Изучение цитокератина (ЦК) началось в 1980-х годах, когда он был лишь частью гистопатологических исследований и интерес был направлен на изучение основных биологических функций ЦК. Впоследствии изучение CK развивалось медленно. В последние годы были сделаны новые открытия о CK, и исследования CK в сочетании с клиническими исследованиями постепенно стали активными, а некоторые показали многообещающее клиническое применение. В данной статье рассматривается экспрессия CK в доброкачественном и злокачественном мигрирующем эпителии мочевыводящих путей и его клиническое применение.
I. Биологические свойства CK
CK — это водорастворимый полимерный полипептид с молекулярной массой 40 000-68 000 Mr. Он распространен в большинстве эпителиальных и мезотелиальных клеток и является компонентом промежуточного филамента. структуру цитоскелета [1]. У человека было четко идентифицировано 20 видов CK, от CK19 (40 000 Mr) до CK1 (68 000 Mr), а в 1990 году Молл и другие [2] идентифицировали CK с молекулярной массой 46 000 Mr, обозначенный как CK20, который, как было изучено, экспрессируется только в мигрирующем эпителии, эпителии пищеварительного тракта и клетках Меркеля [3].
В настоящее время считается, что CK является маркером дифференцировки эпителиальных клеток, и у человека, за исключением почечных подоцитов и прозрачных клеток, каждый тип эпителия имеет более двух различных комбинаций экспрессии CK [4]. Поэтому диагноз опухоли может быть поставлен на основании специфического типа или режима экспрессии CK в опухолевых клетках [5,6].
Связь между типом и режимом экспрессии CK и эпителиальными клетками предполагает очень тесную связь между CK и структурой и функцией эпителиальной ткани, но точную связь между экспрессией CK и фенотипом эпителиальных клеток установить сложно. Существуют доказательства того, что CK8/CK18 могут играть важную роль в опухолевой инфильтрации. Hembrough et al [7,8,9] обнаружили, что CK8 может экспрессироваться на внешней поверхности опухолевых клеток и действовать как фактор связывания фибриногена для повышения активности местного каскада фибриногена, что может быть связано с опухолевой инфильтрацией. Неэпителиальные клеточные линии, трансфицированные CK8/CK18, привели к увеличению инфильтративной активности [10]. Бут и другие [11] также обнаружили, что высокоинфильтративная клеточная линия рака мочевого пузыря (клеточная линия EJ) показала внеклеточное отложение CK8/CK18. Кроме того, мутации в гене CK могут присутствовать при некоторых врожденных дерматозах и напрямую связаны с патогенезом [12]. Gijbels et al[13] обнаружили, что эпителиальные клетки, например, в мочевом пузыре мышей с дефицитом витамина А, имели измененную экспрессию CK до развития гистологических изменений; Harnden et al[14] предположили, что CK14 может быть маркером метастатической эпителиальной сквамификации. В метапластическом эпителии мочевого пузыря нет доказательств прямой связи между CK и заболеванием мочевого пузыря, хотя существует множество сообщений, предполагающих такую связь, но экспрессия CK может быть скорее проявлением плохой дифференцировки метапластического эпителия мочевого пузыря, чем прямым фактором развития заболевания.
II. Экспрессия CK в эпителии мочевыводящих путей
(i) Экспрессия CK в нормальном эпителии мочевыводящих путей
Мигрирующий эпителий распределяется в почечной лоханке, мочеточнике и мочевом пузыре в соответствии с изменениями в содержимом просвета. Мигрирующий эпителий мочевых путей, по-видимому, напоминает сложный эпителий, но вопрос о том, является ли он стратифицированным или псевдостратифицированным эпителием, остается спорным [15]. На самом деле, три слоя клеток метаплазии мочевыводящих путей все еще очевидны, а именно базальный, промежуточный и поверхностный слои клеток. С появлением моноклональных антител экспрессия CK в каждом слое клеток может быть легко обнаружена. В настоящее время считается, что CK7, CK8, CK18 и CK19 экспрессируются во всем слое; CK5 и CK17 экспрессируются в клетках базального слоя; CK13 экспрессируется в клетках базального и промежуточного слоев; экспрессия CK20 в основном связана с зонтичными клетками поверхностного слоя, а Харден и другие [16,17] также обнаружили, что некоторые нормальные промежуточные слои также имеют небольшое количество CK20-позитивных клеток, в то время как Существуют доказательства того, что эпителий мочевыводящих путей иногда экспрессирует CK4, но остается неубедительным, к какому типу эпителия мочевыводящих путей относятся эти клетки [18,19,20]. гомологии, тогда как оба они не гомологичны CK7, экспрессируемому эпителием мочевого пузыря, что позволяет предположить, что мигрирующий эпителий мочевыводящих путей может быть морфологически отличным эпителиальным типом.
(ii) Экспрессия CK в метастатической эпителиальной карциноме (TCC)
Экспрессия CK, связанная с ТЦК, была предметом многочисленных исследований. cK8/CK18 и cK7/CK19, по-видимому, экспрессируются во всех ТЦК, в то время как экспрессия других CK сильно варьирует в развитии ТЦК и связана с типом опухоли, злокачественностью и степенью сквамификации [18].
