 13].

В норме в ткани ПЖ экспрессия PDX-1 наблюдается в эндокринных клетках островков, центроацинарных и протоковых клетках, но отсутствует в ацинарных клетках, что полностью подтверждается и результатами, полученными в нашем исследовании. В большинстве типов островковых клеток ПЖ наблюдали ядерно-цитоплазматическую экспрессию PDX-1. По нашим данным, из спектра НЭО ПЖ PDX-1-позитивными были все инсулиномы, соматостатиномы, гастриномы и «пипомы», а из НФ НЭО PDX-1 экспрессировали 50% «кальцитонином». Очень важным практическим и фундаментальным выводом нашего исследования является то, что только 21% «глюкагоном», а также моногормональные А-клеточные (глюкагонпродуцирующие) островки и микроаденомы имели PDX-1-негативный иммунофенотип (см. таблицу, рис. 1, в, г). Похожие результаты получены в исследовании G. Hermann и соавт. [14]. По их данным, PDX-1-позитивными были 90% инсулином, 94,4% гастрином, только 33,3% (3/9) соматостатином, а все «глюкагономы» были PDX-1-негативными. По данным, которые приводят E. Chan и соавт. [13], PDX-1 является очень специфичным маркером НЭО ПЖ с высокой диагностической ценностью: его экспрессия наблюдалась в 72% НЭО ПЖ (по нашим данным, 75,1%) и во всех исследованных метастазах в печени НЭО ПЖ и двенадцатиперстной кишки, но только в 4% НЭО ЖКТ. A. Srivastava и J. Hornick. [15] выявили экспрессию PDX-1 только в 33% (11/33) НЭО ПЖ, а M. Yang. и соавт. [16] — лишь в незначительном числе метастазов НЭО ПЖ в печени, из чего авторы делают вывод, что этот маркер нельзя использовать для определения панкреатического происхождения первичных опухолей. Эти выводы противоречат нашим данным и данным ряда авторов, приведенным выше, о высокой специфичности экспрессии PDX-1 для опухолей П.Ж. Мы показали, что PDX-1 выявляется в большинстве типов НЭО ПЖ: инсулиномах, гастриномах, «пипомах» и большинстве НФ НЭО П.Ж. Исключением являются глюкагонпродуцирующие опухоли («глюкагономы») и часть нефункционирующих опухолей других типов. Наши результаты являются важным аргументом в пользу гипотезы, высказанной J. Jensen [5], о различном гистогенезе разных типов эндокринных клеток П.Ж. Автор методом двойного иммунофлюоресцентного окрашивания на 14-й неделе после оплодотворения выявил в ПЖ эмбрионов пул клеток с коэкспрессией в них PDX-1 и инсулина, в то время как коэкспрессию PDX-1 и глюкагона он наблюдал только на ранних стадиях дифференцировки А-клеток. Это позволяет в подавляющем большинстве случаев по метастазам PDX-1-позитивных НЭО предположить их панкреатическое происхождение. В случае выявления PDX-1-негативных метастазов можно дополнить диагностическую панель гормональными маркерами, в частности глюкагоном, что с очень высокой вероятностью позволит подтвердить локализацию первичной опухоли в П.Ж. При этом важно иметь в виду то, что, как подсказывает наш многолетний опыт, большинство клинически не функционирующих НЭО ПЖ являются немыми «глюкагономами». Именно этот факт может объяснить те существенные различия, которые имеются в литературе относительно пропорционального количества PDX-1-позитивных и PDX-1-негативных метастазов НЭО ПЖ, поскольку они получены на гетерогенных по количеству и гормональному статусу когортах опухолей. Известно, что в дифференцировке нейроэндокринных клеток ПЖ активное участие принимает также Isl-1 (инсулинсвязывающий протеин 1), у взрослых организмов его экспрессируют все типы эндокринных клеток П.Ж. Экспрессию Isl-1 раньше считали строго специфичной для высокодифференцированных вариантов НЭО ПЖ и выявляли в 77–82% опухолей этого типа [17], Isl-1-позитивными были все исследованные инсулиномы, «глюкагономы», соматостатиномы и большинство гастрином ПЖ (78%) [14]. Однако в более поздних работах экспрессию Isl-1 обнаружили и в других типах НЭО (карциномах Меркеля) и в опухолях с иным типом дифференцировки — в медуллярных раках щитовидной железы, мелкоклеточных НЭК легких, параганглиомах, феохромоцитомах и нейробластомах надпочечников и в некоторых других [18]. Ранее мы также изучали особенности экспрессии Isl-1 в НЭО ПЖ и выявили ее в 83,3% исследованных опухолей [6]. Учитывая все сказанное, считаем целесообразным включать PDX-1 и Isl-1 в диагностическую панель для определения происхождения метастазов НЭО из ПЖ, а при необходимости добавлять в нее спектр гормонов, что позволит поставить точный диагноз в 90—100% случаев. Следует заметить, что хотя все гастриномы ПЖ и двенадцатиперстной кишки имеют PDX-1-позитивный иммунофенотип, однако метастазы в печень обычно дают опухоли П.Ж. Мы также показали, что карциноиды легких и верхних дыхательных путей, тонкой кишки, карциномы из клеток Меркеля, МРЩЖ, ФХНП, параганглиомы различной локализации, а также и метастазы этих опухолей являются PDX-1-негатитвными, что существенно упрощает диагностический поиск.

