Молекулярно-генетические аспекты новообразований щитовидной железы

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

И.И. Дедов, Е.А. Трошина kat@home.reline.ru, Н.В. Мазурина, Г.А. Герасимов ggerasimov@unicef.org, П.В. Юшков, Л.Д. Шаталова, Г.Ф. Александрова

Профилактика, диагностика и лечение новообразований щитовидной железы представляют собой одну из самых актуальных проблем современной клинической эндокринологии. Это связано как с постоянным совершенствованием методов диагностики тироидных новообразований, так и с наличием множества нерешенных вопросов их патогенеза, а кроме того и с онкологической настороженностью врачей [ 1,5,7]. Согласно международной гистологической классификации опухолей ( ВОЗ, 1989 г. ) структура новообразований щитовидной железы включает:

1. Эпителиальные опухоли
   1. Доброкачественные
      1. Фолликулярная аденома (эмбриональная аденома, микрофолликулярная аденома, фетальная аденома)
      2. Папиллярная цистаденома
      3. Варианты: оксифильноклеточная аденома (из клеток Гюртля - Ашкенази), светлоклеточноя аденома, функционирующая аденома (болезнь Пламмера), другие
   2. Злокачественные
      1. папиллярный рак
      2. фолликулярный рак
      3. С-клеточный (медуллярный) рак
      4. Недифференцированный (анапластический) рак
      5. Прочие
2. Неэпителиальные опухоли
   1. Доброкачественные
   2. Злокачественные
3. Смешанные опухоли
4. Вторичные опухоли
5. Неклассифицируемые опухоли
6. Опухолеподобные поражения

[вверх] [к оглавлению]

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ НОВООБРАЗОВАНИЙ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ:

Классификация опухолей щитовидной железы основана на морфологическом строении новообразований. Таким образом, гистологическое исследование является решающим в диагностике опухолевых поражений щитовидной железы.

ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫЕ ОПУХОЛИ

Аденомы щитовидной железы - доброкачественные опухоли, отграниченныеот тиреоидной ткани фиброзной капсулой. Аденомы щитовидной железы не врастают в капсулу и за ее пределы.

Аденома эмбрионального строения имеет вид инкапсулированного узла, однородного вида, белесовато-серого цвета, мягковатой консистенции. Микроскопически состоит из солидных тяжей, тесно прилегающих друг к другу (трабекулярные структуры). Клетки достаточно крупные, ядра гиперхромные, иногда содержат ядрышки. Как правило, аденомы эмбрионального строения обильно васкуляризированы.

Аденома микрофолликулярного строения чаще всего серовато-розового цвета, однородного вида, мягковатой консистенции. Микроскопически состоит из микрофолликулов, тесно прилегающих друг к другу, выстланных кубическим или призматическим эпителием, чаще всего заполненных коллоидом разной степени плотности.

Аденома фетального строения - узел серовато-розоватого цвета, однородного вида, иногда с сероватыми водянистыми участками. Микроскопически состоит из микрофолликулов и фолликулов средних размеров, разбросанных в рыхлой, отечной строме.

Аденома смешанного типа строения - имеются участки эмбрионального, микрофолликулярного и фетального строения.

Аденома фолликулярного строения из В-клеток (клетки Гюртле-Ашкенази, онкоциты). Узел светло-коричневого цвета, однородного вида. Микроскопически состоит из средних и крупных размеров фолликулов, выстланных В-клетками. Это крупные клетки с эозинофильной цитоплазмой и крупным гиперхромным ядром, часто бывают многоядерными.

Токсическая аденома (аденома Пальмера) имеет преимущественно микрофолликулярное строение, иногда фолликулы достигают более крупных размеров. Коллоид, как правило, совсем резорбируется или остается в некторых фолликулах - очень жидкий. Эпителий укрупненный, ядра, как правило содержат ядрышки.

ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ ОПУХОЛИ

Папиллярная аденокарцинома наиболее распространенная форма рака, составляющая 60-80 % злокачественных новообразований щитовидной железы. Имеет относительно благоприятное течение, которое зависит от места расположения опухоли, от размеров и от степени инфильтрирующего роста. Чаще всего метастазирует в регионарные лимфоузлы. Отдаленные метастазы редки. Может метастазировать в легкие и в кости. Папиллярная аденокарцинома представляет собой фокус без четких границ, белесовато-серого цвета, плотно-эластической консистенции размерами от нескольких миллиметров до поражения всей железы. Микроскопически формирует папиллярные структуры, выстланные кубическим или призматическим эпителием с гиперхромными или светлыми пузыревидными ядрами, часто наслаивающимися одно на другое, на подобие притертых “часовых стекол”. Для папиллярной аденокарциномы характерны цитоплазматические включения в ядра в виде “спила дерева” и ядерные перетяжки. Коллоид в этих структурах отсутствует или частично резорбируется. Для папиллярного рака характерны псаммомные тельца слоистого вида, которые образуются из сгущенного секрета. При их обнаружении имеет место внутрижелезистая диссеминация опухоли. Митозы обычно редки. Папиллярный рак часто не имеет капсулы. Иногда вокруг очага опухоли скапливаются лимфоциты и плазматические клетки. Если папиллярная аденокарцинома формируетфолликулярные структуры, такой вариант называют - папиллярно-фолликулярный. Если папиллярная аденокарцинома ратет в рубце, такой вариант называется склерозирующая микрокарцинома (опухоль Грехема) и чаще встречается на фоне ДТЗ или аутоиммунного тиреоидита. Папиллярная цистаденокарцинома, как правило представлена узлом с одной или множеством кистозных полостей и плотным компонентом зернистого вида, напоминающим по виду цветную капусту. Микроскопически представлена папиллярными отечными структурами, выстланными опухолевым эпителием.

