Ядрышко – это самая динамичная структура клетки, и каждый его морфологический тип отражает уровни трех основных процессов, связанных с биогенезом рибосом: синтез прерибосомальной РНК, процессинг и миграцию рибонуклеопротеидных частиц в нуклеоплазму [8]. Для дифференцированных интерфазных клеток наиболее характерны ядрышки кольцевидного типа, а для активно пролиферирующих и синтезирующих – нуклеолонемные нуклеолы. Промежуточное положение между кольцевидными и нуклеолонемными типами занимают нуклеолы переходного типа [1]. Способность к ассоциации ядрышковых организаторов, наряду с амплификацией рибосомных генов, приводит к образованию функционально активных типов ядрышек из менее активных, путем их слияния [3]. Одним из основных признаков уровня морфофункциональной активности ядрышка является количество фибриллярных центров (ФЦ). Так, для кольцевидного ядрышка характерен один крупный ФЦ, для нуклеолонемного 5 и более ФЦ, а для переходного типа – промежуточное количество ФЦ (от 2 до 4).
Белок нуклеофозмин (В23) является мультифункциональным протеином и по современным данным – это основной аргентофильный белок ядрышка. Морфофункциональная активность белка B23 тесно взаимосвязана с регуляцией клеточного цикла. Данный белок слабо экспрессируется покоящимися клетками (в фазе G0), но его количество начинает увеличиваться сразу же после стимуляции клеток к делению и прогрессивно возрастает вплоть до G2-периода [14].
Морфофункциональная активность нуклеолярного аппарата клеток при метастазировании исследована в опухолях некоторых локализаций [5, 6, 15, 11]. Так, данными Toshikazu Matsuo (1993) показано, что при раке желудка количество ядрышковых организаторов увеличивалось в опухолях, которые имели метастазы в регионарные лимфатические узлы. Гиперэкспрессия нуклеофозмина была взаимосвязана с наличием метастазов при раке толстой кишки, плоскоклеточной карциноме полости рта [12, 10]. В то же время при раке желудка при наличии метастазов в первичной опухоли наблюдали уменьшение экспрессии нуклеофозмина [13].
Исследований активности нуклеолярного аппарата клеток первичной опухоли рака почки при метастазировании в литературе нами не обнаружено.
Целью исследования настоящей работы явилось изучение морфофункциональной активности нуклеолярного аппарата опухолевых клеток локализованного и метастатического почечно-клеточного рака почки (ПКР).
Материалы и методы исследования
Материалом для исследования послужили 103 почки, резецированные по поводу рака в Алтайском филиале РОНЦ им. Блохина РАМН. Регионарные и отдаленные метастазы были обнаружены в 16 случаях. Средний возраст больных составил 59,1 ± 0,9 лет. Мужчин было 49 (47,6 %), женщин – 54 (52,4 %). Выполняли гистохимическое и иммуногистохимическое окрашивание ядрышковых организаторов. Гистохимическое окрашивание ядрышек проводили по методу Daskal Y., et al., 1980 [9] в нашей модификации [2]. Докраску ядра осуществляли 1 % раствором метилового зеленого. Высчитывали следующие параметры нуклеолярного аппарата: среднее количество ядрышек на 1 ядро; среднее количество ФЦ на 1 ядро; среднее количество кольцевидных (КЯд), переходных (ПЯд) и нуклеолонемных (НЯд) морфофункциональных типов ядрышек на 1 ядро и среднее количество ФЦ на 1 ядрышко.
Иммуногистохимическое исследование нуклеофозмина (B23) проводили с применением моноклональных антител – nucleophosmin n/B23, клон mouse mAb23 (фирма «Labvision»). Оценивали интегральную оптическую плотность нуклеофозмина в ядрышке с использованием системы компьютерного анализа изображений, состоящей из микроскопа Leica DМЕ, цифровой камеры Leica EC3 (Leica Microsystems AG, Германия), персонального компьютера и программного обеспечения ВидеоТест-Морфология 5.2. Количество белка B23 выражали в условных единицах (у.е.).
Статистический анализ проводили с использованием программы Statistica 6.0. При сопоставлении средних величин использовали критерий значимости Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05. Коррелятивные взаимоотношения оценивали с помощью критерия Пирсона.
