2.1. АНТИГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ И КАНЦЕРОГЕНЕЗ
Сложность перестройки функционирования иммунитета, всегда имеющая место в процессе канцерогенеза, является главным образом отражением глубоких антигенных изменений, сопровождающих неопластическую трансформацию клеток-мишеней.
Это изменения пяти основных типов: 1) появление поверхностных опухолевых специфических трансплантационных антигенов TSTA[III] (tumor specific transplantation antigen; 2) экспрессия эмбриональных белков; 3) утрата и появление' органо- или тканеспецифических антигенов, свойственных нормальным клеткам данного организма, но другой органной или тканевой специфичности (антигенная метаплазия); 4) появление вирусспецифичсских и вирусиндуцированных антигенов; 5) экспрессия реверсивных антигенов, свойственных представителям других биологических видов.Перечисленные антигенные отличия опухолевых тканей от нормальных, помимо синтеза TSTA и вирусспецифичсских антигенов, обусловливаются, с одной стороны, как геномными (делении, амплификации, транслокации протоонкогенов и др.), так и эпигеномными изменениями, т. е. дерепрессией (появление новых антигенов) и репрессией («упрощение» антигенной структуры) определенных клеточных генов, а с другой — нарушением механизмов транскрипции и посттранскрипционных модификаций процессинга. Все эти белки, возникающие, вероятно, вследствие неопластической трансформации, могут появляться на различных стадиях опухолевой прогрессии в результате измениний в функционировании генетической) аппарата клетки (генетическая нестабильность). Естественно, они моїут встречаться в нормальных клетках на разных этапах развития организма. В дифференцированных клетках они или отсутствуют, или находятся в неопределяемых количествах. Эти антигенные сдвиги имеются в тканях новообразований любого генеза и обусловливаются на генетическом, эпигенетическом и популяционном уровнях.
Вместе с тем следует особо подчеркнуть, что, несмотря на появление столь сложного сочетания разнообразных антигенов, ассоциированных со злокачественными новообразованиями, пока (даже с использованием высокочувствительных методов, таких как гибридомная технология) не удалось
обнаружить специфических опухолевых маркеров.
Очевидно, как правило, «наборы» различных антигенов в опухолях случайны и непредсказуемо изменяются в процессе опухолевой прогрессии. Однако имеются злокачественные новообразования (в основном с морфологическими и функциональными свойствами высокодифференцированных тканей), характеризующиеся устойчивыми органоспецифическими антигенами, все же наиболее общей чертой неопластически трансформированных клеток остаются случайные качественные и количественные изменения их антигенов в опухолевой прогрессии. Можно обратить внимание лишь на одну общую для всех злокачественных новообразований специфичность— постоянную экспрессию эмбриональных стадиоспецифических поверхностных антигенов (см. ниже).В опухолях вирусной природы существенная роль в неопластической трансформации клеток под действием опухолсродного вируса, как установлено, принадлежит, помимо указанной) выше, мутациям клеточного генома по типу вставки (при интеграции провируса с хромосомной ДНК), а также активации нротоонкогенов и клеточных промторов, изменяющих активность клеточных генов.
Принципиально важны исследования механизмов реэкспрессии провирусами генов, нс функционирующих в дифференцированных клетках, к анализу которых практически только приступили. С помощью метода молекулярного клонирования получены, например, клоны, содержащие гены, которые транскрибируются в трансформированных и не транскрибируются в нормальных клетках (Scott М R. et al., 1983 J. Показано, что транс крипты класса I активируются во всех трансформированных SV40 клетках, причем синтез этих РНК зависит от функции большой) Т-антигена SV40. Интересно, что РНК этою же класса активируются в фибробластах мыши, трансформированных ретровирусами и химическими канцерогенами. Активация транскрипционных единиц класса II менее универсальна и зависит от линии клеток, трансформированных папова- или ретровирусами.
Необходимо обратить особое внимание на индукцию провирусом генетических изменений в клетках, обусловливающих стабильный опухолевый фенотип в последующем, при полной утрате вирусных последовательностей (не определяются и вирусные белки).
Они наблюдались в различных тест-системах РНК- и ДНК-содержащих опухолсродных вирусов (Kuhlmann I., Doerfler W., 1983; Seif R. et al., 1983; Theile M. et al., 1983; Temin H., 1988, 1990; Dalgleish A. G., 1991 J. Эти генетические изменения, приводящие к опухолевой трансформации, пока не идентифицированы, хотя их связь с вирусной инфекцией твердо доказана. Предполагают, что некоторые фрагменты ДНК провирусов (нс обнаруживаемые современными методами), в частности промоторы и аміиіификаторьі, могут все же сохраняться в подобных «вируснегативных» опухолевых клетках.Следует заметить, что классификация антигенов нсопластичсски трансформированных клеток на опухолеассоциированные, эмбриональные и гетерогенные указывает лишь на тип иммунных сывороток, выявляющих соответствующий антиген. Группа I обнаруживается антисыворотками против опухолевой ткани, II — эмбриональной ткани того же вида животных, III — против тканей животных другого биологической) вида, хотя в общем правильно рассматривать все эти антигены как опухолеассоциированные.
