Рак лёгкого

В лёгком возможно развитие разнообразных опухолей, 90–95% из них составляет рак лёгкого, около 5% — карциноиды, 2–5% — опухоли мезенхимального происхождения. Ежегодно в мире выявляют более 1 млн новых случаев рака лёгкого. По заболеваемости и смертности рак лёгкого у мужчин занимает первое место в Европе среди всех опухолей (21% и 29% соответственно). У женщин уровни заболеваемости и смертности от рака лёгкого ниже и составляют 5% и 9%, однако за последние 20 лет эти показатели значительной возросли. Рак лёгкого называют также бронхогенной карциномой, или бронхогенным раком, что подчёркивает возможность развития опухоли из эпителия бронхов и бронхиол.

Бронхогенная карцинома — одна из наиболее фатальных злокачественных опухолей человека. В 75% случаев её диагностируют на поздних стадиях, когда радикальное лечение уже невозможно. Даже после радикального комплексного лечения выживаемость пациентов чрезвычайно низка.

Этиология рака лёгкого в 98% случаев связана с воздействием экзогенных канцерогенов (курение, профессиональные факторы, радиация) и только в единичных случаях — с генетическими причинами. Вероятность развития рака лёгкого возрастает в 30 раз у мужчин и в 90 раз у женщин в возрасте 35–75 лет. Другой важный фактор риска — географические особенности.

Патогенез рака лёгкого — многостадийный процесс, ему предшествуют предраковая дисплазия бронхогенного эпителия и аденоматозная атипическая гиперплазия, часто возникающие на фоне пневмосклероза.

Морфогенез периферического рака лёгкого связан с наличием рубцов. В рубце возможно депонирование экзо- и эндогенных канцерогенов, вызывающих активацию протоонкогенов (ras, fos, bcl-2) и потерю антионкогенов (р53), а также местная гипоксия и иммунодепрессия, разобщение межклеточных взаимодействий, изменение состава коллагенов экстрацеллюлярного матрикса и их соотношения. Всё это нарушает равновесие между процессами пролиферации и дифференцировки эпителия. Поэтому пневмосклероз может играть роль предбластоматозного, фонового процесса в развитии рака.

Патогенез и морфогенез рака лёгкого связаны с нарушением процессов пролиферации, дифференцировки и апоптоза в эпителиальных клетках под действием канцерогенных факторов, появлением очагов гиперплазии, метаплазии и дисплазии бронхиального, бронхиолярного и альвеолярного эпителия. Основной момент патогенеза рака лёгкого — повреждение генома эпителиальной клетки. При этом происходят хромосомные аберрации и мутации генов, большинство из них не строго специфично для рака лёгкого. Для мелкоклеточного рака лёгкого наиболее типична делеция в коротком плече хромосомы 3 небольшой области — 3р14-23.

Стадии морфогенеза рака лёгкого:

 стадия предопухоли — гиперплазия и предопухолевая дисплазия;

 стадия неинвазивной опухоли (рак in situ);

 стадия инвазивного роста опухоли;

 стадия метастазирования.

Предопухолевая дисплазия. Характерно развитие изменений в паренхиме и строме. Основные морфологические критерии диспластических процессов в паренхиме органа — появление признаков клеточного атипизма при сохранной структуре ткани. В строме в очагах дисплазии находят изменения состава экстрацеллюлярного матрикса, появление клеточного инфильтрата, фибробластическую реакцию и др. Генетические изменения могут значительно опережать морфологические (ранний диагностический признак предопухолевых изменений).

В крупные бронхи канцерогены попадают с вдыхаемым воздухом, что приводит к повреждению мукоцилиарного барьера и повреждению клеток базального слоя. Затем возможны плоскоклеточная метаплазия, дисплазия и злокачественная трансформация.

