Molecular aspects of the development of genetic syndromes associated with pancreatic neuroendocrine tumors

Full Text

Введение Нейроэндокринные опухоли поджелудочной железы (НЭО ПЖ) составляют до 10% в структуре всех неоплазий этого органа. Большая часть НЭО ПЖ (>90%) является спорадическими образованиями, однако оставшаяся часть развивается в рамках ряда наследственных синдромов, являющихся предметом активных исследований последних лет на стыке фундаментальных и клинических дисциплин [1, 2]. На сегодняшний день известно четыре наследственных синдрома, ассоциированных с развитием НЭО ПЖ: синдром множественной эндокринной неоплазии 1-го типа (МЭН-1), болезнь фон Гиппеля–Линдау (ФГЛ), нейрофиброматоз 1-го типа (НФ-1), а также туберозный склероз (ТС) (табл. 1). Каждый из названных выше синдромов характеризуется аутосомно-доминантным типом наследования, а их каузативные гены являются онкосупрессорами, предположительно играющими определенную роль и в контексте развития спорадических НЭО ПЖ [2–4]. В течение последних 30 лет были сделаны значительные успехи в области понимания не только клинических аспектов, но и молекулярно-генетического базиса этих заболеваний. В частности, были идентифицированы генетические дефекты, приводящие к развитию каждого из названных выше синдромов, а также определены молекулярные альтерации в процессах сигнальной трансдукции внутри клетки, играющие ключевую роль в процессах онкогенеза [3, 5]. В рамках синдрома МЭН-1, ранее известного как синдром Вермера, развиваются около 10% НЭО ПЖ. Синдром МЭН-1 – это группа заболеваний, при которых выявляются опухоли или гиперплазии в двух и более эндокринных органах, имеющих эмбриологическую связь с нейроэктодермальным ростком. Частота синдрома МЭН-1 составляет 1:20 000–40 000 [3, 5, 6]. Классической манифестацией синдрома МЭН-1 является гиперплазия паращитовидных желез, приводящая к гиперпаратиреозу (95–100%), НЭО ПЖ (симптоматические в 20–70%) и опухоли передней доли гипофиза (54–65%) [7–9]. Пациенты с НЭО ПЖ в рамках синдрома МЭН-1 имеют клинически эквивалентную картину за исключением манифестации заболевания в более раннем возрасте. Нефункционирующие (НФ) новообразования выявляются в 80–100% случаев, гастриномы в 54%, инсулиномы в 15–20%, глюкагономы в 3%, соматостатиномы, ВИПомы выявляются редко [3, 5]. Синдром МЭН-1 ассоциирован с герминальной инактивирующей мутацией гена MEN1, картированного в 1988 г. в перицентрической области хромосомы 11 (локус 11q13) [10]. На сегодняшний день, согласно данным литературы, идентифицировано более 1336 различных мутаций гена MEN1 [11]. В рамках теории «двух ударов», предложенной A.Knudson (Knudson’s two-hit model of oncogenesis, 1971), такая фенотипическая вариабельность обусловлена случайностью поражения второй аллели гена MEN1 [12]. В рамках данной гипотезы под первым ударом подразумевается мутация гена MEN1 в герминативной клеточной линии, унаследованная от родителей (наследственная форма) или приобретенная в раннем эмбриональном периоде (спорадическая форма). Вторым ударом является соматическая мутация второй аллели гена MEN1. Именно это и обусловливает высокую вариабельность органов и систем, вовлеченных в патологический процесс, и различный возраст дебюта заболевания [10, 11]. Стоит отметить, что соматические мутации гена MEN1 выявляются примерно у 1/3 пациентов со спорадическими формами НЭО ПЖ [13]. Продуктом гена MEN1 является 610-аминокислотный белок онкосупрессор – менин, задействованный в процессах физиологической регуляции пролиферации, клеточного цикла и геномной стабильности. В частности, менин модулирует активность ингибиторов клеточного цикла, на ядерном уровне инактивирует факторы транскрипции и участвует в процессах репарации ДНК (рис. 1) [14–17]. Менин в кооперации с белковым комплексом MLL (Mixed Lineage Leukemia) регулирует экспрессию ингибиторов циклинзависимых киназ – p18INK4C и p27Kip1, ответственных за препятствие формирования функционально активных циклиновых комплексов Cyclin D-CDK4/6 и Cyclin E-CDK2 соответственно [17–19]. С-терминаль домена менина взаимодействует с белком DBF4 (ASK), предотвращая формирование его комплекса с киназой Cdc7. Данный комплекс (киназа Cdc7-DBF4) необходим для инициации репликации ДНК в S-фазе клеточного цикла [17, 20, 21]. Другой антипролиферативный эффект менина опосредуется подавлением транскрипционной активности ядерного фактора kВ (NF-kB) и транскрипционного фактора JunD (в последнем случае при участии комплекса mSin-HDAC). Оба названных выше фактора задействованы в регуляции путей сигнальной трансдукции апоптоза, которые нарушаются в процессе онкогенеза [22–25]. Антипролиферативное действие менина также опосредовано через ингибирование экспрессии каталитического компонента теломеразы человека – обратной транскриптазы теломеразы (hTERT), играющей ключевую роль в поддержании длины теломер. Гиперэкспрессия hTERT непосредственно связана с нерегулируемым клеточным ростом и выявляется при многих онкологических заболеваниях [26, 27]. В рамках синдрома МЭН-1, пораженные клетки обладают ослабленным потенциалом к репарации ДНК, что приводит к накоплению точечных мутаций и последующей хромосомной нестабильности. Роль менина в репарации ДНК сводится к его возможностям функционального взаимодействия с белком FANCD2 и репликативным белком А 2-го типа (RPA2) [17, 28, 29]. В ряде исследований у пациентов с НЭО ПЖ при синдроме МЭН-1 выявлялась гиперэкспрессия генов сигнального пути PI3K/AKT/mTOR. Он является одним из наиболее важных путей сигнальной трансдукции, ассоциированных с онкогенезом. Белок mTOR является серин-треониновой киназой, при активации которой происходит фосфорилирование белка 4EBP1, теряющего свою репрессорную связь по отношению к фактору инициации трансляции эукариот 4Е (eIF4E). Свободный eIF4E инициирует трансляцию мРНК и синтез белков в рибосомах, необходимых для пролиферации клеток и регуляции клеточного цикла [30–32]. По сообщениям Kasajima и соавт. (2011 г.) и Di Florio и соавт. (2011 г.), гиперэкспрессия и активность mTOR у пациентов с НЭО ПЖ может иметь прямую корреляционную связь с наличием отдаленных метастазов и является независимым фактором риска неблагоприятного прогноза [33, 34]. Тем не менее механизмы, приводящие к гиперактивации сигнального пути PI3K/AKT/mTOR у пациентов с НЭО ПЖ в рамках синдрома МЭН-1, мало изучены. На сегодняшний день предполагается, что менин может играть ингибирующую роль по отношению к одному из непосредственных участников этого сигнального пути – протеинкиназе B (AKT) [35]. ФГЛ является редким факоматозом, характеризующимся развитием доброкачественных и злокачественных сосудистых, а также кистозных новообразований в различных органах; частота ФГЛ составляет 1:50 000 [3, 36]. Клиническая верификация ФГЛ подразумевает идентификацию феохромоцитомы, почечно-клеточного рака, гемангиобластомы сетчатки или мозжечка и других новообразований, в частности кист и НЭО ПЖ [36]. НЭО ПЖ в рамках ФГЛ выявляются в 5–17% [37]. Как правило, опухоли множественные, небольших размеров (измерение <2–3 см), представлены НФ опухолями, только в редких случаях (<10–20%) дают метастазы в печень [36]. Прогноз при НЭО ПЖ в рамках синдрома ФГЛ, как правило, более благоприятный по сравнению со спорадическими новообразованиями [38]. В основе образования ФГЛ лежат мутации гена VHL (3p25). На настоящий момент идентифицировано более 300 герминальных мутаций данного гена с различной фенотипической экспрессией. Ген VHL является онкосупрессором, кодирующим белок pVHL, участвующий в сборке убиквитинового комплекса (E3-убиквитинлигазы), играющего роль