Lektsii_po_Patologicheskoy_Anatomii_Chastny_kurs / Лекции по Патологической Анатомии. Частный курс. М.А. Пальцев

клеток. Кроме того, метатуберкулезные рубцы содержат в себе массу пылевых частиц, продуктов перекисного окисления липидов, активные формы кислорода и другие канцерогенные агенты .

На территории очагов пневмосклероза и на поздних стадиях ФА, характеризующихся выраженным интерстициальным фиброзом, с большим постоянством обнаруживаются различные варианты предраковых изменений эпителия с нарушенным содержанием ядерной ДНК, экспрессирующие различные онкогены и ростовые факторы.

Таким образом, хроническое воспаление и пневмосклероз различной этиологии могут служить благоприятным фоном для развития рака легкого. Роль хронического воспаления в канцерогенезе обусловлена генерацией клетками гранулем, клеточных пролифератов и инфильтратов, а также самими фибробластами различных факторов роста и онкобелков, способствующих пролиферации эпителия.

Роль рубцов в морфогенезе периферического рака легкого заключается в том, что в них может происходить депонирование экзо- и эндогенных канцерогенов, вызывающих активацию протоонкогенов, а также возникать местная гипоксия и иммунодепрессия, разобщение межклеточных взаимодействий, изменения состава коллагенов внеклеточного матрикса. Так, установлено, что в рубцах происходит накопление коллагена III типа, составляющего основную массу коллагенов интерстиция эмбриональной легочной ткани и регенерирующего легкого в фазу пролиферации. При этом в рубцах резко снижается удельный вес коллагена I типа, характерного для интерстиция зрелого легкого. Изменение соотношения коллагенов III и I типов при пневмосклерозе может способствовать нарушению равновесия между процессами пролиферации и дифференцировки эпителия. Увеличение концентрации коллагена V типа при пневмосклерозе, вероятно, связано с повреждением коллагеновых волокон, поскольку известно, что этот тип коллагена располагается во внутренних зонах коллагеновых фибрилл. Таким образом, пневмосклероз независимо от его происхождения может выполнять роль пробластоматозного фонового процесса для развития рака.

Патогенез и морфогенез рака легкого подчиняются общим закономерностям и 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. Ключевым моментом патогенеза рака легкого является повреждение генома эпителиальной клетки. При этом регистрируются хромосомные аберрации и мутации генов, большинство

312

из которых не являются строго специфическими и постоянно встречающимися только при раке легкого. Наиболее типичной для определенного типа рака легкого — мелкоклеточного рака — является делеция в коротком плече 3-й хромосомы небольшой области — 3р14-23.

Автономный рост рака легкого характеризуется отсутствием контроля за пролиферацией и дифференцировкой клеток со стороны организма-опухоленосителя. Это вовсе не означает, что опухолевые клетки находятся в каком-то пролиферативном хаосе. В действительности клетки опухолей переходят на аутокринный или паракринный механизмы регулирования своего роста. При аутокринной стимуляции роста опухолевая клетка сама продуцирует факторы роста или онкобелки-аналоги факторов роста, а также рецепторы или онкобелки-аналоги рецепторов факторов роста. Так происходит, например, в мелкоклеточном раке легкого, клетки которого продуцируют ростовой гормон бомбезин и одновременно рецепторы к нему. При этом происходит и паракринная стимуляция, поскольку бомбезин может взаимодействовать и с соседними клетками. Ярким примером паракринной стимуляции опухоли может быть продукция инсулиноподобного фактора роста 2 фибробластами стромы рака легкого. При этом фактор роста взаимодействует с рецепторами на раковых клетках и стимулирует их пролиферацию. Автономный рост опухоли выражается в утрате контактного торможения и иммортализации (приобретение бессмертия) опухолевых клеток, что объясняется переходом клеток на аутокринный и паракринный пути регулирования роста.