В мелкие бронхи, бронхиолы и альвеолы канцерогенные вещества могут попадать не только с вдыхаемым воздухом, но и с кровью и лимфой. Однако, вероятно, концентрации канцерогенов недостаточны для начала процессов малигнизации. Необходимы дополнительные условия, способствующие концентрации канцерогенов. Прежде всего, это хроническое воспаление и пневмосклероз, способствующие нарушению иммунологического контроля за появлением мутированных клеток. Их значение особенно велико при развитии рака лёгкого на фоне туберкулёза, идиопатического фиброзирующего альвеолита, в рубцах после инфаркта лёгкого, вокруг инородных тел («рак в рубце»). В очагах хронического воспаления и пневмосклероза возникают фокусы пролиферации эпителия бронхов, бронхиол и альвеол, состоящие из базальных, реснитчатых, слизистых клеток, клеток Клара, альвеолоцитов II порядка. При прогрессировании процесса возникают метаплазия и дисплазия бронхиального эпителия, очаги аденоматоза с атипией эпителиальных клеток, атипическая гиперплазия эпителия в очагах пневмосклероза.

Классификация рака лёгкого учитывает локализацию опухоли, характер роста, макроскопический вид, стадию процесса, гистогенез.

● По локализации выделяют следующие виды рака:

 прикорневой (центральный), исходящий из стволового, долевого и проксимальной части сегментарного бронха;

 периферический — из бронхов меньшего калибра, бронхиол и, вероятно, альвеол;

 смешанный (массивный).

● По характеру роста:

 экзофитный (эндобронхиальный);

 эндобронхиальный (перибронхиальный).

● Макроскопические виды рака лёгкого: бляшковидный, полипозный, эндобронхиальный, диффузный, узловатый, разветвлённый, узловато-разветвлённый, полостной, пневмониоподобный.

● По гистогенезу (микроскопически) выделяют следующие виды рака лёгкого:

 плоскоклеточный (варианты по гистологическому строению и уровню дифференцировки);

 мелкоклеточный [классический (овсяноклеточный, лимфоцитоподобный, промежуточноклеточный) и комбинированный];

 аденокарцинома [ацинарная, сосочковая (рис. 11-11), бронхиоло-альвеолярная карцинома, солидная с продукцией слизи];

 крупноклеточный рак (гигантоклеточный, светлоклеточный);

 железисто-плоскоклеточный рак;

 карциноидная опухоль;

 рак бронхиальных желёз (аденоидно-кистозный, мукоэпидермоидный и др.).

Рис. 11-11. Аденокарцинома лёгкого. Окраска гематоксилином и эозином (x200).

Последняя гистологическая классификация ВОЗ рака лёгкого опубликована в 2004 г. Она основана на гистологических и иммуногистохимических признаках (табл. 11-2), что повышает точность диагностики варианта рака. Без иммуногистохимического исследования диагностическая ошибка может достигать 40%.

Таблица 11-2. Гистологическая классификация рака лёгкого (ВОЗ, 2004 г.)

Гистологические типы	Варианты
Плоскоклеточная карцинома	Сосочковая Светлоклеточная Мелкоклеточная Базалоидная
Мелкоклеточная карцинома	Комбинированная карцинома
Аденокарцинома	Аденокарцинома, смешанный подтип Ацинарная Папиллярная Бронхиолоальвеолярная карцинома (немуцинозная, муцинозная, смешанная) Солидная аденокарцинома с продукцией муцина
Железисто-плоскоклеточная карцинома
Саркоматоидная карцинома	Плеоморфная Веретёноклеточная Гигантоклеточная Карциносаркома Бластома
Карциноидные опухоли	Типичная Атипичная

Крупноклеточный рак лёгкого при световой микроскопии содержит крупные раковые клетки. При гистохимическом исследовании и электронной микроскопии они имеют признаки плоского или железистого эпителия.

Мелкоклеточный рак лёгкого — группа опухолей, на светооптическом уровне состоящих из мелких недифференцированных раковых клеток. Однако при гистохимическом исследовании и электронной микроскопии в этой группе обнаруживают опухоли различной дифференцировки: плоскоклеточные, железистые, нейроэндокринные (преобладают), а также неклассифицируемые опухоли.

