ТИРОНЕТ – все о щитовидной железе Для специалистов Журнал Тиронет Архив журнала 2000 год № 3

Молекулярно-генетические аспекты новообразований щитовидной железы

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



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]