Опухолевые процессы являются одной из основных причин заболеваемости и смертности в мире [1].

Роль опухолевого микроокружения в канцерогенезе. Канцерогенез представляется как многоступенчатый процесс, сопровождающийся формированием уникального клеточного микроокружения, необходимого для роста опухоли. Последние исследования показывают, что опухолевое микроокружение имеет намного большее влияние на рост и метастазирование опухоли, чем считалось ранее. Сложные взаимодействия между опухолевыми клетками внутри микроокружения играют важную роль в прогрессии и инвазии опухоли, активации ангиогенеза [2].

Показано, что в течении канцерогенеза преобладают два главных сигнальных типа влияния в опухолевом микроокружении: первый — аутокринная стимуляция пролиферации опухолевых клеток через сигнальные молекулы, второй — паракринное взаимодействие между опухолевыми клетками и компонентами микроокружения. При этом вещества, выделяемые опухолевыми клетками, стимулируют нормальные клетки к продукции факторов роста, на которые впоследствии опухолевые клетки будут реагировать [3]. Но компоненты микроокружения опухоли взаимодействуют не только с опухолевыми клетками, но и между собой [4]. Образующиеся при этом взаимодействии вещества привлекают клетки воспаления, фибробласты, миелоидные клетки, изменяют внеклеточный матрикс, инициируют и поддерживают неоваскуляризацию, однако вновь сформированные кровеносные сосуды отличаются извитостью и высокой проницаемостью. Это приводит к формированию «неблагоприятного» микроокружения, которое может способствовать более агрессивному поведению опухолевых клеток [5]. Такие клетки микроокружения, как фибробласты, Т-лимфоциты, макрофаги, развиваясь одновременно с ростом опухоли, в ряде случаев меняют свой фенотип [6]. Таким путем клетки опухоли изменяют микроокружение на метаболически более эффективное. Понимание механизмов взаимодействия опухоли и микроокружения является основой лечебной тактики, так как в ряде случаев она модифицирует опухолевое микроокружение, приводя к резистентности опухоли к применяемой терапии [7]. Очевидно, что для эффективного контроля над опухолью канцерогенез должен рассматриваться не как автономный клеточный процесс, а как заболевание с привлечением сложных многоклеточных взаимодействий внутри заново сформированной опухолевой ткани. В связи с этим была предложена концепция опухолевого микроокружения как существенного компонента опухоли [8].

В процессе прогрессии новообразования клетки опухоли приобретают определенный фенотип, включающий неограниченную пролиферацию, отсутствие чувствительности к сигналам, замедляющим их рост, самообеспеченность сигналами роста, способность ускользать от апоптоза, активацию ангиогенеза, инвазию, метастазирование [9]. Параллельно с изменением свойств опухолевых клеток происходит и изменение взаимодействия опухоли с микроокружением, т. е. взаимодействия опухоль—микроокружение не являются статическими [10] и рассмотрение морфогенеза опухоли без микроокружения не учитывает его стромальную составляющую [2].

Общая характеристика опухолевого микроокружения. Опухолевое микроокружение представлено стромой с клетками различного типа: фибробласты, опухолеассоциированные фибробласты, миофибробласты, гладкомышечные клетки, эндотелиоциты, перициты, нейтрофильные и эозинофильные лейкоциты, базофилы, тучные клетки, Т- и В-лимфоциты, NK-клетки, макрофаги и дендритные клетки. Попробуем представить роль этих клеток в канцерогенезе и полноту имеющихся данных литературы. Известно, что одни клетки противодействуют опухолевому росту, тогда как другие «порабощаются» опухолью для стимулирования ее роста и инвазии [11].

