Особенности ангиогенеза при различных опухолях

д.м.н. Степанова Е.В.Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН

Bergers G, et al. Nat Rev Cancer 2002;3:401–10

Малые опухоли (1–2мм)

• аваскулярные• «молчащие»

Большие опухоли • васкулярные• метастатический

потенциал

Ангиогенный «переключатель»Гиперэкспрессия ангиогенных факторов, таких как VEGF

«Опухоль – это незаживающая рана»

TGF-Ang-1

Зрелый, стабильный сосуд

Анг-2

Дестабилизация сосудов под действием Анг-2

Стимуляторы: VEGF, bFGF и др.

Незрелый, активированный сосуд

Созревание сосудов при снижении уровня Анг-2

Деление, миграция, образование новых сосудов, чувствитель-ность к апоптозу

Опухолевые клетки

Тип опухоли Экспрессия

VEGF, %

Экспрессия

Flt-1, %

Экспрессия

Flk-1, %

Метастатическая меланома кожи 67 44 45

Увеальная меланома 64 86 25

Рак молочной железы 58 36 43

Рак толстой кишки 55 12 57

Рак яичников 63 37 29

Рак почки 60 16 14

Гигантоклеточная опухоль кости 100 64 100

Саркома мягких тканей 37 49 36

Konerding et al. In Molls and Vaupel, eds. Blood Perfusion and Microenvironment of Human Tumors, 2002

Нормальная ткань толстой кишки Рак толстой кишки

В опухоли образуется хаотичная кровеносная сеть, сосуды извиты, высокопроницаемы, встречаются геморрагии.

Электронная микроскопия нормальной микроваскулярной сети:

Четкая организация в артериолы, капилляры и венулы

Электронная микроскопия опухолевой микроваскулярной сети:

Потеря четкой иерархичности сети, артериолы, кипилляры и венулы не определяются

Рак почки. Окрашивание антителами к CD34

• Рост всех злокачественных опухолей является зависимым от количества сосудов

• Оценка кровоснабжения опухоли является маркером прогноза течения заболевания, наличия метастазов

• Прогностическая значимость показана для опухолей легкого, молочной железы, толстой кишки и других опухолей

Иммуногистохимческие методы - экспрессия стимуляторов ангиогенеза (VEGF, bFGF и другие)- экспрессия ингибиторов ангиогеназа (тромбоспондин и другие)- экспрессия других факторов, ассоциированных с ангиогенезом- количество сосудов в опухоли, выявляемых с помощью CD31, CD34 и VIII фактора

Биохимические методы- содержание стимуляторов неоангиогенеза в крови (VEGF, ангиогенин)- содержание ингибиторов неоангиогенеза (ангиостатин, эндостатин, вазостатин, и др)

Иммунологические методы- количество клеток-предшественников эндотелиальных клеток в крови- количество апототических эндотелиальных клеток

Генетические методы- полиморфизм генов, участвующих в ангиогенезе- мутации генов, участвующих в ангиогенезе

0,25

0,5

0,75

1

0 60 120 180 250

(мес)

Безр

ецид

ивна

я вы

жив

аем

ость

Низкая МПС

Высокая МПС

р=0,02

Больные с высокой МПС имеют высокий риск метастазирования (66%), медиана безрецидивной выживаемости 76 мес (95%CI 48-104 мес).

Больные с низкой МПС имеют низкую частоту метастазирования (20%), медиана безрецидивной выживаемости не достигнута.

Экспрессия VEGF+ сочетается с низкой безрецидивной выживаемостью

0

0,25

0,5

0,75

1,0

17,5 35,0 52,5 70,0 Время до появления метастазов, мес

5-

лет

няя

без

рец

ид

ивн

ая

вы

жив

аем

ост

ь

VEGF-

VEGF+

р0,001

Кровоснабжение опухоли: основные механизмыЭндотелиальные клетки

Лимфатические клетки

Клетки-предшественники ЭКОпухолевые клетки

Дедиференцированные опухолевые клетки

Ангиогенез

VEGF/VEGFR2

Ко-опция Tie-2/AngВаскулогенная мимикрия

Лимфоангиогенез VEGF-С/VEGFR3

ВаскулогенезVEGF/VEGFR2

Интуссусцептив-ный ангиогенезPDGF-B/Ang

• Основные методы детекции васкулогенной мимикрии в ткани опухоли– PAS окрашивание реактивом Шиффа,– ИГХ окрашивание антителами против коллагена IV,

ламинина , 5 цепи ламинина

Термин был введен в 1999 году по аналогии с васкуляризацией трофобласта

Различные виды PAS-структур в ткани рака почки (окрашивание реактивом Шиффа, х200)

сети паралелльные с пересечением арки

Структуры васкулогенной мимикрии в ткани рака почки

CD31/CD34 и PAS структуры, х200ИГХ, ламинин, х200Гематоксилин и эозин, х400

Исследования проведены совместно с Гуторовым С.Л.

