Амелобластома — одна из наиболее распространенных одонтогенных опухолей, которая формируется из зачатков одонтогенного эпителия и локализуется в костях челюстей либо в прилегающих мягких тканях [1]. Опухоль является доброкачественной, но локально агрессивной, с потенциалом злокачественной трансформации [2].

По гистологическому строению выделяют монокистозный, фолликулярный, плексиформный, акантоматозный, зернисто-клеточный, базально-клеточный и десмопластический варианты амелобластомы. В литературе встречаются описания и смешанных вариантов, характеризующихся наличием нескольких компонентов. Однако на данный момент для смешанных вариантов амелобластомы единые критерии не разработаны, при постановке диагноза, как правило, используется преобладающий ее компонент. Мы предполагаем, что подобными критериями могут служить пролиферативная активность клеток и активность клеточного метаболизма различных компонентов смешанного варианта амелобластомы.

При активном опухолевом росте клеткам требуется значительное количество глюкозы [3]. Глюкоза не только важна как источник клеточной энергии, но и связана с канцерогенезом [4]. Канцерогенез — это многоступенчатый процесс, в котором аномальный метаболизм глюкозы может играть важную роль. Повышенное поглощение глюкозы свойственно для биоэнергетических и биосинтетических потребностей раковых клеток [5, 6].

Глюкоза поступает в клетку из внеклеточного пространства с помощью специфических переносчиков (GLUT) и обеспечивает клетки энергией [3, 5]. Транспортеры глюкозы (GLUT) представляют собой семейство белков, которые способствуют переносу глюкозы из внеклеточного пространства. В настоящее время идентифицировано несколько переносчиков глюкозы — от GLUT-1 до GLUT-12, из которых GLUT-1 является наиболее значимым. Белки GLUT имеют как внутриклеточный, так и трансмембранный домен [7]. На экспрессию GLUT-1 влияет HIF-1α [5, 8]. HIF-1α — это индуцируемый гипоксией фактор-1α, роль которого заключается в индукции генов, обеспечивающих адаптацию и выживание клеток при гипоксии. Совместная экспрессия GLUT-1 и HIF-1α связана с агрессией злокачественных новообразований и мало изучена при одонтогенных опухолях, в том числе при амелобластоме [2]. О.Г. Варбург в 1920-х годах впервые показал, что повышенный метаболизм в раковых клетках нуждается в большом количестве глюкозы [9]. Одним из признаков метаболизма рака является переход от окислительного фосфорилирования глюкозы к аэробному гликолизу, известному как «эффект Варбурга» [3, 5, 10]. Раковые клетки усваивают больше глюкозы, чем нормальные клетки, из-за их быстрого роста. Скорость транспорта глюкозы влияет на рост опухоли, дифференцировку клеток, их трансформацию и частоту митозов [7]. Переносчик глюкозы GLUT-1 обнаружен в нормальных клетках, таких как эритроциты и эндотелий, в клетках гематоэнцефалического барьера и в периневрии. В базальном слое эпителия слизистой оболочки рта GLUT-1 выявляется в некоторых доброкачественных опухолях (например, при инфантильных гемангиомах) [11]. GLUT-1 также экспрессируется в одонтогенных опухолях [1]. Активация переносчиков глюкозы класса 1 (GLUT-1—4), GLUT-1 и -3, в частности, выявляется при большинстве видов злокачественных опухолей [6,7,12].

Цель исследования — изучить пролиферативную и метаболическую активность компонентов амелобластомы смешанного гистологического строения. Дать оценку влияния отдельных компонентов смешанных вариантов амелобластомы на риск развития рецидива.

Материал и методы

Ретроспективное исследование проводилось на архивных препаратах лаборатории патологической анатомии ФГБУ НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» Минздрава России. Хронологический охват осуществляли с 2008 по 2021 г. Был исследован 21 препарат со смешанным вариантом амелобластомы. Гистологические препараты иммуногистохимически окрашивали на белки Ki-67 (моноклональные кроличьи антитела фирмы «Thermo scientific», клон SP6) и GLUT-1 (поликлональные кроличьи антитела фирмы «Thermo scientific», США). Иммуногистохимическое исследование проводили по стандартному протоколу Quanto с использованием системы детекции UltraVision Quanto Detection System HRP DAB. Материал, полученный в результате иммуногистохимического исследования, оценивали на микроскопе Axioplan 2 Imaging («Karl Zeiss», Германия), для фотосъемки препаратов пользовали камеру AxioCam ERc5s («Karl Zeiss», Германия). Индекс пролиферации (экспрессия Ki-67) определяли по процентному отношению клеток с окрашенными ядрами к общему количеству ядер. Критерием оценки экспрессии GLUT-1 было окрашивание цитоплазматических мембран. Интенсивность окрашивания оценивалась как слабое окрашивание (+), среднее (++) и интенсивное (+++).

