Макроглобулины являются одними из древнейших и эволюционно неизменных белков жидких сред организма. Появившись более 500 млн лет назад у древних беспозвоночных, они сохранили свою структуру и основные свойства неизменными до наших дней [5]. Семейство макроглобулинов представлено тремя белками: α2-макроглобулином (МГ), ассоциированным с беременностью α2-гликопротеином - АБГ (pregnancy-associated α2-glycoprotein - α2-PAG) и ассоциированным с беременностью протеином А (pregnancy associated protein A - РАРР-А).
Наиболее изученным свойством основного белка из семейства макроглобулинов - МГ - является его способность связывать практически все известные гидролазы без блокирования их активного центра, что отличает его от серпинов, которые полностью инактивируют ферменты, необратимо блокируя их активные центры [25, 38]. Ковалентное связывание фермента происходит внутри так называемой ловушки МГ [18]. После связывания с ферментом молекула МГ модифицируется; на ней открываются новые сайты, после чего МГ может присоединять новые молекулы различных соединений, к числу которых относятся гормоны пептидной природы, природные и рекомбинантные цитокины, включая факторы роста, интерлейкины, интерфероны и факторы некроза опухолей, а также иммуноглобулины, биогенные амины и металлы [16]. Кроме того, МГ может образовывать гидрофобные связи практически со всеми известными протеиназами вне «ловушечного» пространства, зачастую превосходя в реакциях конкуренции их специфические ингибиторы [25]. Период полувыведения комплексов МГ-протеиназа из циркуляторного русла не превышает 1,5 мин, что существенно меньше, чем у комплексов серпин-протеиназа, у которых он измеряется в часах [25]. Предполагается, что такая быстрая элиминация комплексов МГ с протеиназами связана с наличием рецепторов модифицированного МГ на многих клетках. Основным рецептором является макроглобулинлипопротеиновый рецептор (LRP), или CD91, выполняющий функцию эндоцитоза в клетке, в том числе злокачественно трансформированной [16, 21]. Кроме того, на поверхности гемопоэтических клеток, фибробластов и опухолевых клеток содержится другой вид макроглобулиновых рецепторов, так называемый сигнальный. При реакции с модифицированным МГ посредством активации протеинкиназ, а также реакций фосфорилирования сигнальный рецептор инициирует пролиферацию клеток-мишеней [14, 16, 35]. В последнее время на гемопоэтических клетках обнаружен третий вид рецепторов к МГ - CD109, которые полностью копируют структуру и функции субъединицы молекулы МГ [32, 33]. Его роль до конца неясна.
Образование комплексов МГ-гидролазы предполагает их утилизацию через LRP. Количественный состав рецепторов в новообразованиях неоднороден. В культурах малой плотности и зонах инвазии и метастазирования их значительно больше, чем в интактных клетках и в плотных опухолевых конгломератах [14]. Большое количество рецепторов позволяет злокачественно трансформированным клеткам получать большее количество энергоресурсов в виде липопротеинов, хиломикронов и регуляторных субстанций, транспортируемых МГ.
В силу того что МГ не имеет избирательности для транспортируемых соединений, биологически активные продукты, доставляемые к опухоли МГ, позволяют не только стимулировать, но и блокировать ее рост. В частности, факторы роста однозначно стимулируют пролиферацию опухолевых клеток [27, 29]. Этот феномен может усиливаться еще и за счет того, что факторы роста способствуют дополнительной экспрессии LRP на поверхности злокачественно трансформированных клеток [24]. Наряду с этим стимуляция пролиферации опухолевых клеток возможна за счет активации сигнальных рецепторов к модифицированному МГ, количество которых на трансформированных клетках в зоне инвазии заметно больше, чем на интактных клетках [34, 35].
