КЛИНИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ С МИКРОСАТЕЛЛИТНОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТЬЮ У ПАЦИЕНТОВ РАЗЛИЧНОГО ВОЗРАСТА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
2. Лечебно-Реабилитационный Центр Минздрава РФ, Москва
3. Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Петрова Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург
4. Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург
Микросателлитная нестабильность (МСН) - это особый фенотип злокачественных новообразований, при котором в клетках опухоли наблюдается повышенная мутантная нагрузка, вызванная скоплением большого количества фрэймшифт-мутаций (от англ. frame - рамка + shift: - сдвиг, перемещение) [1,2]. МСН можно обнаружить у онкологических пациентов любого возраста, поскольку она возникает в ответ на нарушения в Системе Репарации Неспаренных Оснований ДНК (DNA mismatch repair; MMR), которая присутствует в клетках нашего организма на протяжении всей жизни.
MMR представляет взаимосвязанный клеточный процесс, в который вовлекаются гены, кодирующие белки MutS и MutL (MLH1, MLH3, MSH2, MSH6, MSH3 и PMS2). Основная задача MMR заключается в распознавании и устранении несоответствий в микросателлитах (коротких тандемно-повторяющихся фрагментах ДНК длиною от 2 до 6 нуклеотидов), которые разбросаны по всему геному и встречаются, в частности, в локусах генов, участвующих в канцерогенезе. Несоответствия могут возникать в процессе репликации ДНК в S-фазу клеточного цикла, при генетических рекомбинациях или под воздействием физических и химических повреждающих факторов и устраняются таким образом, чтобы мишенью для репарации служила только вновь синтезированная цепь ДНК, не вовлекая при этом родительскую цепь. Нарушения в Системе Репарации Неспаренных Оснований ДНК вызываются мутациями или гиперметилированием промоутерных участков (эпигенетическим «выключением») 4 генов: MLH1, MSH2, MSH6 и PMS2. Значительно чаще таким изменениям подвергаются гены MLH1 и MSH2, аномалии в которых детектируются в большинстве образцов опухолевой ткани с аномально функционирующей MMR (dMMR) и установленной МСН. В клетках с аномально функционирующей MMR (dMMR cells) происходят инсерции (вставки) или делеции (выпадения) нуклеотидов в микросателлитных участках, что, в конечном итоге, приводит к накоплению фрэйм-шифт мутаций и возникновению опухолей с МСН.
Согласно различным научным данным, МСН регистрируется в 15% всех случаев колоректального рака (КРР): 3% ассоциированы с синдромом Линча, т.е. вызываются герминальными мутациями генов MMR; 12% возникают спорадически, чаще всего путём гиперметилирования промоутерной области гена MLH1. Доказано, что спорадические опухоли с МСН, вызванные гиперметилированием гена MLH1, наблюдаются чаще у пациентов старше 50 лет, локализуются преимущественно в проксимальных отделах (правой половине) толстой кишки, а также отмечаются менее благоприятным прогнозом и большей склонностью к метастазированию, чем злокачественные новообразования (ЗНО), ассоциированные с синдромом Линча [3,4,5]. В исследовании Jenny N. Poynter et al были изучены 2 возрастные группы пациентов с установленной МСН [6]. В первую группу были включены 215 больных КРР, которым на момент установления диагноза было более 50 лет, а вторую группу составили 69 больных КРР младше 50 лет. Все образцы опухолевой ткани были исследованы на наличие герминальных мутаций в генах MMR, а также прошли иммуногистохимический анализ и ПЦР диагностику уровня метилирования гена MLH1. В первой группе частота встречаемости герминальных мутаций генов MMR (8.6%) была значительно меньше чем гиперметилирование промоутерной области гена MLH1 (63%). Во второй группе наблюдались прямо противоположные результаты: в 32 образцах (39%) опухолевой ткани с МСН были обнаружены мутации в генах MMR и всего в 7 образцах (14%) причиной МСН служило гиперметилирование промоутера MLH1. В другом исследовании, которое включало изучение 230 образцов КРР, Yiu R et al изучали частоту встречаемости МСН у 3 групп пациентов: 1) 87 лет [7]. Обнаружилось, что данный фенотип КРР был более характерен для 3-й группы (33%) чем для 1-й (21%) и 2-й группы (15%) соответственно. Также в ходе изучения образцов опухолевой ткани было установлено, что инактивация гена MLH1 была ассоциирована с пожилым возрастом (наблюдалось преимущественно в 3-й группе с частотой 83%; 24/29 образцов КРР с МСН), а также с локализацией опухоли в проксимальных отделах толстой кишки (25/29 образцов КРР с МСН; 86%). У пациентов младше 45 лет, для опухолей с МСН была более характерна дистальная локализация (62%) и инактивация гена MSH2 (44%).