Результаты исследования и их обсуждение
При окраске нитратом серебра ядрышки опухолевых клеток имели коричневатую окраску, на фоне которой были четко видны ФЦ в виде округлых или продолговатых гранул черного цвета.
Результаты исследования показали, что в клетках локализованного рака количество ядрышек составило 1,5 ± 0,02, а в опухолях с наличием метастазов число ядрышек достоверно возрастало до 1,9 ± 0,05 на 1 ядро (p = 0,0000001) (таблица).
При рассмотрении морфофункциональных типов ядрышек показано, что количество КЯд в клетках локализованных опухолей составило 26,5 % ± 2,5, а в метастатических оно достоверно уменьшалось до 5,0 % ± 1,4 (p = 0,0001) (рис. 1). Уменьшение числа КЯд коррелировало с наличием метастазов (r = –0,40; p = 0,0001).
Число ПЯд в локализованных опухолях составило 48,8 % ± 2,6, а в метастатических оно было равно 22,9 % ± 3,6 (p = 0,00002). Количество ПЯд было взаимосвязано с наличием метастазов (r = –0,44; p = 0,0001). Число ФЦ в ПЯд локализованных опухолей составило 2,8 ± 0,02, в метастазирующих оно увеличивалось до 3,0 ± 0,05 (p = 0,02).
Содержание НЯд в локализованных опухолях было равно 24,7 % ± 3,4, а в метастатических оно возрастало до 72,1 % ± 4,05 (p = 0,0000001) (рис. 1). Возрастание содержания НЯд в ядрах клеток опухолей коррелировало с наличием метастазов (r = 0,57; p = 0,0001). При этом содержание ФЦ в НЯд локализованных опухолей было равно 7,0 ± 0,1, а в метастазирующих опухолях оно возрастало до 12,3 ± 0,3 (p = 0,001).
В опухолях без наличия метастазов среднее число ФЦ составило 5,0 ± 0,1, а в метастазирующих оно достоверно возрастало до 17,5 ± 0,4 (p = 0,001) (таблица). Количество гранул серебра на 1 ядро было взаимосвязано с наличием метастазов (r = 0,68; p = 0,0001).
Рис. 1. Нуклеолярный аппарат локализованного и метастатического рака почки: а – ядрышки кольцевидного и переходного типов в ядрах опухолей без метастазов; б – ядрышки нуклеолонемного типа в ядрах клеток метастазирующих опухолей. Окраска нитратом серебра по Y. Daskal, докрашивание метиловым зеленым. Увеличение х 1000
Параметры активности нуклеолярного аппарата опухолевых клеток ПКР в зависимости от наличия или отсутствия метастазов
|
Параметры нуклеолярной активности |
Наличие метастазов |
|
|
М(0) |
M(+) |
|
|
Среднее число ядрышек на 1 ядро |
1,5 ± 0,02* |
1,9 ± 0,05* |
|
Среднее количество КЯд на 1 ядро (%) |
26,5 % ± 2,5* |
5,0 % ± 1,4* |
|
Среднее количество ПЯд на 1 ядро (%) |
48,8 % ± 2,6* |
22,9 % ± 3,6* |
|
Среднее количество НЯд на 1 ядро (%) |
24,7 % ± 3,4* |
72,1 % ± 4,05* |
|
Среднее количество ФЦ на 1 ПЯд |
2,8 ± 0,02* |
3,0 ± 0,05* |
|
Среднее количество ФЦ на 1 НЯд |
7,0 ± 0,1* |
12,3 ± 0,3* |
|
Среднее число ФЦ на 1 ядро |
5,0 ± 0,1* |
12,3 ± 0,3* |
Примечание. *p < 0,05.
Для более детальной оценки морфофункциональной активности клеток по данным серебрения ядрышковых организаторов опухолевые клетки были нами распределены на группы в зависимости от числа ФЦ. Сравнительное сопоставление распределения клеточных элементов локализованных опухолей с метастатическими в зависимости от числа ФЦ выявило принципиально различный характер их группировки. В локализованных опухолях большинство клеток (72 %) имело от 1 до 5 ФЦ и 28 % клеток содержали от 6 до 30 ФЦ. Гистограмма, характеризующая распределение клеток, отличалась сдвигом влево, одновершинностью и высоким пиком. Иной вид имела гистограмма карцином с наличием метастазов. Большинство клеток (99,3 %) принадлежало к классам клеток, содержащих от 6 до 51 более ФЦ. Гистограмма была растянута вправо за счет клеточных элементов с большим содержанием ФЦ на 1 ядро. Другими особенностями гистограммы были многовершинность и отсутствие высоких пиков, что является отражением широкой вариабельности клеточных элементов метастазирующих опухолей по количеству ФЦ (рис. 2).