Папиллярный рак из В-клеток состоит из папиллярных структур, выстланных крупными светлыми клетками с зернистой эозинофильной цитоплазмой и крупными гиперхромными ядрами. Чаще бывает на фоне аутоиммунного тиреоидита.

Фолликулярная аденокарцинома макроскопически имеет вид узла, похожего на микрофолликулярную аденому. Микроскопически представлена микрофолликулами и фолликулами средних размеров, заполненными жидким резорбирующимся коллоидом. Эпителий, выстилающий опухолевые фолликулы имеет крупные пузыревидные или гиперхромные ядра, иногда наползающие друг на друга в виде притертых “часовых стекол”. Как правило, фолликулярная аденокарцинома прорастает фиброзную капсулу и сосуды.

Фолликулярный рак из В-клеток состоит из микрофолликулов, выстланных крупными светлыми клетками, или солидных комплексов. Характеризуется относительно благоприятным течением, редкостью метастазов.

С-клеточная аденокарцинома - новообразование из С-клеток щитовидной железы, продуцирующих кальцитонин. Относится к умеренно дифференцированному раку. Макроскопически опухоль имеет вид солитарного образования, часто инкапсулированного, обильно васкуляризированного, от нескольких миллиметров до поражения всей доли или всей железы. На разрезе ткань опухоли белесовато-желтого цвета, однородного вида, с участками кровоизлияний и белесоватых прослоек. Микроскопически состоит из веретенообразных, округлых, полигональных клеток, расположенных в виде тяжей или солидных комплексов. Часто встречаются патологические митозы. Ядра, как правило, гиперхромные, содержат ядрышки. Если между густыми клеточными пластами располагается амилоид, такой рак называют медуллярным. Прогноз при С-клеточном раке менее благоприятный, чем при папиллярной и фолликулярной аденокарциноме.

Реже в щитовидной железе встречаются плоскоклеточный и низкодифференцированный раки. Низкодифференцированный рак щитовидной железы имеет солидное строение. Представлен полиморфными укрупненными опухолевыми клетками. Опухолевые клеткимогут быть как светлыми (пустая цитоплазма), так и темными (эозинофильная цитоплазма). Ядра не ровные, в них выражены дистрофические изменения (образование “дырок”). В ткани опухоли определяется большое количество патологических митозов. Низкодифференцированная аденокарцинома метастазирует в регионарные лимфоузлы и по ходу шейного сосудистого пучка.

По данным Baldet L. , Knyazev P., рак щитовидной железы составляет 1-1,5 % всех злокачественных новообразований. В последние годы отмечается тенденция к росту распространенности этого заболевания [13,32].

С одной стороны, частота выявления рака щитовидной железы связана с внедрением в практику ряда современных методов обследования больных. С другой стороны, имеются данные о возрастании заболеваемости раком щитовидной железы, участились случаи рака щитовидной железы у детей [8,14].

Основная цель изучения новообразований щитовидной железы состоит в исследовании этиологической и патогенетической основы туморогенеза. В этой связи широко изучаются влияния факторов внешней среды на щитовидную железу и получены данные о взаимосвязи йодного дефицита и ионизирующей радиации с молекулярными изменениями в ткани щитовидной железы. Отмечается связь между увеличением заболеваемости и неблагоприятными экологическими факторами. У людей, подвергшигся радиационному воздействию, чаще выявляется патология щитовидной железы, в том числе опухоли [8,9]. Роль внешнего и внутреннего облучения щитовидной железы в генезе новообразований этого органа подтверждена многими исследованиями. Следует отметить, что эффект лучевого воздействия более выражен у детей и подростков, у которых щитовидная железа является более восприимчивой к облучению [8,9].

Формирование новообразования щитовидной железы представляет собой многоступенчатый комплексный процесс. Общим для формирования опухолей любого органа является нарушение механизмов нормальной клеточной пролиферации, что связано с изменениями в регуляторных процессах обычного клеточного цикла. Так, для любой опухоли характерна повышенная экспрессия онкогенов семейства ras, извращение обычной супрессорной функции генов-супрессоров роста опухоли, а также накопление ряда протеогликанов, негативно влияющих на процессы пролиферации [11,16]. Однако, несмотря на то, что данные изменения в целом являются аналогичными для любой опухоли, существуют некоторые характерные особенности , связанные с морфологическим типом опухоли, степенью ее дифференцировки, а также со средовыми условиями. Наличие таких особенностей и делает исследование роли молекулярных агентов в тироидном канцерогенезе весьма перспективным и представляет значительный интерес [12,40].