1. CK8/CK18
Schaafsma et al [21] исследовали экспрессию CK8/CK18 в поверхностных клетках с помощью моноклональных антител LE41 (которое реагирует с CK8 поверхностных клеток) и 2C8 (которое реагирует с CK18 поверхностных клеток) и обнаружили, что неинфильтрирующие участки низкосортного ТКК проявляют нормальную иммунореактивность, в то время как 2C8 проявляет сильную иммунореактивность в G3TCC, и что оба антитела моноклональные антитела показали более высокую иммунореактивность в инфильтративной зоне ТКК, особенно в опухолевых клетках вблизи мезенхимы. Поэтому Шаафсма предполагает, что между цитоскелетной организацией нормального мигрирующего эпителия и инвазивных раковых клеток может быть функциональное сходство, причем первым требуется способность адаптироваться к изменениям люминального объема, что, в свою очередь, облегчает опухолевым клеткам проникновение в мезенхиму.
2. CK13
В двух исследованиях было показано, что экспрессия CK13 снижена или даже деэкспрессирована в ТКК высокой степени злокачественности [18,21]. Оба исследования показали, что экспрессия CK13 была в основном нормальной в ТКК стадии G1 и G2, и значительно снижена в инфильтрирующих мышцу областях ТКК стадии G3.
3. CK14.
Хотя CK14 не экспрессируется в нормальном метастатическом эпителии, было показано, что он экспрессируется в ТКК [18,21], но клинико-патологических доказательств экспрессии CK14 недостаточно.
4. CK17
В большинстве нормальных эпителиальных образцов мочевого пузыря CK17 экспрессируется в базальных клетках [22], а в недавнем исследовании Гельштейна и других [23] экспрессия CK17 была изучена в группе ранних ТКК и было установлено, что в большинстве ТКК выше стадии G2 CK17 экспрессируется во всем слое; в дегенеративных G3 ТКК его экспрессия была ослаблена, иногда наблюдались очаги позитивности CK17, и эти очаги были распределены в В дегенеративном G3TCC его экспрессия снижена, иногда наблюдается очаговая позитивность CK17, и эти очаги распределены в клетках, содержащих сквамозные компоненты в базальной области, что позволяет предположить, что CK17 может быть маркером пролиферативной активности в популяции базальных клеток, возможно, связанной с опухолевой инфильтрацией.
5. CK20
Как упоминалось ранее, распределение CK20 очень тканеспецифично, и его экспрессия ограничена поверхностными зонтичными клетками метастатического эпителия и очень немногими клетками промежуточного слоя. Moll et al[24] изучили группу случаев ТКК и обнаружили, что все семь случаев ТКК 1 и 2 степени выражали CK20 и только один из 17 случаев ТКК 3 и 4 степени не выражал CK20. Harnden et al[25] изучили 29 образцов неинвазивной папилломы 1-2 степени с помощью иммуногистохимии и обнаружили, что 19 случаев были положительными на CK20, что составило 65,5%; после 5 лет наблюдения 11 из этих случаев рецидивировали, а остальные 8 — нет, при этом наблюдалась значительная разница в экспрессии CK между теми, которые рецидивировали, и теми, которые не рецидивировали. Harnden et al[26] недавно изучили 51 случай неинвазивной папилломы. Они классифицировали поверхностную CK20-позитивность со случайной позитивностью в глубоких клетках как «нормальный паттерн экспрессии» в 10 случаях, и отмеченную CK20-позитивность в целых клетках как «аномальный паттерн экспрессии» в 41 случае. После 5 лет наблюдения в 30 из 41 случая с аномальной экспрессией был обнаружен рецидив, частота рецидивов составила 73%; ни в одном из 10 случаев с нормальной экспрессией рецидива не было. Вышеприведенные исследования позволяют предположить, что экспрессия CK20 усиливается в ТКК и что экспрессия CK20 может иметь прогностическое влияние на рецидив ранней неинвазивной папилломы.
III. Клиническое значение CK в диагностике метастатической эпителиальной карциномы
ТКК имеет сложное течение, растет инфильтративным путем, рецидивы встречаются очень часто (50-70%), и хотя их можно контролировать с помощью местной терапии, 10%-15% поверхностных ТКК в конечном итоге перерастают в инфильтрирующие мышцы ТКК или метастазируют [27]. Прогноз зависит от градации и стадирования опухоли, а дисплазия слизистой оболочки и сквамификация также являются плохими прогностическими факторами [28,29]. Ранняя диагностика важна для выбора стратегии лечения. Пациенты с ТКК, у которых наблюдается гематурия, не находятся на ранней стадии; цитология мочи не очень чувствительна и часто используется для начального скрининга ТКК; анализ проточной цитологии ДНК повышает некоторую чувствительность, но высокие технические требования и межсерверная вариабельность ограничивают ее широкое применение; цистоскопия может подтвердить диагноз опухолей мочевого пузыря, но ограничения области биопсии снижают ее эффективность. Хотя цистоскопия может подтвердить диагноз опухолей мочевого пузыря, ограничения площади биопсии снижают ее чувствительность, а цистоскопия — очень болезненный и инвазивный тест для пациента; поэтому в последние годы появилось много новых методов для выявления ТКК, таких как: определение экспрессии IL-2, определение экспрессии CD44, определение экспрессии NMP-22, анализ микросателлитных очагов, определение экспрессии теломеразы и, в последние годы, определение экспрессии CK (цитокератина).