В настоящее время расшифрованы и уточнены стадии морфогенеза рака легкого, среди них выделяют: 1) стадию предопухоли — гиперплазии и предопухолевой дисплазии; 2) стадию неинвазивной опухоли (рак на месте); 3) стадию инвазивного роста опухоли; 4) стадию метастазирования.

Предопухолевая дисплазия характеризуется развитием изменений как в паренхиматозных, так и стромальных элементах. Основными морфологическими критериями диспластических процессов считают появление признаков клеточного атипизма в паренхиме органа при сохранной структуре ткани. В строме же очагов дисплазии регистрируются изменения состава внеклеточного матрикса, появление клеточного инфильтрата, фибробластическая реакция и др. Причем генетические перестройки могут значительно опережать морфологические изменения и служить ранними методами диагностики предопухолевых изменений.

313

Вкрупных бронхах названные процессы развиваются при попадании канцерогенов с вдыхаемым воздухом, что приводит к повреждению мукоцилиарного барьера, оголению клеток базального слоя, которые не снабжены ресничками, как реснитчатые клетки, и не могут продуцировать слизь, как это происхолит в бокаловидных клетках в ответ на повреждение. Единственные возможные способы реакции базальных клеток на повреждение — это их гибель или размножение. Последнее происходит в условиях инкорпорации канцерогенного агента, что приводит к плоскоклеточной метаплазии, дисплазии и злокачественной трансформации. Описанные механизмы имеют большое значение для возникновения рака легкого крупных бронхов.

Вмелкие бронхи, бронхиолы и альвеолы канцерогенные агенты могут попадать не только с вдыхаемым воздухом, но с кровью

илимфой. Однако, вероятно, концентрации поступающих таким образом в легкие канцерогенных агентов бывают не достаточными для индукции процессов малигнизации. Это подтверждается данными эксперимента и клиническими наблюдениями. Необходимы дополнительные условия, способствующие концентрации канцерогенов. Такими условиями являются хроническое воспаление

ипневмосклероз, благоприятствующие также и нарушению иммунологического контроля за появлением мутированных клеток, нарушениям межклеточных регуляторных взаимодействий. Показано, что наибольшое значение для развития рака легкого имеют “декомпенсированное” хроническое воспаление и пневмосклероз при туберкулезе, идиопатическом фиброзирующем альвеолите, в рубцах после перенесенного инфаркта легкого, вокруг инородних 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 2-го порядка. При прогрессировании процесса развиваются метаплазия и дисплазия бронхиального и бронхиолярного эпителия, очаги аденоматоза с атипией

эпителиальных клеток и атипическая гиперплазия эпителия в овальных и щелевидных структурах в очагах пневмосклероза. Описанные изменения имеют большое значение для развития рака легкого мелких бронхов и бронхиол. Дискуссионным остается вопрос о возможности возникновения рака легкого из трансформированных альвеоцитов 2-го порядка. Следует, однако, помнить о возможности развития рака легкого без предшествующих предраковых изменений de novo.

314

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

По локализации выделяют:

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

2)периферический, исходящий из бронхов меньшего калибра, бронхиол и, вероятно, альвеол;

3)смешанный (массивный).

По характеру роста выделяют:

1)экзофитный (эндобронхиальный);

2)эндобронхиальный (экзобронхиальный и перибронхиальный). По макроскопической форме выделяют:

1)бляшковидный;

2)полипозный;

3)эндобронхиальный диффузный;

4)узловатый;

5)разветвленный;

6)узловато-разветвленный;

7)полостной;

8)пневмониоподобный.

По микроскопическому виду (гистогенезу) выделяют:

1)плоскоклеточный (варианты по гистологическому строению и уровню дифференцировки);

2)мелкоклеточный: классический (овсяноклеточный, лимфоцитоподобный, промежуточноклеточный), комбинированный;

3)аденокарцинома: ацинарная, сосочковая, бронхиоло-альве- олярная карцинома, солидная с продукцией слизи;

4)крупноклеточный рак: как варианты — гигантоклеточный рак, светлоклеточный рак;

5)железистоплоскоклеточный рак;

6)карциноидная опухоль;

7)рак бронхиальных желез: аденоидно-кистозный рак, мукоэ-

пидермоидный рак и др.