Нейроэндокринные карциномы бывают следующих видов:

 высокодифференцированная (типичный, доброкачественный карциноид);

 умеренно дифференцированная (атипичный, злокачественный карциноид);

 низкодифференцированная (мелкоклеточный рак с нейроэндокринной дифференцировкой).

Выделяют мелкоклеточный и немелкоклеточный гистологические типы рака лёгкого. Они различны по морфологическим и клиническим проявлениям, реакции на химиотерапию, прогнозу.

Гистогенетические маркёры различных типов рака лёгкого.

● Мелкоклеточный рак лёгкого имеет особые биомолекулярные маркёры из группы клеточных онкогенов, генов-супрессоров и факторов роста. Более чем в 90% случаев паренхиматозные клетки экспрессируют маркёры нейроэндокринной дифференцировки (хромогранин, синаптафизин, нейрон-специфическую енолазу и др.), а также эпителиальные маркёры (цитокератины).

● Немелкоклеточный рак лёгкого — гетерогенная группа опухолей из разных гистогенетических групп: плоскоклеточный рак (маркёры — низкомолекулярные цитокератины, кератогиалин), аденокарцинома (высокомолекулярные цитокератины, слизи, сурфактант и др.), крупноклеточный рак (может быть представлен низкодифференцированной аденокарциномой и низкодифференцированным плоскоклеточным раком).

Морфология прикорневого и периферического рака различна.

● Прикорневой рак возникает в крупных бронхах. Предраковые процессы — плоскоклеточная метаплазия и дисплазия бронхиального эпителия, как правило, на фоне хронического воспаления. Преобладающие макроскопические формы — полипозный, узловатый, разветвлённый, узловато-разветвлённый. Гистогенетически прикорневой рак связан с клетками бронхиального эпителия — базальными, бокаловидными и реснитчатыми. Наиболее частые гистологические типы прикорневого рака — плоскоклеточный и мелкоклеточный. Частые осложнения — ретростенотические абсцессы лёгких, ателектазы. Опухоль может прорастать в средостение, перикард, пищевод, сосуды (причина лёгочного кровотечения). Основные методы диагностики — бронхоскопия с биопсией, цитологическое исследование мокроты, рентгенография.

● Периферический рак лёгкого часто развивается на фоне предшествующего хронического воспаления и склеротических изменений — очаговых или диффузных. Предраковые процессы — плоскоклеточная метаплазия, дисплазия эпителия мелких бронхов и бронхиол, аденоматоз с атипией клеток, атипическая гиперплазия эпителия в рубце. Преобладающие макроскопические формы — узловатая, узловато-разветвлённая, полостная и пневмониоподобная. Гистогенез периферического рака связан не только с базальными, бокаловидными и реснитчатыми клетками, но также с клетками Клара и альвеолоцитами II порядка. Это объясняет большее разнообразие гистологических типов периферического рака лёгкого по сравнению с центральным. Так, в периферических отделах лёгкого преобладают железистые карциномы, иногда Бронхиолоальвеолярная карцинома. Плоскоклеточный и мелкоклеточный рак выявляют значительно реже. Основные методы ранней диагностики периферического рака лёгкого — рентгенография и трансторакальная чрезкожная биопсия лёгкого. Осложнения опухоли связаны с её прорастанием в плевральную полость с развитием серозно-геморрагического или геморрагического плеврита, распространением на крупные бронхи, распадом и нагноением самой опухоли.

Метастазирование рака лёгкого на начальных стадиях преимущественно лимфогенное. Первые метастазы обнаруживают в регионарных лимфатических узлах. На поздних стадиях лимфогенные метастазы находят в бифуркационных, паратрахеальных, медиастенальных и шейных лимфатических узлах. Возможен канцероматоз лёгких, плевры и брюшины, гематогенные метастазы в печень, кости, надпочечники, головной мозг.

