Диссертация (Репаративные и предраковые процессы при ВПЧ-ассоциированной патологии шейки матки), страница 3

ВируснаяДНК может находиться в опухолевых клетках в двух формах – эписомальной иинтегрированной. В эписомальной форме вирусная ДНК чаще выявляется наранних стадиях трансформации, которые являются обратимыми. На позднихстадиях вирусная ДНК находится в интегрированной форме, что часто18заканчивается развитием цервикальной карциномы [7].Пока вирус находится в клетке в эписомальной форме, происходятдоброкачественные процессы разрастания инфицированных тканей. В ходеопухолевой прогрессии вирусный геном интегрируется в геном клетки хозяинапутем разрыва ДНК и утраты гена Е2, что сопровождается экспрессией генов Е6 иЕ7, отвечающих за опухолевую трансформацию клеток [8, 9].Второй этап – преобразование: ДНК ВПЧ интегрируется в ДНК хозяина.Взаимодействие E6 с p53 вызывает убиквитинирование p53, что в результатеприводит к протеасомной деградации и предотвращению апоптоза [73, 104].Белки семейства Ретинобластомы: Prb, p130 и P107 являются супрессорамиопухолей. Они инактивируются при взаимодействии с геном E7, что приводит квысвобождению E2F, который действует на промоторные области некоторыхклеточных генов, экспрессия которых специфична для S-фазы клеточного деления,также они стимулируют активацию клеточного цикла.

Отмечено увеличениеэкспрессии онкобелка Е7 при переходе от ЦИН I к ЦИН III [49].Важную роль в развитии опухолевых процессов в организме человекаиграют эпигенетические нарушения экспрессии генов, к которым относятметилирование гено-супрессоров опухолевого роста. В результате аномальногометилирования подавляется образование белковых продуктов, необходимых длянормального клеточного цикла, дифференцировки и апоптоза [7]. МетилированиеДНК участвует в регуляции экспрессии тканеспецифичных генов, клеточной19дифференцировке, инактивации Х-хромосомы, репликации ДНК, регуляцииструктуры хроматина, канцерогенезе и старении [14, 19].ПовышеннаяэкспрессиягеновЕ6иЕ7приводиткактивациипатологической пролиферации, ингибированию апоптоза, усилению клеточногоделения, неоангиогенеза и инвазии.

Кроме того, инициируются процессыгенетической нестабильности: в ДНК клетки хозяина возникают генетическиемутации и эпигенетические нарушения, что приводит к усиленной опухолевойтрансформации клеток [8, 9].Канцерогенез рака шейки матки, инициируемый вирусами папиллом, можноусловно разделить на несколько этапов [10]:1) первичное инфицирование вирусом;2) персистенция генома вируса папиллом в эписомальной форме и продукциявирусных частиц с последующей вторичной инфекцией;3) интеграция вирусной ДНК в клеточный геном без видимой специфичностисайта интеграции; на стадиях II и III начинают проявляться функции Е6 и Е7,нарушается регуляция клеточного деления;4) индукция мутаций в клеточной ДНК, вызывающих нестабильность клеточногогенома;5) селекция клона клеток с мутантной ДНК, содержащих интегрированную ДНКвирусов папилломы;6) активное размножение данного клона клеток и рост опухоли.20Такой механизм объясняет тот факт, что от момента первичной вируснойинфекции до появления опухоли шейки матки проходит достаточно длительныйсрок –5–10 лет.1.3.2 Роль раковых стволовых клеток в канцерогенез РШМ.Канцерогенез - это многостадийный процесс, в течение которогонормальная стволовая клетка проходит последовательно несколько стадий преждечем станет полностью злокачественной [15, 97, 105].Процесс канцерогенезасопровождается различными повреждениями генома стволовых клеток, чтоспособствует развитию рака.

Среди этих нарушений ключевую роль играютследующие изменения в ДНК, развивающиеся с возрастом: нестабильностьгенома, гипометилирование ДНК и образование аддуктов ДНК.Попытки объяснить такую клеточную гетерогенность базируются, главнымобразом, на двух моделях канцерогенеза. Стохастическая модель основана насуществовании клеточной гетерогенности, происходящей из биологическиэквивалентной популяции как продукт селекции и экспансии клонов клеток,имеющих преимущества роста. Согласно этой теории, любая клетка опухолиспособна к формированию новой опухоли [84].

Иерархическая модель, напротив,основана на том, что клеточная гетерогенность является результатом ростафенотипических и функционально различных клеток. Популяция клеток опухолиподразделяется на различные субпопуляции, называемые стволовыми клеткамиопухоли, которые являются единственными клетками, способными к образованиюновых опухолей и метастазов [97].

С середины 1990-х годов насчитывается21достаточное количество экспериментальных данных, подтверждающих участиераковых стволовых клеток в развитии различных видов рака [95, 55, 115].В конце XX - начале ХХI века Reya T. [97], Crowe DL [38] и другиепредложили системную теорию опухолевых стволовых клеток. Считается, чтосреди опухолевых клеток присутствует минимальное количество клеток сосвойствами стволовости, для которых характерны неограниченная пролиферация,самообновление и полипотентность [91].Раковые стволовые клетки – популяция опухолевых клеток, основнымсвойствомкоторыхслужитспособностьксамовоспроизведениюивоспроизведению всех типов клеток в опухоли.