Как упоминалось ранее, в гистопатологии CK может использоваться в качестве маркера эпителия для идентификации тканевого происхождения первичных и вторичных опухолей, а также для определения биологической функции опухоли, такой как степень дифференцировки, склонность к инфильтрации, пролиферативная активность и наличие дисплазии или сквамификации, на основе экспрессии каждого подтипа CK в раке мочевого пузыря. Очень интересное исследование, проведенное Харнденом и др. Они также обнаружили, что аномальная экспрессия CK20 может быть объективным маркером дисплазии слизистой оболочки [28].
Burchill et al[30] использовали RT-PCR для обнаружения присутствия транскриптов CK в периферической циркуляции, предполагая потенциальное метастазирование опухолевых клеток в периферическую кровь, и обнаружили, что экспрессия мРНК CK20 в периферической крови может быть полезной при опухолях толстой кишки или ТКК.Fujii et al[31] изучали экспрессию CK20 в периферической крови группы пациентов с ТКК и обнаружили, что 13 случаев поверхностного опухолей были отрицательными, 4 из 21 местноинфильтрирующей опухоли были положительными (19%) и 5 из 6 метастатических опухолей были положительными (83%), что говорит о том, что обнаружение экспрессии CK20 в периферической крови не очень полезно для ранней диагностики.
Buchumensky et al [32] использовали RT-PCR для обнаружения CK20 в 192 образцах мочи. 131 из 144 пациентов с подтвержденным раком мочевого пузыря были положительны на CK20 (чувствительность 91%), ни один из 21 здорового добровольца не выразил CK20, и 7 из 27 пациентов с цистоскопически подтвержденными доброкачественными опухолями были положительны на CK20. Семь из 27 пациентов с подтвержденной цистоскопией доброкачественной опухолью были положительны на CK20, и эти семь случаев были хроническим воспалением (два), атипической гиперплазией (три), хемозом (один) и нормальным, но с явным анамнезом ТЦК (один), предполагая, что экспрессия CK20 связана не только с ТЦК, но и с предраковым состоянием ТЦК, но не было доказательств ассоциации со степенью опухоли, и этот эксперимент еще не обнаружил, что обнаружение Rotem et al [33] использовали тот же метод для исследования 122 образцов мочи и обнаружили чувствительность 86,9% и специфичность 96,7%, а также установили, что чем выше класс ТСС, тем выше процент положительных результатов CK20. 9 из 11 пациентов с цистоскопически подтвержденным доброкачественным заболеванием CK20 были положительными, а 6-месячное наблюдение за этими 9 пациентами показало, что 4 У четырех из этих девяти пациентов был обнаружен рецидив при 6-месячном наблюдении, что позволяет предположить связь между экспрессией CK20 и рецидивом. Использование RT-PCR для определения экспрессии CK20 в эксфолиированных клетках мочи имеет большие преимущества: 1) простота получения образца; 2) высокая чувствительность, по данным Клейна, можно обнаружить 1 раковую клетку на 1 000 000 эксфолиированных клеток мочи [34]; 3) неинвазивность; и 4) может быть полезно для ранней диагностики ТСС и рецидивов. Чувствительность и специфичность, о которых сообщалось в двух вышеуказанных группах исследований, высоки, но их работа была поставлена под сомнение Southgate et al [35,36], поскольку известно, что нормальные метастатические эпителиальные поверхностные клетки человека экспрессируют CK20. Поэтому необходимо большое количество исследований для дальнейшего обоснования значимости выявления экспрессии CK20 в эксфолиантных клетках мочи методом RT-PCR.
Иммуногистохимия также использовалась для выявления экспрессии CK20 в моче у пациентов с раком мочевого пузыря, с чувствительностью 81,6% и специфичностью 77%, к сожалению, с возможностью ложноотрицательных результатов в высокоградиентных опухолях [37]. Также недавно было изучено обнаружение CYFRA21-1 в моче в качестве опухолевого маркера рака мочевого пузыря, фрагмента CK19, который изучался как инструмент для мониторинга прогрессии опухоли, рецидива и повторного возникновения [38].
IV. Outlook
CK все больше изучается и показывает свое клиническое применение во многих отношениях. изучение CK20, возможно, является наиболее важным событием, с многочисленными доказательствами того, что CK20 может быть использован в качестве клинического показателя для ранней диагностики мигрирующей клеточной карциномы и что CK20 может быть прогностическим для рецидива в ТКК. Выявление экспрессии CK в эксфолиированных клетках мочи с помощью RT-PCR имеет то преимущество, что является неинвазивным и чрезвычайно чувствительным. В ближайшем будущем CK может сыграть важную роль в диагностике мигрирующей клеточной карциномы и в выборе стратегии послеоперационного лечения.