Более сложной диагностической задачей является дифференцировка PDX-1-позитивных метастазов НЭО прямой кишки, почек, желудка, аппендикса и толстой кишки. Подавляющее большинство таких опухолей не дают гиперфункционального синдрома, т. е. являются клинически не функционирующими. Однако некоторые из них могут продуцировать определенные гормоны в небольшом, но недостаточном для проявления эндокринного синдрома количестве. Поэтому выявление экспрессии серотонина в клетках PDX-1-позитивных метастазов НЭО свидетельствует в пользу их происхождения из толстой кишки (преимущественно из слепой, аппендикса или прямой кишки), но не из тонкой кишки; выявление экспрессии АКТГ в клетках PDX-1-позитивных метастазов является весомым аргументом в пользу редких локализаций первичной опухоли (в ПЖ, толстой кишке, тимусе или средостении), но не в бронхах или легких, где такие опухоли встречаются чаще всего.

Известно, что разные типы ФТ могут одновременно являться и тканеспецифическими маркерами. Таким фактором, играющим критически важную роль в раннем развитии эндокринных клеток желудочно-кишечного тракта, является CDX2 (homeobox gene product), он участвует в дифференцировке интестинальных клеток в энтероциты, эндокринные клетки, бокаловидные клетки и клетки Панета. В нормальной слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта ядерная экспрессия CDX2 наблюдается в EC-клетках, серотонинпродуцирующих эндокринных клетках, примерно в 10% гастринпродуцирующих и небольшой популяции мотилинпродуцирующих клеток [19]. Карциноиды желудка встречаются достаточно часто, а за последние четыре десятилетия их число возросло в 15 раз [20]. Однако большинство из них являются нефункционирующими высокодифференцированными НЭО/карциноидами Grade 1 и Grade 2, которые редко метастазируют в отдаленные органы, в том числе в печень. Низкодифференцированные варианты — МК НЭК и КК НЭК желудка встречаются значительно реже и часто дают множественные, в том числе отдаленные, метастазы. В подобных случаях тщательное обследование желудка с использованием высокоинформативных современных технологий обычно позволяет обнаружить первичную опухоль. К тому же в PDX-1-позитивных НЭК желудка очень редко наблюдается экспрессия CDX-2 и значительно чаще — экспрессия виллина. Все карциноиды подвздошной кишки и аппендикса являются CDX-2-позитивными, а почти все НЭО ПЖ негативны к этому маркеру. Поэтому анализ экспрессии PDX-1 и CDX-2 в метастазах НЭО позволяет с большой точностью установить их происхождение из разных отделов кишечника. Так, определить анатомическую локализацию PDX-1-позитивных карциноидов прямой кишки по их метастазам удается при выборе правильного алгоритма клинического обследования, а при необходимости и ИГХ-исследования опухоли путем включения в панель, кроме нейроэндокринных, дополнительных маркеров — CDX-2, виллина и цитокератина 19.

При этом важно помнить специфические особенности иммунофенотипа карциноидов прямой кишки: они часто являются PDX-1-позитивными, но в отличие от других НЭО редко экспрессируют хромогранин, А и в отличие от других НЭО ЖКТ (но не ПЖ) редко экспрессируют цитокератин 19. Достаточно сложной диагностической задачей является определение локализации первичной НЭО в толстой кишке по PDX-1-позитивным метастазам без известного первичного очага. Для ее решения также очень важно включать в ИГХ-панель маркеры кишечного типа (CDX-2, виллин и серотонин), а также описанные выше маркеры НЭО ПЖ (гормоны, Isl-1). НЭО (или карциноиды) почек — это очень редкие новообразования, поэтому вероятность выявления их метастазов также очень мала.

Все вышесказанное относится не только к определению происхождения первичной опухоли по метастазам НЭО без известного первичного очага, но в полной мере и к случаям, когда метастазы НЭО выявляются через много лет после хирургического удаления первичной опухоли. В таких случаях диагностический алгоритм должен строиться на параллельном сопоставлении иммунофенотипа первичной опухоли с иммунофенотипом выявленных метастазов. Их совпадение свидетельствует о прогрессировании опухолевого процесса, а при их несовпадении можно говорить о возникновении новой, еще не выявленной опухоли. Это очень важно, поскольку в последние годы пациенты с множественными, синхронными или метахронными опухолями и их метастазами встречаются все чаще.

