Participation of adhesion molecules in changing cell interactions during metastasis development
- Authors: Shevlyuk N.N1, Khalikova L.V2, Khalikov A.A2, Bakeev M.R2, Lipatov D.O2, Mustafin R.N2
-
Affiliations:
- Orenburg State Medical University
- Bashkir State Medical University
- Issue: Vol 15, No 4 (2020)
- Pages: 27-32
- Section: Articles
- Submitted: 16.01.2023
- Published: 10.12.2020
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/121966
- DOI: https://doi.org/10.23868/202012004
- ID: 121966
Cite item
Full Text
Abstract
Full Text
Введение Адгезия - процесс соединения клеток друг с другом и с различными внеклеточными субстратами, при этом для большинства клеток характерна избирательная адгезия. С нарушением избирательной адгезии связана способность опухолевых клеток к метастазированию. Метастазирование - процесс миграции опухолевых клеток из первичного опухолевого очага в отдаленные ткани и органы (вторичные очаги). Метастатический процесс состоит из ряда последовательных этапов: 1 - пролиферация опухолевых клеток и ангиогенез; 2 - локальная клеточная инвазия; 3 - интравазация и миграция; 4 - экстравазация; 5 - метастатическая колонизация и пролиферация [1, 2]. Наличие и последовательность этих процессов характерно для большинства злокачественных неоплазий [2, 3]. Выраженность метастатического процесса обусловливает агрессивность новообразований, а наличие вторичных очагов опухоли определяет терапевтический эффект от проводимого лечения. Многие аспекты механизмов злокачественной инвазии и метастазирования до конца не ясны [2-4]. Нуждаются в уточнении многие вопросы, касающиеся преобразований в опухолевых клеточных популяциях до появления метастазов, закономерности Гены & Клетки, том XV, № 4, 2020 28 ОБЗОРЫ неоангиогенеза в опухолях и прилежащих тканях, молекулярно-генетические механизмы развития метастатического процесса, в том числе, значение молекул адгезии клеток (МАК) в развитии метастатического процесса. Радикальное удаление опухоли не приводит к восстановлению измененных белков адгезии, тем самым оставляя возможность повторного злокачественного перерождения ткани в будущем [2]. В последние десятилетия шло интенсивное изучение молекул адгезии как прогностических маркеров опухолевого процесса [5-8]. Целью данной работы является обобщение имеющихся в научной литературе данных о роли молекул адгезии в нарушениях межклеточных взаимодействий при развитии метастазирования. Благодаря адгезии, клетки образуют определенные типы гистологических структур и прикрепляются к субстратам, в качестве которых выступают как сами клетки, так и молекулы внеклеточного матрикса. Взаимодействия по типам «клетка-клетка» и «клетка-матрикс» необходимы для поддержания структурнофункциональной целостности всех видов тканей. Потеря клеточной адгезии является одним из главных событий в развитии метастазирования [4-6]. Также стоит отметить, что ослабление межклеточных взаимодействий повышает резистентность злокачественных новообразований к цитотоксическим препаратам [6-8]. Большинство молекул клеточной адгезии представлены трансмембранными рецепторными белками, значительное количество которых выявляется в клетках эпителия, эндотелия и клетках иммунной системы [9-12]. Чаще всего молекулы адгезии на поверхности клеток группируются в кластеры, локализованные в разных участках цитолеммы, что обеспечивает формирование многочисленных контактов клетки. В структуре молекул адгезии выделают 3 домена: внутриклеточный домен, трансмембранный домен, внеклеточный домен [13]. Как и большинство трансмембранных белков плазмолеммы, молекулы адгезии клеток своими внутриклеточными доменами связаны с элементами цитоскелета (актин, а-актинин и т. д.). Внеклеточные домены белков образуют связи с другими клетками или же с веществами внеклеточного матрикса. Благодаря такой организации молекулы адгезии обеспечивают интеграцию внеклеточных сигналов в систему внутриклеточных сигнальных каскадов [14]. Основными типами белков клеточной адгезии являются кадгерины, интегрины, иммуноглобулины, селектины и хоуминговые рецепторы лейкоцитов [12-17]. Главная роль молекул адгезии заключается в формировании межклеточных контактов. Увеличение количества молекул адгезии на поверхности клеток достигается как быстрым перемещением имеющихся в цитоплазме молекул адгезии в цитолемму, так и повышением уровня синтеза новых молекул адгезии в клетке. Адгезивные белки обеспечивают функционирование внутриклеточных сигнальных систем. Они ответственны за поддержание гомеостаза, реактивности, адаптационных свойств и синтетической активности клетки [13]. Изменение в клетке синтеза молекул клеточной адгезии способно инициировать развитие метастазирования. Кадгерины Наиболее изученными представителями адгезивных белков являются кадгерины и интегрины. С данными рецепторами плазмолеммы связано значительное количество сигнальных систем, способных инициировать развитие инвазии и метастазирование. Кадгерины - кальций-зави-симые трансмембранные гликопротеины, они выполняют функцию рецепторов клетки и участвуют в формировании плотных межклеточных контактов практически во всех тканях организма [14, 15]. Внеклеточный домен кадгери-нов связывается с молекулами адгезии соседних