Довольно любопытным является исследование, проведённое H Yamamoto et al, в котором МСН изучалась в 511 образцах КРР [8]. Частота встречаемости МСН в данном исследовании составила 12%, при этом гиперметилирование гена MLH1 обнаружилось в 26 из 56 (46.4%) всех опухолей с детектированной МСН. Также выяснилось, что опухоли с МСН, вызванные гиперметилированием MLH1 (тип а), обнаруживались у пациентов, которые были в среднем на 18 лет старше больных КРР с отсутствием данных за аномальное метилирование гена MLH1 (тип б). Таким образом, для КРР типа (а) дебют заболевания приходился приблизительно на 70.8 лет, в то время как тип (б) диагностировался у пациентов 52.9 лет. Вдобавок, было отмечено, что КРР с МСН и гиперметилированием промоутерной области MLH1 встречался в 2 раза чаще у пациентов женского пола, чем мужского, подтверждая предыдущие научные данные о том, что КРР с МСН и гиперметилированием MLH1 встречается преимущественно у пациентов более позднего возраста и ассоциируется с женским полом [9,10].
Несмотря на то, что микросателлитную нестабильность исследуют преимущественно у пациентов с колоректальным раком, все больше научных работ подтверждают её наличие при ЗНО различной локализации. Так, например, Kollin J Pritchard et al из Вашингтонского университета (г.Сиэтл, США) в 2016 г. опубликовали статью в журнале Nature, где подробно описали использование системы MOSAIC и The Cancer Genome Atlas для изучения частоты встречаемости МСН при 18 различных видах рака, а также выделили наиболее прогностически значимые локусы для определения данного фенотипа ЗНО [17]. Проанализировав 5,930 опухолевых экзомов (на сегодняшний день это самое большое исследование МСН в мире), им удалось установить, что МСН встречается при 14 видах рака и обнаруживается, преимущественно, при раке эндометрия (30%), раке толстой кишки (19%) и раке желудка (19%).
Рак эндометрия с МСН встречается только при гистологически эндометриоидном типе опухолей, характеризуется высокой степенью злокачественности, глубоким поражением миометрия, наличием у пациенток метастатических поражений лимфатических узлов и более поздним возрастом начала заболевания [11]. Zauber N.P. et al провели довольно интересное исследование, изучив МСН у двух групп пациенток, находившихся на лечении в Медицинском Центре Святого Барнабаса (Нью Джерси, США) с диагнозом РЭ [12]. Первую и вторую группу составили пациентки, которые были на момент исследования младше (101 человек) и старше (112 человек) 50 лет соответственно. Оказалось, что среди более молодых пациенток МСН обнаружилась в 20.8% всех образцов опухолевой ткани и коррелировала с наличием синдрома Линча в семейном анамнезе. В группе пациенток старше 50 лет МСН обнаруживалась значительно чаще (35/112 образцов; 31.2%), причём только в 6 образцах (17.1%) отсутствовали данные за аномальный уровень метилирования генов MMR. Полученные данные свидетельствуют о том, что риск возникновения спорадической формы РЭ с МСН увеличивается по мере старения организма и возникает в ответ на эпигенетические нарушения в MMR, в то время как у молодых пациенток при развитии данной патологии важнейшую роль играет наследственный компонент. Другое исследование, проведённое Daiva K. et al в Институте Онкологии Вильнюсского Университета, включало 109 пациенток с диагнозом РЭ, у которых отсутствовали данные за онкологически отягощённый семейный анамнез [13]. В ходе исследования обнаружилось, что средний возраст пациенток с МСН составил 65.7 лет (возрастной диапазон: 53 -80 лет). Данный фенотип детектировался в 2 раза чаще в тех случаях, когда опухоль выходила за пределы матки, чем в ситуации, когда опухоль локализовалась только в её пределах. Глубокое поражение миометрия (>50%) также отмечалось преимущественно в образцах с установленной МСН, подтверждая тем самым постулат о том, что МСН является прогностически неблагоприятным маркёром для РЭ в любом возрасте [11].