В соответствии с нашими данными примерно в трети случаев (31,8%) метастазы НЭО НПЛ были PDX-1-позитивными. Для высокодифференцированных вариантов опухолей это позволяет с высокой вероятностью (почти в 100%) исключить их происхождение из тонкой кишки, бронхов, легких, верхних дыхательных путей и молочной железы, а также делает маловероятным их происхождение из желудка, толстой кишки, почек и средостения. Наиболее вероятной локализацией первичной НЭО по PDX-1-позитивным метастазам НПЛ является ПЖ и двенадцатиперстная кишка, менее вероятной — аппендикс, слепая или прямая кишка.

Как показали наши результаты, экспрессия PDX-1 выявлялась не только в определенных типах НЭО, но и в опухолях соответствующих органов иного гистогенетического происхождения. Известно, что клетки рака ПЖ обладают свойствами, аналогичными свойствам стволовых полипотентных клеток протоков, и в них может происходить реактивация ФТ, вовлеченных в тканевую дифференцировку. Мы выявили экспрессию PDX-1 в подавляющем большинстве опухолей ПЖ протокового происхождения — в АК, СКО, МКО и ВПМКО. Эти результаты согласуются с аналогичными данными, полученными и другими авторами. J. Park и соавт. [21] на 250 архивных образцах и микрочипах опухолей ПЖ выявили экспрессию PDX-1 в большинстве АК ПЖ, ВПМКО и МКО, в 87,5% АЦКО, но не в СППО П.Ж. Похожие результаты получены и другими авторами [22]. Анализ выживаемости пациентов с разными формами рака ПЖ показал, что PDX-1 для АК ПЖ является одновременно онкогеном и независимым фактором прогноза [23, 24]. По мнению M. Buettner и соавт. [22] в желудке при хроническом и аутоиммунном гастрите PDX-1 играет роль переключателя эндокринно-экзокринной дифференцировки. Было установлено, что в нормальной слизистой желудка при неатрофическом гастрите экспрессия PDX-1 обычно отсутствует, но выявляется в гастрин-, соматостатин- и серотонинпродуцирующих эндокринных клетках дистального отдела желудка, в слизистой оболочке антрального отдела желудка (в участках кишечной метаплазии), а также в 50% раков желудка, производных из антрального отдела и в 40% из фундального отдела [25]. J. Ma и соавт. [2] выявили экспрессию PDX-1 в слизистой оболочке желудка при хроническом гастрите, но в отличие от данных авторов, приведенных выше, они не обнаружили ее в большинстве раков желудка. Авторами была высказана гипотеза, что в раках желудка PDX-1 выполняет функцию супрессора опухолей. Полученные нами данные не согласуются с этой гипотезой — в нашей выборке большинство АК желудка (57,1%), особенно перстневидно-клеточных раков (83,3%), имели PDX-1-позитивный иммунофенотип. Таким образом, в АК желудка PDX-1 выявлялся существенно чаще, чем в карциноидах Grade 1, 2 (32,4%) и НЭК желудка (50%), что может свидетельствовать о более злокачественном потенциале PDX-1-позитивных опухолей желудка.

О значении экспрессии PDX-1 в раках кишечника в настоящее время известно мало. N. Ballian и соавт. [26] с помощью RT-PCR, Western blotting и ИГХ-методов показали, что экспрессия PDX-1 отсутствует в нормальной слизистой оболочке толстой кишки, максимальный уровень экспрессии этого фактора выявляли в метастазах рака толстой кишки, а минимальный — в первичных опухолях. По мнению этих авторов, PDX-1 может служить биомаркером колоректального рака. Наши результаты показывают, что экспрессия PDX-1 наблюдалась в 53,8% колоректальных раков и только в 30,8% НЭО данной локализации. Эти результаты могут служить основанием для гипотезы о том, что PDX-1-позитивные опухоли толстой кишки обладают более выраженным злокачественным потенциалом, чем PDX-1-негативные, или эти особенности иммунофенотипа отражают только их определенное топографическое происхождение. Обе они требуют подтверждения (или опровержения) на репрезентативном клиническом материале. О значении экспрессии PDX-1 в опухолях других типов имеются лишь немногочисленные данные. Полученные нами результаты по изучению экспрессии PDX-1 в эпителиальных и неэпителиальных опухолях разных органов имеют большое значение для определения происхождения метастазов не только НЭО, но других типов опухолей.