клеток, а внутриклеточный домен (цитоплазматический хвост) образует соединения с цитоскелетом и цитоплазматическими белками, среди которых имеются различные катенины [18-22]. Структура кадгеринов содержит несколько полипептидных цепей, соединенных в общий белковый комплекс, и включает в себя продомен, цитоплазматический домен, трансмембранный домен и пять эктодоменов [21]. Семейство кадгериновых белков объединяет все трансмембранные полипептиды, имеющие в своем составе хотя бы один кадгериновый эктодомен [9, 21-23]. К настоящему времени известно свыше 20 белков, относящихся к семейству кадгеринов, их разделяют на три группы в зависимости от морфологических особенностей [21-23]. Наиболее часто в межклеточных контактах встречаются так называемые «классические» кадгерины. Они имеют особое значение при развитии метастазирования, к ним относят E-кадгерин (эпителиальный), P-кадгерин (плацентарный), N-кадгерин (нейрональный) и VE-кадгерин (сосудистый эндотелиальный) [13]. При изучении механизмов опухолевого процесса среди перечисленных кадгеринов наибольшее внимание исследователей привлекает Е-кадгерин, как прогностический фактор развития опухоли [18]. Для инициации метастазирования требуется ослабление Е-кадгериновых межклеточных взаимодействий вплоть до полной их потери. Снижение уровня кадгеринов связано с ингибированием транскрипции, с нарушением их перемещения на поверхность клетки [9, 13], оно приводит к нарушению связей, обусловленных кадгеринами, и сопровождается снижением экспрессии гена интегрина абр4, продукт которого участвует в формировании геми-десмосом. В результате клетки обретают способность к активной миграции и инвазии. Ряд авторов объясняют феномен нарушения межклеточных контактов в эпителиальном пласте и приобретения эпителиальными клетками способности к повышенной миграции концепцией эпителиально-мезенхимального перехода [24, 25], разработанной ещё в 60-е годы ХХ века Элизабет Хей для выяснения механизмов морфогенеза и регенерации [26]. При данном процессе происходит потеря плотных межклеточных и клеточно-базальных мембранных связей, опосредованных Е-кадгерином и интегрином абр4, и возникают N-кадгерин-зависимые взаимодействия, обусловленные р1 и р3 инте-гринами. Такие изменения наделяют клетку повышенным тропизмом к коллагену соединительной ткани. Также N-кадгерин активизирует сигнальный путь с участием Rho-ГТФаз, усиливает передачу сигналов от факторов роста фибробластов и модулирует сигнальный путь Wnt. Эти пути способствуют развитию агрессивного злокачественного фенотипа, который индуцирует появление во вторичных очагах опухоли [18, 27, 28]. При исследовании состава плазмолеммы опухолевых клеток были получены данные о гетерогенности интегрин-кадгеринового фенотипа. Это свидетельствует не в пользу концепции эпителиально-мезенхимального перехода, так как было обнаружено, что клетки содержат совокупность всех видов молекул клеточной адгезии, но в разных соотношениях [4, 29, 30]. Процесс инвазии опухоли зачастую сопровождается коллективной миграцией циркулирующих опухолевых клеток. В таких атипичных клеточных агрегатах наблюдается сохранение E-кадгериновых контактов, чем объясняется устойчивость неопластических конгломератов при их перемещении в системном кровотоке [30]. Аберрантный синтез Е-кадгерина связан с более поздними стадиями опухолевого процесса - с метастазированием [18-22]. Гены & Клетки, том XV, № 4, 2020 ОБЗОРЫ 29 Также было показано, что опухолевые клетки могут восстановить экспрессию гена Е-кадгерина, однако механизм и роль этого процесса исследованы недостаточно [18, 22, 23]. Кроме того, необходимо учитывать, что Е-кадгерин является не только мишенью в сигнальных путях, регулирующих клеточную адгезию, но сам способен посылать сигналы, регулирующие основные клеточные процессы (пролиферацию, цитодифференцировку, миграцию, апоптоз) [18]. Исследование экспрессии гена Е-кадгерина в первичных опухолях и их метастазах важно для разработки методов воздействия на адгезивные свойства опухолевых клеток различных химиотерапевтических и таргетных препаратов [5]. Прогностическое значение Е-кадгерина противоречиво и нуждается в дальнейшем углубленном изучении [18-23]. Интегрины При развитии метастазов не меньшую роль играют интегрины - белковый класс рецепторов, образованных двумя трансмембранными гликопротеинами. Семейство интегринов включает в себя 24 формы гетеродимерных молекул, сформированных комбинациями 18а и 8р субъединиц [31]. При интегрин-кадгериновых взаимодействиях кадгерины преимущественно участвуют в формировании злокачественного фенотипа и инвазивных свойств опухолевых клеток, а интегрины - в создании условий для активной миграции клеток, деградации экстрацел-люлярного матрикса, интравазации и экстравазации. Внеклеточный домен р-субъединицы интегрина содержит активный центр связывания двухвалентных металлов, в роли которых могут выступать ионы кальция или магния. Взаимодействие интегринового рецептора со своим лигандом вызывает конформационные изменения в металлсвя-зывающем сайте, благодаря чему существуют открытые и закрытые формы интегринов [32]. Большинство интегринов связываются с актиновым цитоскелетом посредством цитоплазматических линкерных белков (таллина, винкуллина, паксиллина) [14, 33, 34]. Благодаря таким двусторонним связям интегринов обеспечиваются изменения в подвижности клеток в ответ на преобразования межклеточной среды [33, 35]. Существуют разные классификации интегринов. По одной из классификаций их подразделяют на рецепторы пептидных участков Arg-Gly-Asp (RGD), рецепторы коллагена, рецепторы ламинина и лейкоцит-специфические интегрины [36]. Однако интегрины способны связывать и множество других физиологических лигандов, они служат рецепторами для различных патологических агентов [37, 38]. В то время как одни интегрины связываются только со специфическими лигандами внеклеточного матрикса (например, интегрин а5р1 с фибронектином), другие обладают более широким спектром присоединяемых веществ (например, интегрин аур3 связывается с фибронектином, витронектином, фибриногеном и тромбоспондином) [36]. Также интегрины обеспечивают коллективную клеточную адгезию, взаимодействуя с веществами внеклеточного матрикса и препятствуя дезинтеграции клеточных колоний [39]. Интегрины являются одними из основных рецепторов клеточной адгезии, которые имеют большое количество гетеродимерных форм, участвующих в функционировании различных сигнальных систем. Благодаря этому интегрины задействованы на каждом этапе развития злокачественного новообразования, в том числе и при метастазировании. Они участвуют в инвазии раковых клеток и передаче онкогенных сигналов на рецепторы факторов роста. Кроме того, интегрины определяют локализацию будущих метастазов и способствуют продолжительной миграции циркулирующих опухолевых клеток в системном кровотоке [31]. Для большинства солидных опухолей метастазиро-вание начинается с разрушения базальной мембраны раковыми клетками. Этот процесс требует протеолити-ческих ферментов матричных металлопротеиназ, концентрация которых увеличивается под воздействием интегрин-опосредованных сигналов [40]. Инвазивные карциномы проникают в строму и мигрируют в окружающую ткань в виде отдельных клеток или в виде клеточных кластеров с помощью множества различных интегрин-зависимых механизмов. Фибробласты после взаимодействия с интегриновыми рецепторами преобразуют внеклеточный матрикс [41], депонируют фибронектин [42, 43], регулируют его компактизацию и укладку [44, 45], что в совокупности создаёт условия для миграции опухолевых клеток. Интегрины занимают центральное место в процессе клеточной миграции. Они участвуют в перестройках межклеточных контактов, ремоделируют актин и образуют мембранные выпячивания [46]. Особый интерес представляют гетеродимеры интегрина а5р1 и аур3, которые при связывании с фибронектином вызывают разнонаправленные изменения в клеточной подвижности. Было обнаружено, что увеличение экспрессии гена а^рЗ относительно экспрессии гена а5р1, инициирует направленную миграцию клеток в двухмерном пространстве, тогда как повышенная экспрессия гена а5р1 увеличивает инвазию в трехмерных моделях [47, 48]. Имеются данные об инте-грин-опосредованной миграции клеток, связанной с экзо-сомной транспортировкой интегринов в будущие очаги метастазирования. Было показано, что опухолевые инте-грины абр1 и абр4 направляются в составе мембранных пузырьков в паренхиму легких, а интегрин аур5 транспортируется в печень. При достижении конечного органа или участка ткани экзосомы создают оптимальные условия для развития метастазирования, вызывая активацию генов специфических компонентов внеклеточного матрикса (в фибробластах легких наблюдается повышенный синтез ламинина и фосфорилирование SRC, а в гепатоцитах увеличивается концентрация фибронектина) и провоспа-лительного белка S100. Перестройка экстрацеллюлярного матрикса может происходить и в отсутствие связывания интегрина со своим лигандом: неструктурные белки матрикса, такие как галектин 3 и ангиогенный CYR61, активируют интегриновый рецептор. Интегрины опухолевых и эндотелиальных клеток участвуют также в таком важном этапе метастазирования, как экстравазация [49-52]. Иммуноглобулины Иммуноглобулины - самое большое семейство трансмембранных рецепторов, включающее в себя свыше 750 различных белков. Они состоят из трех доменов и их принцип построения аналогичен таковым у других типов молекул адгезии [8, 53]. Особенностью иммуноглобулинов является отсутствие в их структуре металлсвязывающего центра. Все члены иммуноглобулинового суперсемейства имеют иммуноглобулиноподобные домены, которые построены из многослойной структуры, включающей в себя антипараллельные р-складчатые листы [53]. Внеклеточный домен соединен с плазмолем-мой посредством гликофосфатидилинозитольных связей, взаимодействует с веществами экстрацеллюлярного матрикса и рецепторами других клеток. Внутриклеточный домен иммуноглобулинов, как и у всех типов молекул адгезии, взаимодействует с элементами актинового цитоскелета и кортикальным слоем. Среди членов семейства Гены & Клетки, том XV, № 4, 2020 30 ОБЗОРЫ иммуноглобулиновых рецепторов имеются различные белки, например белки комплексов гистосовместимости I и II типов, белки Т-клеточного рецепторного аппарата, вирусные рецепторы и другие гликопротеины клеточной мембраны [8]. При развитии метастазирования наибольший интерес представляют молекулы MCAM, L1CAM, NCAM, ALCAM, ICAM-1 и PECAM-1 [8]. Иммуноглобулины участвуют в формировании огромного количества межклеточных связей, тем не менее, роль и значимость этих молекул при развитии метастатического процесса изучена недостаточно. Это связано как со сложностью идентификации конкретных иммуноглобулиновых белков из всего суперсемейства, так и с большим количеством иммуноглобулин-зависимых сигнальных систем, перекрещивающихся между собой [8, 53]. Внеклеточные взаимодействия иммуноглобулинов приводят к передаче сигналов в цитоплазму клетки, что позволяет данным белкам участвовать не только в нормальных физиологических процессах, но и в патологических, например, в опухолевых [8, 53]. Иммуноглобулины активно участвуют в обеспечении коллективной миграции опухолевых клеток. Имеются сведения, что при меланоме и колоректальном раке [1 3] опухолевые клетки сохраняют частичную клеточную адгезию за счет функционирования молекул IgSF (NCAM, MCAM, ALCAM, L1CAM) и связанных с ними сигнальных систем. Активация данных белков происходит после разрушения внутриклеточной популяции Е-кадгериновых связей [54]. Иммуноглобулины задействованы в формировании резистентности раковых клеток к проапоптозным сигналам. Было показано, что лишь 40% клеток при злокачественной трансформации избегают апоптотической гибели посредством потери экспрессии гена tp53. Другие 60% клеток подвергаются атипичным перестройкам вследствие аберрантного синтеза иммуноглобулиновых молекул, ответственных за обеспечение антиапоптоти-ческих сигналов. Было обнаружено, что функциональная блокировка NCAM в опухолевых клетках может приводить к апоптотической гибели [55]. Приобретение клетками устойчивости к апоптозу способствует развитию опухолевого процесса, но для появления метастазов необходим такой важный процесс, как ангиогенез. Дисбаланс между про- и анти-ангиогенными молекулами вызывает патологическое развитие сосудов [56]. Гипоксия является одним из свойств солидных опухолей. Снижение уровня кислорода в клетке приводит к накоплению белка HIF-1, который инициирует транскрипцию VEGF (фактора роста эндотелия сосудов) и увеличивает синтез одноименного белка [57, 58]. После этого VEGF стимулирует выработку и регулирует функцию представителей IgSF (ICAM-1, VCAM-1, PECAM-1) в эндотелиоцитах [59, 60]. Так, ICAM-1 участвует в адгезии лейкоцитов к эндотелию и инициирует процесс их миграции. При активации клеток эндотелия концентрация этих молекул быстро увеличивается. В клетках эндотелия они являются поверхностными лигандами для интегринов [61]. Получены данные о том, что VCAM-1 выполняет аналогичную ICAM-1 функцию [62], а PECAM-1 регулирует адгезию к эндотелию и миграцию через имитацию эндотелиальных межклеточных контактов [63]. Иммуноглобулиновые белки могут увеличивать экспрессию генов матричных металлопротеиназ (ММП) [64], которые участвуют в деградации экстрацеллюлярного матрикса, что характерно для начальных этапов опухолевой инвазии и метастазирования. Повышение уровней MM^2 и MM^9 свойственно развитию большинства злокачественных новообразований и связанных с ними метастазов [65]. Имеются данные о корреляции между повышенной концентрацией ММП-2 при меланоме и возросшими концентрациями MCAM, NCAM. MCAM регулирует синтез ДНК-связывающего ингибиторного белка ID1 , а ID1 в свою очередь контролирует транскрипцию MM^2. Проинвазивная функция NCAM осуществляется за счет стимуляции сигнальных путей циклической аденозинмонофосфатной (цАМФ) протеинкиназы (PKA) и PI3K/AKT, которые перекрещиваются на транскрипционном факторе CREB и увеличивают уровень MMП2. Интерес представляет тот факт, что активация CREB усиливает выработку MCAM [66]. Такое явление позволяет предположить, что MCAM в иерархической структуре мессенджеров располагается ниже NCAM [8]. Селектины Селектины - молекулы сосудистой адгезии, опосредующие физиологические реакции воспаления, иммунитета и гомеостаза. Эти белки способствуют взаимодействию опухолевых клеток и компонентов крови (тромбоцитов, эндотелиальных клеток и лейкоцитов) во время прогрессирования рака. Селектины представляют собой молекулы, связывающие углеводы, которые соединяются с сиалированными и фукозилированными гликановыми структурами. Было показано, что усиленное метастазирование коррелирует с повышенной концентрацией лиганда селектина на опухолевых клетках [67]. Селектины - семейство белковых молекул, состоящее из трёх белков, которые синтезируются клетками костного мозга и клетками эндотелия: L-селектина, образующегося в лейкоцитах, E-селектина, вырабатываемого эндотелиальными клетками, и P-селектина, синтезируемого в тромбоцитах и эндотелиальных клетках. Все селектины имеют похожую структуру, состоящую из аминоконцевого лектинового домена, одного EGF-подобного домена, нескольких консенсусных повторов, одного трансмембранного домена и карбоксиконцевого цитоплазматического домена [68, 69]. Главная функция селектинов - привлечение и отбор лейкоцитов в места воспаления или в лимфоидные ткани. Также селектины участвуют в передаче сигналов между внутриклеточными компонентами и внеклеточными молекулами [70, 71]. Есть информация о том, что все представители селек-тинов способствуют метастазированию посредством рекрутирования миелоидных клеток [67]. P-селектин опосредует