Современная концепция патогенеза опухолей гипофиза

Опухоли гипофиза представляют собой довольно распространенный и нередко весьма тяжелый вид нейроэндокринной патологии. Они составляют около 10% всех внутричерепных опухолей, выявляемых в клинической практике. Их находят при аутопсии в 10—20% случаев. Поэтому выяснение фундаментальных механизмов патогенеза различных типов опухолей гипофиза, особенностей их клеточной биологии и разработка на этой основе эффективных подходов к их диагностике, мониторингу и лечению являются одним из приоритетов в эндокринологии.

В последние годы получен значительный объем новой важной информации о клеточной и молекулярной биологии опухолей гипофиза человека, в том числе о роли генетических нарушений в гипофизарном туморогенезе. В настоящей статье проведен анализ этой новой информации, которая позволяет сформулировать современную концепцию патогенеза опухолей гипофиза, предполагающую его мультифакторный, многоступенчатый характер и рассматривающую в качестве его инициирующего звена внутренний генетический дефект на уровне гипофизарной клетки.

Опухоли гипофиза являются, как правило, спорадическими и доброкачественными, растут сравнительно медленно. Время их удвоения в среднем составляет 100—700 дней. Злокачественные изменения и метастазирование для них нехарактерны, встречаются редко. Вместе с тем опухоли гипофиза могут быть достаточно агрессивны и проникать в параселлярные структуры мозга, инфильтрируя и разрушая их. Они могут рецидивировать и прогрессивно расти, несмотря на интенсивную терапию. Метастазирование карцином гипофиза может быть как интракраниальным ,.;к и в другие, дистантные органы и ткани.

Опухоли гипофиза могут формироваться из любой аденогипофизарной клетки и характеризуются большим морфофункциональным и клиническим разнообразием. Они классифицируются согласно клеточному составу и происхождению, дифференцировке клеток и их ультраструктуре, способности к гормональной секреции и секретируемым ими гормонам, размерам (микрои макроаденомы) и степени инвазивности. Во многих случаях избыточная секреция аденомой гипофиза того или иного гормона в кровь приводит к развитию соответствующего клинического синдрома. Однако около 25% аденом гипофиза являются клинически нефункционирующими, т. е. не проявляют себя избыточной гормональной секрецией, что весьма затрудняет их раннюю диагностику.

Изучение клеточной и молекулярной биологии опухолей гипофиза человека существенно осложнено отсутствием соответствующих клеточных линий. Препятствием к их получению является слабая пролиферативная активность клеток этих опухолей in vitro. Вместе с тем ценные сведения о биологии клеток гипофизарных опухолей удается получить в экспериментах на первичных клеточных культурах. Такие работы проведены в Эндокринологическом научном центре РАМН на первичных культурах клеток соматотропином, пролактином, смешанных аденом, а также клинически нефункционирующих опухолей [1—6]. В результате этих и других подобных исследований установлено, что гормонопоэз и его регуляторные механизмы в опухолевых клетках могут отличаться от таковых в нормальных клетках гипофиза. Клетки опухолей гипофиза могут давать парадоксальные реакции на физиологические стимуляторы, утрачивать характерную для нормальных клеток способность к десенситизации по отношению к гормонам гипоталамуса, обладать определенными дефектами со стороны рецепторов гипоталамических пептидов и соответствующих пострецепторных биохимических механизмов.

Наши опыты на культурах клеток опухолей, секретирующих гормон роста (ГР) и/или пролактин, показали, что эти клетки способны секретировать наряду с нормальными молекулярными формами ГР или пролактина аномальные формы, которые могут представлять собой незрелые продукты биосинтеза или фрагменты гормонов [2]. Кроме того, опухолевые клетки могут секретировать в заметном количестве гормоны, их субъединицы и другие белки, не свойственные данному типу нормальных гипофизарных клеток. Например, клетки соматотропином или пролактином нередко способны к экспрессии гена а-субъединицы гликопротеиновых гормонов и ее секреции в свободном виде, что может приводить к повышению уровня а-субъединицы в циркулирующей крови [3]. Клетки некоторых из этих или клинически неактивных опухолей могут секретировать также свободные (3-субъединицы гонадотропинов, в том числе хорионического гонадотропина.