Часть препаратов в исследовании была окрашена по методике двойного окрашивания. Антигены определяли с помощью антител к белкам Ki-67 с использованием системы визуализации Ultra Vision LP Detection System AP Polymer Fas Red Chromogen («Thermo scientific») и GLUT-1 с системой Quanto DAB («Thermo scientific»). Результатом окрашивания было выявление положительно окрашенных ядер антителами к Ki-67 красного цвета и окрашенных цитоплазматических мембран клеток антителами к GLUT-1 коричневого цвета.

Сравнения двух групп по количественным переменным проводили на основе непараметрического критерия Манна—Уитни. Статистическую достоверность различий групп для дихотомических и категориальных переменных определяли при помощи критерия χ² Пирсона. Анализ взаимосвязей осуществлялся при помощи непараметрической ранговой корреляции по Спирмену. Различия считались статистически значимыми при p<0,05. Статистическая обработка данных выполнена с помощью пакетов прикладных программ Statistica 10 и SAS JMP 11.

Результаты и обсуждение

Были изучены клинические данные, пол, возраст, наличие рецидива 21 пациента со смешанным строением амелобластомы. При оценке взаимосвязи пола, возраста и наличия рецидива статистически значимых различий обнаружено не было.

В монокистозном компоненте смешанного варианта амелобластомы белок Ki-67 выявляли в ядрах базального клеточного слоя, экспрессию GLUT-1 отмечали на цитоплазматической мембране элементов поверхностного звездчатого ретикулума, при этом интенсивность и пролиферативная активность были слабыми.

В ходе исследования было показано, что в фолликулярном компоненте амелобластомы пролиферативную активность клеток по Ki-67 выявляли преимущественно по периферии островков. Экспрессию GLUT-1 наблюдали в звездчатом ретикулуме с более выраженной окраской центральной части островков, тогда как на периферии отмечали слабое окрашивание одонтогенного эпителия.

В акантоматозном компоненте пролиферация клеток была выраженной в периферической зоне амелобластических островков, интенсивная окраска на GLUT-1 наблюдалась в центральной части звездчатого ретикулума, а по периферии окрашивание было слабым.

Зернистоклеточный компонент амелобластомы характеризовался низкой пролиферативной активностью как в центральной части, так и по периферии новообразований и выраженной экспрессией белка GLUT-1 в центральной области скопления зернистых клеток, на периферии отмечали слабовыраженную реакцию (см. рисунок, а, б).

Амелобластома смешанного строения.

Зернисто-клеточный и фолликулярный (а), зернисто-клеточный и плексиформный (б), плексиформный (в) и базально-клеточный (г) компоненты. Окраска ДАБ-гематоксилин Майера: непрямой иммунопероксидазный метод с антителами к Ki-67 (а) и GLUT-1 (б), методика двойного окрашивания на Ki-67 и GLUT-1 (в, г) ×300.

В плексиформном компоненте отмечали повышенную пролиферативную активность при окрашивании на Ki-67 и среднюю выраженность окрашивания на GLUT-1 цитоплазматических мембран клеток периферической зоны тяжей (см. рисунок, в).

В базально-клеточном компоненте отмечены высокая пролиферативная активность клеток в периферической и центральной зонах опухоли и интенсивное окрашивание клеточных мембран на GLUT-1 (см. рисунок, г).

Показатели выраженности экспрессии GLUT-1 и оценка пролиферативной активности клеток по Ki-67 в различных гистологических компонентах смешанного варианта амелобластомы представлены в табл. 1.

Таблица 1. Оценка пролиферативной активности клеток по Ki-67 и экспрессии GLUT-1 в центральной и периферической зонах различных гистологических компонентов смешанного варианта амелобластомы

Анализ данных табл. 1 позволяет судить об увеличенной экспрессии Ki-67 и GLUT-1 в периферических зонах клеток плексиформного и базально-клеточного компонентов смешанных вариантов амелобластомы. Это свидетельствует о том, что наличие подобных компонентов может приводить к агрессивному росту клеток и увеличению риска развития рецидивов.

Показатели взаимосвязи переменных экспрессии GLUT-1, Ki-67 в центральной и периферической зонах различных гистологических компонентов амелобластомы представлены в табл. 2. Установлено, что показатель «Ki-67 периферия» умеренно положительно коррелирован с показателями «GLUT-1 периферия» (Rs=0,58, p≤0,01) и «Ki-67 центр» (Rs=0,57, p≤0,01). Таким образом, повышенная экспрессия белка GLUT-1 на цитоплазматических мембранах, расположенных по периферии клеток одонтогенного эпителия, приводит к повышенной пролиферативной активности эпителиальных клеток периферической и центральной зон амелобластомы.

Таблица 2. Коэффициенты корреляции (по Спирмену) между экспрессией GLUT-1 и пролиферативной активностью (Ki-67) в периферической и центральной зонах клеток амелобластомы

Примечание. * — статистическая значимость на уровне p≤0,01.

