Список сокращений:

РМЖ — рак молочной железы

ЦНС — центральная нервная система

uPA-АГ — проурокиназа (антигенная, т. е. неактивная форма фермента)

uPA-акт — урокиназа (активная форма фермента)

tPA-АГ — протромбокиназа (антигенная, т. е. неактивная форма фермента)

tPA-акт — тромбокиназа (активная форма фермента)

PAI-1-АГ — ингибитор активаторов плазминогена 1 (антигенная, т. е. неактивная форма)

PAI-1-акт — активная форма ингибитора активаторов плазминогена 1

ИФА — иммуноферментный анализ

UCD38B — противоопухолевые малые молекулы класса UCD38B

AIF — белок «самоубийства» клетки, вызывающий апоптотические изменения в ядре клетки (имеет адресную метку в ядре клетки-мишени)

Первичные злокачественные глиомы (до 70% — глиобластомы) и опухоли, метастазировавшие в ЦНС, характеризуются наличием перифокальной зоны, во многом определяющей клиническую динамику и прогноз заболевания [1—3]. Менингиомы, в 90% случаев относящиеся к доброкачественным опухолям, образуются из клеток оболочек головного мозга, перифокального отека в большинстве случаев не имеют, окружены гистологически неизмененной тканью мозга [4].

Активность сериновых протеиназ и ингибиторов в перифокальной зоне дает информацию об изменении экстрацеллюлярного матрикса под влиянием опухоли и состоянии эндогенной защиты. Активаторы плазминогена являются сериновыми протеиназами, которые в норме осуществляют санирующие функции, участвуют в росте, ремоделировании ткани, адаптационных реакциях и воспалении. При злокачественных процессах с урокиназой (uPA) и ее ингибитором-1 (PAI-1) связывают прогрессию опухолей и неоваскуляризацию [2, 3, 5]. Доказано участие регуляторов плазминогена в процессах деструкции базальной мембраны, внеклеточного матрикса и инвазии злокачественных клеток при многих локализациях неоплазии [5—7], однако их роль и взаимодействие в различных видах опухолей головного мозга изучены недостаточно. Протеолитический каскад активации плазминогена нацелен, главным образом, на деградацию фибрина, тем не менее он играет важную роль в метаболизме мозга млекопитающих, где идет постоянный синтез его компонентов, как важных модуляторов выживаемости нейронов и сохранения их функций [8]. Особое значение в этих процессах придается тканевому активатору плазминогена (tPA). Сообщалось также о непосредственной и опосредованной активной роли tPA в повышении проницаемости гематоэнцефалического барьера [9, 10].

Цель исследования — сравнительное изучение регуляции плазминогена при менингиомах, глиобластомах, метастазах в головной мозг РМЖ, а также в окружающей их перифокальной ткани.

Перед началом работы получено добровольное информированное согласие всех больных и разрешение этического комитета РНИОИ на использование удаленной ткани опухолей для проведения научных исследований. Исследован операционный материал 56 больных (возраст 35—72 года), находившихся на лечении в РНИОИ: 19 метастазов РМЖ, 24 глиобластомы, 13 менингиом без перифокального отека. Все опухоли локализовались супратенториально. В случае метастатического поражения ЦНС больные находились на стандартных схемах лечения у онкологов, но без лучевой терапии ЦНС. В случае глиобластомы и менингиомы пациенты ранее не получали комбинированного лечения. Гистологический контроль осуществлялся в каждом случае. Забор перифокальной ткани объемом не менее 0,25 см³ проводили в функционально незначимой зоне головного мозга после удаления менингиомы или метастаза. Точка забора ткани мозга — 1 см от границы опухоли. В случае глиомы для исключения подвижки мозга изъятие перифокальной ткани проводилось до удаления опухоли и было рассчитано с помощью навигационной системы Medtronic S7. Ткань опухоли и ее перифокальной зоны гомогенизировали в стерильном физиологическом растворе, получали 10% гомогенат. Последний однократно замораживали/размораживали при температуре –20 °С, центрифугировали и в супернатанте определяли содержание проурокиназы, урокиназы, протромбокиназы, тромбокиназы (uPA-АГ, uPA-акт, tPA-АГ, tPA-акт), а также их ингибитора PAI-1 (PAI-1-АГ и PAI-1-акт) методами ИФА со стандартными тест-наборами ELISA. Результаты пересчитывали на 1 мг влажной ткани, статистическую обработку осуществляли с помощью сертифицированной программы Statistika 10, достоверность различий между группами определяли, используя t-критерий Стьюдента. Различия считали значимыми при р<0,05.