адгезию тромбоцитов и опухолевых клеток, L-селектин облегчает привлечение клеток, происходящих из миелоидных клеток, и вместе с E-селектином способствует эффективной экстравазации злокачественных клеток. Важно отметить, что селектинам требуются определенные углеводы в качестве вспомогательных факторов, в том числе Р-селектин-гликопротеиновый лиганд-1 (PSGL-1), сиалированные олигосахариды сиалил-Льюис a (sLe a) и x (sLe x) [72]. Клинические и экспериментальные данные доказывают, что повышенные уровни sLe x и sLe a связаны с плохим прогнозом из-за усиления метастазирования в ряде типов опухолей, таких как рак толстой кишки, желудка, предстательной железы, почки, поджелудочной железы и легких [72, 73]. На начальных этапах рекрутирования лейкоцитов L-селектины, вырабатываемые преимущественно Т-лимфоцитами, вместе с Р- и Е-селектинами эндотелиальных клеток взаимодействуют с эндотелиальными и лейкоцитарными углеводными лигандами соответственно. При первичной адгезии экспрессия генов членов суперсемейства IgSF (ICAM, CAM 1, VCAM-1) и генов интегринов повышается для более прочного прикрепления опухолевых Гены & Клетки, том XV, № 4, 2020 ОБЗОРЫ 31 клеток к эндотелию и передачи внеклеточных сигналов во время трансэндотелиальной миграции. После образования стабильных межклеточных связей, интегрины Р1, Р4 и представители суперсемейства IgSF активируются для дальнейшего укрепления первичных связей между опухолевой и эндотелиальной клетками посредством селектинов и увеличения колонизации здоровой ткани [72, 73]. Повышенная концентрация лиганда селектина на опухолевых клетках связана с прогрессированием рака и обеспечивает контакт с компонентами крови (тромбоцитами, лейкоцитами и эндотелием), особенно во время метастатической диссеминации [70, 73]. Зависимый от селектина рекрутинг лейкоцитов в опухолевые участки стимулирует метастазирование на стадиях инвазии, диссеминации, экстравазации и образования метастатической ниши. Индуцированная опухолью активация клеток эндотелия во время метастазирования усиливает выработку лиганда селектина, которая способствует L-селектин-зависимому рекрутингу клеток, происходящих из миелоидных клеток CD11b+ [74]. Хоуминговые рецепторы лейкоцитов Хоуминговые рецепторы лейкоцитов относятся к трансмембранным гликопротеинам. По сравнению с другими молекулами клеточной адгезии роль и значимость этих белков в процессах метастазирования является наименее изученной. Среди белков этого семейства наиболее полно охарактеризован белок CD44 (синонимы: Pgp-1, Ly-24, Hermes, рецептор хоуминга лимфоцитов, H-CAm, HUTCH-1), который является неспецифической молекулой адгезии, представителем семейства трансмембранных гликопротеинов. Ген, кодирующий белок CD44, содержит более 20 экзонов, в результате альтернативного сплайсинга экспрессируются многие его изоформы. Внеклеточный домен CD44 взаимодействует с гиа-луроновой кислотой, остеопонином, фибронектином, коллагеном и ламинином. Трансмембранный домен обеспечивает хоуминг лимфоцитов. Внутриклеточный домен взаимодействует с актиновыми филаментами цитоскелета посредством белков анкирина или ERM (ezrin-radixin-moesin) и обеспечивает передачу сигналов регуляции клеточного цикла [75, 76]. Было показано, что повышение уровня экспрессии гена CD44 обеспечивает инвазивный потенциал опухоли [75, 76], а гиперэкспрессия CD44 является независимым неблагоприятным фактором прогноза несветлоклеточного почечноклеточного рака [6]. Заключение Проведено обобщение имеющихся в научной литературе данных о роли молекул клеточной адгезии в нарушениях межклеточных взаимодействий при развитии метастазирования. Молекулы адгезивных белков участвуют в активации множества проонкогенных сигналов, которые в результате кумулятивного эффекта ряда факторов могут способствовать приобретению клетками инвазивных и миграционных свойств. Определена роль кадгеринов-E-кадгерина (эпителиального), P-кадгерина (плацентарного), N-кадгерина (нейронального) и VE-кадгерина (сосудистого эндотелиального) - в нарушении межклеточных контактов. Е-кадгерин оказался самым перспективным для дальнейшего исследования процессов метастазирования. В процессах клеточной миграции центральное место занимают интегриновые системы, среди которых наибольшее прогностическое значение имеют гетеродимеры а5р1 и аvp3. В межклеточных взаимодействиях в канцерогенезе значительный интерес представляют молекулы иммуноглобулинов MCAM, L1CAM, NCAM, ALCAM, ICAM-1 и PECAM-1, участвующие в передаче сигналов в цитоплазму клеток. P-, L-, E-селектины, рекрутирующие клетки крови в места воспаления или в лимфоидные ткани и способствующие экстравазации опухолевых клеток, могут быть использованы в качестве маркеров прогрессирования злокачественных неоплазм. Для определения инвазивного потенциала опухоли перспективен анализ хоуминговых рецепторов лейкоцитов.About the authors
N. N Shevlyuk
Orenburg State Medical University
L. V Khalikova
Bashkir State Medical University
A. A Khalikov
Bashkir State Medical University
M. R Bakeev
Bashkir State Medical University
D. O Lipatov
Bashkir State Medical University
R. N Mustafin
Bashkir State Medical University
References
- Sahai E. Illuminating the metastatic process. Nat. Rev. Cancer 2007; 7(10): 737-49.
