2.4.5. Эффективность метастазирования
зависит от характеристик как са-мих циркулирующих опухолевых клеток, так и их микроокружения в органах, в которые они внедрились. Механизмы, детерминирующие оседание одиночной опухолевой клетки и развитие из неё метастазов, во многом остаются ещё неясными.
В то же время очевидно, что возможность свершения этих процессов будет определяться результатами взаимодействия метастазирующих клеток с микроокружением по месту их новой дислокации. По нашему мнению, обсуждение данного вопроса с учётом некоторых положений кислородно-перекисной концепции канцерогенеза должно быть достаточно плодотворным.Напомним, что активно растущие участки неоплазмы гипероксичны и могут секретировать, в частности, АФК, продукты ПОЛ, ингибиторы дыхания и другие вещества. Выход их в общий кровоток и распространение по всему организму, с одной стороны, и транспорт различных антиоксидантов, глюкозы, азотистых соединений в неоплазму из отдалённых тканей, с другой, изменяют метаболизм в этих тканях по типу опухолевого (см. главу 6). Подобный обмен веществ отражается прежде всего на кровеносной системе, которая в качестве посредника первой воспринимает действие переносимых соединений. Растущая опухоль как «генератор» агрессивных окисляющих веществ влияет на форменные элементы крови и лимфы и обеспечиваемые ими гомеостатические системы организма. В аспекте же рассматриваемого в данном параграфе вопроса об условиях зарождения метастазов наиболее существенными представляются негативные изменения в стенках сосудов и повышение тромбогенного потенциала крови, обусловленные интенсификацией в них пероксидативных процессов и, несомненно, влияющие на результативность метастазирования.
Указанные выше опухолевая интоксикация и обмен веществ между нео-плазмой той или иной локализации и нормальными тканями организма при-водят к снижению в последних интенсивности митохондриального дыхания, содержания ATP и повышению уровня свободнорадикального ПОЛ (Мороз-кина, 1989).
В сосудистой стенке, являющейся одним из регуляторов системы гемостаза данное обстоятельство коррелирует с нарушением в ней синтеза и секреции этих регуляторов. В частности, известно, что перекиси липидов инактивируют простациклинсинтетазу и синтез эндотелием кровеносных сосудов простациклина – эндогенного ингибитора агрегации тромбоцитов (см. п. 1.7.1.4 и рис. 8). Подтверждая другие данные на этот счёт, Балуда с соавт. (1992) показали, что у онкологических больных угнетены синтез и освобождение в кровь простациклина, антитромбина III (основного антикоагулянта крови) и актива-тора плазминогена. Снижение антитромбогенной (антиагрегационной и антикоагулянтной) активности стенки сосудов в равной степени наблюдалось при различной локализации опухолей. Аналогичные эффекты были зафиксированы у животных при росте перевитой им опухоли РА-2. Отмечено также повыше-ние чувствительности тромбоцитов животных-опухоленосителей к индукторам агрегации. Авторы данного исследования правомерно считают указанные изменения звеном патогенеза метастазирования злокачественного роста.Действительно, взаимодействие опухолевых клеток с трансформирован-ными в сторону снижения антитромбогенной активности сосудистой стенкой и компонентами системы гемостаза должно быть важным моментом в формировании очагов будущих метастазов, а по некоторым данным (Warren, 1981) – вообще играет центральную роль в метастазировании. Наиболее очевидна роль пристеночного тромбообразования для фиксации метастазирующих клеток в кровеносном русле (Петик и др., 1999). Естественно поэтому, что восстановле-ние антиагрегационной активности стенки сосудов приводит к снижению частоты метастазирования у животных-опухоленосителей, поскольку блокирует взаимодействие онкогенно-тромбогенного эмбола с эндотелием сосудов и соответственно уменьшает риск возникновения вторичного очага опухолевого роста (Любина и др., 1996). В аспекте вышеизложенного неудивительна обобщённая ранее информация о том, что «тромбоциты оказывают влияние на все этапы развития гематогенных метастазов – от первоначального оседания и адгезии опухолевых клеток к стенке сосудов до их взаимодействия с эндотелием и субэндотелиальным матриксом» (Редченко и др., 1994).