На сегодняшний день существуют довольно противоречивые данные о возрастных особенностях рака желудка (РЖ) с МСН. Учёные из Пусанского Национального Института (г.Сеул, Южная Корея) доказали, что риск развития РЖ с МСН увеличивается по мере старения организма [14]. Помимо этого, им удалось установить, что при таком фенотипе преобладает гистологически кишечный тип опухоли, который сопровождается периневральной и лимфоваскулярной инвазией, что указывает на агрессивное течение данного заболевания. Другая группа исследователей из Университета Хиросимы во главе с Sasao S провела изучение МСН в различных возрастных группах пациентов с РЖ. Выяснилось, что микросателлитная нестабильность встречалась почти в 2 раза чаще у пациентов младше 40 лет (15%) и была вызвана мутациями в гене MLH3. Важную роль также играл и пол пациентов. Так, у женщин до 40 лет МСН обнаружилась в 33% случаев, тогда как у мужчин аналогичной возрастной группы данный фенотип встречался гораздо реже и составил всего лишь 9% [15]. Наконец, Kanemitsu et al из Университета Кобе в Японии сравнили частоту встречаемости МСН в двух группах пациентов с РЖ [16]. В первую группу были включены лица с онкологически отягощённым семейным анамнезом, а вторую составили пациенты со спорадическими случаями РЖ. Выяснилось, что в первой группе доля образцов опухолей ткани с МСН была значительно выше и составила 33.3%, в то время как во второй группе данный фенотип обнаружился лишь в 5.4% всех образцов.
Заключение. Таким образом, опухоли с микросателлитной нестабильностью могут обнаружиться у пациентов в любом возрасте и будут различаться по ряду клинических, молекулярных и морфологических признаков. Стоит отметить, что при всех вышеописанных ЗНО, ключевую роль в возникновении МСН играют 2 механизма: эпигенетическая инактивация и герминальные мутации генов MMR. Для первого механизма риски значительно возрастают по мере старения организма и преимущественно вызываются гиперметилированием промоутера MLH1, в то время как опухоли, связанные с наследственными нарушениями MMR проявляются на более раннем этапе жизни. В заключении, женский пол является неблагоприятным прогностическим фактором развития ЗНО с МСН в любом возрасте.
Tanaka J, Watanabe T, Kanazawa T, et al. Left-Sided microsatellite unstable colorectal cancers show less frequent methylation of hMLH1 and CpG island methylator phenotype than right-sided ones. J Surg Oncol. 2007 Dec 1;96(7):611–8.
Miyakura Y, Sugano K, Konishi F, et al. Extensive methylation of hMLH1 promoter region predominates in proximal colon cancer with microsatellite instability. Gastroenterology. 2001 Dec;121(6):1300–9.
Lind GE, Thorstensen L, Lovig T, et al. A CpG island hypermethylation profile of primary colorectal carcinomas and colon cancer cell lines. Mol Cancer. 2004 Oct 11;3:28.
Malkhosyan SR, Yamamoto H, Piao Z, Perucho M. Late onset and high incidence of colon cancer of the mutator phenotype with hypermethylated hMLH1 gene in women. Gastroenterology. 2000 Aug;119(2):598.
Breivik J, Lothe RA, Meling GI, et al. Different genetic pathways to proximal and distal colorectal cancer influenced by sex-related factors. Int J Cancer 1997;74:664–669.
Thibodeau S, French AJ, Cunningham JM, et al. Microsatellite instability in colorectal cancer: different mutator phenotypes and the principal involvement of hMLH1. Cancer Res 1998;58:1713–1718.
An HJ, Kim KI, Kim JY, Shim JY, Kang H, Kim TH, Kim JK, Jeong JK, Lee SY, Kim SJ.Microsatellite instability in endometrioid type endometrial adenocarcinoma is associated with poor prognostic indicators// Am J Surg Pathol. 2007 Jun;31(6):846-53.
Kim JY, Shin NR, Kim A, Lee HJ, Park WY, Kim JY, Lee CH, Huh GY, Park DY. Microsatellite instability status in gastric cancer: a reappraisal of its clinical significance and relationship with mucin phenotypes // Korean J Pathol. 2013 Feb; 47(1): 28–35.