На сегодняшний день при изучении молекулярно-генетических изменений в ткани щитовидной железы широко применяются методы иммуногистохимии.и иммуноцитохимии [48,100]. Эти методы основаны на способности антител связываться со строго определенными антигенами, против которых они выработались и позволяют не только определить наличие в ткани определенного антигена, но и оценить его локализацию в тканях (в ядре, цитоплазме, на цитоплазматической мембране, в межклеточном матриксе). Анализ генетических нарушений проводится на основе полимеразной цепной реакции амплификации ДНК и ее модификаций, позволяющих выявить структурные и функциональные изменения генов (точечные мутации, амплификация гена и др.) [84].

[вверх] [к оглавлению]

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РОСТОВУЮ АКТИВНОСТЬ ТИРОИДНЫХ КЛЕТОК

1. Тиреотропный гормон и его рецептор
2. Факторы роста, интерлейкины
3. Йод
4. Онкогены и онкопротеины
5. Гены-супрессоры опухолевого роста
6. Другие факторы, участвующие в тиреоидном канцерогенезе

Прежде чем рассматривать роль каждого из вышеперечисленных факторов необходимо остановиться на вопросах, касающихся регуляции клеточного цикла деления.

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ ДЕЛЕНИЯ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ.

Молекулярные механизмы канцерогенеза тесно связаны с активацией путей передачи ростовых сигналов, получаемых клеткой. В результате генетических повреждений в злокачественных клетках происходит нерегулируемая экспрессия ростовых факторов или компонентов их сигнального пути. [11,22]

Каждая клетка организма получает 2 типа сигналов, регулирующих клеточное деление. Первый тип сигналов стимулирует клеточный рост путем выработки факторов роста. Другой тип сигналов позволяет клетке ингибировать собственный рост и рост окружающих клеток через регуляторные белки. [43]

Ростовые сигналы позволяют покоящейся клетке (фаза G0) войти в клеточный цикл деления. Первая фаза цикла - G1 требует воздействия на клетку факторов роста в течение нескольких часов, перерыв в действии сигнала ведет к возврату в фазу G0 (такую роль выполняют эпидермальный фактор роста и фактор роста фибробластов). Так называемые “факторы прогрессии” преводят клетку в следующую стадию деления - S-фазу, во время которой происходит репликация ДНК. Такую функцию выполняют, например, инсулин и ИРФ-1. Фактор роста фибробластов, эпидермальный фактор роста и фактор роста гепатоцитов способствуют опухолевой прогрессии, обеспечивая инвазию, адгезию и метастазирование опухолевых клеток, а также стимулируя неоангиогенез. Некоторые цитокины, такие как трансформирующий фактор роста-бета, гамма-интерферон, фактор некроза опухолей являются антагонистами факторов роста. [40,43]

Протоонкогены - нормальные гены клеток участвующие в регуляции процессов пролиферации и дифференцировки, активация которых может вызывать неопластическую трансформацию. Активированные протоонкогены называются клеточными онкогенами. Гены вирусов, способные превращать нормальную клетку в опухолевую, называются вирусными онкогенами. Известны четыре основных механизма активации онкогенов: 1. инсерционная активация (встраивание в геном клетки вирусных генов ) 2. транслокация участков хромосом, несущих протоонкогены. 3. амплификация генов. 4. точечные мутации. [11]

При активации онкогенов происходит синтез кодируемых ими белков, так называемых онкопротеинов. Онкогены могут кодировать факторы роста, рецепторные протеинкиназы или другие энзимы, выполняющие митогенную функцию. Одни онкопротеины (c-ras, c-erb B) переводят клетку в фазу G1, другие (например blc-2) - блокируют апоптоз, позволяя клетке делиться далее под воздействием митогенов. [46,123]

Ингибирующие сигналы могут воздействоать на клетку на одном из трех этапов:

1. Остановка клеточного цикла деления при переходе из G1 в S-фазу.
2. Постмитотическая клеточная дифференцировка.
3. Апоптоз - запрограмированная клеточная смерть.

При выпадении функции некоторых генов, вовлеченных в регуляцию клеточного цикла, клетка теряет способность отвечать на подавляющие пролиферацию сигналы. Такие гены рассматриваются как супрессоры опухолевого роста.[84,110]

ТИРЕОТРОПНЫЙ ГОРМОН И ЕГО РЕЦЕПТОР.

В тиреоците функционируют 3 пути внутриклеточной передачи сигнала:

1. рецептор - аденилатциклаза - протеинкиназа А
2. рецептор - тирозинкиназа
3. рецептор - фосфорилаза С

ТТГ индуцирует рост тиреоидных клеток в концентрации более высокой, нежели это требуется для нормального функционирования щитовидной железы. Стимуляция пролиферации тиреоцитов при воздействии ТТГ опосредуется через аденилатциклазный путь. [35]

Но ТТГ активирует и аденилатциклазу и фосфорилазу С. Активация фосфорилазы С приводит к образованию ДАГ и инозитол-трифосфата. ДАГ активирует протеинкиназу С, а инозитол -трифосфат увеличивает внутриклеточную концентрацию ионизированного кальция, стимулируя тем самым клеточную пролиферацию. [84]

Воздействие ТТГ на фосфорилазу С гораздо слабее, чем на аденилатциклазный путь и требует гораздо более высокой концентрации ТТГ. Тем не менее, ц-АМФ активирует ДАГ-синтетазу и тем самым протеинкиназу С, т.е. ТТГ воздействует на этот механизм даже в физиологической концентрации. [30]

Помимо прочего ТТГ модулирует действие других митогенных факторов: ТТГ усиливает инсулининдуцированное аутофосфорилирование рецепторов к инсулину и ИРФ-1, повышает экспрессию на тиреоцитах рецепторов к эпидермальному фактору роста, сенсибилизируя клетки к воздействию этих факторов роста.

