Гепатоцитарные ядерные факторы: нарушения при гепатоканцерогенезе
Гепатоцеллюлярная карцинома (ГК) - наиболее часто возникающая злокачественная опухоль печени и один из самых распространенных видов рака в мире [ Bosch, 1999 ]. Основными факторами риска для возникновения ГК являются хронические инфекции вирусами гепатита В и С , а также длительное воздействие канцерогенов . Описано множество сигнальных путей, важных для контроля функций печени и пролиферации гепатоцитов, однако молекулярные основы прогрессии ГК остаются недостаточно изученными [ Thorgeirsson, 2002 , Buendia, 2000 ].
Некоторые закономерности развития злокачественного фенотипа опухолей печени были исследованы на экспериментальной модели одноступенчатой прогрессии ГК мыши, которая состоит из медленнорастущей дифференцированной опухоли, полученной при химической индукции канцерогенеза диэтилнитрозамином и фенобарбиталом (мГК), и выщепившегося из нее in vivo при подкожной перевивке быстрорастущего дедифференцированного варианта (6ГК) [ Энгельгардт, 2000 ]. Интервал между перевивками in vivo, который составлял для мГК 5-7 месяцев, в 6ГК сократился до двух недель.
Прогрессия от мГК к 6ГК характеризовалась значительными морфологическими изменениями: утратой клеточной полярности, ослаблением межклеточных контактов и связи с внеклеточным матриксом (ВКМ), что позволило квалифицировать произошедшие изменения как эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) [ Кудрявцева Е.И. и др. 2001 ]. Эти явления сопровождались изменениями в экспрессии некоторых генов, кодирующих компоненты межклеточных контактов и адгезионные молекулы, - гиперэкспрессией альфаЗ-субъединицы интегрина , характерной в основном для незрелых и трансформированных гепатоцитов , подавлением экспрессии основного компонента щелевых контактов печени коннексина-32 и Е-кадхерина , которое произошло параллельно со значительным повышением уровня его транскрипционного репрессора Snail [ Peinado, 2004 ]. Кроме того, в ходе прогрессии клетки 6ГК приобрели способность к метастазированию и росту in vitro. Культура клеток 6ГК характеризовалась утратой эпителиальной морфологии, ослаблением межклеточных контактов и склонностью к трехмерному росту [ Кудрявцева, 2001 ].
Одновременно с утратой эпителиальных признаков при прогрессии в 6ГК произошло координированное подавление экспрессии широкого спектра гепатоспецифических генов [ Lazarevich, 2004 ], соответствующее типичному для карцином антигенному упрощению опухолей [ Абелев, 2003 ]. В то же время дедифференцированный вариант сохранил экспрессию ряда генов, специфичных для печени, что свидетельствует о гепатоцитарном происхождении опухоли.
Так как описываемая прогрессия ГК произошла очень быстро, но затронула широкий спектр клеточных свойств, было выдвинуто предположение, что она может быть связана с нарушением работы одного или нескольких мастер-генов, определяющих дифференцировку гепатоцитов. Оказалось, что при прогрессии от мГК к 6ГК произошло координированное падение уровней экспрессии целого блока транскрипционных факторов, влияющих на установление и поддержание гепатоцитарного фенотипа: HNF4aльфа , HNF1aльфа , HNF1бета , FoxA3 , HNF6 , C/EBPaльфа , FTF [ Lazarevich, 2004 ].
Таким образом, наблюдавшиеся изменения могли быть связаны с нарушением контроля дифференцировки, который был вызван репрессией гепатоцитарных факторов транскрипции с взаимосвязанной регуляцией.
Самой вероятной причиной по крайней мере некоторых фенотипических изменений, произошедших в ходе прогрессии, представляется нарушение функции HNF4aльфа , снижение экспрессии которого по сравнению с таковой в нормальной печени было описано в работах [ Kalkhul, 1996 , Flodby, 1995 , Spath, 1998 ]. Кроме того, HNF4aльфа оказался единственным из гепатоцитарных ядерных факторов, для которого in vitro была показана морфогенная активность [ Spath, 1998 ]. Исследования на мышиных эмбрионах, дефектных по экспрессии HNF4aльфа в эмбриональной печени, показали, что этот фактор абсолютно необходим для формирования печеночного эпителия в ходе раннего развития [ Parviz, 2003 ]. Более того, было установлено, что экзогенная экспрессия HNF4aльфа в культуре мышиных фибробластов NIH ЗТЗ может индуцировать мезенхимально- эпителиальный переход, характеризующийся приобретением клетками полигональной формы и мембранной локализацией Е-кадхерина и маркера плотных контактов ZO-1 .
Экзогенная экспрессия HNF4aльфа1 в культуре клеток 6ГК привела к значительным изменениям клеточной морфологии - клетки стали образовывать эпителиальные островки с плотными контактами, маркированными мембранной локализацией белка ZO-1 [ Lazarevich, 2004 ]. Восстановление эпителиальной морфологии при реэкспрессии HNF4aльфа характеризовалось нормализацией контактов клеток с внеклеточным матриксом (ВКМ) - восстановилась характерная для культур эпителиальных клеток локализация компонентов матрикса: фибриллы энтактина , фибронектина , ламинина и коллагена IV типа были расположены вдоль межклеточных контактов. Таким образом, клетки, экспрессирующие HNF4aльфа , образовывали более сформированную базальную мембрану, чем клетки исходной культуры.
Кроме того, реэкспрессия HNF4aльфа1 вызвала индукцию ряда гепатоспецифических генов, кодирующих транскрипционные факторы, метаболические ферменты и молекулы межклеточной адгезии. В частности, была выявлена четкая HNF4альфа-зависимая активация гепатоспецифических регуляторов HNF1aльфа , FTF , HNF6 , HNF4aльфа7 и FoxA3 , восстановление транскрипции основного компонента щелевых контактов печени коннексина-32 .
Экспрессия HNF4aльфа1 привела к снижению скорости пролиферации клеток дедифференцированной гепатоцеллюлярной карциномы (ГК) in vitro и к значительному замедлению роста опухоли при подкожной перевивке. Более того, у животных, привитых клетками, экспрессировавшими HNF4aльфа1 , в отличие от контрольной линии, не наблюдалось метастазов опухолевых клеток в легкие.
Таким образом, восстановление функции HNF4aльфа1 в культуре клеток дедифференцированной ГК привело к реверсии высокозлокачественного фенотипа опухолевых клеток, которая выразилась в частичном восстановлении эпителиальной морфологии, редифференцировке и замедлении пролиферации. Эти данные свидетельствуют о ключевой роли HNF4aльфа в координации процессов, связанных с прогрессией ГК.