В то же время МГ способен доставлять к опухоли и факторы, способствующие гибели ее клеток. К ним можно отнести факторы некроза опухолей и ингибины. Последние образуются путем протеолиза активинов, относящихся к семейству факторов роста. В данной ситуации протеиназы и МГ могут способствовать превращению активинов в ингибины и подавлять рост новообразования. К сожалению, исследования, посвященные сравнительному изучению комплексов МГ с цитокинами, которые способны стимулировать и ингибировать клетки опухоли, пока не проводились. Можно только предполагать, что темпы инвазии во многом связаны с балансом между комплексами МГ и цитокинами, обладающими свойствами факторов роста и онкотоксинов по отношению к раковым клеткам.
Зона инвазии окружается фагоцитирующими клетками, функция которых состоит в удалении продуктов распада тканей. МГ образует специфические комплексы с β2-микроглобулином - легкой цепью антигенов главного комплекса гистосовместимости [22]. Именно таким образом фагоцитирующие клетки представляют антигены и участвуют в реакциях кооперации иммунокомпетентных клеток - пусковом механизме иммунного ответа организма [16]. Кроме того, белок образует комплексы с иммуноглобулинами, в число которых входят как специфические антитела, так и неспецифические, реагирующие с любыми гликопротеинами [8]. Наряду с этим МГ способен ингибировать каспазы, подавляя тем самым реакции апоптоза [26]. Все это дает основание рассматривать данный белок в качестве одного из главнейших регуляторов межклеточных взаимоотношений. Вместе с тем роль данного белка в механизмах канцерогенеза остается практически не изученной.
Установлено, что все макроглобулины в модифицированном виде способны активизировать синтез антител в периферических мононуклеарных клетках [36, 37]. В норме, а также при раке молочной железы и яичников, плазма крови содержит иммунные комплексы из макроглобулинов и иммуноглобулинов, среди которых преобладает IgG [8]. Следует отметить, что в образовании комплексов принимают участие преимущественно модифицированные формы МГ, способные доставлять регуляторные субстанции к злокачественно трансформированным клеткам [8].
Согласно нашим данным [1], развитие любого пролиферативного процесса в ткани яичников не влияло на общий антителогенез. Несмотря на достаточно активный рост с повреждением пограничных тканей, все изучаемые виды объемных яичниковых образований не вызывали классической воспалительной реакции, сопровождающейся, как правило, снижением уровня МГ и последующим повышением концентрации иммуноглобулинов. Тем не менее содержание IgG в перитонеальной жидкости было статистически значимо повышено при раке по сравнению с его уровнем при ретенционных кистах яичников. Важно отметить, что данное повышение не сопровождалось снижением концентрации МГ, тогда как концентрация комплексов МГ-IgG значимо возрастала при раке в перитонеальной жидкости по сравнению с их уровнем при ретенционных кистах.
Таким образом, повышение содержания общего пула IgG и комплексов МГ-IgG на фоне неизменной концентрации общего МГ в перитонеальной жидкости больных раком яичников свидетельствует скорее об активации неспецифического звена иммунитета, чем о специфической активации антителогенеза.
Сходная картина наблюдалась и при сравнении концентраций изучаемых белков и их комплексов в кистозном содержимом опухолей. Уровень общего МГ не различался в группах больных с ретенционными кистами яичников, доброкачественными и злокачественными серозными опухолями яичников, в то время как концентрация комплексов МГ-IgG у больных раком яичников была статистически значимо выше, чем у больных с ретенционными кистами. Содержание общего IgG также было повышено в кистозном содержимом раковой опухоли как при сравнении с содержимым ретенционных кист, так и серозных цистаденом. Разумеется, речь не может идти об активации антителогенеза внутри опухоли. Данное повышение может быть обусловлено только активным поглощением опухолью молекул IgG либо тех белков, с которыми они находятся в связанном состоянии.
Учитывая, что на клетках активно растущей раковой опухоли в больших количествах экспрессируются LRP-рецепторы к МГ, а также, что наибольшие концентрации комплексов МГ-IgG обнаружены нами в кистозном содержимом злокачественных опухолей яичников, можно предположить, что повышение уровня IgG в пунктатах раковой опухоли связано именно с поглощением его комплексами с МГ. С одной стороны, это позволяет опухоли в какой-то мере защищаться от макрофагов, снижая локальную концентрацию МГ возле своих границ, с другой стороны, «трансформированный» протеиназами МГ способен дополнительно связываться не только с IgG, но и с разными факторами, необходимыми для активного роста опухоли. Таким образом, прогрессирование опухолевого процесса должно сопровождаться истощением не только тканевого, но и сывороточного пула МГ. Данная теоретическая выкладка нашла полное подтверждение в результатах нашего исследования [2], установившего истощение не только тканевого, но и сывороточного пула МГ с прогрессированием опухолевого процесса.