Под воздействием ТТГ отмечается усиление транскрипции ряда онкогенов: быстрый кратковременный подъем транскрипции с-myc, повышение концентрации м-РНК c-fos. [40]

Рецептор ТТГ относится к семейству рецепторов, состоящих из 7 трансмембранных компонентов и ассоциированных с G-белками. При опухолях щитовидной железы выявлена отрицательная корреляция степени дифференцировки опухоли и ее способности связывать ТТГ. С потерей дифференцировки опухоли снижается экспрессия не только рецептора ТТГ, но и тиреопероксидазы, а также транскрипция гена тиреоглобулина. [43]

Мутации внутриклеточного фрагмента рецептора ТТГ обнаружены в автономных гиперфункционирующих аденомах и сопряжены с высокой активностью аденилатциклазы. [114, 117]

ФАКТОРЫ РОСТА И ИНТЕРЛЕЙКИНЫ.

Воздействие ростовых факторов на клетки, накопившие некоторое количество генетических изменений, может привести к малигнизации. Усиленная ростовая стимуляция может возникать при повышенном синтезе факторов роста, постоянной активации рецепторов или ферментов, участвующих во внутриклеточной передаче митогенных сигналов. [40]

Тиреоциты вырабатывают ряд факторов роста ( ИРФ-1, фактор роста фибробластов), действующих пара- и аутокринным путем и оказывающих влияние на нейроваскуляризацию и синтез адгезивных молекул, что способствует пролиферации и росту. Вырабатываемые иммунными клетками цитокины также оказывают воздействие на тиреоциты: ИЛ-1 и ИЛ-8 в физиологической концентрации имеют рост-стимулирующий эффект, а трансформирующий фактор роста-бета (ТФР- бета) ингибирует функцию тиреоидных клеток. [21,30]

Инсулин и ИРФ-1 являются синергистами ТТГ в индуцировании клеточного роста, а также модулируют действие других митогенных факторов. Эпидермальный фактор роста (ЭРФ) стимулирует пролиферацию тиреоидных клеток , при этом происходит временная потеря их дифференцированной функции. Эффект ЭРФ на тиреоциты имитируется при воздействии на клетки форболовых эфиров, являющихся активаторами протеинкиназы С и ДАГ. Мощным митогеном в отношении тиреоцитов является также фактор роста фибробластов (ФРФ). При иммуногистохимическом исследовании фактор роста фибробластов и его рецептор обнаруживаются в ткани тиреоидных карцином с частотой 79-80 %, а при узловом зобе экспрессия ФРФ тиреоцитами определяется лишь в 16 % случаев и преимущественно в клетках стромы. [111]

ЭФР, инсулин и ИРФ-1 действуют через рецепторы, активирующие тирозинкиназу. ЭРФ мобилизует ионизированный кальций из внутриклеточных депо, а также увеличивает его поступление в клетку за счет продукции инозитол-трифосфата и, возможно, ряда других механизмов. [59]

Связывание ЭРФ цитоплазматическими мембранами определяется в тиреоидной ткани, окружающей узловые образования, гиперпластической тиреоидной ткани, доброкачественных опухолях, но в наибольшей степени при недифференцированных раках. ЭРФ и его рецептор одновремнно определяются при иммуногистохимии в злокачественных опухолях и отсутствуют в нормальной тиреоидной ткани и доброкачественных опухолях. Преобладание экспрессии рецептора ЭРФ в папиллярных раках связано с транскрипцией онкогенов с-erb B1 и c-erb B2/neu, кодирующих рецептор ЭРФ или его аналог. [59] Экспрессия ЭРФ имеет неблагоприятное прогностическое значение, т.к. ассоциирована с высоким риском рецидива. [128]

ИРФ-1 вырабатывается доброкачественными и злокачественными опухолями в большей концентрации, чем в нормальной тиреоидной ткани, что свидетельствует об их автономии, так, высокая экспрессия ИРФ-1 характерна для токсических аденом щитовидной железы. [128]

Сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), вырабатываемый тиреоцитами, стимулирует пролиферацию клеток эндотелия и рост сосудов. С продукцией этого агента связывают накопление кистозной жидкости как в аденомах, так и в коллоидных узлах . [109]

58% злокачественных опухолей демонстрируют при иммуногистохимии, в отличие от аденом и нормального эпителия, экспрессию ТФР-в (трансформирующий фактор роста-бета). В фолликулярных карциномах это связано с мутацией H-ras. По-видимому повышение уровня этого цитокина, ингибирующего пролиферацию эпителия связано с потерей чувствительности клеток к его действию. [59]