Т-лимфоциты. Показано, что клетки опухоли могут избегать иммунной системы, экспрессируя интерлейкин-10, который угнетает активность цитотоксических Т-лимфоцитов через рецепторные взаимодействия [12]. Некоторые авторы [13] отмечают, что увеличение количества CD3+ и CD8+ Т-лимфоцитов в опухолевом микроокружении связано с более благоприятным прогнозом. Увеличение количества CD3±лимфоцитов сопровождалось уменьшением количества метастазов по сравнению со случаями, где количество CD3+ Т-лимфоцитов было ниже. При этом количество CD3-лимфоцитов было больше в опухолевом микроокружении при высокодифференцированных опухолях по сравнению с низкодифференцированными [14]. Подчеркивается, что прогностическое значение лимфоцитов зависит от их локализации в опухоли. Повышенный уровень CD3+ Т-лимфоцитов в непосредственной близости к опухолевой массе сопровождается лучшим исходом заболевания, в то время как CD3+ инфильтрация стромы опухоли на ее периферии не имеет влияния на прогноз [15]. Установлена дисфункция как циркулирующих, так и инфильтрирующих опухоль Т-лимфоцитов. Наиболее частые функциональные дефекты инфильтрирующих опухоль Т-лимфоцитов включают сниженную пролиферативную активность в ответ на митогены, неспособность уничтожать опухолевые клетки-мишени, нарушение продукции цитокинов, апоптоз [16]. Показано, что на ранних стадиях рака интраэпителиальные CD8+Т-клетки и NK-клетки характеризуются преимущественно иммуносупрессивным фенотипом [17], что может способствовать росту опухоли. Интересно, что Th17 Т-клетки через интерлейкин-17 могут ингибировать пролиферацию клеток опухоли, но в то же время способствуют активации ангиогенеза [0]. CD4+ Т-регуляторные клетки активируют прогрессию опухоли через ингибирование функции Т-клеток и NK-клеток [19].

По сравнению с Т-лимфоцитами информации о роли В-лимфоцитов в патогенезе и лечении злокачественных опухолей меньше, в то же время при злокачественных опухолях в крови пациентов повышается количество циркулирующих антител, а в ткани опухоли инфильтрирующих опухоль В-лимфоцитов. Одни исследователи считают, что В-лимфоциты, инфильтрирующие опухоль, выполняют защитную функцию [20], другие полагают, что В-клетки повышают агрессивность опухоли, приводя к ухудшению прогноза заболевания [21]. Показано, что выраженная инфильтрация опухоли CD20+ В-клетками сопровождается лучшей выживаемостью пациентов при колоректальном раке [22], раке яичников [23]. При определенных условиях В-клетки выполняют функцию антигенпрезентирующих клеток и, экспрессируя стимулирующие молекулы CD80, CD86 и ICOS, активируют как CD4+, так и CD8+ Т-клетки [22]. Однако активированные В-лимфоциты синтезируют антитела, блокирующие антигены опухолевых клеток, нарушая их распознавание [24]. При раке предстатель-ной железы увеличение плотности CD20+ B-лимфоцитов сопровождалось слабым ответом опухоли на проводимое лечение [25]. Интерлейкин-10, интерлейкин-35, интерлейкин-6, трансформирующий фактор роста-β (TGF-β), секретируемые регуляторными В-клетками, вовлечены в иммуносупрессию противоопухолевого иммунитета [26], например, интерлейкин-10 снижает функцию эффекторных Т-клеток, включая ингибирование иммунного ответа против опухолей [0]. В-регуляторные клетки экспрессируют сигнальные молекулы PD-L1, PD-1, CD80, CD86, LAP-TGF-β, Fas-L, CD40L и OX40L, а также гранзим В, которые напрямую нарушают функцию Т-клеток [26].

Тучные клетки. Тучные клетки рассматриваются как одни из основных клеток микроокружения опухоли. Они активируют ангиогенез через проангиогенные и ангиогенные факторы, такие как гистамин, гепарин, основной фактор роста фибробластов, фактор роста эндотелия сосудов, TGF-β [28]. Установлено, что среднее количество тучных клеток больше в высокодифференцированных и умереннодифференцированых раках по сравнению с низкодифференцированными [29], хотя эти данные не подтверждаются другими исследованиями [30]. Выявленные изменения количества тучных клеток при переходе высокодифференцированных опухолей в низкодифференцированные могут быть использованы как показатель опухолевой прогрессии. При этом уменьшение количества тучных клеток, возможно, отражает важную модификацию микроокружения опухоли при ее прогрессии [29]. Изучение характера взаимодействий между тучными клетками, другими компонентами микроокружения и опухолью может обеспечить более детальное понимание канцерогенеза [28]. Роль тучных клеток в развитии опухоли до конца не ясна, и данные об их положительной и отрицательной роли в этом процессе противоречивы и зависят от изменений в строме [31]. Опухолевое микроокружение через c-Kit-рецептор активируют созревание тучных клеток, которые в свою очередь выделяют ангиогенные факторы, факторы роста, поддерживающие развитие опухоли [28]. Тучные клетки не только напрямую влияют на пролиферацию и инвазию клеток опухоли, но и участвуют в организации их микроокружения, изменяя противоопухолевый иммунный ответ. Центральная роль тучных клеток в контроле неадаптивного и адаптивного противоопухолевого иммунного ответа позволяет им окончательно влиять на исход заболевания и определять судьбу пациента [32].