Опухоли Частота встречаемости , %

Меланома кожи 69

Рак почки 56

Саркомы мягких тканей 37

Рак молочной железы 12

Рак толстой кишки 9

Рак яичников 16

По данным литературы:•Рак простаты•Глиобластома•Глиома •Рак гортани •Остеосаркома •и другие

Опухоль Количество микрососудов в областях

р

ВМ- ВМ+

Рак молочной железы

36+7 23+6 <0,05

Рак почки 56+11 19+12 <0,01

Отсутствие ВМ

Наличие ВМ

Время, месяцы

Безр

ецид

ивна

я вы

жив

аем

ость

15614413212010896847260483624120

Time, months

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

Dis

ease-fre

e s

urv

ival

censored

censored

censored

TP-NW+

TP+/NW+

TP+/NW-

TP-/NW-

Время, месяцы

Безр

ецид

ивна

я вы

жив

аем

ость

Гетеротрансплантат меланомы В16-F10 при лечении ингибитором PKС

•Показано, что многие ингибиторы ангиогенеза (эндостатин, ангиостатин, и другие) не блокируют васкулогенную мимикрию

•В экспериментах in vivo было показано, что при возникновении резистентности к антиангиогенной терапии в опухоли наблюдается формирование васкулогенной мимикрии

Нормальный кровеносный сосуд

Опухолевый кровеносный сосуд

Нормальные сосуды имеют межэндотелиальные щели размером

6-7 нм

Размер пор между эндотелиальными клетками зависит от типа опухолей и

варьирует от 380 до 2000 нм

белкам плазмы могут выходить за пределы сосудов и формировать матрикс, активирующий миграцию эндотелиальных клеток при ангиогенезе 1

увеличивается интерстициальное давление, которые препятствует диффузии больших молекул (н-р, химиопрепаратам или антителам) внутрь опухоли 2

усиливается локальную гипоксию3

1Pettersson A, et al. Lab Invest 2000;80:99–1152Netti PA, et al. Proc Natl Acad Sci U S A 1999;96:3137–42

3Shweiki D, et al. Proc Natl Acad Sci U S A 1995;92:768–72

Нормальная кровеносная сеть

Опухолевый ангиогенез

Нормализация кровотока

Неадекватное кровоснабжение

•Снижение гипоксии

•Снижение интерстициального давления в опухоли

•Повышение доставки химиопрепаратов

Антиангиогенная терапия

Снижение интенсивности кровотока на 40-44%

Снижение количества микрососудов внутри опухоли в 2 раза

Увеличение апоптоза опухолевых клеток в 2 раза

Снижение интерстициального давления внутри опухоли в 4 раза

Название препарата Мишень

Бевацизумаб VEGF

Афлиберцепт VEGF

Сутент (сунитиниб) PDGFRα,β, FGFR1,3 VEGFR1,2,3, c-kit, FLT, RET

Нилотиниб (тасигна) c-kit, PDGFR, Bcr-Abl

Дазатиниб (спрайсел) c-kit, PDGFR

Сорафиниб (нексавар) c-kit, FLT-3, VEGFR1,2,3, BRAF, PDGFR-β

Разопаниб (вотриент) PDGFRα,β, FGFR1,3 VEGFR1,2,3, c-kit

Crenolanib PDGFR

Olaratumab PDGFR

Regorafenib c-kit, VEGFR2,3, BRAF

Motesanib VEGF, PDGF, c-kit, RET

• Низкая чувствительность к стимуляторам и ингибиторам ангиогенеза (полимрфизм генов)

• Снижение чувствительности опухолевых клеток к гипоксии• Влияние опухолевого микроокружения• Компенсаторный эффект

Механизмы резистентности к антиангиогенной терапии

Опухолевые клетки

Опухоль-активированные фибробласты

Перициты

Эндотелиальные клетки

Иммунные клеткиПротеазы

VEGF

VEGFR2

PDGRβPDGF

Рак молочной железы человека

Опухоли молочной железы, имплантированные мышам

T47D

РМЖ-4

Рак толстой кишки человека

Опухоль толстой кишки, имплантированные мышам

РТК-9

Опухоль Клеточная линия

Количество сосудов в опухолях, перевитых

мышам

Среднее количество сосудов в опухолях человека

Рак толстой кишки

РТК-9 13+5 27+6

Рак молочной железы

Т47D

РМЖ-4

SKBR-3

13+3

12+4

14+3

28+6

Меланома B16 15+4 26+5

Модели на животных Опухоли человека

Подкожные ксенографты, редко используются ортотопически перевитые или спонтанные опухоли

Спонтанные

Гомогенные условия Гетерогенные условия

Размер опухоли Выживаемость

Опухолевый рост сравнительно быстрый

Опухолевый рост сравнительно медленный

Лечение начинается на ранних стадиях

Лечения часто начинается на поздних стадиях

Супрессия опухолевого роста может быть достигнута монотерапией

Монотрепия часто не эффективна