ЙОД

Важную роль в регуляции роста тиреоцитов играет йод. Механизмы, посредством которых йодный дефицит индуцирует тиреоидный, рост до сих пор обсуждаются. Классическая точка зрения рассматривает роль йодного дефицита следующим образом: снижение содержания йода снижает секрецию тиреоидных гормонов путем интратиреоидной аутокринной регуляции, тем самым повышая уровень ТТГ задолго до того как происходит заметное истощение запасов йода в железе. В последние годы выявлен прямой рост-стимулирующий эффект йодного дефицита через интратиреоидные механизмы, независимо от уровня ТТГ. Йодид через ряд интермедиаторов снижает уровень аденилатциклазы и внутриклеточного кальция в тиреоидных клетках, снижая тем самым их чувствительность к ТТГ-сигналам. Йодный дефицит, напротив, усугубляет влияние ТТГ на щитовидную железу. [40]

Скорее всего, оба механизма играют свою роль в образовании зоба при йодном дефиците. В зависимости от степени йодного дефицита один из них может преобладать: выраженный дефицит йода, по видимому, приводит к повышению ТТГ, умеренный - в большей степени к активации аутокринных механизмов.

Помимо рост-стимулирующих эффектов дефицит йода влияет на морфологию щитовидной железы, в частности на размер фолликулов. Большое число ранее проведенных исследований показывает, что дефицит йода при содержании животных на диете с недостатком йода или применении зобогенов, приводит к формированию зобов, состоящих из гиперпластических фолликулов более или менее лишенных коллоида. Долгое время этот гистологический эффект рассматривался как последствие длительной стимуляции ТТГ. [3,35]

Однако, в настоящее время показано, что накопление коллоида и интенсивная стимуляция ТТГ не являются взаимоисключающими. Основополагающим фактором является органическое связывание йода. Нормальная или сниженная органификация йода влияет на то, будут ли фолликулы микро- или макрофолликулярной структуры, а также будут ли они формировать дочерние фолликулы или увеличиваться в объеме, сохраняя каркас. Повышение ТТГ без нарушения процесса органификации йода ведет к образованию макрофолликулярных структур, а в сочетании с нарушенным захватом йода ( как при назначении перхлората, пропилтиоурацила, метимазола ) - к формированию микрофолликулярных изменений.

ОНКОГЕНЫ И ОНКОПРОТЕИНЫ

c-myc, c-fos, c-jun

c-myc - ядерные протеины представляют собой транскрипторные факторы. Они образуют димеры с фрагментом max-протеина, в результате чего активизируются и принимают участие в процессе транскрицпции. Различные нарушения в c-myc обнаруживаются при различных опухолях и, в частности, при раке щитовидной железы. Так 5-делеция в с-’myc характерны для новообразований щитовидной железы. [15] Протоонкогены с-fos, c-jun являются генами быстрого реагирования в регуляции экспрессии специфических генов-мишеней . Выявление с-fos, c-jun составляет 60% при раках щитовидной железы и 90% при доброкачественных опухолях. [99] Не было обнаружено связи повышенной транскрипции с-fos с биологическим поведением опухолей. Под воздействием ТТГ возникает быстрый и кратковременный подъем транскрипции c-myc и повышение м-РНК с-fos, подобные изменения вызывает и ЭФР. [43]

Ret/PTC

Ret-протоонкоген кодирует тирозинкиназу рецепторного типа, лиганд которой на сегодняшний день остается неизвестным. Перестройка онкогена происходит при парацентрической инверсии ( хромосомный перекрест ) на участке длинного плеча 10 хромосомы, в результате чего активируется тирозинкиназа, участвующая в передаче митогенного сигнала. Путем альтернативного сплайсинга образуются 2 изоформы онкогена - PTC1 и PTC2. [36,52]

В процессе эмбриогенеза Ret-протоонкоген принимает участие в нейрональной дифференцировке, поэтому его экспрессия определяется в клетках нейроэндокринного происхождения. Так, неактивная форма протоонкогена определяется в парафолликулярных клетках, в то время как его активированная форма экспрессируется в клетках папиллярного рака с частотой 20-25 %, а также в опухолях, имеющих папиллярно-фолликулярную структуру. [23,27,52]

Впервые Ret-онкоген был обнаружен в папиллярных тироидных карциномах. В настоящее время установлено, что точечные наследственные мутации онкогена Ret ассоциированы с синдромами МЭН 2А, 2В и семейной медуллярной тиреоидной карциномой.[47]Такие мутации, обнаруженные в экзонах 10, 11, 13, 14 и 16 передаются аутосомно-доминантным путем. [71,72,73]

Соматические мутации гена Ret были обнаружены и при спорадических медуллярных карциномах и феохромоцитомах, но не подтверждены при других нейроэндокринных опухолях. [24,26,67]

Папиллярные тиреоидные карциномы, экспрессирующие Ret не демонстрируют агрессивного биологического поведения и имеют благоприятный прогноз. Недифференцированный злокачественный фенотип при тиреоидных карциномах ассоциирован с одновременной активацией Ret и H-ras или K-ras. [27,108]

TRK-T1.

