Тема № 9. Иммуногистохимия ангиогенеза

Формирование кровеносных сосудов и/или кровеносной системы опреде­ляется двумя процессами: васкулогенезом и ангиогенезом.

Васкулогенез заключается в дифференцировке ангиобластов (предшест­венников эндотелиальных клеток) у эмбрионов в кровяных островках, которые после слияния формируют сердечно-сосудистую систему или васкуляризируют эндодермальные органы.

Ангиогенез включает в себя пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток в первичных васкулярных структурах и способствует васкуляризации эктодермальных и мезенхимных органов, реконструкции капиллярной сети.

Ангиогенез необходим для процессов заживления ран, развития многих эмбриональных тканей и плаценты, а также для циклических репродуктивных изменений в женском организме, связанных с формированием желтого тела, ростом эндометрия и лактацией.

Факторы, стимулирующие образование кровеносных сосудов, носят на­звание ангиогенных. К ним относятся: фактор роста сосудов эндотелия (VEGF), фактор роста фибробластов (FGF), ангиогенин, трансформирующий фактор роста-а (TGF-a). Все ангиогенные факторы можно подразделить на 2 группы: первая непосредственно влияет на эндотелиальные клетки, вторая является группой факторов, осуществляющих свое действие опосредованно через мак­рофаги, которые выделяют факторы роста и цитокины. К факторам второй группы принадлежит ангиогенин.

В новообразованиях процессы неоваскуляризации составляют важный компонент инвазивной и метастатической активности. Данные, накопленные за последнее десятилетие, убедительно показывают необходимость ангиогенеза для роста подавляющего большинства злокачественных опухолей. Формирова­ние сети капилляров из эндотелиальных клеток, выстилающих мелкие венулы, - - необходимое условие для дальнейшего роста опухолевого узелка, достигшего в диаметре 2-4 мм. Процессы образования и роста кровеносных сосудов необ­ходимы и для развития метастазов.

Капиллярная сеть сначала развивается в прилежащих к опухоли тканях, которые впоследствии замещаются неопластическими клетками. При этом, хотя капиллярная сеть, окружающая опухоль, формируется из клеток нормального

эндотелия организма, однако заметно отличается от нормальной по морфоло­гии, плотности и проницаемости сосудов. Плотная сеть капилляров снабжает развивающуюся опухоль кислородом, необходимыми питательными вещества­ми и позволяет выводить токсичные продукты жизнедеятельности опухолевых клеток. Наличие капиллярной сети облегчает также внедрение и распростране­ние клеток метастазирующих опухолей. Таким образом, для того чтобы злока­чественное новообразование превысило в толщину несколько слоев живых кле­ток, необходима высокоспециализированная система капилляров.

Экспериментальные данные последних лет позволяют предположить, что подобная сеть образуется не как результат иммунной реакции организма на воспаление или некроз, а в ответ на вполне определенные сигналы, вырабаты­ваемые опухолевыми клетками. Способность неопластических клеток стимули­ровать пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток связана с двумя ос­новными событиями. Во-первых, прекращением секреции ими факторов, инги­бирующих ангиогенез (например тромбоспондинов), и, во-вторых, увеличением продукции цитокинов - стимуляторов ангиогенеза, являющихся факторами роста и митогенами для эндотелиоцитов (в первую очередь, VEGF, а также FGF, EGF, TGF-a) и повышением секреции и/или активности протеаз, обеспе­чивающих протеолиз внеклеточного матрикса и инвазию эндотелиоцитов в ткани новообразования.

Установлено, что из многих ростовых факторов, участвующих в ангиоге­незе, VEGF (фактор роста сосудов эндотелия) является самым мощным и до­минирующим медиатором этого процесса. VEGF - гликопротеин, связываю­щийся только с эндотелиальными клетками и стимулирующий их пролифера­цию. Этот фактор усиленно продуцируется клетками опухолей человека, спо­собствуя неоваскуляризации опухоли и, возможно, связанной с этим ранней ее диссеминации.