- Бочарова О.А., Карпова Р.В. Адгезия в биологии рака. Российский биотерапевтический журнал 2006; 5(3): 55-9.
- Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 2011; 144(5): 646-74.
- Гельштейн В.И. Иммуноморфологический анализ опухолей человека с помощью моноклональных антител. Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина 2003; 14(3): 37-41.
- Пальцева Е.М., Варламов А.В., Секачева М.И. и др. Влияние предоперационной лекарственной терапии на экспрессию молекул адгезии в метастазах колоректального рака в печени. Архив патологии 2015; 77(3): 10-6.
- Москвина Л.В., Андреева Ю.Ю., Франк Г.А. и др. Прогностическая значимость экспрессии молекул адгезии при несветлоклеточных вариантах почечно-клеточного рака. Архив патологии 2013; 75(4): 3-8.
- Абдуллаева Г.М., Анурова О.А., Лактионов К.П. и др. Прогностическое значение иммуногистохимического исследования молекул межклеточной адгезии и рецепторов эпидермального фактора роста Her-2/NEU при неэндометриоидных формах рака тела матки. Архив патологии 2012; 74(1): 12-5.
- Wong C.W., Dye D.E., Coombe D.R. The role of immunoglobulin superfamily cell adhesion molecules in cancer metastasis. Int. J. Cell Biol. 2012; 2012: 9.
- Janiszewska M., Primi M.C., Izard T. Cell adhesion in cancer: Beyond the migration of single cells. J. Biol. Chem. 2020; 295(8): 2495-505.
- Harjunpaa H., Asens M.L., Guenther C. et al. Cell Adhesion Molecules and Their Roles and Regulation in the Immune and Tumor Microenvironment. Front. Immunol. 2019; 10: 1078.
- Lambert A.W., Pattabiraman D.R., Weinberg R.A. Emerging Biological Principles of Metastasis. Cell 2017; 168(4): 670-91.
- Moh M.C., Shen S. The roles of cell adhesion molecules in tumor suppression and cell migration: a new paradox. Cell Adh. Migr. 2009; 3(4): 334-6.
- Makrilia N., Kollias A., Manolopoulos L. et al. Cell adhesion molecules: role and clinical significance in cancer. Cancer Invest. 2009; 27(10): 1023-37.
- Mui K.L., Chen C.S., Assoian R.K. The mechanical regulation of integrin-cadherin crosstalk organizes cells, signaling and forces. J. Cell Sci. 2016; 129(6): 1093-100.
- Колесник А.П., Шевченко А.И., Туманский В.А. и др. Влияние Е-кадхерина на прогноз немелкоклеточного рака лёгкого. Архив патологии 2013; 75(5): 30-3.
- Alberts B., Johnson A., Lewis J. et al. Molecular biology of the cell. 4th ed. New York: Garland Science; 2002.
- Freemont A.J., Hoyland J.A. Cell adhesion molecules. Clin. Mol. Pathol. 1996; 49(6): 321-30.
- Засадкевич Ю.М., Бриллиант А.А., Сазонов С.В. Роль кадгеринов в норме и при развитии рака молочной железы. Архив патологии 2015; 77(3): 57-64.
- Чипышева Т.А., Гельштейн В.И., Ермилова В.Д. и др. Экспрессия молекул межклеточной адгезии Е-кадхерина и В-катенина в инфильтративных карциномах молочной железы. Архив патологии 2003; 65(3): 3-7.
- Чипышева Т.А., Ермилова Е.Д., Вишневская Я.В. и др. Экспрессия Е-кадгерина как дифференциально-диагностический тест для дольковых инфильтративных раков молочной железы. Архив патологии 2005; 67(6): 24-7.