TRK-T1- протоонкоген кодирует рецептор для ростового фактора нервов. В результате хромосомной перестройки, тирозин-киназный домен TRK-протоонкогена связывается с 5’-регионом TRK-гена хромосомы Iq23-q24. Механизмы TRK-T1 активации не изучены, однако в результате увеличивается активность тирозин-киназы. Перестройки TRK-T1 протоонкогена обнаруживаются в 50% папиллярных раков щитовидной железы. [60]

Подобно Ret-онкогену, также связанному с активацией протеинкиназы, TRK вовлечен в патогенез некоторых наследственных синдромов, связанных с патологией нервной системы, например CIPA. [60]

Met

Met-протоонкоген кодирует рецептор к фактору роста гепатоцитов (скаттер-фактору ) и представляет собой гетеродимер весом около 190 кДа (килодальтон), состоящий из двух связанных дисульфидными мостиками субъединиц - альфа и бета. Альфа- субъединица - экстрацеллюлярный гликозилированный протеин. Бета-субъединица имеет экстрацеллюлярный домен, трансмембранный сегмент и цитоплазматический компонент - тирозинкиназу, активность которой регулируется фосфорилированием. Фактор роста гепатоцитов, связываясь с Met, усиливает активность рецепторной тирозинкиназы путем аутофосфорилирования остатка тирозина бета-субъединицы. [39,41,43]

Активация Met происходит при амплификации гена или при нарушении расщепления молекулы-предшественника на 2 субъединицы, экспрессия этого онкогена сопряжена с агрессивным биологическим поведением опухоли и высоким риском метастазирования. [38] В эксперименте на культуре клеток было показано, что повышенная экспрессия Met часто возникает без наличия структурных аномалий этого гена, а является результатом активации онкогенов ret и ras. [69]

Met обнаруживается в 70-75 % папиллярных раков щитовидной железы и в 25% фолликулярных, а при анапластических раках - определяется фокальная экспрессия. [19,124] В доброкачественных опухолях и нормальной тиреоидной ткани экспрессия Met не определяется, однако 1-3 % стромальных клеток доброкачественных образований демонстрируют наличие фактора роста гепатоцитов. [124] Повышенная экспрессия Met не является специфичной для карцином щитовидной железы, она выявляется также при гастроинтестинальных и гепатоцеллюлярных карциномах, нейрогенных опухолях.[11,43]

Ras-протеины

В одном из путей ростового контроля тиреоидных клеток основную роль играет тирозинкиназа. Механизмы, посредством которых тирозинкиназа стимулирует специфические внутриклеточные взаимодействия, включают ras-протеины, содержащие SH2-домен и обладающие ГТФ-азной активностью. Таким образом, ras-протеины являются компонентом внутриклеточного митогенного сигнального пути и через ряд посредников активируют ядерные транскрипторные факторы c-fos и c-jun. Мутации, приводящие к онкогенной трансформации ras, нарушают конверсию активной формы белка, связанной с ГТФ, в неактивную, связанную с ГДФ, вызывают постоянную стимуляцию митогенного сигнального пути. [43]

Онкогенный потенциал ras-протеинов проявляется при определенных условиях (например рекомбинация с ретровирусами под воздействием ряда экологических мутагенов). Выявлено три группы ras-онкогенов - H-ras или р21, (впервые выделен из клеток саркомы Гарвея), K-ras (впервые выделен из клеток саркомы Кирстена), N-ras (впервые выделен из клеток острого миелолейкоза), каждая из которых локализована в определенном хромосомном участке. Все три группы данных онкогенов могут мутировать, как правило наблюдаются точечные мутации данных протеинов. Чаще всего точечные мутации ras-онкогенов наблюдаются в химически индуцированных раках в эксперименте. Считается, что в клетках щитовидной железы только ras-мутаций не достаточно для раковой трансформации и они играют роль во взаимосвязи с ростовыми факторами, что подтверждается обнаружением ras-активирующих мутаций в нормальной тиреоидной ткани, окружающей опухоль. Частота мутаций ras-онкогенов очень вариабельна и зависит от йодной обеспеченности, воздействия канцерогенных веществ, облучения. Примечательно, что опухоли щитовидной железы индуцированные химическими канцерогенами у крыс, обнаруживают мутации Н-ras, тогда ка мутации Ki-ras онкогенов активируются только при радиационно-стимулированных опухолях. Наличие мутаций ras-онкогенов определяется при помощи цепной полимеразной реакции амплификации и олигонуклеотидной пробы. [25] Частота встречаемости мутаций ras-онкогенов по данным Lemoine N. и соавторов, составляет 33% при аденомах щитовидной железы, 50% при микрофолликулярных опухолях, 60% при недиференцированных раках.

Мутации начинаются на ранних стадиях туморогенеза. В дифференцированных раках происходит замена глютамина на аргинин в позиции 61 в N-ras или Ki-RAS, но этот тип мутации не характерен для недифференцированных опухолей. [25] При тироидных аденомах микрофолликулярного строения часто наблюдается замена глютамина на аргинин в 61 положении в N-ras. При недифференцированных карциномах часты замены глютамина на тирозин в кодоне 12 в H-ras или K-ras. Следует отметить,что мутации ras-онкогенов часто наблюдаются в микрофолликулярных аденомах и практически отсутствуют в макрофолликулярных. При раке щитовидной железы мутации ras-онкогенов выявляются в 80% случаев при фолликулярном типе и в 20% случаев при папиллярном. [42]

G- протеины

G-протеины - это подсемейство ГТФ-связанных протеинов, включающее в себя ras-подобные белки. G-протеины представляют собой гетеродимеры состоящие из альфа, бета, гамма субъединиц, каждая из которых закодирована как отдельный ген. Альфа-субъединица обладает ГТФ-азной активностью, бета и гамма - связывают комплекс с плазматической мембраной и выполняют регуляторную функцию. Функция G-белков - передача сигнала с рецептора на эффекторный путь.