В нашу задачу нс входит детальное описание всех этих перечисленных
выше белковых сдвигов, возникающих в процессе онкогенеза, поскольку весь этот огромный фактический материал неоднократно обобщался во многих обзорах и монографиях (ЗильберЛ.А., Абелев Г. И., 1962, ЗильберЛ.А., 1968; Агеенко А. И., 1969, 1974, 1975, 1978, 1986; Уманский Ю. А., 1974, 1975; Городилова В. В., Боева М. Н., 1974, 1983; Боева М. Н., Агеенко А. И., 1981, АгоснкоА.И. и др., 1982; Schrcibcr Н. et al., 1988; Old L. J., 1991; Sikora K., James N., 1991). Вместе с тем следует обратить внимание на очень важное обстоятельство; анализ всех этих многочисленных исследований антигенных изменений в динамике, которые претерпевают ткани-мишени (по сравнению с гомологичными нормальными тканями), показал, что с помощью такого подхода нс может быть решен вопрос о роли этих белковых нарушений в онкогенезе. Поэтому, естественно, принципиально важна разработка новых методических приемов, которые бы способствовали накоплению информации в данном направлении.
В этом отношении прежде всего важно выявить функциональную связь между оиухолсоас- социированными антигенами неопластичсски трансформированных клеток и приобретением ими селективных преимуществ по типу иммунологического усиления роста и аутостимуляции пролиферации. Поскольку на сегодняшний день наиболее стабильными маркерами опухолевой трансформации являются опухолеассоциированные эмбриональные, стадиоспецифические, дифференцированные поверхностные антигены, то мы прежде всего исследовали функциональную роль в онкогенезе именно этих эволюционно консервативных и устойчивых в опухолевой прогрессии белков. Однако сначала представим общую характеристику раковоэмбирональных белков.Эмбриональные антигены опухолевых клеток, Представления о морфо- функциональном сходстве опухолевых эмбриональных тканей и о происхождении новообразований из эмбриональных зачатков были сформулированы J. F. Cohnheim еще в 8()-х годах прошлого столетия. По реальному значению этой теории в науке (и самого подхода) ее следует оценивать как весьма продуктивную. Некоторые положения J. F. Cohnheim канти фактическое подтверждение. В настоящее время феномен эмбрионизации опухолей и значительного морфофункционального сходства эмбриональных и опухолевых тканей ни у кого не вызывает сомнений. Раковые эмбриональные антигены (РЭА), содержащиеся в опухолевой и эмбриональной ткани, описаны практически во всех исследованных новообразованиях вирусной и химической природы, а также в различных спонтанных опухолях животных и человека. Антигенную общность эмбриональных и опухолевых тканей человека впервые обнаружили L. Hirsfeld и W. Halbcr (1932). Эмбриональные а-глобулины найдены в генатомах, вызванных у мышей химическими канцерогенами (Абелев Г. И., 1963) и в генатомах человека (Татаринов Ю. С., 1964). Впоследствии этот антиген был обнаружен в ткани первичного рака печени и тератобластоме человека (Абелев Г. И., 1970, 1971, 1974). В. Я. Рогальский (1965), Р. Gold и соавт. (1970) выявили в ткани аденокарциномы толстой кишки РЭА, который затем был выделен в чистом виде и идентифицирован как гликопротсид (Gold Р.
et al., 1980). В сыворотке крови больных аденокарциномой толстой кишки содержались эмбриональные антигены. На ранних стадиях заболевания аденокапиномой толстой кишки эти белки определялись у 45%, при распространенном процессе — у 88—96% больных. После радикального удаления опухоли содержание РЭА снижалось до нуля (ZamcheckN. et al., 1972). РЭА были выявлены в желудочном соке больныхраком желудка и идентифицированы как эмбриональные сульфогликопротс- иды. Иногда они содержались и в желудочном соке, и слизистой оболочке нормального желудка.
Эмбриональный белок, содержащийся в плаценте и сыворотке крови беременных женщин, определялся и у больных различными раковыми новообразованиями. РЭА были обнаружены у больных раком легкою, молочной железы, мочевого пузыря, поджелудочной железы, яичника, предстательной железы и при других локализациях. 'Эги белки имели электрофоретическую подвижность |3-глобул и нов, по химическим и ссро.іоі ичсским свойствам отличались от «-глобулина и перечисленных выше РЭА [Alexander Р., 1972; Zamcheck N. et al., 1972). Появление эмбриональных белков нс специфично а ія бластоматозного процесса, поскольку в 50% случаев они обнаруживаются у больных с алкогольным циррозом печени, при заболевании почек, панкреатите, колите и у здоровых людей в возрасте старше 50 лет. РЭА также определяется в нормальной печени и при ее циррозе, хотя в значительно меньшей концентрации (1:5(ХХ) — 1:10 (XX)), чем при метастазах рака толстой кишки в печень [Alexander Р., 1972; Zamcheck N. et al., 1972).