В наших предыдущих статьях указывалось на выраженную склонность амелобластомы базально-клеточного и пленсиформного варианта строения к рецидиву. Исходя из данных, полученных ранее, было выдвинуто предположение о влиянии варианта амелобластомы на риск развития рецидива [13]. Однако при проведении статистического анализа данных по рецидиву среди смешанных форм амелобластомы, включающих в себя плексиформный и базально-клеточный компоненты, надежных данных не выявлено. Пациенты, вошедшие в исследование и имевшие рецидив, не имели различий в зависимости от компонентов опухоли. Полученные результаты, скорее, связаны с недостаточным количеством данных и требуют расширения выборки для дальнейшего изучения взаимосвязи.

В настоящее время при выявлении смешанного варианта амелобластомы патоморфологический диагноз ставится на основании преобладающего в срезах опухоли определенного компонента амелобластомы, однако данный подход не позволяет оценить агрессивный потенциал опухоли в целом. В проведенном исследовании была изучена метаболическая и пролиферативная активность различных компонентов смешанных вариантов амелобластомы. Среди маркеров оценки метаболической и пролиферативной активности клеток наиболее перспективными являются GLUT-1 и Ki-67. Оба эти маркера увеличивают свою экспрессию от периферии к центру в различных компонентах смешанных вариантов амелобластомы. В настоящих исследованиях показано, что наиболее высокая экспрессия GLUT-1 и Ki-67 — в периферической зоне плексиформного и базально-клеточного компонентов амелобластомы. Это свидетельствует о высокой метаболической активности и агрессивности этих компонентов смешанной амелобластомы.

GLUT-1 экспрессируется амелобластными клетками зубного зачатка, амелобластомы, амелобластической карциномы. Есть предположение, что высокая экспрессия GLUT-1 определяет агрессивное течение амелобластомы и амелобластической карциномы, а в зубном зачатке является метаболитом энергетической потребности развития. В работе C. Sánchez-Romero и соавт. проведен анализ солидных и монокистозных вариантов амелобластом и показано, что экспрессия GLUT-1 более интенсивна в солидных вариантах [2].

При сравнении полученных результатов работы с предыдущими исследованиями интенсивность GLUT-1 была наиболее высокой в амелобластомах с более агрессивным течением — в плексиформном и базально-клеточном компонентах [13].

Повышенный транспорт глюкозы посредством GLUT-1 может быть связан с пролиферацией клеток, их дифференцировкой, злокачественной трансформацией, нехваткой питательных веществ и гипоксией [2, 14].

Высокий уровень экспрессии GLUT-1 в центральной части зернисто-клеточного и фолликулярного вариантов без повышенной пролиферативной активности, скорее всего, связан с процессом дифференцировки клеток, тогда как более высокая метаболическая активность в опухолях с базально-клеточным и плексиформным компонентами, где высокая интенсивность окраски по GLUT-1 соответствовала высоким показателям Ki-67, скорее всего, связана с ростом клеток этих компонентов. В настоящее время имеется много сообщений, показывающих высокую экспрессию GLUT1 в раковых клетках [15—17]. Клинически существует корреляция между потреблением глюкозы, диагнозом и прогнозом при росте опухоли. Ингибирование поглощения глюкозы было предложено как новый способ лечения рака [6]. Понимание молекулярного механизма транспорта глюкозы при опухолевом росте приобретает значение в связи с возможностью блокирования поглощения глюкозы клетками, что приводит к остановке их роста и в итоге к разрушению опухоли [18].

Ингибирование GLUT-1 приводит к снижению пролиферации раковых клеток. Было описано несколько низкомолекулярных ингибиторов GLUT-1 и хемотипов, включая ресвератрол, нарингенин, флоретин, цитохалазин B и другие вещества [12]. Ресвератрол (3,5,40-тригидроксистильбен, или RSV) — это полифенольный натуральный продукт, который вызвал большой интерес в основном из-за антиканцерогенных, противовоспалительных и кардиозащитных свойств. В раковых клетках наблюдается ингибирование ресвератролом поглощения глюкозы [14]. Транспортер глюкозы-1 (GLUT-1) может служить мишенью при консервативном лечении амелобластомы [19].

Заключение

Проведенное иммуногистохимическое исследование показало, что экспрессия GLUT-1 в амелобластоме проявляется с разной интенсивностью и распределяется в зависимости от гистологического строения различных компонентов смешанного варианта опухоли. Выраженная экспрессия GLUT-1 и повышенная пролиферативная активность клеток выявлена в плексиформном и базально-клеточном компонентах, что свидетельствует об их наибольшей агрессивности. Дальнейшее изучение метаболизма глюкозы с помощью соединений — ингибиторов GLUT может дать новое понимание патогенеза опухолевого роста и проложить путь к новым терапевтическим стратегиям.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.