Ангиогенез в опухоли и его клиническое значение

Благодаря исследованиям последних 25 лет создана стройная теория опухолевого ангиогенеза [31].

Зависимость роста опухоли от развития сосудистой сети в ней на сегодня установленный факт. Ангиогенез необходим для снабжения опухоли кислородом, питательными веществами, факторами роста, гормонами, ферментами и гемостатическими факторами, регулирующими процессы коа­гуляции и активность фибринолитической системы [44].

Показано, что динамика роста новообразований и их потенция к диссеминации зависит от степени развития и количества кровеносных сосудов. Выделены в химически чистом виде факторы ангиогенеза новообразований, продуцируемые клетками опухоли и клетками фонового воспалительного инфильтрата. Также синтезированы ингибиторы ангиогенеза, действие которых через редукцию капиллярной сети опухоли приводит к ее регрессу [31, 37].

В условиях отсутствия достаточного кровоснабжения опухоль получает кислород и питательные вещества путем диффузии и обычно не вырастает более 1–2 мм в диаметре. В бессосудистых опухолях темпы клеточного роста равны темпам их гибели, поэтому новообразование не растет до тех пор, пока в ней не начнется рост кровеносных сосудов из близлежащих капилляров. Этот процесс принято называть ангио­генезом. Начало ангиогенеза ведет к формированию новой сети капилляров. Новообразованные капилляры в опухоли отличаются своим строением. Они имеют фрагментированную базальную мембрану, что создает условия для легкого проникновения опухолевых клеток в кровяное русло [38].

Доказано, что не только опухолевые клетки, но и макрофаги, лимфоциты, тучные клетки передают сигналы о необходимости начала ангиогенеза путем секреции ростовых факторов [39].

Ангиогенез — сложный динамический процесс, который регулируется рядом проангиогенных и антиангиогенных факторов. Ангиогенное переключение характеризуется дисбалансом между проангиогенными и антиангиогенными факторами и ведет к стимуляции образования кровеносных сосудов [45]. Повышение васкуляризации опухоли и экспрессия опухолью проангиогенных факторов ассоциируется с распространенной стадией опухоли и неблагоприятным прогнозом многих злокачественных новообразований [46, 47].

Формирование новых сосудов происходит из уже существующих путем пролиферации, миграции, инвазии эндотелиальных клеток и формирования из них тубулярных структур.

Ангиогенные факторы выявляют в сыворотке крови и в моче больных онкологического профиля [40]. Выраженное ангиогенное действие оказывают фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), основной и кислый фактор роста фибробластов (FGF), инсулиноподобный фактор роста I, фактор роста гепатоцитов (HGF), ангиопоэтин, плацентарный фактор роста (PGF), связываемый гепарином эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста тромбоцитов, трансформирующий фактор роста β (TGF— β) [42, 43].

Наиболее изучены факторы семейства VEGF, к которому относят 6 гликопротеинов: VEGF-А, VEGF-В, VEGF-С, VEGF—D, VEGF-Е, фактор роста плаценты (PIGF) -1 и 2. VEGF-А идентифицировали как индуцирующий проницаемость сосудов фактор. VEGF-А является гомодимерным гликопротеином с молекулярной массой 45 кДа. Выявлены 4 его изоформы, каждый мономер которых состоит из 121, 165, 189, 206 а.о [42]. VEGF-А121 свободно секретируется, в то время как наиболее крупные изоформы (VEGF-А145, VEGF-А206)1 депонируются во внеклеточном матриксе. Для их активации необходимо расщепление протеазами. Наиболее распространенная изоформа — VEGF-А165, представленный в растворимой и связанной формах. В ряде солидных опухолей отмечают его гипер­экпрессию. Доказано, что структура экспрессии определенных изоформ VEGF тканеспецифична [51, 52]. VEGF-А играет важную роль в развитии эмбриона, участвуя в формировании васкулогенеза и сердечно-сосудистой системы. В постнатальный период имеет большое значение при заживлении ран, овуляции, менструации, поддержании уровня артериального давления, беременности [53]. Повышая ангиогенез, VEGF-А принимает участие в формировании патологических состояний при артрите, псориазе, диабетической ретинопатии [54]. VEGF-С и VEGF—D принимают участие в эмбриональном и постнатальном лимфоангио­генезе. Их значение в ангиогенезе опухоли не установлено. VEGF-Е не относится к непосредственному гомологу VEGF, а является вирусным протеином, который кодируется парапоксвирусом Orf [55].