- Shapiro L., Weis W.I. Structure and biochemistry of cadherins and catenins. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2009; 1(3): a003053.
- Бриллиант Ю.М., Бриллиант А.А., Сазонов С.В. Эпителиальные кадгерины и ассоциированные с ними молекулы при инвазивном дольковом раке молочной железы. Архив патологии 2017; 79(1): 12-8.
- Krudsen K.A., Wheelock M. Cadherins and the Mammary gland. J. Cell. Biochem. 2005; 95(3): 488-96.
- Kalluri R., Weinberg R.A. The basics of epithelal-mesenchymal transition. J. Clin. Invest. 2009; 119(6): 1420-28.
- Pastushenko I., Brisebarre A., Sifrim A. et al. Identification of the tumour transition states occurring during EMT. Nature 2018; 556(7702): 463-8.
- Репин В.С., Сабурина И.Н. Обратимые эпителио-мезенхимальные трансформации клеток в эмбриогенезе и постнатальном обновлении тканей. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2006; 1(3): 64-72.
- Wheelock M.J., Shintani Y., Maeda M. et al. Cadherin switching. J. Cell Sci. 2008; 121(6): 727-35.
- Mrozik K.M., Blaschuk O.W., Cheong C.M. et al. N-cadherin in cancer metastasis, its emerging role in haematological malignancies and potential as a therapeutic target in cancer. BMC Cancer 2018; 18(1): 939.
- Kroger C., Afeyan A., Mraz J. et al. Acquisition of a hybrid E/M. state is essential for tumorigenicity of basal breast cancer cells. PNAS 2019; 116(23): 11553-4.
- Padmanaban V., Krol I., Suhail Y. et al. E-cadherin is required for metastasis in multiple models of breast cancer. Nature 2019; 573(7774): 439-44.
- Hamidi H., Ivaska J. Every step of the way: integrins in cancer progression and metastasis. Nat. Rev. Cancer 2018; 18(9): 533-48.
- Ginsberg M.H. Integrin activation. BMB Rep. 2014; 47(12): 655-9.
- Hynes R.O. Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines. Cell 2002; 110(6): 673-87.
- Burridge K., Chrzanowska-Wodnicka M. Focal adhesions, contractility, and signaling. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1996; 12: 463-518.
- Aksorn N., Chanvorachote P. Integrin as a Molecular Target for Anticancer Approaches in Lung Cancer. Anticancer Res. 2019; 39(2): 541-8.
- Humphries J.D., Byron A., Humphries M.J. Integrin ligands at a glance. J. Cell Sci. 2006; 119(19): 3901-3.
- Arruda Macedo J.K., Fox J.W., de Souza Castro M. Disintegrins from snake venoms and their applications in cancer research and therapy. Curr. Protein Pept. Sci. 2015; 16(6): 532-48.
- Hussein H.A., Walker L.R., Abdel-Raouf U.M. et al. Beyond RGD: virus interactions with integrins. Arch. Virol. 2015; 160(11): 2669-81.
- Belvindrah R., Hankel S., Walker J. et al. Beta1 integrins control the formation of cell chains in the adult rostral migratory stream. J. Neurosci. 2007; 27(10): 2704-17.
- Munshi H.G., Stack M.S. Reciprocal interactions between adhesion receptor signaling and MMP regulation. Cancer Metastasis Rev. 2006; 25(1): 45-56.
- Gaggioli C., Hooper S., Hidalgo-Carcedo C. et al. Fibroblastled collective invasion of carcinoma cells with differing roles for RhoGTPases in leading and following cells. Nat. Cell Biol. 2007; 9(12): 1392-400.
- Attieh Y., Vignjevic D.M. The hallmarks of CAFs in cancer invasion. Eur. J. Cell Biol. 2016; 95(11): 493-502.
- Attieh Y., Clark A.G., Grass C. et al. Cancer-associated fibroblasts lead tumor invasion through integrin-p3-dependent fibronectin assembly. J. Cell Biol. 2017; 216(11): 3509-20.
- Cerri P., Chiarygi P. Cancer-associated-fibroblasta and tumour cells: A diabolic liaison driving cancer progression. Cancer Metastasis Rev. 2012; 31(1-2): 195-208.
- Erdogan B., Ao M., White L.M. et al. Cancer-associated fibroblasts promote directional cancer cell migration by aligning fibronectin. J. Cell Biol. 2017; 216(11): 3799-816.
- Paul N.R., Jacquemet G., Caswell P.T. Endocytic Trafficking of integrins in cell migration. Curr. Biol. 2015; 25: 1092.
- White D.P., Caswell P.T., Norman J.C. Alpha -5beta-3 and alpha-5beta-1 integrin recycling pathways dictate downstream Rho kinase signaling to regulate persistent cell migration. J. Cell Biol. 2007; 177(3): 515-25.
- Jacquemet G., Green D.M., Bridgewater R.E. et al. RCP-driven a5p1 recycling suppresses Rac and promotes RhoA activity via the RacGAP1-IQGAP1 complex. J. Cell Biol. 2013; 202(6): 917-35.