При иммуногистохимической окраске ядрышек на белок нуклеофозмин (B23) ядрышки опухолей при локализованном ПКР окрашивались в светло-коричневый или темно-коричневый цвет. Интегральная оптическая плотность белка на 1 ядрышко при этом составила 1339,45 ± 198,1 у.е. При метастатическом раке почки ядрышки выглядели темно-коричневыми или черными, а оптическая плотность белка достоверно возрастала по сравнению с локализованным раком почки до 2674,45 ± 45,6 у.е. на 1 ядрышко (рис. 3, 4). Экспрессия нуклеофозмина (B23) коррелировала: с наличием регионарных и отдаленных метастазов (r = 0,36; p = 0,01), с числом ФЦ в ядрышках клеток (r = 0,79; p = 0,0001) и количеством НЯд в клетках опухоли (r = 0,59; p = 0,002). В наиболее активных НЯд с большим количеством ФЦ оптическая плотность белка достигала до 15779,1 у.е.
Рис. 2. Гистограмма, характеризующая распределение клеток по числу ФЦ на 1 ядро в метастазирующих Мts (+) опухолях и опухолях без метастазов Mts (–). По оси абсцисс – количество гранул серебра на 1 ядро; по оси ординат – процентное содержание клеток
Рис. 3. Гистограмма, характеризующая интегральную оптическую плотность экспрессии белка нуклеофозмина (B23) в метастазирующих Мts (+) опухолях и опухолях без метастазов Mts (–). По оси абсцисс – наличие метастазов; по оси ординат – интегральная оптическая плотность нуклеофозмина (B23)
Рис. 4. Экспрессия белка нуклеофозмина (B23) в клетках локализованного и метастатического рака почки: а – низкая экспрессия белка нуклеофозмина (B23) в ядрышках клеток локализованного рака почки; б – гиперэкспрессия белка нуклеофозмина (B23) в ядрышках клеток метастатического рака почки. Иммуногистохимическая реакция. Увеличение х 1000
Таким образом, значения показателей изученных нуклеолярных маркеров достоверно возрастали в первичных опухолях с метастазами по сравнению с локализованными новообразованиями. Констатируя данный факт, мы считаем возможным присоединиться к мнению тех авторов [4, 7], которые считают, что метастазирование злокачественных опухолей в целом и ПКР в частности осуществляется за счет определенных клонов опухолевых клеток, имеющих большую потенцию к злокачественному росту. Чем больше опухолевая клетка содержит нуклеолонемных ядрышек, ФЦ на 1 ядро и чем больше в ядрышках белка нуклеофозмина (B23), тем выше злокачественность рака почки. Широкая вариабельность клеточных популяций опухоли по активности нуклеолярного аппарата является результатом патологической эволюции опухолевых клеток при ПКР и составляет звено патогенеза селекции клеток с высоким метастатическим потенциалом. В метастазах такие пулы опухолевых клеток приобретают еще более выраженные злокачественные свойства. Поэтому нахождение субпопуляций опухолевых клеток с высокими показателями ядрышковой активности и гиперэкспрессией белка нуклеофозмина (B23) в первичной опухоли может указывать на риск развития метастазов и неблагоприятный прогноз течения заболевания. Изучение морфофункциональной активности нуклеол и экспрессии ядрышкового белка нуклеофозмина (B23) в опухолевых клетках может быть использовано при оценке риска развития метастазов на дооперационном этапе, планировании объема хирургического лечения и при прогнозировании течения почечно-клеточного рака.
Рецензенты:Цеймах Е.А., д.м.н., профессор, зав. кафедрой оперативной хирургии и патологической анатомии, ГБОУ ВПО АГМУ, г. Барнаул;
Высоцкий Ю.А., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной анатомии, ГБОУ ВПО АГМУ, г. Барнаул.
Работа поступила в редакцию 19.12.2014.