В опухолях мезенхимальною происхождения (саркома мяіких тканей и костей) в сравнительно высокой концентрации, как было показано с помощью иммуноднффузнонною анализа, синтезируется эмбриональным нреальбумин (ЭПА-1), представляющий собой сульфогликопротеид [Татаринов Ю. С., 1989).
В саркомах и карциномах, индуцированных химическими канцерогенами и опухолеродными вирусами, были обнаружены главным образом РЭА трансплантационною тина. Эти белки выявлялись при выработке специфического иммунитета к различным опухолям с помощью предварительной вакцинации животных гомологичной, а в некоторых случаях и гетерологичной, эмбриональной тканью |Ambrose К.
К et al., 1971; Girardi A. J. et al., 1971, 1973). Новорожденным сингенным хомякам линии LVG/LAK или LSH/LAK A. Z. Girardi и соавт. (1973) вводили аденовирус типа 31, а в возрасте 4 нед их иммунизировали облученной сингенной эмбриональной тканью. При этом ткань!0-дневною эмбриона снижала на 40—50% количество особей с опухолями, а ткань 14-дневною эмбриона подобною упістсния канцерогенеза нс вызывала. Аналогичные результаты были получены и в экспериментах с вирусом SV4(), на этой же системе. Облученная 10-дневная эмбриональная ткань создавала иммунитет у взрослых хомяков к привикам КМХ)—5(ХХ) опухолевых клеток, индуцированных SV40. Иммунизация сингенной 10-дневной эмбриональной тканью вызывала образование цитотоксических антител, выявляемых с помощью диффузионных камер, содержащих клетки опухоли, индуцированной SV40, которые вводили внутрибрюшинно иммунизированным хомякам. Цитотоксические антитела обнаружены также у беременных и рожавших хомяков, у девственных животных они не определялись. Введение взрослым хомякам необлученной эмбриональной ткани вызывало развитие тсрато- моподобных новообразований У таких животных цитотоксические антитела к поверхностному актиі сну опухолей, индуцированных SV40, и трансплантационный иммунитет к указанной опухоли отсутствовали [Girardi A. J. et al., 1973)У мышей линии BALB/c, иммунизированных сингенной эмбриональной ікапью, облученной 5(ХХ) Р, рост клеток селезенки, инфицированных вирусом іеикоза Раушера, в диффузионных камерах угнетался на 49—60%
Рис 10. Специфичность антиэмбрио- нальной сыворотки.
П — печень. С — селезенка. Пч — почки. Л — легкие. Э — эмбриональная ткань хомяка. НХС — сыворотка хомяка. АСэ — антисыворотка к ткани эмбриона хомяка.
Рис. 11. Идентичность эмбриоспецифи- ческого и опухолеэмбрионального антигена.
Sa — саркома А-12.
(Girardi A. J. et al., 19711. К. К. Ambrose и соавт. (1971) хомяков линии LVG, нсона- тально зараженных вирусом SV40, иммунизировали вирусом SV40, облученными опухолевыми сингенными клетками, эмбриональной тканью человека, клетками ночки взрослого человека, лиофилизированными сингенными клетками опухоли, клетками 10-днсвною эмбриона хомяка. Иммунизация облученными опухолевыми клетками тормозила канцерогенез в 1 (Х)% случаев, вакцинация эмбриональной тканью человека и вирусом — соответственно в 50 и 62%. L. D. Berman (1972) методами непрямой иммунофлюоресцсн- ции и перекрестной адсорбции обнаружил антигены, общие для поверхности трансформированных разными опухолеродными вирусами клеток хомяка и эмбриональных клеток хомяка. Очевидно опухолевые и эмбриональные клетки, даже гетерологичные, содержат общие антигены, локализующиеся на поверхностных мембранах.
Новообразования, индуцированные опухолеродными вариантами аденовирусов, на наличие антигенной реверсии нс исследовались, поэтому И. С. Башкаев и А. И. Агеенко (1975, 1978) предприняли попытку обнаружить иммунодиффузнон- ными методами эмбриональные антигены в саркомах хомяков, вызванных аденовирусом человека типа 12 (А-12).
Использовали три группы экспериментальных аденовирусных опухолей хомяков: 1) первично-индуцированные саркомы А-12, вызванные введением новорожденным хомякам аденовируса человека тина 12; 2) перевивные саркомы А-12, прошедшие ряд пассажей на взрослых хомяках; 3) саркомы, возникающие после введения хомякам суспензии клеток легкого без макроскопически видимых метастазов от животных носителей саркомы А-12 , Агеенко А. И., 1974,. В качестве эмбриональной ткани хомяка использовали 10—12_дневные эмбрионы хомяка. Выли получены кроличьи антисыворотки к водно