Наихудшим прогнозом обладают крупно- и мелкоклеточный рак. Крупноклеточный рак легкого при световой микроскопии содержит крупные раковые клетки, которые при гистохимическом и элек- тронно-микроскопическом исследованиях обнаруживают признаки плоского или железистого эпителия.

Мелкоклеточный рак легкого — группа опухолей, которые на светооптическом уровне построены из мелких недифференцированных раковых клеток. Однако при гистохимическом и электронно-микро-

315

скопическом исследованиях в этой группе обнаруживатся опухоли различной дифференцировки: плоскоклеточной, железистой, нейроэндокринной (преобладает), а также неклассифицируемые.

Среди множества гистологических типов рака легкого в настоящее время выделяют нейроэндокринные карциномы, представленные тремя типами опухолей: высоко дифференцированной нейроэндокринной карциномой (синоним — типичный, “доброкачественный” карциноид), умеренно дифференцированной нейроэндокринной карциномой (атипичный, “злокачественный карциноид”), низко дифференцированной нейроэндокринной карциномой (мелкоклеточный рак с нейроэндокринной дифференцировкой).

Патологическая анатомия прикорневого и периферического рака различна. Массивный рак фактически является поздней стадией развития центрального или периферического рака.

Прикорневой рак легкого развивается в крупных бронхах. Предраковые процессы — плоскоклеточная метаплазия и дисплазия бронхиального эпителия, как правило, на фоне хронического воспаления. Преобладающие макроскопические формы — полипозный, узловатый, разветвленный, узловато-разветвленный. Гистогенетически прикорневой рак связан с клетками бронхиального эпителия — базальной, бокаловидной и реснитчатой. Наиболее часто встречающиеся гистологические типы прикорневого рака — плоскоклеточный

имелкоклеточный. Нередко осложняется ретростенотическими абсцессами легких, ателектазами. Опухоль может прорастать в средостение, сердечную сорочку, пищевод, сосудистые стволы, что может стать причиной легочного кровотечения. Основные методы диагностики — бронхоскопия с биопсией, цитологическое исследование мокроты и радиологическое исследование.

Периферический рак легкого нередко развивается на фоне предшествующих склеротических изменений — очаговых или диффузных. Предраковые процессы — плоскоклеточная метаплазия, дисплазия эпителия мелких бронхов и бронхиол, аденоматоз с атипией клеток и атипическая гиперплазия эпителия в овальных и щелевидных структурах в рубце. Преобладающие макроскопические формы — узловатая, узловато-разветвленная, полостная и пневмониоподобная. Гистогенез периферического рака связан не только с базальной, бокаловидной и реснитчатой клетками бронхов и бронхиол, но

ис клетками Клара и альвеоцитами 2-го порядка. Это определяет существование большего разнообразия гистологических типов периферического рака легкого по сравнению с центральным. Так, в периферических отделах легкого преобладают железистые карциномы,

316

встречается бронхиоло-альвеолярная карцинома. Плоскоклеточный

имелкоклеточный рак выявляются значительно реже. Основными методами ранней диагностики периферического рака легкого являются рентгенологический и трансторакальная чрезкожная биопсия легкого. Осложнения опухоли связаны с прорастанием ее в плевральную полость с развитием серозно-геморрагического или геморрагического плеврита, распространением на крупные бронхи, распадом и нагноением самой опухоли.

Метастазирование рака легкого на начальных стадиях происходит преимущественно лимфогенным путем. Первые метастазы обнаруживаются в регионарных лимфатических узлах. На поздних стадиях лимфогенные метастазы распространяются в бифуркационные, паратрахеальные, медиастенальные и шейные лимфатические узлы, может развиться канцероматоз легких, плевры и брюшины, появляются гематогенные метастазы в печени, костях, надпочечниках, головном мозге.