Молекулярная патология рака лёгкого изучает морфологические и молекулярно-генетические особенности опухоли. Наиболее важно определение биомолекулярных и гистогенетических маркёров рака, а также исследование патологии апоптоза.

Биомолекулярные маркёры рака лёгкого разнообразны и представлены различными генами, белками, гормонами и другими молекулами. В патогенезе рака лёгкого наибольшее значение имеют клеточные онкогены четырёх семейств: myc, ras, bcl, erb-B.

● Семейство myc клеточных онкогенов (c-myc, L-myc, N-myc) — немедленно реагирующие гены. Они кодируют клеточные регуляторные белки, вызывающие пролиферацию и подавляющие дифференцировку. При отсутствии факторов роста повышение экспрессии c-myc вызывает не деление клеток, а апоптоз, ингибируемый bcl-2. Амплификацию с-myc обнаруживают в 10–25% случаев рака лёгкого, в то время как L-myc и N-myc — только в нейроэндокринных опухолях лёгких (10–30%). Экспрессию L-myc обнаруживали только в группе нейроэндокринных опухолей лёгких, а экспрессию с-myc — при мелкоклеточном и немелкоклеточном раке лёгкого. В группе мелкоклеточного рака лёгкого установлена достоверная корреляция экспрессии L-myc и c-myc с наличием метастазов и размерами опухоли.

● Семейство ras клеточных онкогенов подвержено изменениям при опухолевом росте. Гены кодируют синтез белка р21, влияющего на передачу ростового сигнала в клетке. Описаны мутации, активирующие ras гены с локализацией в 12, 13 и 61-м кодонах. Наиболее часто при раке лёгкого обнаруживают мутации K-ras, присущие только немелкоклеточному раку. Частота мутаций K-ras в аденокарциномах лёгкого составляет до 30%, а в плоскоклеточном раке лёгкого — только 3%. В двух больших исследованиях 30% случаев аденокарцином имели мутации в кодоне 12 и только 3% — в других кодонах. Показана связь K-ras мутаций с табакокурением. K-ras мутации обнаружены при предраке лёгкого — атипической гиперплазии альвеолярного эпителия в 40% случаев в лёгочной ткани вокруг аденокарцином.

● Семейство bcl-2 состоит из bcl-2, bax, bak, bclXL, bclXS, их белковые продукты способны образовывать гомо- и гетеродимеры, оказывающие иногда противоположное действие на пролиферацию и апоптоз опухолевых клеток. Наиболее изученный из данного семейства bcl-2 расположен на внутренней мембране митохондрий, а также в ядре. Он стимулирует пролиферацию клеток и ингибирует апоптоз, вероятно, за счёт антиоксидантной активности. Транскрипцию и синтез белков генов bax регулирует р53. Эти гены блокируют пролиферацию и стимулируют апоптоз опухолевых клеток. BclXL ингибирует апоптоз и стимулирует пролиферацию, а bclXS, напротив, индуцирует апоптоз. Таким образом, баланс между белковыми продуктами bcl-2 (bax, bclXL, bclXS) определяет сдвиг равновесия в сторону пролиферации или апоптоза в опухоли. Важна ядерная локализация онкопротеина, так как она может соответствовать его неактивной, фосфорилированной форме, не способной блокировать апоптоз.

Онкоген Her2neu — независимый фактор прогноза. Его экспрессия свидетельствует о высокой степени злокачественности немелкоклеточного рака лёгкого.

Гены-супрессоры при раке лёгкого блокируют апоптоз и уменьшают тормозящее влияние на клеточные онкогены, что ведёт к активации пролиферации. Для реализации эффекта от повреждений генов-супрессоров изменения должны затрагивать оба аллеля гена, так как мутированный ген-супрессор всегда рецессивен по отношению к сохранному. Например, мутация или делеция одного аллеля гена-супрессора должна происходить с изменениями в другом аллеле. Гены-супрессоры рака лёгкого изучены относительно хорошо.