Истощение пула МГ приводит к повышению синтеза резервного ингибитора протеиназ - ассоциированного с беременностью α2-гликопротеина (АБГ), обладающего ярко выраженными иммуносупрессивными свойствами. Кроме того, клетки раковой опухоли активно синтезируют АБГ, что также нашло подтверждение в результатах нашего исследования, определивших значимое нарастание детекции белка в паренхиме злокачественных опухолей яичника. Секреция макроглобулинов опухолевыми клетками помимо защиты опухоли способствует нарастанию потенциала апоптоза после связывания с гидролазами, тем самым расчищая место для инвазии. Таким образом, создается замкнутый круг.
При онкологических заболеваниях у млекопитающих злокачественно трансформированные клетки способны секретировать широкий спектр гидролаз [34]. Данный механизм напоминает тот, который присущ инвазии экзогенных микроорганизмов, использующих гидролазы для вторжения в организм хозяина [30]. Противостоять заражению организм может только достаточным резервом ингибиторов гидролаз - серпинов и макроглобулинов, избыток которых блокирует опосредованную ферментом инвазию. При наличии инфекционных агентов иммунная защита в реакциях саногенеза, как правило, срабатывает, но при инвазии раковых клеток, особенно при сохранении достаточного уровня антигенной идентичности опухоли, этого не происходит. Дело в том, что опухоль «способна использовать» макроглобулины для собственной защиты. В частности, локальный избыток макроглобулинов, особенно АБГ, трансформированных гидролазами, блокирует антигены главного комплекса гистосовместимости иммунокомпетентных клеток и «отменяет» иммунный ответ на антигены опухоли. Нарастание потенциала гидролаз и численности пролиферирующих клеток как при раке, так и при беременности последовательно активирует биосинтез белков семейства макроглобулинов. Адекватно росту массы опухоли возрастает концентрация МГ, затем АБГ и, наконец, PAPP-A. Побудительным стимулом к биосинтезу резервных макроглобулинов (АБГ и РАРР-А) служит достижение максимального уровня продукции МГ, недостаточного при этом для нейтрализации гидролаз [16]. Непосредственными же индукторами этого процесса являются факторы роста, секретируемые клетками опухоли или плода [16]. Они стимулируют биосинтез интерлейкина-6, включающего гены-промоутеры макроглобулинов [15, 16]. Избыток интерлейкина-6 создает условия для подавления генов иных провоспалительных цитокинов (факторов некроза опухолей и интерлейкина-1), с которыми он находится в конкурентных взаимоотношениях [15, 16]. Клетки рака яичников секретируют пролактин, запускающий биосинтез интерлейкина-6, т.е. сами провоцируют восполнение дефицита МГ и белков острой фазы воспаления [19]. Таким образом, растущая опухоль или плод за счет увеличения макроглобулинового потенциала защищают себя от отторжения иммунной системой организма.
В своих исследованиях [2] мы установили, что на начальных этапах малигнизации в тканях пограничных опухолей при наличии выраженного дефицита тканевого пула МГ происходило нарастание уровня резервного ингибитора протеиназ - АБГ, являющегося мощным иммунодепрессантом. В тканях злокачественных опухолей процессы накопления тканевых пулов всех классов макроглобулинов были более выражены. Для зоны инвазии также было характерно накопление макроглобулинов и в большей степени АБГ, обладающего иммуносупрессивной активностью. Приток и синтез макроглобулинов в зоне инвазии создают условия для интенсивной пролиферации, а также способствуют защите опухоли от атаки иммунокомпетентными клетками. Обнаруженный нами относительный дефицит макроглобулинов в солидных компонентах злокачественных новообразований скорее всего отражает известный факт снижения количества их рецепторов в теле опухоли, что позволяет избежать распознавания ее иммунокомпетентными клетками и разрушения.