Молекулярная патология рака легкого. Молекулярная патология рака легкого изучает совокупность морфологических и молекулярногенетических особенностей данной опухоли. При этом наиболее важными аспектами проблемы являются определение биомолекулярных и гистогенетических маркеров рака, а также патология апоптоза при раке легкого.

Биомолекулярные маркеры рака легкого разнообразны, совпадают, по всей видимости, с маркерами нерадиационного рака легкого

ипредставлены различными генами, белками, гормонами и другими молекулами.

К л е т о ч н ы е о н к о г е н ы п р и р а к е л е г к о г о . В патогенезе рака легкого наибольшее значение имеют клеточные онкогены четырех семейств: myc, ras, bcl, erb-B .

Семейство myc клеточных онкогенов — c-myc, L-myc, N-myc — представлено немедленно реагирующими генами и кодирует клеточные регуляторные белки, индуцирующие пролиферацию и подавляющие дифференцировку. Установлено, что в отсутствие факторов роста повышение экспрессии c-myc приводит не к делению клеток, а к апоптозу, который может ингибироваться bcl-2. Амплификация с-myc обнаруживается в 10—25% случаев рака легкого, в то время как L-myc и N-myc — только в нейроэндокринных опухолях легких (10—30%). Определение повышенной экспрессии онкопротенинов myc регистрируется значительно чаще.

Экспрессия L-myc обнаруживается только в группе нейроэндокринных опухолей легких, а экспрессия с-myc как в группе мелкоклеточного, так и немелкоклеточного рака легкого. В группе мелко-

317

клеточного рака легкого установлена достоверная корреляция экспрессии L-myc и c-myc с наличием метастазов и размерами опухоли.

Семейство клеточных онкогенов ras нередко подвергается изменениям при опухолевом росте. Гены кодируют синтез белков р21, обладающих ГТФ-азной активностью и связывающихся с ГТФ и тем самым воздействующих на передачу ростового сигнала клетке. Описаны мутации, активирующие гены ras и локализующиеся в кодонах 12, 13 и 61. Наиболее часто в раке легкого обнаруживаются мутации K-ras, присущие только немелкоклеточному раку легкого в отличие от мелкоклеточного. Частота мутаций K-ras в аденокарциномах легкого составляет до 30%, а в плоскоклеточном раке легкого только 3%. Показана связь K-ras мутаций с табакокурением.

K-ras мутации обнаружены при предраке легкого — атипической гиперплазии альвеолярного эпителия. В этих же очагах описана экспрессиия р53. Найдены корреляции между более высокой экспрессией данного онкопротеина с железистой дифференцировкой рака легкого. Высокая экспрессия белковых продуктов ras регистрировалась также в очагах аденоматоза легкого и в овальных и щелевидных эпителиальных структурах в рубцах.

Семейство bcl-2 состоит из bcl-2, bax, bak, bclXL, bclXS, белковые продукты которых способны образовывать гомо- и гетеродимеры, оказывающие порой диаметрально противоположное действие на пролиферацию и апоптоз опухолевых клеток. Наиболее изученный из данного семейства bcl-2 локализуется на внутренней мембране митохондрий, а также в ядре, стимулирует пролиферацию клеток и ингибирует апоптоз, вероятно, за счет антиоксидантной активности. Напротив, протеины bax, транскрипцию и синтез которых регулируется р53, 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 и определяют сдвиг равновесия в сторону пролиферации или апоптоза в опухоли.

Ге н ы - с у п р е с с о р ы п р и р а к е л е г к о г о . Роль геновсупрессоров при развитии опухолей сводится к блокированию апоптоза и снятию их супрессивного влияния на клеточные онкогены, что в итоге заканчивается активацией пролиферации. Для реализации эффекта от повреждений генов-супрессоров изменения должны затрагивать оба аллеля гена, так как мутированный ген-супрессор всегда относится к сохранному как рецессивный к доминантному. Например, мутация или делеция одной из аллелей гена-супрессора должна сопровождаться потерей или изменениями в другой аллели.