● Наиболее частые делеции хромосом затрагивают следующие участки: 3p21-24, 17p13, 13q14, 9p21-22 и 5q21. Делеция 3p21-24 наиболее часта (в 100% случаев при мелкоклеточном раке лёгкого, в 85% — при немелкоклеточном раке). Однако в этой зоне нет ни одного гена-супрессора. Другие участки соответствуют известным генам-супрессорам. Так, р53 расположен в 17р13, ген ретинобластомы — 13q14, р16 INK4B (MTS1) и р15 INK4B (MTS2) — 9р21–22, МСС (мутированный ген при раке толстой кишки) и АРС (ген аденоматозных полипов толстой кишки) — 5q21. Функции большинства перечисленных генов хорошо известны и связаны с контролем фазы G1 митотического цикла и/или апоптоза. Их инактивация вызывает ускользание из остановки в фазе G₁ и развитие апоптоза. Потеря гетерозиготности была изучена в очагах метаплазии и дисплазии рака in situ. При плоскоклеточной метаплазии выявлена потеря гетерозиготности в сайтах 17р13, 5q21 и 9p21. При этом в разных очагах в пределах одного лёгкого обнаруживают разные мутации. Выявление повреждений генома в области локализации генов-супрессоров на стадии предраковых изменений свидетельствует об участии этих генов в данных стадиях опухолевого роста. Сейчас описан ряд новых генов-супрессоров, вероятно, имеющих значение для развития рака лёгкого и локализованных в хромосомах 1 и 16.

● Ген р53 наиболее изменчив при опухолевом росте. Природный тип р53 — фактор транскрипции с множеством функций (регулировка перехода клеток из G₁ в S-фазу, репарации ДНК и апоптоза после повреждения генома). Делеция одного из аллелей (17р13) в сочетании с точковой мутацией в другом аллеле — генетические перестройки, наблюдаемые в большинстве злокачественных опухолей. Мутированный р53 действует как клеточный онкоген, стимулирует пролиферацию опухолевых клеток и вызывает образование антител, выявляемых у пациентов. Последнее стало основанием для разработки иммунодиагностики и иммунотерапии рака лёгкого.

● Мутация вызывает конформационные изменения в протеине р53 и его накопление в ядрах клеток, что позволяет определять его иммуногистохимическими методами. Напротив, природный тип р53 обладает очень коротким полупериодом жизни (20 мин), поэтому его невозможно определить иммуногистохимически. Накопление мутантного р53 обнаруживают в 70–100% культуры клеток мелкоклеточного рака, 50–70% мелкоклеточного рака операционного и секционного материала и 45–75% немелкоклеточного рака лёгкого. Накопление р53 в ядрах клеток может свидетельствовать о мутации в гене (при выявлении не менее чем двумя методами как минимум 20% позитивных клеток). Р53 негативные наблюдения — не только природный тип р53, но и отсутствие синтеза какого-либо белка р53. Сплайсинговые мутации, не выявляемые иммуногистохимически, составляют примерно 20% р53-негативных случаев. Инактивацию р53 при раке лёгкого обнаруживают примерно в 70% случаев. Исследования корреляции экспрессии р53 с выживаемостью противоречивы. Если такая связь есть, то она несущественна. Непонятна и связь р53 со злокачественной трансформацией. В то же время, эксперименты показывают, что при активации природного типа р53 происходит замедление роста и апоптоз, что может привести к реверсии злокачественного фенотипа.