В настоящее время целенаправленная терапия злокачественных опухолей четко адаптирована к их типу и локализации. Поэтому определение происхождения метастазов НЭО без известного первичного очага становится все более важной и актуальной задачей. Постановка морфологического диагноза высокодифференцированных и низкодифференцированных НЭО ПЖ и других органов на небольшом материале диагностической биопсии из метастатического очага без известной первичной локализации часто связана с большими сложностями. Для решения этой задачи необходимо использовать самый современный алгоритм ИГХ-исследования, который обычно позволяет не только подтвердить тип дифференцировки метастазов, но и определить локализацию первичной опухоли. Это имеет большое значение для определения объема оперативного вмешательства и для выбора оптимальной схемы терапии в неоперабельных случаях. Гиперэкспрессию PDX-1 в клетках разных опухолей в перспективе можно будет использовать как потенциальную терапевтическую мишень для терапии. В эксперименте на мышиных моделях рака ПЖ, инсулином и других нейроэндокринных опухолей получены данные, которые свидетельствуют о том, что терапия с использованием PDX-1-RNAi способна контролировать и гормональные симптомы, и темпы опухолевого роста [27]. G. Zhou и соавт. [28] показали, что в качестве негативных регуляторов экспрессии PDX-1 могут служить рецепторы к соматостатину 5-го типа, которые обладают функциями эндогенных ингибирующих регуляторов секреторных и пролиферативных сигналов в клетках и одновременно используются как специфические мишени оптимальной терапии при лечении распространенных НЭО.

Заключение

Таким образом, очевидно, что экспрессия фактора трансформации PDX-1 имеет ткане- и органоспецифический характер. Экспрессия этого ФТ чаще всего наблюдается в нейроэндокринных и не-нейроэндокринных опухолях пищеварительного тракта — поджелудочной железы, желудка и толстой кишки. Среди нейроэндокринных опухолей пищеварительного тракта исключением являются глюкагономы поджелудочной железы (большинство из них PDX-1-негативные) и карциноиды тонкой кишки, которые все являются PDX-1-негативными. Из нейроэндокринных опухолей, происходящих не из органов пищеварительного тракта, исключением являются только карциноиды почек, в большинстве из которых выявляется экспрессия PDX-1. Все нейроэндокринные опухоли верхних дыхательных путей, легких и бронхов, молочной железы, карциномы кожи из клеток Меркеля имеют PDX-1-негативный иммунофенотип. PDX-1-негативный иммунофенотип имеют также параганглиомы вненадпочечниковой локализации, феохромоцитомы надпочечников и медуллярные раки щитовидной железы. Из исследованных метастазов НЭО неизвестной первичной локализации 37,5% имели PDX-1-позитивный иммунофенотип, следовательно, локализацию первичных опухолей с очень высокой степенью вероятности следует искать в органах желудочно-кишечного тракта, и в первую очередь в поджелудочной железе, желудке, слепой кишке, аппендиксе или прямой кишке; наименее вероятной может быть локализация в тимусе и почке ввиду редкости этих типов опухолей. PDX-1-негативный иммунофенотип метастазов характеризует первичные опухоли верхних дыхательных путей, трахеи, бронхов и легких, тонкого и толстого кишечника (кроме аппендикса, слепой и прямой кишки), кожи, молочной железы. Можно рекомендовать PDX-1 для включения в дифференциально-диагностическую панель, в том числе предназначенную для определения локализации первичных опухолей по метастазам опухолей без известного первичного очага. В перспективе можно прогнозировать использование фактора трансформации PDX-1 в качестве целевой мишени для разработки эффективных узконаправленных препаратов нового поколения для терапии разных типов злокачественных опухолей.

Работа выполнена частично при поддержке гранта РФФИ 18−015−00147.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Л.Е.Г.

Сбор и обработка материала — Л.Е.Г., А.Е.П., В.Е.А.

Написание текста — Л.Е.Г., В.Е.А., П.А.К.

Редактирование — Л.Е.Г., И.А.В., О.В.Д.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Гуревич Л.Е. — https://orcid.org/0000-0002-9731-3649, e-mail: larisgur@mail.ru;

Прощина А.Е. — https://orcid.org/0000-0002-0515-8275;

Воронкова И.А. — https://orcid.org/0000-0001-6687-3240;

Ашевская В.Е. — e-mail: v9162881411@yandex.ru;

Коростелева П.А. — e-mail: polina.lopatieva@gmail.com;

Должанский О.В. — e-mail: oleg_dolzshanski@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-1437-764

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Гуревич Л.Е., Прощина А.Е., Воронкова И.А., Ашевская В.Е., Коростелева П.А., Должанский О.В. Дифференциально-диагностическое значение экспрессии транскрипционного фактора PDX-1 в нейроэндокринных и ненейроэндокринных опухолях поджелудочной железы и других органов. Архив патологии. 2019;81(5):11-21. https://doi.org/10.17116/patol20198105111

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