В опытах на первичных культурах клеток клинически нефункционирующих аденом гипофиза обнаружено, что они могут обладать мультигормональной секреторной активностью, т. е. освобождать в среду небольшое количество нескольких гормонов или их субъединиц в различном сочетании [5]. Наиболее частыми для клеток клинически нефункционирующих опухолей секреторными продуктами являются гонадотропины и их свободные субъединицы. Мультигормональный характер секреторной активности клеток данного типа опухолей позволяет предположить, что они происходят из достаточно мало дифференцированных клетокпредшественников. Другая возможность состоит в том, что клетки в результате опухолевой трансформации могут подвергаться частичной дедифференцировке. О слабой дифференцировке клеток клинически неактивных аденом гипофиза свидетельствует также неспецифический характер их реакции на гипоталамические гормоны. Обнаружено, например, что эти клетки под влиянием тиролиберина способны неспецифически усиливать секрецию сразу нескольких гормонов, включая гонадолиберины и их свободные субъединицы. Повышение уровня гонадолиберинов или их субъединиц в крови в ответ на введение тиролиберина может служить одним из диагностических признаков клинически нефункционирующей опухоли гипофиза.

Наличие тесных функциональных связей между гипофизом и гипоталамусом позволяет предполагать, что развитие опухоли в гипофизе может быть обусловлено в первую очередь нарушением этих связей в результате гипоталамической дисфункции. О возможности непосредственного участия в гипофизарном туморогенезе гипоталамических гормонов свидетельствует их способность оказывать влияние не только на продукцию и секрецию гипофизарных гормонов, но и на процессы пролиферации клеток гипофиза. Установлено, например, что гипоталамический гормон соматолиберин (ГР-рилизинггормон — ГРРГ) индуцирует пролиферацию соматотрофов гипофиза. В экспериментах на трансгенных мышах также найдены подтверждения того, что избыточная секреция гипоталамических гормонов может приводить к формированию опухоли гипофиза.

Согласно клиническим наблюдениям, эктопические опухоли, секретирующие ГРРГ (мелкоклеточная карцинома легкого, бронхиальный карциноид, опухоль панкреатических островков), или ГРРГ-продуцирующие опухоли гипоталамуса (гамартома, ганглиоцитома), как правило, сопровождаются стимуляцией соматотрофов, их гиперплазией и последующей гиперсекрецией ГР. Тем не менее у большинства таких пациентов истинная соматотрофная аденома не развивается. Сходным образом у больных с синдромом Кушинга в результате эктопической секреции большого количества кортикотропин-рилизинг-гормона из интраселлярной ганглиоцитомы или карциномы предстательной железы кортикотрофная аденома не развивается, несмотря на явную гиперплазию кортикотрофов. Более того, гистологическое исследование аденом гипофиза обнаруживает четкую границу опухоли и не выявляет вокруг нее признаков гиперплазии. Таким образом, достоверного подтверждения того, что опухоли гипофиза являются вторичным проявлением гиперсекреции гипоталамических нейропептидов, в клинической практике не получено.

Необходимость пересмотра существовавшего в течение длительного времени представления о первичной роли гипоталамической гиперсекреции в патогенезе опухолей гипофиза стала особенно очевидной после того, как с помощью молекулярнобиологических подходов была доказана моноклональная природа подавляющего большинства гипофизарных опухолей, как активно секретирующих гормоны, так и клинически нефункционирующих. Эти данные, полученные путем анализа Xхромосомной инактивации, имеют самое принципиальное значение в выработке современной концепции патогенеза опухолей гипофиза. Они четко свидетельствуют о том, что опухоли гипофиза есть результат моноклональной экспансии единственной трансформированной клетки в этой железе вследствие некоего внутреннего генетического дефекта.