Опухолеассоциированные макрофаги. Опухолеассоциированные макрофаги, присутствующие в большом количестве в опухоли, могут стать причиной как прогрессии опухоли в связи с активацией ангиогенеза посредством выработки фактора роста эндотелия сосудов, экспрессией металлопротеиназ матрикса (MMP), подавлением адаптивного иммунного ответа [33], так и привести к гибели опухолевых клеток [2]. Показано увеличение опухолеассоциированных макрофагов в опухолевом микроокружении и периферической крови при раке полости рта с одновременным повышением уровня TGF-β, действие которого связывают с его иммуносупрессивным эффектом [34]. Получена связь количества опухолеассоциированных макрофагов со стадией опухоли, степенью ее дифференцировки, инвазией, плотностью внутриопухолевых сосудов [35]]. Некоторые исследователи [36] не нашли зависимости между количеством CD68±макрофагов и степенью дифференцировки опухоли. На основе зависимости между индексом пролиферативной активности в опухоли и ее инфильтрацией макрофагами выдвинуто предположение, что количество опухолеассоциированных макрофагов функционально связано с прогрессией опухоли [37]. Показано, что количество CD68 макрофагов при раке было увеличено по сравнению с нормальной тканью и воспалительными изменениями [14], что обусловлено действием цитокина CCL-2 и интерлейкина-6, участвующих в дифференцировке M2-макрофагов [38]. Эти данные свидетельствуют, что повышение количества макрофагов может сопровождать трансформацию нормального плоского эпителия в предраковые изменения и далее в рак [37]. Количество макрофагов в низкодифференцированных раках было меньше, чем в умереннодифференцированных [14]. В связи с тем что макрофаги выполняют важную роль в прогрессии опухолей, данные клетки могут быть использованы для развития новых терапевтических стратегий. Терапия с использованием макрофагов как мишеней показана при раке области головы и шеи, меланоме, раке молочной железы, где исследователи нарушали индуцированный макрофагами ангиогенез [39]. Известно, что опухолеассоциированные макрофаги выделяют катепсины, способствующие прогрессии и резистентности опухоли к терапии [40]. Фенотип опухолеассоциированных макрофагов зависит от вида опухоли, стадии опухолевого процесса и микроокружения, и пока точно не раскрыт. Например, некоторые исследователи обращают внимание на маркер CD163 для дифференцировки опухолеассоциированных макрофагов [36].

Опухолеассоциированные фибробласты. Опухолеассоциированные фибробласты считаются наиболее важными элементами клеточного микроокружения опухоли. Они являются активными участниками канцерогенеза, активируют рост и метастазирование опухоли [41].

Активация опухолеассоциированных фибробластов происходит за счет факторов, выделяющихся в микроокружении, таких как TGF-β, моноцитарный хемотаксический протеин-1, фактор роста фибробластов [42]. Опухолеассоциированные фибробласты продуцируют сигнальные белки: фактор роста гепатоцитов, инсулиноподобный фактор роста-1, которые стимулируют пролиферацию клеток опухоли [43], экспрессируют факторы ангиогенеза: фактор роста тромбоцитов, фактор роста эндотелия сосудов [44]. Опухолеассоциированные фибробласты определяются как в первичных, так и в метастатических раках. Они могут быть распределены в опухоли, либо сосредоточены в виде островков или могут формировать цепочки клеток на периферии опухоли [45]. Очевидно, что клетки используют протеазы и механическое ремоделирование межклеточного вещества для «прокладывания» пути инвазии опухоли [2]. Опухолеассоциированные фибробласты влияют на инвазию опухолевых клеток как через межклеточные контакты, так и через секрецию проинвазивных факторов, продуцируют MMP, принимающие участие в метастазировании. Механизм, посредством которого клетки способствуют опухолевой прогрессии, представляет особый интерес. Показано, что прямой контакт между клетками опухоли и фибробластами приводит к секреции MMP-2 и MMP-9 как фибробластами, так и опухолевыми клетками [46], а секреция интерлейкина-33 опухолеассоциированными фибробластами усиливает агрессивность опухолевых клеток [47].