Активирующие мутации Gsa описаны при синдроме МакКьюна-Олбрайта и при гормональноактивных аденомах гипофиза. Мутации Gsa имеют место в 25% случаев при фолликулярном раке щитовидной железы, в 20% - при фолликулярных аденомах и могут преобладать над ras-мутациями в условиях йодного дефицита. [42]

ГЕНЫ-СУПРЕССОРЫ ОПУХОЛЕВОЙ ПРОГРЕССИИ

Rb

Rb расположен на хромосоме 13q14 и имеет вес 110 кДа. Этот нуклеарный белок функционирует как ростовой супрессор и фосфорилируется во время специфических фаз клеточного цикла, служа субстратом для СDС2(р34)-протеинкиназы, которая регулирует эукариотический клеточный цикл. Rb может также связываться с двумя клеточными транскрипторными факторами - Е2 и С-продуктом, выполняя роль ростового супрессора путем снижения активности нуклеарных белков. [74] Принимая во внимание этот механизм, снижение и (или) исчезновение Rb-белка ведет к развитию опухолей и вносит в ДНК-код ряд изменений. Зависимость между снижением Rb и наличием рака щитовидной железы определяется при помощи специфических реакций с использованием стрептавидин-биотин-пероксидазы, в результате которых выявляется уровень иммунореактивного Rb (iRb). Обнаружение экспрессии iRb с помощью иммуногистохимических реакций применяется на самых ранних стадиях туморогенеза. Ошибки метода могут быть связаны с тем, что iRb является нестабильным белком.

Позитивное количество iRb определяется при аденомах щитовидной железы, однако, в случаях фолликулярного рака отмечается значительное снижение его уровня.

Инактивация iRb происходит в результате делеций или точечных мутаций 13-17 экзонов. Мутантный Rb обнаруживается в 55% тироидных раков, но никогда не выявляется при доброкачественных опухолях. [139] В 12% злокачественных опухолей щитовидной железы определяются мутации как так и р53.

Интересно, что клетки тиреоидных раков, в которых не выявляется мутантный Rb, демонстрируют повышенную экспрессию гена циклина D1, играющего ключевую роль в регуляции перехода из G1 в S-фазу. Дерегуляция циклина D1 может рассматривться как альтернативный инактивации Rb механизм опухолевой трансформации. [139]

p53

Важнейшим анти-онкогеном или геном-супрессором роста опухоли является ген, кодирующий белок с названием р53 (название характеризует массу этого белка в килодальтонах). Ген р53 - это нуклеарный фосфопротеин, закодированный на хромосоме 17р13 и имеющий 11 экзонов. р-53 играет одну из ведущих ролей в регуляторном контроле нормальной клеточной пролиферации, предохраняя соматические клетки от накопления геномных мутаций. В случае повреждения ДНК при различных воздействиях, и, в частности, радиационном, уровень р53 возрастает и останавливает клетки в фазе G-0 клеточного цикла. [21,90] Это позволяет ДНК восстанавливаться, блокируя передачу мутантного гена дочерним клеткам. Клетки, утратившие нормально-функционирующий р53 могут трансформироваться в опухолевые. [137] Поэтому, в клетках злокачественных новообразований человека нередко обнаруживают мутации в белке р53, нарушающие его функционирование. При изменении нормальных функций р53, клетка, которая должна была погибнуть, начинает бесконтрольно делиться и , таким образом, возникает опухоль. В том случае, если р53 нормален, система программуруемой клеточной смерти резко снижает частоту раковых заболеваний. [4,129]

Мутации р-53 особенно часто встречаются при опухолях щитовидной железы, остром лейкозе, раке желудка и кишечника. Высокий уровень р53 характерен для раковых клеток и может быть определен при помощи чувствительных иммуногистохимических методов. Около 98% мутаций р53 связано с участками между кодонами 126-306, зафиксированных на экзонах 5-8.В нормальной тироидной ткани и при фолликулярных аденомах щитовидной железы мутаций р53 практически не выявляется, тогда как все анапластические раки характеризуются мутациями р53 в кодоне 273 ( замена глютамина на аргинин). [99,140]

При дифференцированных папиллярных раках мутации очень редки и выражаются заменой глютамина на аргинин в кодоне 173. Накопление р53 в папиллярных тироидных раках связано с поэтапной дедифференцировкой этих опухолей. [56,101]

Для определения мутаций р53 используют цепную полимеразную реакцию амплификации и олигонуклеотидную пробу.