Доказательство ключевой роли генетического дефекта на уровне клетки гипофиза в возникновении его опухоли стимулировало исследователей к интенсивному поиску такого дефекта. Молекулярному скринингу опухолей гипофиза на возможные генетические нарушения посвящено значительное число работ, опубликованных в самое последнее время. Результатами этих работ принципиальная возможность генетических нарушений в клетках опухолей гипофиза человека считается вполне доказанной. Следует заметить, однако, что все описанные к настоящему времени генетические дефекты встречаются лишь в сравнительно небольшой части опухолей гипофиза. Это означает, что наиболее важные генетические нарушения, с которыми связано развитие опухолевого процесса в гипофизе, еше предстоит установить.

Как известно, в контроль нормального клеточного цикла вовлекается 2 типа генов — протоонкогены, белковые продукты которых являются сигналами для деления клетки, и тумор-супрессорные гены, продукты которых подавляют клеточную пролиферацию. Неоплазия может быть обусловлена, с одной стороны, активирующими мутациями тех или иных протоонкогенов и превращением их таким образом в активные онкогены, продукты которых могут избирательно стимулировать клеточную пролиферацию. С другой стороны, развитие опухоли может быть обусловлено дефектом со стороны тумор-супрессорных генов с утратой их функции.

Наиболее четким результатом в поиске генетических дефектов в опухолях гипофиза человека представляется выявление так называемого онкогена gsp |12]. Хорошо известно, что передача сигнала от гипоталамических гормонов в клетку гипофиза осуществляется путем их связывания со специфическими рецепторами плазматических мембран, сопряженными с G-белками. В результате этого связывания в гипофизарной клетке запускается целый каскад биохимических событий, приводящих к экспрессии гена соответствующего гипофизарного гормона и его секреции. G-белки, вовлекающиеся в трансмембранную передачу регуляторных сигналов, представляют собой GTP-связывающие белки и состоят из трех субъединиц а, 0 и у. а-Субъединица стимуляторного G-белка (Gs-a) содержит высокоаффинный GDP-GTP-связываюший сайт и обладает внутренней СТРазной активностью. Она у разных G-белков различна и обеспечивает функциональную специфичность конкретного G-белка. После связывания GTP а-субъединица подвергается конформационным изменениям, которые приводят к образованию свободных р-у-димера и активного комплекса Gs-a-GTP. а-Субъединица, связанная с GTP, активирует аденилатциклазу, что приводит к образованию циклического АМР из АТР. Циклический АМР в свою очередь стимулирует посредством пока еще не совсем ясных механизмов секреторную активность клеток гипофиза. Реакция прекращается, когда вследствие внутренней СТРазной активности Gs-a и действия пептидов с СТРазной активностью происходит диссоциация комплекса Gs-a — GTP. Поскольку описанная система сигнальной трансдукции опосредует не только экспрессию генов гормонов, но и деление и рост клеток гипофиза, нарушение в любом ее звене может предрасполагать к формированию опухоли. Веским подтверждением этого явилось выявление в 30—40% опухолей гипофиза, секретирующих ГР, гетерозиготных активирующих соматических точечных мутаций в гене а-субъединицы Gs-белка (мутации gsp). Замены в результате этих мутаций в полипептидной цепи Gs-a аргинина в 201-м положении на цистеин или гистидин либо глутамина в 227-м положении на аргинин или лейцин приводят к тому, что Gs-a постоянно находится в активированном состоянии. Это в свою очередь влечет за собой постоянно активное состояние аденилатциклазы и высокий внутриклеточный уровень циклического АМР. Замена аминокислотных остатков 201 и 227, критически важных для связывания и гидролиза GTP, подавляет внутреннюю СТРазную активность а-субъединицы Gs-белка, таким образом переводя этот белок в постоянно активное состояние и превращая его в онкоген (gsp). Соматотропиномы, в которых экспрессируется мутантный ген gsp, по сравнению с немутантными опухолями имеют более высокий уровень циклического АМР, слабо реагируют на ГРРГ и очень чувствительны к ингибиторному действию соматостатина. По сравнению с соматотропиномами в опухолях другого типа активирующие мутации gsp выявляются значительно реже. Среди клинически неактивных опухолей гипофиза такие мутации находят менее чем в 10% случаев.