318

Гены-супрессоры в раке легкого изучены относительно хорошо. Известны наиболее часто встречающиеся делеции хромосом, затрагивающиеся следующие участки: 3p21-24, 17p13, 13q14, 9p21-22 и 5q21. Делеция 3p21-24 встречается наиболее часто: при мелкоклеточном раке— в 100% и при немелкоклеточном — в 85% случаев. Но в этой зоне не локализуется ни одного гена-супрессора. Другие же сайты соответствуют известным генам-супрессорам. Так, например, р53 локализуется в 17р13, ген ретинобластомы — 13q14, р16 INK4B(MTS1)

ир15 INK4B(MTS2) — 9р21-22. Функции большинства из перечисленных генов хорошо известны и связаны с контролем фазы G1 митотического цикла и/или апоптоза. Их инактивация вызывает развитие апоптоза. Выявление повреждения генома в области локализации геновсупрессоров на стадии предраковых изменений свидетельствует об участии этих генов на ранних стадиях опухолевого роста. В настоящее время описаны ряд новых генов-супрессоров, имеющих, видимо, значение для развития рака легкого и локализованных в хромосомах 1 и 16.

Ген р53 подвергается наиболее частым изменениям при опухолевом росте. “Дикий” тип р53 (природный) является транскрипционным фактором с множественными функциями, включающими регулировку перехода клеток из G1 в S-фазу, репарацию ДНК, апоптоз вслед за повреждением генома. Делеция одного из алллелей (17р13) в сочетании с точковой мутацией в другом аллеле — генетические перестройки, наблюдаемые в большинстве злокачeственных опухолей. Мутированный р53 действует фактически как клеточный онкоген, стимулирует пролиферацию опухолевых клеток и вызывает образование антител, которые выявляются в крови больных. Последнее послужило основанием для разработки иммунодиагностики и иммунотерапии рака легкого.

Мутация вызывает конформационные изменения в протеине р53,

итот накапливается в ядрах клеток, что позволяет определять его иммуногистохимическими методами. Напротив, считается, что “дикий” тип р53 обладает очень коротким полупериодом жизни (20 мин), и поэтому его невозможно определить иммуногистохимически. Инактивация р53 при раке легкого имеется примерно в 70% случаев. Исследования по корреляции экспрессии р53 с выживаемостью противоречивы. В целом, если такое действие и есть, то оно очень несущественно. Не понятна и связь р53 со злокачественной трансформацией. В то же время экспериментальные данные показывают, что при активации “дикого” типа р53 происходит замедление роста и развивается апоптоз, что может привести к реверсии злокачественного фенотипа.

Имеются доказательства о значении мутации р53 на ранних стадиях канцерогенеза легкого. Мутантные формы р53 никогда не выявляются

319

при резервной базальноклеточной гиперплазии или плоскоклеточной метаплазии без признаков дисплазии. При дисплазии р53 мутации выявляются в 12—53% случаев, а при раке на месте — 60—90% случаев в исследованиях ткани, окружающей рак легкого. Обнаружение р53 более, чем в 20% клеток в очагах дисплазии, является маркером необратимых предраковых изменений. Однако мутация р53 — это не обязательный феномен, характерный для рака легкого, и поэтому отсутствие р53 не является благоприятным прогностическим фактором. Кроме того, ни накопление р53, ни его мутации не исчерпывают молекулярные механизмы, через которые р53 может инактивироваться в опухолях. Нарушение работы р53 происходит при его взаимодействии с другими белками-регуляторами митотического цикла — р21, Мdm2, bax.

Ген Rb локализуется в сайте 13q14, который подвергается делеции в 80% случаев мелкоклеточного рака легкого (так же часто, как

ипри ретинобластоме), кодирует ядерный фосфопротеин массой 110 Кда и контролирует выход клетки из фазы G1. Гипофосфорилирование Rb приводит к блокаде клетки на стадии G1 и апоптозу. Инактивация Rb в опухолях достигается потерей одного из аллелей

имутацией второго аллеля гена.

Таким образом, инактивация генов-супрессоров р53 и Rb имеет большее значение для развития и прогрессии мелкоклеточного рака легкого.

