Участие клеток костного мозга в формировании рака желудка.

Участие клеток костного мозга в формировании рака желудка.

Известно, что клетки костного мозга (КМ) активно миг­рируют в патологический очаг организма, участвуя в про­цессах репаративной регенерации [1], ангиогенеза в зоне ишемии [2], атерогенеза в стенке сосуда [3], фиброгенеза паренхиматозных органов [4,5], канцерогенеза [6]. Пока­зано, что основными клеточными популяциями костного мозга, способными к миграции в патологический очаг яв­ляются гемопоэтические и мезенхимальные стволовые клетки. Пока неясно, какую роль играют различные клеточ­ные популяции костного мозга в ремоделировании и эво­люции зоны дефекта - положительную или отрицательную. Это становится особо актуальным в связи с развитием методов клеточной трансплантологии, т.е. привнесением этих клеточных популяций извне, в организм уже имеющий патологический очаг.

В недавней работе, опубликованной в Science, была показана способность клеток КМ в патологических усло­виях формировать рак желудка.

Известно, что хроническое инфицирование слизистой желудка helicobacter pylori, сопровождающееся развитием язв, ассоциировано с высоким риском канцерогенеза [7]. Группа Wang исследовала миграцию и «долговременное поведение» клеток КМ в очаге хронического воспаления слизистой желудка, вызванного helicobacter felis (HF). Для этого производили трансплантации костного мозга (ТКМ) мышам-реципиентам с моделью рака желудка от синген-ных доноров, трансгенных по бета-галактозидазе (исполь­зуемой в качестве метки) и аллогенных - дикого типа.

У неинфицированных мышей engraftment в слизистую желудка отсутствовал. У таких мышей обнаруживали толь­ко 2 железы из 1780, имеющих меченые клетки, через 30 недель после ТКМ. Инфильтрация мечеными клетками выявлялась на первых неделях от начала инфицирования, однако, без каких-либо структурных нарушений клеток сли­зистой. С началом апоптоза клеток слизистой оболочки (на 6-8 неделях), количество меченых клеток прогрессивно увеличивалось. Они начинали обнаруживаться и в железах на 20 неделе, и, к 52 неделе замещали до 90% железис­тых клеток, подвергающихся апоптозу. Интересно, что при неинфекционном повреждении слизистой (крио- или хи-миодеструкция) после ТКМ обнаруживали только неболь­шое количество лейкоцитов и фибробласт-подобных кле­ток, несущих метку, но не engraftment донорских клеток. Кроме того, при химической деплеции париетальных клеток слизистой, эпителиальные клетки донорского происхож­дения не обнаруживались.­

Меченые клетки КМ (коричневое окрашивание) в формирующихся очагах железистой эпителиальной неоплазии.

Через год после инокуляции HF наблюдали развитие рака со всеми признаками дисплазии. Все эпителиальные (прежде всего железистые) клетки, подвергшиеся диспла-стическим изменениям, атипии и образовавшие рак, поло­жительно окрашивались на метку, т.е. имели КМ-проис-хождение. Эти клетки активно пролиферировали (было показано меткой BrdU) и вместе с собственной меткой (X-gal) несли эпителиальные маркёры (pan-cytokeratin+). В до­казательство происхождения рака именно из донорских клеток были выполнены трансгендерные ТКМ, несущего GFP метку (цыплёнка) летально облучённым самкам, ин­фицированным HF в течение 15-16 месяцев. Из тоталь­ной суспензии слизистой желудка сортировали GFP+/ CD45+, GFP+/CD45- и GFP-/CD45- субпопуляции и ок­рашивали их на эпителиальный маркёр (pan-CK) и поло­вые хромосомы. Чётко определялась популяция GFP+ (до­норского происхождения) опухолевых клеток, также несущих Y-хромосому и экспрессирующих pan-CK (т.е. имеющих эпителиальный фенотип).

Несколькими методами было показано, что образова­ние рака не зависит от слияния. Во-первых, не было обна­ружено двуядерных эпителиальных клеток, имеющих донор­скую метку. Исследование количества ДНК в клетках (FACS по пропидиум-йодид методу) до инфицирования, после инфицирования перед ТКМ и после образования рака из клеток КМ, не выявило никакой существенной разницы между этими группами. Наконец, при трансгендерных трансплантациях, все 10 000 отсортированных (FACS) GFP+/pan-CK+/CD45- клеток несли по одной X и Y-хро-мосомам.

Наконец, для уточнения вопроса - какая именно попу­ляция КМ может формировать рак желудка - выделяли гемопоэтические (lin-/Ro(dull)/Ho(dull)) и мезенхимальные (по адгезии к пластику) стволовые клетки. Обе клеточные популяции культивировали в среде, кондиционированной линией желудочного эпителия и в обычной (контрольной) среде. Только мезенхимальные клетки через 24 и 48 ча­сов начинали экспрессировать маркёры желудочного эпи­телия (без межклеточного взаимодействия и слияния). Исследователи делают вывод, что вероятнее всего, основное участие в формировании рака желудка в их экс­периментах приняли мезенхимальные стволовые клетки.

Интересно, что анализ (western blot) слизистой желудка через 12 и 16 месяцев от начала инфицирования выявил повышенную экспрессию SDF-1 и SCF-1 - основных факторов хоуминга (и градиента миграции) клеток костно­го мозга. Этого не наблюдалось в контроле - неинфициро-ванной слизистой сходных по возрасту мышей.

Таким образом, это исследование показывает активное участие клеток КМ в развитии процессов мета-, дисплазии и рака желудка в модели хронической инфекции helicobacter. Эти результаты ещё раз указывают на необходимость более тщательных исследований потенци­альной онкогенности взрослых стволовых клеток перед началом клинических испытаний методов клеточной транс­плантации.

По материалам □ Science 2004; 306: 1568-1571

ЛИТЕРАТУРА:

1. Wang D, et al. Chronic abdominal pain caused by heterotopic ossification with functioning bone marrow. Arch Pathol Lab Med 2004; 128: 321-323

2. Ceradini DJ, et al. Progenitor cell trafficking is regulated by hypoxic gradients through HIF-1 induction of SDF-1. Nat Med 2004; 10: 858 - 864

3. Abedin M, et al. Mesenchymal stem cells and the artery wall. Circ Res

2004; 95: 671

4. Hashimoto, et al. Bone marrow-derived progenitor cells in pulmonary

fibrosis. J Clin Invest 2004; 113: 243-252

5. Forbes S, et al. A significant proportion of myofibroblasts are of bone marrow origin in human liver fibrosis. Gastroenterol 2004; 126: 955-963

6. Warner J. Concepts of human leukemic development. Oncogene 2004;

23: 7164-7177

7. Watanabe T, et al. Helicobacter pylori infection induces gastric cancer in

mongolian gerbils. Gastroenterol 1998; 115; 3: 642-648