Доброкачественные менингиомы, взятые для изучения, не имели перифокального отека, поэтому в качестве перифокальной зоны исследована гистологически неизмененная ткань, окружавшая менингиому. Эта ткань рассматривалась нами как неповрежденная или условно интактная. Установлено, что в менингиоме содержание uPA-АГ и uPA-акт было выше, чем в окружающей ее (перифокальной) ткани в 1,7 и 2,1 раза (см. таблицу). Количество обеих форм tPA, наоборот, в очаге менингиомы достоверно снижено в 3,9 и 1,8 раза соответственно. Антигенная форма PAI-1 в менингиоме была ниже, чем в ее перифокальной ткани в 2,5 раза, а его активная форма имела четкую тенденцию к повышению. Приведенные результаты позволяют считать, что метаболизм активаторов плазминогена и их ингибитора PAI-1 в очаге доброкачественной менингиомы отличается от гистологически неизмененной ткани. Математическое соотношение взаимодействующих компонентов подтвердило это предположение.

Так, в очаге менингиомы показатели равновесия uPA-АГ/uPA-акт и tPA-АГ/tPA-акт ниже, чем в гистологически неизмененной ткани на 24,2% и в 2,2 раза, а PAI-1-АГ/PAI-1-акт — в 3 раза (см. таблицу). Вероятно, PAI-1 не может являться продуктом метаболизма доброкачественной менингиомы, так как его антигенная форма в опухоли истощена. С другой стороны, в той же менингиоме активности PAI-1 вполне достаточно для блокирования tPA, но недостаточно для блокирования uPA. Коэффициент взаимодействия PAI-1-акт/uPA-акт в менингиоме ниже, чем в окружающей ткани в 1,8 раза, а коэффициент PAI-1-акт/tPA-акт — выше в 2,1 раза (см. таблицу).

В настоящем исследовании в ткани менингиомы преобладает образование только обеих форм урокиназы, которая известна своим влиянием на плазминоген, способностью усиливать процессы клеточной пролиферации и ремоделирования тканей. J. Kandenwein и соавт. [4] в 2011 г. предложили использовать PAI-1 и uPA как прогностические маркеры менингиом.

В тканях изученных злокачественных опухолей больших полушарий головного мозга, как первичных, так и вторичных, метаболические процессы с участием урокиназы проходят активнее, чем с участием тромбокиназы (см. таблицу).

В обеих злокачественных опухолях достоверно повышено содержание uPA-АГ и uPA-акт, но, несмотря на это, коэффициент uPA-АГ/uPA-акт был значительно повышен только в первичных опухолях и их перифокальной зоне. Метастатические опухоли содержали в 2,6 раза больше uPA-акт, чем первичные, имели более чем в 2 раза пониженный коэффициент uPA-АГ/uPA-акт сравнительно с условно интактной тканью и более чем в 5 раз ниже, чем в первичной опухоли. В перифокальной зоне метастазов РМЖ показатель равновесия урокиназы с ее проферментом uPA-АГ/uPA-акт не отличался от условно интактной ткани и был в 4,2 раза ниже, чем в аналогичной ткани глиобластом (см. таблицу).