Миофибробласты секретируют компоненты межклеточного вещества, MMP и имеют большое значение в контроле процессов инвазии и ангиогенеза. Миофибробласты способны к изменению своего фенотипа в зависимости от сигналов их микроокружения [48]. На примере языка крыс показано, что при гиперплазии и дисплазии плоского эпителия увеличивается количество миофибробластов в строме, что дало возможность предположить связь этого процесса с малигнизацией [49].

Нейтрофильные лейкоциты. Нейтрофилы действуют на опухоль через различные механизмы: активируют генетическую нестабильность опухоли, ее инвазивные свойства, активируют ангиогенез [50]. Z. Fridlender и соавт. [51] разделили клетки на N1-нейтрофилы — противоопухолевые, характеризующиеся пониженной экспрессией MMP-9, повышенным образованием реактивных метаболитов кислорода, и N2-нейтрофилы с проопухолевым фенотипом, формирующимся после стимуляции их TGF-β. Они характеризуются экспрессией протеаз MMP-9 и коллагеназы. Таким образом, нейтрофилы могут выполнять функционально разные роли при опухолевой прогрессии. Нейтрофилы протеолитически активные и подвижные клетки, что позволяет им прямо взаимодействовать с опухолевым микроокружением. Вероятно, белки, которые они выделяют, можно использовать для раннего определения стадии и прогноза злокачественных опухолей. В связи с их доступностью в периферической крови и слюне нейтрофилы — лучшие кандидаты для разработки новых биомаркеров при плоскоклеточном раке полости рта [52]. Нейтрофилы привлекаются в ниши метастазирования опухолей и могут играть ключевую роль в метастатическом распространении [53]. Нейтрофилы выживают дольше в опухолевом микроокружении; это ставит под сомнение данные о том, что эти клетки короткоживущие и не могут эффективно участвовать в прогрессии опухоли, которая продолжается длительный период времени. Более длительное выживание нейтрофилов поддерживает воспаление и секрецию ими медиаторов, что может способствовать прогрессии опухоли [52]. Нейтрофилы привлекают в очаг роста опухоли Т-регуляторные клетки, способствующие иммуносупрессии и снижению противоопухолевого ответа [54].

Эозинофильные лейкоциты. Эозинофилы секретируют белки и цитокины, участвующие в опухолевой прогрессии [55]. Th2-клеточный ответ способен элиминировать опухолевые клетки в зависимости от влияния макрофагов и эозинофилов [56]. Однако эозинофилы способны угнетать противоопухолевый иммунитет через секрецию интерлейкина-10, который участвует в подавлении дифференцировки дендритных клеток, угнетает продукцию цитокинов Th1- и Th2-клетками. Но интерлейкин-10 играет важную роль в активации В-клеток [57]. TGF-β, экспрессируемый эозинофилами, ингибирует пролиферацию и дифференцировку Т-клеток, цитолитическую активность NK-клеток [58]. Исследователи [59] не нашли связи опухолеассоциированной тканевой эозинофилии с сосудистой, периневральной, мышечной инвазией, регионарными метастазами.

Эндотелиоциты и перициты. Эндотелиоциты выделяют фактор роста эндотелия сосудов [60] и ММР-9 [61], активирующие пролиферацию и инвазию клеток опухоли. В опухолевых сосудах связи между перицитами и эндотелиоцитами нарушены, перициты удалены от стенки сосуда по сравнению с перицитами сосудов нормальной ткани, что способствует повышению сосудистой проницаемости и метастатическому распространению опухоли. При этом в перицитах выявляются различные модификации экспрессии типичных маркеров, например десмина, а также аномальные цитоплазматические выпячивания [62]. Разобщение связей между эндотелием и перицитами приводит к гипоксии, что повышает инвазивные свойства опухоли через индуцированный фактор-1α [63]. Показан экстраваскулярный механизм метастазирования, во время которого инвазии опухоли в сосуды не происходит, а миграция опухолевых клеток происходит вдоль сосудистых стенок и при этом сопровождается взаимодействием их с перицитами [64]. Кроме того, перициты участвуют в адаптивном противоопухолевом иммунном ответе, оказывая иммуносупрессивное влияние [65].

Понимание механизмов, вовлеченных во взаимодействие между клетками опухоли и микроокружением, открывает большую перспективу для изменения стратегии лечения, которая поможет бороться с опухолями более эффективно [2].

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Зибиров Руслан Фяритович — врач-патологоанатом патолого-анатомического отд.; e-mail: patologr@mail.ru;