в адаптации к гипоксии. Данный комплекс задействован в убиквитинизации и деградации гипоксия-индуцируемого фактора 1a (HIF1a) в состоянии нормоксии. При гипоксии не происходит связи pVHL с HIF1a. В результате чего содержание HIF1a в клетке увеличивается, что опосредованно ведет к гиперэкспрессии генов, кодирующих сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), а также тромбоцитарный фактор роста (PDGF). Инактивирующие мутации гена VHL приводят к накоплению HIF1a в состоянии нормоксии, что в свою очередь стимулирует экспрессию названных выше проангиогенных факторов и, соответственно, пролиферацию опухолевых клеток и ангиогенез [39, 40]. Мутации гена VHL при спорадических НЭО ПЖ встречаются редко, однако в исследовании Schmitt и соавт. (2009 г.) именно инактивирующие мутации данного гена у пациентов со спорадическими опухолями были ассоциированы с более низким показателем безрецидивной выживаемости [38]. НФ-1, также известный как болезнь фон Реклингхаузена, представляет собой наследственное заболевание, характеризующееся формированием множественных пигментированных пятен цвета «кофе с молоком», а также нейрофибром [3, 41]. Другим характерным клиническим признаком НФ-1 является высокая вероятность (3–30%) развития различных видов рака, таких как глиомы, миелоидная лейкемия и феохромоцитома [42]. Частота НФ-1 составляет 1:3000 [3]. НЭО ПЖ в рамках синдрома НФ-1 развиваются намного реже, чем при МЭН-1 и ФГЛ. Как правило, НЭО ПЖ представлены соматостатиномами (1–10%) или инсулиномами (<1%) [3, 5]. В основе данной патологии лежит мутация гена NF1 (17q11.2), кодирующего 2845-аминокислотный белок – нейрофибромин. Последний участвует в инактивации ряда белков-промоторов, в частности белка Ras и частично mTOR, обеспечивая динамический контроль клеточного роста (рис. 2) [42, 43]. ТС – генетически детерминированное заболевание, характеризующееся поражением кожи, нервной системы и наличием доброкачественных опухолей (гамартом) в различных органах. ТС клинически проявляется типичными признаками поражения кожи (гипопигментные пятна, ангиофибромы лица, околоногтевые фибромы, «шагреневая кожа»), умственной отсталостью и неврологическими расстройствами [44, 45]. НЭО ПЖ в рамках ТС развиваются довольно редко и в основном представлены нефункционирующими опухолями. До сегодняшнего момента упоминаются лишь единичные случаи ассоциации ТС с функционирующими НЭО ПЖ (гастриномы, инсулиномы) [5]. Развитие ТС определяется мутациями генов TSC1 (9q34) и TSC2 (16p13.3), кодирующих гамартин и туберин соответственно. Данные белки играют важную роль в регуляции сигнального пути PI3K/AKT/mTOR. Действуя в едином комплексе, они взаимодействуют с маленькой GTP-азой – белком Rheb, являющимся стимулятором mTOR. Нарушенная функция данного комплекса приводит к гиперактивации сигнального пути PI3K/AKT/mTOR за счет альтерации его связи с Rheb (рис. 2) [44, 46]. Инактивирующие мутации гена TSC2, как правило, ассоциированы с более тяжелым течением ТС. Стоит отметить, что мутации гена TSC2 выявляются в 8,8% случаев спорадических НЭО ПЖ, однако их предиктивная ценность пока неопределенна [47]. Заключение Таким образом, на текущий момент молекулярно-генетический базис развития наследственных синдромов, ассоциированных с НЭО ПЖ, хорошо изучен. Данные результаты представляют ценность для комплексного изучения молекулярного онкогенеза спорадических НЭО ПЖ, для которых не характерны мутации наиболее частых онкогенов и генов-супрессоров опухоли, выявляемых при наиболее распространенных неэндокринных опухолях. Однако клиническая предиктивная ценность данных генетических изменений требует дальнейшего изучения.

About the authors

I V Mayev

D N Andreyev

Email: dna-mit8@mail.ru

Yu A Kucheryavyi

D T Dicheva

T A Andreyeva

References

Supplementary files