Что касается tPA, как антигенной, так и активной формы, то мы наблюдали их преобладание в глиобластомах по сравнению с метастазами РМЖ. Относительно гистологически неизмененной ткани вокруг менингиом, цифровые данные tPA всех остальных исследованных тканей были достоверно понижены, кроме ткани глиобластомы (см. таблицу).

Коэффициенты tPA-АГ/tPA-акт всех изученных злокачественных опухолей были повышены на порядок в сравнении с условно интактной тканью, соответствующий коэффициент перифокальной зоны первичных опухолей был повышен в 2,8 раза, а в аналогичной ткани вторичных опухолей — понижен в 1,3 раза.

Ингибитор PAI-1 во всех злокачественных тканях содержался в достоверно повышенном количестве относительно условно нормальной ткани, окружающей менингиому, и относительно самой менингиомы также (см. таблицу).

Существует ряд исследований [2, 3, 11, 12], доказывающих, что повышенный уровень активаторов плазминогена и PAI-1 в злокачественных опухолях, в том числе злокачественных опухолях головного мозга, коррелирует с ее прогрессией, генерализацией и снижением сроков выживаемости пациентов. M. Roomi и соавт. [11] в эксперименте воздействовали питательной смесью, содержащей ингибитор uPA, на культивированные клетки глиобластомы человека и получили дозозависимое торможение ее роста. В клинических исследованиях эти же авторы обнаружили корреляцию повышенного уровня uPA с прогрессией глиобластомы и сокращением сроков выживаемости пациентов. N. Pasupuleti и соавт. [3] показана программируемая гибель высокодифференцированных клеток глиомы после контакта с противоопухолевыми малыми молекулами класса UCD38B. Причиной цитотоксичности молекул UCD38B оказалось принудительное перемещение эндосом, содержащих uPA, растворимый uPAR и PAI-1 в большом количестве, в перинуклеарное пространство, что приводило к AIF-опосредованной некротической гибели клеток. J. Ryu и соавт. [12] обнаружили прекращение роста и инвазии клеток глиомы человека после подавления uPA и uPAR. В трудах, посвященных исследованию регуляции плазминогена при злокачественных новообразованиях, делается акцент на важной роли uPA и PAI-1 в их прогрессии, в том числе при злокачественных глиомах.

Значимое увеличение uPA во всех исследованных нами образцах опухолей и достоверные различия между злокачественными и доброкачественными опухолями по uPA и PAI-1 согласуются с имеющимися данными других исследователей. Очевидно, что во всех исследованных образцах опухолевой ткани усилено образование uPA-акт при повышенном содержании uPA-АГ. Однако в первичных злокачественных глиомах uPA-акт в 1,6 раза меньше, чем в доброкачественных менингиомах, а в метастатических опухолях — в 1,7 раза больше. Резко повышенное количество PAI-1 во всех образцах злокачественных опухолей и их перифокальной зоны (с преобладанием в опухолях) (см. таблицу) свидетельствует не только об участии ингибитора в злокачественной трансформации и ее прогрессии, но и о наличии в первичных и вторичных новообразованиях опухоль-ассоциированного PAI-1. Ранее мы описывали дисбаланс между тканевыми серпинами, а также между серпинами и активаторами плазминогена при аденокарциноме толстой кишки [13, 14] и в ликворе больных со злокачественной глиомой головного мозга [15]. Значительный избыток серпинов ткани и ликвора не был связан с улучшением состояния больных, а значения серпинов, близкие к норме, встречались только у пациентов с благополучным течением послеоперационного периода. В менингиомах не только не наблюдали увеличения PAI-1-АГ, но и регистрировали усиленный его переход в PAI-1-акт с развитием дефицита предшественника и расценивали это как типичную защитную реакцию.