В опухолях гипофиза пока, кроме онкогена gsp, не найдено никаких других сравнительно часто встречающихся активирующих мутаций в известных протоонкогенах. Это не вызывает удивления. Большинство онкогенов ассоциируется чаще с карциномами, чем с аденомами. Скрининг большого количества опухолей гипофиза на присутствие rasонкогена, идентифицированного в других доброкачественных и злокачественных опухолях человека, в том числе эндокринных, показал, что данный онкоген, по-видимому, не играет ключевой роли в инициации большинства первичных гипофизарных опухолей. Точечные мутации H-ras-протоонкогена обнаружены лишь в агрессивной пролактиноме, а также в нескольких метастатических карциномах гипофиза. Не исключено, что с Н-rasмутациями связаны инвазивность опухолей гипофиза и их злокачественные изменения.

В последнее время внимание исследователей все больше привлекает потенциальная роль в возникновении опухолей гипофиза известных или предполагаемых тумор-супрессорных генов |8]. Эти гены в отличие от доминантных протоонкогенов способны подавлять клеточную пролиферацию, когда присутствуют в виде двух нормальных аллелей. Они инициируют опухолевый рост клеток в случае, если оба рецессивных аллеля утрачены или изменены.

Небольшое число опухолей гипофиза возникает как проявление аутосомальной доминантной наследственной патологии — синдрома множественной эндокринной неоплазии типа 1 (МЭН-1), затрагивающей паращитовидные железы, аденогипофиз, панкреатические островки и значительно реже — другие эндокринные железы. Доказана прямая связь этого синдрома с рецессивными изменениями в локализующемся на хромосоме 1 lql3 тумор-супрессорном гене, который был недавно клонирован. Утрата генетического материала на хромосоме 1 lql3, локусе гена МЭН-1, обнаружена примерно в 20% всех исследованных аденом гипофиза различного типа. Это позволяет предположить, что инактивация тумор-супрессорного гена в данном локусе может быть существенной для развития не только синдрома МЭН-1, но и спорадических опухолей гипофиза.

Одним из известных тумор-супрессорных генов, мутации которого доказаны при спорадических ретинобластомах и некоторых других злокачественных опухолях человека, является ген ретинобластомы (Rb). Исследования различных аденом гипофиза, секретирующих гормоны или клинически нефункционирующих, не выявили делеций или мутаций в гене Rb. Однако мутации этого гена найдены в гипофизарных карциномах, что может свидетельствовать о возможной роли его инактивации в малигнизации опухолей гипофиза. Изучение потенциального значения в возникновении аденом гипофиза ряда других известных тумор-супрессорных генов, в том числе гена р53, гена nm23, генов р16 и р27 ингибиторов циклинзависимых киназ, достоверных положительных результатов не принесло.

Значительный интерес в плане выяснения молекулярно-генетических механизмов патогенеза опухолей гипофиза представляет недавнее выделение из секретирующих ГР опухолей гипофиза крыс трансформирующего гена PTTG (pituitary tumortransforming gene), кодирующего не известный ранее белок из 199 аминокислотных остатков [12]. Ген PTTG не экспрессируется в нормальной ткани гипофиза и сильный трансформирующий эффект как in vitro, так и in vivo. Введение трансфицированных этим геном фибробластов ЗТЗ линейным мышам приводит к формированию у них опухоли уже через 3 нед. Экспрессия этого гена может, повидимому, происходить в аденомах гипофиза не только крыс, но и человека.

Молекулярно-генетические исследования, предпринятые в направлении выявления в опухолях гипофиза человека возможных дефектов клеточных рецепторов гипоталамических пептидов и дофамина, пока не дали каких-либо подтверждений реальности их значения в гипофизарном туморогенезе.