Вопрос о происхождениистволовых опухолевых клеток остается нерешенным, однако, можно выделить 3основные гипотезы их происхождения [18]: 1) из нормальных стволовых клеток;2) из дифференцированных клеток в результате мутаций и дедифференцировки;3) при слиянии стволовой и дифференцированной клеток.Основные характеристики раковых стволовых клеток: 1) Способностьвоспроизводить все типы дифференцированных клеток; 2)Способность ксамовоспроизведениюисамоподдержаниюсобственнойпопуляции,ассиметричное деление (с образованием стволовой и дифференцированнойклеток); 3) Способность к неограниченным митотическим делениям [40]; 4)Относительная устойчивость к повреждающим факторам (химической ифизической природы), высокая активность систем репарации ДНК, относительновысокая продолжительность жизни, устойчивость к апоптозу [17]; 5) Мощные22антиоксидантные системы [42]; 6)Сходство клеточных маркеров [17,18]; 7)Преобладание G0 фазы в клеточном цикле [35, 124]; 8) Способностьвоспроизводить колонии в чужом организме при определенных условиях [13, 43],а также на питательных средах; 9) Сходство метастазирования и миграциистволовых кроветворных клеток, взаимодействие с нишей стволовых клеток [18,71]; 10) Сходство биохимических внутриклеточных сигнальных путей Hedgehog,Wnt, Notch; 11) Высокая активность систем АТФ-зависимого выбросаксенобиотиков из цитоплазмы (ABC-транспортеры, АТР-binding cassette, илиАВС-transporters).

Это свойство лежит в основе феномена «side population» (SP,«побочная популяция»); 12)Наличие феномена Label retention cells (LRC;«клетки,содержащиеметку»)[58];13)Высокаяактивностьальдегиддегидрогеназы 1А типа (ALDH 1A) [51, 76]. Очевидно, что основнойособенностью стволовых опухолевых клеток, отличающей их от нормальных,является атипизм, связанный с мутациями (в основном, это касается нарушениярегуляции клеточного цикла).Поведение стволовых клеток, в частности поддержание баланса междусамообновлениемвоздействиемидифференцировкой,внутреннихивнешнихконтролируетсясигналов,атакжесовместнымвлияниеммикроокружения – ниши стволовых клеток (НСК) [81, 61].

Стволовые клеткиподдерживаются нишей, общая структура которой может быть различной исостоять из разных групп клеток, имеющих определенную локализацию. [72].23Попытки идентификации и выделения раковых стволовых клеток началисьеще в 1994 году, Лапидот и другие обнаружили клетки, индуцирующие развитиеострого миелолейкоза у человека, и разделили их на фракции в соответствии сэкспрессией маркеров на поверхности клеток [68]. Боннет и другие используяпопуляции очищенных клеток, обнаружили, что инициирующие клетки приостром миелолейеозе экспрессировали исключительно маркеры CD34 и CD38 [26].Вслед за этим, РСК были идентифицированы в тканях опухолей многих другихорганов, таких как головной мозг [110], предстательная железа [37], толстыйкишечник [86, 39, 99], эпителий кожи шеи и головы [93], поджелудочная железа[70], печень [135] и кожа [103].В соответствии с теориями о стволовых клетках опухоли, РШМ можносчитать заболеванием, при котором стволовые клетки зоны трансформациипреобразуются в опухолевые цервикальные стволовые клетки.

Этот процессявляется результатом взаимодействия вирусных онкогенов ВПЧ высокого риска иповрежденных клеток, что служит триггером канцерогенеза и одним из факторовего поддержания [87]. Современные исследования стволовых клеток опухолимогут дать новый взгляд на процессы инициации и прогрессии канцерогенеза, атакже на взаимоотношения вирусных белков с микроокружением опухоли[75].Например, N-кадгерин-положительные остеобласты трубчатой кости являютсянишей для гемопоэтических стволовых клеток, в то время как клетки эндотелияобразуют нишу для нервных стволовых клеток.

НСК шейки матки соответствуетзоне трансформации.241.4. Морфологическая характеристика предрака и рака шейки матки1.4.1. Зона трансформации шейки матки – ниша стволовых клеток шейкиматкиОпухоль обычно возникает в зоне активного процесса регенерации и нишахстволовых клеток. В шейке матки это зона трансформации.В норме шейка матки выстлана двумя видами эпителия. Влагалищная частьшейки матки покрыта многослойным плоским эпителием, а цервикальный каналвыстлан однорядным цилиндрическим эпителиям. Граница между двумя видамиэпителия чаще всего расположена в области наружного маточного зева иназывается зоной трансформации. Однако эта граница не является строгозафиксированной на протяжении всей жизни женщины, из-за этого оба видаэпителия могут трансформироваться друг в друга.