Возникновение и рост опухоли возможны только в случае, если она хорошо защищена от иммунной системы организма. Это может быть обусловлено либо опосредовано синтезом различных субстанций, защищающих опухоль от иммунного ответа организма-хозяина.
Активное потребление ингибиторов гидролаз, установленное нами при доброкачественных и пограничных опухолях яичников, вызывающее их локальный дефицит, приводит к беспрепятственному разрушению опухолевыми гидролазами клеток микроокружения, где запускаются каскадные реакции апоптоза. Следовательно, только доброкачественный пролиферативный процесс позволяет макроглобулинам, трансформированным гидролазами, приобретать не свойственную им способность активировать апоптоз [26, 39]. Известно, что макроглобулины являются мощными ингибиторами апоптоза, существенно превосходящими в этом плане серпины и антиоксиданты [26, 31]. Поэтому не исключено, что проапоптозный эффект комплексов макроглобулинов с гидролазами принадлежит не самим макроглобулинам, а токсичным субстанциям, транспортируемым этими белками [5-7]. Данная точка зрения подтверждает факт защиты мышевидных грызунов, лишенных гена МГ, от токсического действия летальных доз фактора некроза опухолей и бактериальных липополисахаридов [23]. Гибель клеток микроокружения приводит к выделению лизосомальных гидролаз, способных как к расширению зоны некроза, так и к лизису опухолевых клеток, которые защищаются от повреждающего действия гидролаз секрецией тех же макроглобулинов [25, 30]. Секреция макроглобулинов опухолевыми клетками, помимо защиты опухоли, способствует нарастанию потенциала апоптоза после связывания с гидролазами, тем самым расчищая место для инвазии.
Для роста опухоли, находящейся в стадии постоянной пролиферации клеток, требуется высокое энергообеспечение. Это, с одной стороны, решается избыточной экспрессией рецепторов эндоцитоза (LRP) в зонах инвазии опухоли по сравнению с нормальными клетками [17, 21, 24]. С другой стороны, сами опухолевые клетки продуцируют факторы роста опухоли, которые активируют экспрессию LRP [17, 20]. Кроме того, трансформированные макроглобулины могут сами выступать в качестве инициаторов пролиферации опухоли, реагируя с сигнальными рецепторами злокачественно трансформированных клеток [16, 35].
Обычно концентрации макроглобулинов в плазме крови соответствуют массе опухоли [27, 28]. Сведения о влиянии опухолевого процесса на концентрацию МГ малочисленны и противоречивы. Отмечены повышение его концентрации при раке легкого и снижение при максимально распространенных формах и терминальных состояниях [36]. W. Zhang и соавт. [40] указывают на снижение содержания комплексов МГ-PSA при раке простаты. Нами не установлено значимых изменений сывороточных уровней белка в динамике течения рака яичников. При этом было отмечено прогностическое значение исходно низкого содержания МГ в сыворотке крови при прогрессирующем течении заболевания [3].
Резервные макроглобулины, особенно АБГ, являются наиболее информативными индикаторами продолженного роста опухолей или их рецидивов [3, 8, 11]. Следует указать на то, что роль макроглобулинов в угнетении функций иммунной системы не одинакова. АБГ, практически идентичный полумолекуле МГ, превосходит по иммуносупрессивной активности МГ в 10-30 раз, а PAPP-А - в 100 раз [10, 36].
Большинство авторов [36] считают, что АБГ способен угнетать спонтанную или митогениндуцированную пролиферацию лейкоцитов. Супрессорные свойства АБГ были убедительно доказаны на подавлении фагоцитарной активности нейтрофилов и хемотаксиса данным белком (R. Persellin, K. Thorne, 1981), а также способностью продливать сроки неотторжения антигенно несовместимых трансплантатов у мышей при его внутривенном введении (P. Svendsen и соавт., 1978).