Нормальные тироидные клетки при воздействии на них йонизирующей радиации, ультрафиолетового облучения и других факторов отвечают увеличением экспрессии р53 и, таким образом, не происходит патологической клеточной пролиферации. Напротив, клетки, несущие мутантные р53, при воздействии определенных влияний, отвечают усиленным делением и способны к аккумуляции генетических дефектов характерных для туморогенеза. Мутации р53 чаще всего обнаруживаются на поздних стадиях рака щитовидной железы, а сочетание их с активацией ras и Gsa-протоонкогенов свидетельствует о повышенной агрессивности рака. [129]

Частота встречаемости мутаций р53 различна в различных географических зонах и может быть связана с наличием или отсутствием йодного дефицита. Так в регионах с йодным дефицитом мутации р53 распространены в большей степени .

MDM2 - представляет собой протеин, который комплексуется с Р53 и инактивирует его, что скорее всего, приводит к увеличению экспрессии гена - супрессора роста опухоли с несостоятельными функциями. Обычно, при иммуногистохимическом исследовании экспрессия данного протеина обнаруживается в ткани раков щитовидной железы и не выявляется в ткани доброкачественных новообразований.

ДРУГИЕ ФАКТОРЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ТИРЕОИДНОМ ТУМОРОГЕНЕЗЕ

Кардинальным свойством опухоли является способность к прогрессивному росту. В основе такого роста лежит взаимодействие между самими опухолевыми клетками, опухолевыми клетками и элементами стромы, опухолевыми клетками и регуляторными системами организма, а также с окружающими опухоль неизмененными тканями. При этом меняются адгезивные свойства поверхности клеток опухоли, обнаруживаются модификации интегриновых рецепторов, нарушается синтез компонентов внеклеточного матрикса. [11,85]

Взаимодействия “клетка-клетка” и “клетка-матрикс” обеспечиваются адгезивными молекулами. В настоящее время идентифицировано несколько семейств адгезивных молекул: интегрины - гетеродимерные молекулы, функционирующие как клеточно-субстратные, так и межклеточные адгезивные рецепторы; адгезивные рецепторы суперсемейства иммуноглобулинов; селектины, участвующие в адгезии лейкоцитов к эндотелиальным клеткам; кадгерины - кальцийзависимые гомофильные межклеточные адгезивные белки; хоминговые рецепторы - молекулы, обеспечивающие попадание лимфоцитов в специфическую лимфоидную ткань.

Так в тиреоидных новообразованиях выявляются изменения экспрессии белков-интегринов: если нормальные тиреоциты экспрессируют интегрины, состоящие из бета-1 и альфа-3 субъединиц, то опухоли - из субъединиц бета-4 и альфа-2, а в клетках анапластического рака определяются альфа-2 субъединицы. [31,125]

При иммуноцитохимическом исследовании приблизительно в 90 % случаях папиллярных карцином выявляется наличие на мембране гликопротеина СD44. СD44 - представляет собой полиморфное семейство мембранных поверхностных протеогликанов и гликопротеинов, которые обеспечивают адгезию клеток, активацию лимфоцитов и, вследствие этого, рост опухоли и ее метастазирование. [29,104]

Они включены в клеточно-клеточные и клеточно-матриксные взаимодействия, увеличение лимфоцитарной активности, клеточную миграцию и привлекают лимфоциты в лимфатические узлы. Cуществует множество изоформ CD44.

ХРОМОСОМНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ И АНТИГЕНЫ СИСТЕМЫ HLA ПРИ НОВООБРАЗОВАНИЯХ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Наличие таких заболеваний как болезнь Ковдена (гемартомы), синдрома Гарднера (аденоматозный полипоз), синдрома Сиппла (медуллярный рак щитовидной железы, феохромоцитома) и других патологических состояний сочетающися с раком щитовидной железы и носящих семейный характер, позволяет обсуждать наличие их генетических маркеров.

При изучении генетически гомогенной популяции было выявлено 3,8% больных с раком щитовидной железы папиллярного строения, имеющих семейный анамнез. [20] В случае папиллярного рака определяются антигены НLА - Bw62, DR5, B15, B22. При изучении фолликулярного рака были выявлены антигены Drw6. [46]

При различных типах опухолей щитовидной железы выявляются различные хромосомные изменения. Фолликулярные раки имеют комплексные клональные кариотипы со структурными изменениями в 3-хромосоме. Структурные аберрации короткого плеча хромосомы-3 и снижение гетерозиготности в каждом информативном локусе этой хромосомы характерны для фолликулярного рака и не наблюдаются при папиллярном раке и адеомах щитовидной железы. [84]

При папиллярных раках могут выявляться характерные только для них изменения, а именно трисомия-5, структурные и численные изменения в хромосоме 7 или 10, трисомия хромосомы 7 или 10 и др.

Таким образом, в патогенезе тироидных новообразований участвуют различные молекулярные факторы. Анализ накопленных к настоящему времени данных по проблеме патогенеза рака щитовидной железы позволяет представить процесс развития опухолей как результат экзогенных и эндогенных взаимодействий.

Возникновение рака щитовидной железы - это многоэтапный процесс и подробные исследования каждого из этапов дают новые сведения, необходимые для его профилактики и лечения.

Обзор литературы опубликован в журнале “Проблемы эндокринологии” - 2000. - Т. 46, N2. – С. 22 - 30. Там же можно ознакомится со списком литературы к нему.

[вверх] [к оглавлению]