По кислородно-перекисной концепции, для успешного локального приживления опухолевой клетки и начала роста метастаза необходимо наличие дисбаланса ∆К (ПО – АО) на уровне, соответствующем неравенству (см.
п. 1.1.2)∆П (ПО – АО) < ∆К (ПО – АО) < ∆Ц (ПО – АО),
а точнее, с учётом условий для апоптозов, – неравенству (см. п. 7.1.1)
∆А1 (ПО – АО) < ∆К (ПО – АО) < ∆А2 (ПО – АО)
Мы полагаем, что данное условие в прикрепляющейся к стенке сосуда опухолевой клетке может поддерживаться за счёт свойственной её внутриклеточной гипероксии, а также внешними по отношению к ней прооксидантами в стенке и русле сосуда, уровень которых, как отмечалось уже, повышен в организме опу-холеносителя. Необходимость соответствующего пероксигеназного состояния для образования метастазов подтверждается, например, результатами работы Шмалько и Смирнова (1991). В опытах на мышах линии C57BL/6 с карциномой Льюис и кроликах с карциномой Брауна-Пирс здесь исследовали влияние синтетических антиоксидантов на состав фосфолипидов и уровень ПОЛ в паренхиме и кровеносных сосудах лёгких. Было установлено, что антиоксиданты при использовании их в оптимальных дозах на этапе, предшествующем возникновению метастазов, проявляют выраженный антиметастатический эффект, препятствуя активации ПОЛ и нарушениям фосфолипидного спектра.
Следует, однако, иметь в виду, что из немалого числа гематогенно цир-кулирующих в организме опухолевых клеток, лишь единичные дают начало метастазам. Связано это, очевидно, с присутствием в организме различных противометастатических факторов. Одной из причин указанного феномена мо-жет быть то обстоятельство, что из-за неравномерности протекания процессов достаточные пероксигеназные и тромбогенные условия для «пленения» опухолевых клеток и последующего их размножения создаются, по-видимому, лишь в немногих участках органных капилляров. При этом приживляемость метастатических клеток зависит также от каких-то признаков их тканевой специфичности, определяющих органотропность этих клеток. Например, причастными к избирательной адгезии метастатических клеток могут быть специфичные эндогенные лектины (углеводсвязывающие белки-рецепторы) их плазматической мембраны, которые как и лектины нормальных клеток выполняют функции узнавания, взаимодействия с клетками и внеклеточными структурами микроокружения, клетками других систем организма (Глузман и др., 1992).
Описан также 2-стадийных процесс прикрепления циркулирующих опухолевых клеток к поверхности сосудистого эндотелия.
Так, Ровенский (1998) со ссылкой на известные работы (Honn, Tang, 1992; Bevilacqua, 1993) отмечает: начальная стадия избирательной адгезии путём взаимного «распознавания» углеводных цепей на поверхности опухолевых клеток и эндотелия сосудов органа-мишени обеспечивает лишь слабое сцепление, но оно вскоре несколько усиливается вследствие активации эндотелия тромбином и различными цитокинами, которые индуцируют экспрессию молекул селектинов Е и Р межклеточной адгезии; на 2-й стадии контакт между опухолевыми клетками и эндотелием упрочняется за счёт экспрессии последним других молекул адгезии – ICAM-1 и VCAM-1 из семейства иммуноглобулинов. В том случае, когда из отдельных прикрепившихся опухолевых клеток всё же образуются метастатические узлы, дальнейший рост их может остановиться, если они будут лишены неоваскуляризации. Реально же такого ограничения, по-видимому, нет, так как в крови онкобольных, например, раком лёгкого (Takigawa et al., 1998) повышен уровень VEGF – одного из самых сильных индукторов роста клеток эндотелия. Избыточное содержание VEGF в циркулирующей по всему организму крови должно, очевидно, способствовать росту метастазов путём их васкуляризации.Значительное противодействие возникновению очагов метастаза оказывают факторы, вызывающие окислительный цитолиз циркулирующих одиночных опухолевых клеток. Таковыми являются прежде всего иммунные факторы, в частности макрофаги и естественные клетки-киллеры (NK-клетки). В этой связи представляется интересным исследование, в котором изучали механизм пов-реждения опухолевых клеток в капиллярах альвеол лёгких (Weiss et al., 1988). Здесь обнаружено, что большинство опухолевых клеток погибает в системе лёгочной микроциркуляции. Причиной их гибели названы изменение давления в капиллярах в процессе дыхания, сдавливание стенками капилляра клеток опухоли и разрушение их поверхностной мембраны. Не менее реальным нам кажется другое объяснение: опухолевые клетки повреждаются не в результате действия неадекватных механических усилий, а вследствие кислородной интоксикации (окислительного цитолиза).