Белок обладает большими прогностическими возможностями, так как его концентрация возрастает адекватно массе опухоли при многих онкологических заболеваниях [37]. При прогрессировании заболевания и рецидиве она в 80-90% случаев увеличивается независимо от локализации, формы и стадии заболевания [3, 12, 13]. Повышение уровня белка у онкологических больных связывают с его синтезом самой опухолью (E. Sarcione и соавт., 1983). Все это дает основание ряду авторов предлагать использование уровня АБГ в качестве неспецифического диагностического и прогностического маркера рака гортани и молочных желез [11-13].
Результаты нашего исследования [3] позволяют в полной мере поддержать данную позицию ученых и рекомендовать использование АБГ в качестве неспецифического маркера рака яичников на том основании, что этот белок синтезируется клетками самой опухоли и его сывороточные концентрации опосредованы размерами опухоли, степенью распространения опухолевого процесса, динамикой течения заболевания.
Полученные нами данные при иммуногистохимическом исследовании подчеркивают существенную роль белков семейства макроглобулинов в механизмах злокачественной трансформации клеток. Мы предполагаем существование следующего механизма их участия. При доброкачественных опухолях характер распределения макроглобулинов отвечает типичным механизмам острой фазы воспаления. Здесь идет интенсивный расход макроглобулинов, направленный на связывание гидролаз, которые выделяют из погибающих клеток, окружающих растущую опухоль. При этом блокирование синтеза этих макроглобулинов провоспалительными цитокинами дополнительно способствует исчерпанию их тканевого пула. В первую очередь это касается АБГ, количество которого в организме ниже, чем МГ. В злокачественных клетках доминируют иные механизмы. На начальных этапах малигнизации при сохранении выраженного дефицита тканевого пула МГ нарастает уровень резервного ингибитора протеиназ - АБГ, являющегося мощным иммунодепрессантом. Реципрокность распределения тканевого пула МГ и АБГ в злокачественных клетках серозных опухолей яичников аналогична сывороточным концентрациям данных белков у больных раком яичников.
Результаты исследования в определенной степени объясняют механизм, лежащий в основе феномена неблагоприятного прогноза рака яичников при преобладании клеточного компонента опухоли над стромальным, что было установлено в работе М.Н. Гедерим [4]. Согласно нашим исследованиям [3], уровень АБГ в клетках опухоли значительно преобладает над его уровнем в строме. Таким образом, преобладание клеточного компонента опухоли, по логике вещей, должно сопровождаться повышенной секрецией АБГ растущей опухолью, что создает благоприятные условия для прогрессирования злокачественного опухолевого процесса за счет наращивания иммуносупрессивного потенциала в организме-хозяине.
Более того, на наш взгляд, найдено объяснение недостаточности иммунологического надзора за растущей опухолью со стороны организма-хозяина, которую многие авторы склонны связывать с иммунодепрессивным действием самих канцерогенных факторов любой природы [9]. Автор считает [3], что иммунодепрессия, сопровождающая опухолевый рост, поддерживается, по-видимому, продуктами обмена и распада опухолевых клеток, возможно, полиаминами. На наш взгляд, иммуносупрессия обусловлена феноменом переключения синтеза макроглобулинов с МГ на АБГ в процессе развития злокачественного опухолевого процесса. Установленная зависимость уровня ассоциированного с беременностью α2-гликопротеина от наличия или отсутствия злокачественной эпителиальной опухоли, а также установленная связь сывороточных концентраций белка с размерами опухоли, степенью распространенности опухолевого процесса, исходом заболевания и возникновением рецидива опухоли яичников позволили предположить их участие в механизмах канцерогенеза при раке яичников [3].
Таким образом, результаты многочисленных исследований, убедительно доказывающих значимую роль макроглобулинов в механизмах регуляции межклеточных взаимоотношений, свидетельствуют о важной роли белков семейства макроглобулинов при онкологических заболеваниях, что позволяет считать в высокой степени перспективными дальнейшие исследования в этой области для развития современной онкологии. Изучение механизмов регуляции опухолевого роста данными белками еще далеко от завершения, и его продолжение может способствовать дальнейшему прогрессу современной биологии.