Экспрессия VEGF значительно ниже в опухолях, не содержащих р53 му­тантного типа и с низкой степенью васкуляризации. Уровень экспрессии VEGF

в плоскоклеточных карциномах обратно коррелирован с общей выживаемостью пациентов и был выше в опухолях легкого с метастазами в лимфоузлы. VEGF считается важной терапевтической мишенью при разработке антиангиогенных противоопухолевых препаратов.

Оценка ангиогенеза в опухоли считается одним из маркеров прогноза те­чения заболевания, наличия метастазов и чувствительности к противоопухоле­вой терапии. Возникновение метастазов - основная причина смертности боль­ных раком, поэтому идентификация маркеров, тесно связанных с метастатиче­ским потенциалом каждой отдельной опухоли, клинически необходима для планирования терапии больных раком.

Появляется все большее количество доказательств, что метастазирование как на ранних, так и на поздних стадиях зависит от степени васкуляризации опухоли. При метастазировании гематогенным путем опухолевые клетки долж­ны прикрепиться к эндотелию, пройти в просвет сосуда, выжить в циркули­рующей крови, остановиться в какой-либо отдаленной ткани и образовать там колонию. Клиническая значимость определения количества сосудов в опухоли продемонстрирована для опухолей различных типов: чем выше плотность со­судов, тем хуже прогноз для пациента. Высокоангиогенные первичные опухоли с высокой внутриопухолевой плотностью сосудов обладают большей способ­ностью дать в отдаленном органе ангиогенный клон, который при благоприят­ных условиях образует метастаз.

Проводится огромное количество исследований, подтверждающих, что ан­гиогенез в опухоли является независимым прогностическим маркером. Хотя имеются значительные различия в исследованных группах пациентов и исполь­зуемых методах оценки ангиогенеза, большинство исследований продемонстри­ровали обратную связь между опухолевой васкуляризацией и выживаемостью пациентов.

Главное требование для новых прогностических маркеров - их биологи­ческая роль, должна быть связана с агрессивностью каждой отдельно взятой опухоли. Плотность микрососудов в опухоли как прогностический маркер пол­ностью отвечает этому требованию по нескольким причинам. Во-первых, ан­гиогенез необходим для перехода от преинвазивной (карцинома in situ) к инва­зивной стадии первичной опухоли. Во-вторых, в инвазивных опухолях, даже в одинаковых гистологических типах, ангиогенная активность опухоли различа­ется, что показано на примере опухолей молочной железы. Это делает возмож­ным разделить пациентов по степени ангиогенной активности опухоли. В- третьих, клинико-патологические исследования показали, что плотность мик­рососудов в опухоли не связана с экспрессией некоторых других биологиче­ских маркеров, включая P53, C-erbB-2, EGFR, рецепторов гормонов. Это - био­логическая основа независимой оценки ангиогенеза как прогностического мар­кера. И, наконец, высокая ангиогенная активность опухоли способствует раз­витию местных и отдаленных метастазов.

Широко используемым методом оценки ангиогенеза в опухолях человека является подсчет микрососудов в первичной опухоли с помощью специфиче­ских маркеров эндотелиальных клеток, таких как VIII-фактор, CD31, CD34, и стандартной иммунопероксидазной техники окраски сосудов.

Согласно работам, наиболее чувствительным из доступных панэндотели­альных маркеров являются антитела к фактору CD31. Он распознает большее количество микрососудов, чем другие эндотелиальные маркеры. В частности, CD34 и VIII-фактор окрашивают не все опухолевые сосуды, а антитела к VIII- фактору реагируют также с лимфоцитами. Однако специфичность антител к CD31 тоже не абсолютна, так как они дают положительную реакцию с плазма­тическими клетками. Следует подчеркнуть, что описанные маркеры окрашива­ют как покоящийся, так и активированный/пролиферирующий эндотелий.

В заключение следует отметить, что определение и исследование биоло­гических характеристик ангиогенеза опухолей может иметь важнейшее значе­ние не только для лучшего понимания причин развития первичной опухоли и

метастазов, но и для лучшего планирования лечения. За последнее время наши знания о биологических процессах, вовлеченных в формирование новых мик­рососудов, значительно расширились. И хотя прогностические и терапевтиче­ские принципы еще только формируются, достижения в понимании патологии ангиогенеза используются в клинической практике и, возможно, оценка ангио­генеза будет применяться в рутинной клинической деятельности.