В отношении участия tPA в повреждении ткани исследователи [16] не имеют общего мнения, так как одни считают, что tPA оказывает защитное действие, другие [10, 17, 18] приводят весомые доказательства его непосредственного и опосредованного участия в развитии онкологической патологии. Наши результаты показали преобладание антигенной формы tPA в тканях первичных злокачественных глиом против доброкачественных менингиом и низкое содержание его активной формы (см. таблицу). В тканях метастатических опухолей в сравнении с тканью менингиом преобладание tPA-АГ было небольшим, но достоверным, и также фиксировалось низкое содержание его активной формы. Имеющиеся данные могут служить достаточным основанием для предположения, что на территории злокачественной опухоли переход tPA-АГ в активную форму затруднен из-за токсического влияния опухоли и/или иных механизмов активации. Напротив, в менингиомах и окружающей их гистологически неизмененной ткани содержание tPA-акт было высоким, а содержание tPA-АГ было снижено только в самой опухоли. В доброкачественных менингиомах процесс активации протромбокиназы, содержащейся в ткани опухоли, в тромбокиназу проходил с настолько высокой активностью, что наблюдалось истощение профермента и снижение его соотношения с активной формой (см. таблицу). Напрашивается вывод, что доброкачественная менингиома не содержит tPA в качестве собственного метаболита или его количество в опухоли недостаточно для выделения в окружающую среду.

Таким образом, проведенное исследование доказывает непосредственное участие сериновой протеиназы uPA и ее ингибитора PAI-1 в метаболизме злокачественных глиом и метастазов РМЖ в мозг. Оба компонента, скорее всего, являются собственными метаболитами первичных и вторичных злокачественных опухолей с последующим перераспределением фракции uPA-АГ в перифокальную область. Роль tPA в этом конкретном случае, вероятно, сводится к защите доброкачественных менингиом, в злокачественных опухолях головного мозга этот активатор плазминогена подавлен.

1. Менингиомы содержат повышенные количества урокиназы и PAI-1-акт относительно окружающей их ткани.

2. Глиобластомы в сравнении с их перифокальной зоной и условно здоровой тканью вокруг менингиом содержат высокое количество обеих форм PAI-1 и uPA, что позволяет считать эти белки опухоль-ассоциированными.

3. Содержание uPA-акт и PAI-1-АГ в метастазах РМЖ в большие полушария головного мозга выше, чем в глиобластомах и условно здоровой ткани вокруг менингиом.

Конфликт интересов отсутствует.

Ангиогенез и клеточная инвазия наряду с мутациями, хромосомными аберрациями и микроокружением опухоли играют важную роль в развитии и росте новообразований. Данная работа посвящена изучению системы регуляции плазминогена в опухолях и перитуморальном пространстве, системе, функционирование которой преимущественно за счет урокиназного активатора плазминогена приводит как к разрушению межклеточного пространства и стимуляции опухолевой инвазии, так и усилению ангиогенеза из-за перехода плазминогена в плазмин, что также способствует росту опухоли. Положительной стороной этого исследования является выбор изучаемых новообразований ‒ проанализирована самая частая патология среди первичных и метастатических опухолей у взрослых: доброкачественные менингиомы, высокозлокачественные глиобластомы и метастазы рака молочной железы в головной мозг. Исследование представлено достаточно крупной серией — изучено содержание являющихся компонентами межклеточного пространства сериновых протеаз: урокиназного активатора плазминогена и тканевого активатора плазминогена, а также их ингибитора серпина в структуре 56 опухолей и в непосредственно прилежащей к опухоли мозговой ткани, проведен сравнительно-сопоставительный анализ этих показателей и сделаны четкие обоснованные выводы. Однако значение этой работы даже несколько выше, чем скромно описали сами авторы: серпин не просто является метаболитом злокачественной глиомы и метастатических опухолей. Известно, что полиморфизм гена Serpine 1 (PAI I) связан с повышенным риском развития злокачественных опухолей, в том числе и глиобластом, в то время как рецептор урокиназного активатора плазминогена при его высоких концентрациях в крови повышает риск летального исхода, его экспрессию в опухолях связывают с понижением показателей общей выживаемости, но вместе с тем рецептор урокиназного активатора плазминогена выглядит многообещающим маркером для нейровизуализации.

М.В. Рыжова (Москва)