Лиганды VEGF осуществляют ангиогенные эффекты по­средством нескольких рецепторов. Активация рецепторов VEGF запускает процесс передачи множества сигналов, регулирующих выживание эндотелиальных клеток, их миграцию, инвазию, пролиферацию и дифференцировку, а также мобилизацию клеток — предшественниц эндотелиальных клеток из костного мозга в кровяное русло. VEGF повышает проницаемость стенки сосудов, что приводит к отложению белков в интерстициальной ткани и способствует ангиогенезу. VEGF также индуцирует экспрессию генов, связанных с обеспечением процесса свертывания крови и фибринолиза [50].

Два рецептора первоначально определяли на эндотелиальных клетках, они характеризуются как специфические рецепторы тирозинкиназы VEGF-1, VEGF-2. Доказано, что рецепторы экпрессируются на гемопоэтических клетках разных клеточных поколений у взрослых. Эти рецепторы состоят из 7 внеклеточных иммуноглобулиновых областей, единичного трансмембранного домена и домена тирозинкиназы [56]. Недавно открыли еще один рецептор тирозинкиназы VEGF-3, принимающий участие в лимфоангиогенезе [57].

Все изоформы VEGF-А связываются с рецепторами VEGF-1 и VEGF-2, в то время как плацентарный фактор роста (PIGF)-1 и PIGF-2, VEGF-В связываются только с рецептором VEGF-1, VEGF-Е– с рецептором VEGF-2, VEGF-С и VEGF—D — с рецепторами VEGF-2 и VEGF-3.

Гиперэкспрессия VEGF ассоциируется с опухолевой прогрессией и неблагоприятным клиническим исходом при многих карциномах, в том числе РМЖ [48, 49].

VEGF обладает разнообразной биологической активностью посредством стимуляции соответствующих рецепторов, расположенных на эндотелиальных клетках.

Во-первых, он является одним из ключевых индукторов сосудистой проницаемости, которая в 50 тыс. раз мощнее гистамина. VEGF участвует в образовании выпота в брюшной и плевральных полостях при канцероматозе плевры и брюшины. Точный механизм повышения проницаемости сосудов не определен. Одни исследователи считают, что проникновение макромолекул происходит через эндотелий посредством трансэндотелиальных каналов клеток, вовлекающих везиковаскулярные органеллы, индуцированные VEGF [58]. Другие считают, что VEGF индуцирует фенестрацию эндотелия, что приводит к формированию дополнительного трансклеточного пути [51]. Есть мнение, что VEGF стимулирует путь внутри эндотелиальных клеток путем открытия синапсов между прилегающими эндотелиальными клетками [58].

Во-вторых, VEGF приводит к изменению морфологии эндотелиальных клеток, стимулирует их миграцию и рост. Он повышает экспрессию разнообразных генов эндотелиоцитов, включает прокоагулянтный тканевой фактор, фибринолитические белки, металлопротеазы матрикса, интегрины и митогены. VEGF является митогеном эндотелиальных клеток. Пролиферация эндотелия происходит с вовлечением VEGF-2, активации внеклеточных киназ Erk1/2 и JNK/SAPK.

В-третьих, VEGF угнетает апоптоз путем активации PI3K—Akt пути, антиапоптотических белков и тем самым способствует повышению выживаемости клеток.

В-четвертых, VEGF индуцирует ряд ферментов и белков, участвующих в процессе деградации базальной мембраны. Это способствует миграции эндотелиальных клеток.

VEGF также играет важную роль в эмбриональном крове­творении и васкулогенезе. Костный мозг содержит многочисленные чувствительные к VEGF клетки, среди которых эндотелиальные клетки, стволовые клетки гемопоэза, остеобласты и остеокласты. Роль клеток — предшественников эндотелиоцитов в васкуляризации опухоли окончательно не установлена. Однако известно, что клетки — предшественники эндотелиоцитов привлекаются в места ангиогенеза опухоли с помощью VEGF.

В настоящее время существуют коммерческие антитела для определения различных рецепторов VEGF, а также разработаны иммуногистохимические методы как на замороженных срезах, так и на парафиновых.

Учение об ангиогенезе в опухолях практически применяют в онкоморфологии. По степени развития кровеносных сосудов в резецированной опухоли оказалось возможным определить риск развития рецидива и метастазов.

Следует отметить, что ангиогенез играет важную роль в активации дремлющих микрометастазов. Колонии опухолевых клеток, циркулируя в кровяном русле, попадают в органы и длительное время могут находиться в латентном состоянии. Многие такие микроскопические скопления метастатических клеток погибают путем апоптоза [42]. Однако после активации ангиогенеза происходит васкуляризация микрометастазов и они начинают быстро расти.

Учитывая важное значение ангиогенеза для развития опухолевого процесса, подавление его путем блокады VEGF довольно перспективный метод лечения. Понимание системы VEGF рецептор — лиганд и ее биологии обусловило разработку различных терапевтических подходов, специфически нацеленных на эту систему. Данный подход к лечению является новым и чрезвычайно важным методом терапевтического вмешательства в онкологии.