Факторами, инициирующими лизис, являются высокое рО2 в альвеолах и секретируемые лёгочными макрофагами АФК. Определённые типы опухолевых клеток, будучи адаптированы к этим пероксидантным условиям путём длительного селективного отбора, в принципе могут успешно противостоять кислородной интоксикации.В целом «макрофагальный» путь предотвращения метастазов в опухолевом организме не является достаточно надёжным, так как и он подвержен негативным изменениям. В процессе метастазирования в макрофагах и NK-клетках нарушается метаболизм аденозина, снижается продукция АФК по механизмам, рассмотренным нами в п. 2.3.10. Считают, что изменение функциональной ак-тивности макрофагов предшествует появлению метастатических узлов, а одно из условий успешного развития процесса метастазирования наряду с другими факторами – раннее нарушение функционирования в организме системы макрофагов (Балицкий и др., 1991).
В заключение отметим весьма любопытную интригующую гипотезу о молчащих метастазах, возникшую в связи с фактами спонтанного ревертирования клеток некоторых опухолей (карцином JB6, PDV и ранее описанных сарком) к неопухолеродному фенотипу (Лавровский, Субханкулова, 1998). Через 1-5 мес. непрерывного пассирования in vitro ревертанты вновь становились трансформированными, что подтверждалось и в экспериментах in vivo, когда развитие опухолей из ревертантных клеток сарком, привитых сингенным животным, соответствовало по времени вторичной трансформации ревертантов in vitro. По этим фактам исследователи высказали предположение о том, что «во многих опухолях соединительнотканного и эпителиального происхождения, по-види-мому, присутствуют молчащие ревертантные клетки, которые могут быть причиной молчащих метастазов и поздних рецидивов опухоли у человека и животных. Высокая частота реверсий и нестабильность фенотипа ревертантов говорят об эпигенетическом характере этих процессов».
Понимание причин рассмотренных в данной и ряде других работ (Noda, 1993; Sun et al., 1996) прямых и обратных реверсий на молекулярном уровне сейчас затруднительно.
Но можно догадываться, например, о том, что в гетерогенных клетках неоплазмы в ходе постепенной адаптации к пероксигеназным условиям отдельные элементы их антиоксидантной системы повышают свою эффективность, и некоторые из таких клеток «нормализуются». При возникновении же новых условий, приводящих опять к возрастанию АФК и дисбаланса ∆ (ПО – АО) и зависимым от них изменениям экспрессии генов, в том числе протоонкогенов (см. п. 1.1.1, 2.3.7-2.3.9), эти клетки могут ревертировать обратно в прежнее трансформированное состояние. Не исключено, что рассматриваемые реверсии связаны, прежде всего, с адаптивной вариацией количества и качества митохондрий и места их локализации в клетке как наиболее значимой составляющей её антиоксидантной системы. Рост числа функционально полноценных митохондрий и преимущественное расположение их в периферийной зоне клетки – признак высокой активности антикислородной ступени защиты, важное условие для снижения внутриклеточных рО2 и ПОЛ и, следовательно, для антиканцерогенеза. Уменьшение же числа митохондрий и/или скопление их в околоядерной зоне, где эти органеллы считаются относительно примитивными, слабодифференцированными (см. п. 3.6.1), должно приводить к обратному эффекту.В целом рассмотренная в настоящем параграфе роль пероксигеназных процессов в инвазивном росте и метастазировании неоплазм представляется достаточно обоснованной. С этих же позиций данный проблемный вопрос вкратце изложен и в нашей недавней статье (Лю и др., 2002).