- Hamidi H., Ivaska J. Every step of the way: integrins in cancer progression and metastasis. Nat. Rev. Cancer 2018; 18(9): 533-48.
- Holash J., Maisonpierre P.C., Compton D. et al. Vessel cooption, regression, and growth in tumors mediated by angiopoietins and VEGF. Science 1999; 284(5422): 1994-8.
- Hakanpaa L., Sipila T., Leppanen V.M. et al. Endothelial destabilization by angiopoietin-2 via integrin p1 activation. Nat. Commun. 2015; 6: 5962.
- Cao Y., Hoeppner L.H., Bach S. et al. Neuropilin-2 promotes extravasation and metastasis by interacting with endothelial a5 integrin. Cancer Res. 2013; 73(14): 4579-90.
- Dermody T.S., Kirchner E., Guglielmi K.M. et al. Immunoglobulin superfamily virus receptors and the evolution of adaptive immunity. PLoS Pathog. 2009; 5(11): e1000481.
- Friedl P., Gilmour D. Collective cell migration in morphogenesis, regeneration and cancer. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2009; 10: 445-57.
- Goh A.M., Coffill C.R., Lane D.P. The role of mutant p53 in human cancer. J. Pathol. 2011; 223: 116-26.
- Nikitenko L.L. Vascular endothelium in cancer. Cell Tissue Res. 2009; 335(1): 223-40.
- Shibuya M., Claesson-Welsh L. Signal transduction by VEGF receptors in regulation of angiogenesis and lymphangiogenesis. Experimental Cell Research 2006; 312(5): 549-60.
- Semenza G.L. Targeting HIF-1 for cancer therapy. Nat. Rev. Cancer 2003; 3(10): 721-32.
- Kim I., Moon S.O., Kim S.H. et al. Vascular endothelial growth factor expression of intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1), and E-selectin through nuclear factor-kappa B. activation in endothelial cells. J. Biol. Chem. 2001; 276(10): 7614-20.
- Enciso J.M., Gratzinger D., Camenisch T.D. et al. Elevated glucose inhibits VEGF-A-mediated endocardial cushion formation: modulation by PECAM-1 and MMP-2. J. Cell Biol. 2003; 160(4): 605-15.
- Deng C., Zhang D., Shan S. et al. Angiogenic effect of intercellular adhesion molecule-1. J. Huazhong Univ. Sci. Technolog. Med. Sci. 2007; 27(1): 9-12.
- Ding Y.B., Chen G.Y., Xia J.G. et al. Association of VCAM-1 overexpression with oncogenesis, tumor angiogenesis and metastasis of gastric carcinoma. World J. Gastroenterol. 2003; 9(7): 1409-14.
- Park S., Di Maio T.A., Scheef E.A. et al. PECAM-1 regulates proangio-genic properties of endothelial cells through modulation of cell-cell and cell-matrix interactions. Am.J. Physiol. Cell Physiol. 2010; 299(6): 1468-84.
- Hofmann U.B., Houben R., Brocker E.B. et al. Role of matrix metallo-proteinases in melanoma cell invasion. Biochimie 2005; 87(3-4): 307-14.
- Hua H., Li M., Luo T. et al. Matrix metalloproteinases in tumorigenesis: an evolving paradigm. Cell. Mol. Life Sci. 2011; 68(23): 3853-68.
- Xie S., Price J.E., Luca M. et al. Dominant-negative CREB inhibits tumor growth and metastasis of human melanoma cells. Oncogene 1997; 15(17): 2069-75.
- Borsig L. Selectins in cancer immunity. Glycobiology 2018; 28(9): 648-55.
- Kansas G.S. Selectins and their ligands: Current concepts and controversies. Blood 1996; 88(9): 3259-87.
- Ley K. The role of selectins in inflammation and disease. Trends Mol. Med. 2003; 9: 263-8.
- Laubli H., Borsig L. Selectins promote tumor metastasis. Semin. Cancer Biol. 2010; 20(3): 169-77.
- Zarbock A., Muller H., Kuwano Y. et al. PSGL-1-dependent myeloid leukocyte activation. J. Leukoc. Biol. 2009; 86(5): 1119-24.
- Paschos K.A., Canovas D., Bird N.C. The engagement of selectins and their ligands in colorectal cancer liver metastases. J. Cell. Mol. Med. 2010; 14(1-2): 165-74.
- Witz I.P. The selectin-selectin ligand axis in tumor progression. Cancer Metastasis Rev. 2008; 27(1): 19-30.
- Laubli H., Stevenson J.L., Varki A. et al. L-selectin facilitation of metastasis involves temporal induction of Fut7-dependent ligands at sites of tumor cell arrest. Cancer Res. 2006; 66(3): 1536-42.
- Iczkowski K.A. Cell adhesion molecule CD44: its functional roles in prostate cancer. Am.J. Transl. Res. 2010; 3(1): 1-7.
- Данилова Н.В., Андреева Ю.Ю., Завалишина Л.Э. и др. Маркеры стромальной инвазии при фоновых и предраковых изменениях железистого эпителия и аденокарциноме шейки матки. Архив патологии 2012; 74(4): 28-34.
Supplementary files