Факторы роста, рецепторы к факторам роста и связывающие протеины при раке легкого. В прогрессии рака легкого факторы роста играют важную роль, обеспечивая с помощью аутокринной и паракринной стимуляции рост опухоли.

А д г е з и в н ы е м о л е к у л ы и в н е к л е т о ч н ы й м а т р и к с п р и р а к е л е г к о г о . Адгезивные молекулы, интегриновые рецепторы и внеклеточный матрикс рака легкого оказывают модулирующее действие на опухолевые клетки и обеспечивают рост, инвазию и метастазирование опухоли, о чем говорилось в предыдущих разделах лекции.

Первая фаза инвазии опухоли характеризуется ослаблением контактов между клетками, о чем свидетельствует уменьшение количества межклеточных контактов, снижение концентрации некоторых адгезивных молекул из семейства CD44 и др. и, наоборот, усиление экспрессии других, обеспечивающих мобильность опухолевых клеток и их контакт с внеклеточным матриксом. На клеточной поверхности снижается концентрация ионов кальция, что приводит к повышению отрицательного заряда опухолевых клеток. Усиливается экспрессия интегриновых рецепторов, обеспечивающих прикрепление клетки к компонентам внеклеточного матрикса — ламинину, фибронектину, коллагенам. Во второй фазе опухолевая клетка секре-

320

тирует протеолитические ферменты и их активаторы, которые обеспечивают деградацию внеклеточного матрикса, освобождая тем самым ей путь для инвазии. В то же время продукты деградации фибронектина и ламинина являются хемоаттрактантами для опухолевых клеток, которые мигрируют в зону деградации в ходе третьей фазы инвазии, а затем процесс повторяется снова.

Ги с т о г е н е т и ч е с к и е м а р к е р ы р а з л и ч н ы х т и п о в р а к а л е г к о г о . Рак легкого представлен опухолями различного гистогенеза. В последние годы все гистологические типы рака легкого делятся на мелкоклеточный и немелкоклеточный, которые отличаются не только морфологическими проявлениями, но также и клинически, ответом на химиотерапию и прогнозом жизни больных.

Мелкоклеточный рак легкого характеризуется и особыми биомолекулярными маркерами из группы клеточных онкогенов, генов-супрес- соров и факторов роста. Кроме того, мелкоклеточный рак отличается и признаками нейроэндокринной дифференцировки. Более чем в 90% случаев клетки опухоли экспрессируют и хромогранин, и панцитокератины. Хромогранин выявляется в виде гранул в цитоплазме опухолевых клеток. Количество хромогранин-положительных клеток и уровень экспрессии колеблется в зависимости от степени зрелости опухоли.

Немелкоклеточный рак легкого — это гетерогенная группа опухолей, относящихся к разным гистогенетическим группам: плоскоклеточный рак (маркерами являются цитокератины и кератогиалин), аденокарцинома (цитокератины слизи, сурфактант), а также крупноклеточный рак, который может быть представлен как низкодифференцированной аденокарциномой, так и низкодифференцированным плоскоклеточным раком.

Оснащение лекции

Макропрепараты: бронхоэктазы и пневмосклероз, хроническая обструктивная эмфизема легких, легочное сердце, сотовое легкое при идиопатическом фиброзирующем альвеолите, силикоз легкого, центральный рак легкого, метастазы рака легкого в надпочечники.

Микропрепараты: хронический обструктивный бронхит, бронхоэктазы и пневмосклероз, хроническая обструктивная эмфизема легких, легочное сердце, перестройка сосудов легкого при вторичной легочной гипертензии, идиопатический фиброзирующий альвеолит, саркоидоз, силикоз легкого, периферический рак легкого, плоскоклеточный рак легкого, аденокарцинома легкого, мелкоклеточный рак легкого.

Электронограммы: хроническая обструктивная эмфизема легких (облитерация альвеолярных капилляров), аденокарцинома легкого, мелкоклеточный рак легкого.

321