● Доказано значение мутации р53 на ранних стадиях канцерогенеза лёгкого. Мутантные формы никогда не выявляют при резервной базальноклеточной гиперплазии или плоскоклеточной метаплазии без признаков дисплазии. При дисплазии р53 мутации выявляют в 12–53% случаев, а при раке in situ — в 60–90% случаев. Ожидаемая частота экспрессии р53 при дисплазиях эпителия лёгкого составляет до 91%. Связь накопления р53 при предраке с последующим развитием опухоли достоверна. Обнаружение р53 более чем в 20% клеток в очагах дисплазии — маркёр необратимых предраковых изменений. Однако примерно в 50% случаев рак лёгкого развивается без р53 мутации. Поэтому отсутствие р53 не считают благоприятным прогностическим признаком. Кроме того, накопление р53 и его мутации — не единственные молекулярные механизмы инактивации р53 в опухолях. Белки р53 выявлены в ядрах раковых клеток в 47% наблюдений. При этом частота экспрессии р53 в мелкоклеточном раке лёгкого — 67%, а в немелкоклеточном — 46%. Достоверна корреляция между уровнем экспрессии р53 и стадией заболевания. Доказано, что нарушение работы р53 происходит при его взаимодействии с другими белками-регуляторами митотического цикла — р21, Мdm2, bax.

● Ген Rb расположен в участке 13q14, в нём происходит делеция в 80% мелкоклеточного рака лёгкого (также часто, как при ретинобластоме). Ген кодирует ядерный фосфопротеин массой 110 Кда и контролирует выход клетки из G1 фазы. Гипофосфорилирование Rb приводит к блокаде клетки на стадии G1 и апоптозу. Инактивация Rb в опухолях бывает при потере одного из аллелей и мутации второго аллеля гена. Экспрессия Rb отсутствует в 90% случаев мелкоклеточного рака лёгкого, что имеет плохое прогностическое значение. В немелкоклеточном раке лёгкого экспрессия отсутствует в 30% случаев и прогностически незначима.

● Таким образом, инактивация генов-супрессоров р53 и Rb более значима для развития и прогрессирования мелкоклеточного рака лёгких, чем немелкоклеточного, что подтверждает разные пути онкогенеза этих опухолей.

Факторы роста играют важную роль в развитии рака лёгкого, обеспечивая с помощью аутокринной и паракринной стимуляции рост опухоли. Экспрессию EGFR обнаруживают в плоскоклеточном раке лёгкого, реже в других гистологических типах опухоли. Установлены особенности локализации IGFPB3 — не только в цитоплазме, но и в ядрах раковых клеток.

Адгезивные молекулы, интегриновые рецепторы и экстрацеллюлярный матрикс стромы рака лёгкого оказывают модулирующее действие на опухолевые клетки и обеспечивают рост, инвазию и метастазирование опухоли.

● Первая фаза инвазии опухоли. Характерно ослабление контактов между клетками, снижение концентрации адгезивных молекул из семейства CD44, усиление экспрессии генов, обеспечивающих мобильность опухолевых клеток и их контакт с экстрацеллюлярным матриксом. На клеточной поверхности снижена концентрация ионов кальция, что повышает отрицательный заряд опухолевых клеток. Усилена экспрессия интегриновых рецепторов, обеспечивающих прикрепление клетки к компонентам экстрацеллюлярного матрикса — ламинину, фибронектину, коллагенам.

● Вторая фаза инвазии. Опухолевая клетка выделяет протеолитические ферменты и их активаторы. Они обеспечивают деградацию экстрацеллюлярного матрикса, освобождая путь для инвазии. Продукты деградации фибронектина и ламинина — хемоаттрактанты для опухолевых клеток.

● Третья фаза инвазии — миграция опухолевых клеток в зону деградации экстрацеллюлярного матрикса. Затем происходит повторение процесса.

Патология апоптоза при раке лёгкого бывает следующих видов.

● Чрезмерный апоптоз, приводящий к чрезмерной клеточной гибели или атрофии.

● Недостаточный апоптоз по отношению к уровню пролиферативных процессов (при гиперпластических процессах и опухолевом росте).

● Незавершённый апоптоз с последующим аутолизом апоптозных телец. Это приводит к выходу клеточных онкогенов, факторов роста, цитокинов. Незавершённый апоптоз — мощный источник митогенетических факторов, стимулирующих пролиферацию живых опухолевых клеток. Предполагают, что незавершённый апоптоз при раке лёгкого с последующим аутолизом апоптозных телец может в ещё большей степени стимулировать рост опухоли.