Многими исследованиями показано, что клетки гипофиза в дополнение к классическим гормонам продуцируют некоторое количество полипептидных ростовых факторов, цитокинов, вазогенных субстанций и нейропептидов. Экспрессия на гипофизарных клетках соответствующих рецепторов указывает на возможность локального влияния этих факторов аутокринным или паракринным путем на процессы роста, дифференцировки и функционирования клеток гипофиза. Межклеточные взаимодействия в гипофизе с помощью локальных биорегуляторов могут быть важны для преи постнатальной дифференцировки клеток гипофиза, для регуляции клеточного состава железы путем поддержания баланса между митозом и апоптозом и контроля ангиогенеза, для адаптации функции гипофиза к различным изменениям физиологических условий. Как установлено, в клетках опухолей гипофиза могут довольно активно происходить продукция и секреция гипоталамических пептидов, ряда ростовых факторов, в том числе фактора роста фибробластов, трансформирующего ростового фактора а, инсулиноподобного ростового фактора-1, а также субстанции Р, вазоактивного интестинального полипептида, галанина, интерлейкина-6, белка, родственного паратгормону, и, возможно, других биорегуляторов. Получены данные о различии экспрессии некоторых из указанных факторов в опухолевой и нормальной ткани гипофиза и реакций на эти факторы в обеих тканях. В связи с этим выяснение возможности участия по крайней мере некоторых из локальных факторов и ауто-/паракринных механизмов в патогенезе опухолей гипофиза составляет предмет специального поиска [11]. Уже сейчас имеются экспериментальные основания предполагать, что трансформирующий ростовой фактор а и фактор-4 роста фибробластов играют важную роль в патогенезе пролактином, а фактор-2 роста фибробластов может способствовать развитию опухоли гипофиза при синдроме МЭН-1. Одним из факторов, вовлекающихся в туморогенез в гипофизе, может быть фактор роста эндотелия сосудов — гепаринсвязывающий гликопротеин, который вырабатывается мезенхимальными фолликулозвездчатыми клетками аденогипофиза и может способствовать развитию опухоли путем усиления ангиогенеза.

Каким же образом представляются на сегодняшний день на основе всего изложенного материала патогенез опухолей гипофиза, его ключевые звенья? Совершенно очевидно, что он является многоступенчатым процессом, в котором участвуют многие факторы. Обязательное, инициирующее событие в нем — это хромосомные мутации в гипофизарной клетке и, по-видимому, экспрессия специфичных для гипофиза онкогенов и/или инактивация туморсупрессорных генов. Однако генетический дефект клетки гипофиза хотя и необходим, но сам по себе недостаточен для развития опухоли гипофиза. Последующая клональная экспансия трансформированной клетки происходит под влиянием целого спектра пермиссивных факторов. Весьма вероятно, что в этом спектре наиболее важная роль принадлежит нарушению нейроэндокринных гипоталамо-гипофизарных связей, гиперсекреции гормонов гипоталамуса, поломке механизмов трансдукции регуляторного сигнала от гипоталамического гормона внутрь клетки и его внутриклеточной реализации. Имеющийся клинический опыт вполне подтверждает важнейшее значение гипоталамических и периферических гормонов в патомеханизмах опухолей гипофиза. Демонстрацией этого может быть уменьшение размеров опухоли в ответ на введение агонистов дофамина в случае пролактином или в ответ на введение аналогов соматостатина в случае соматотрофных аденом, а также увеличение размеров кортикотропином после двусторонней адреналэктомии. Другими важными факторами в патогенезе опухолей гипофиза являются паракринные и аутокринные взаимодействия в гипофизе, влияние локальных ростовых факторов, цитокинов и других биорегуляторов, нарушение регуляции клеточного цикла. Этот каскад событий приводит к неумеренной транскрипции и секреции гормонов и клеточной пролиферации, т. е. к формированию аденомы гипофиза.

В заключение следует признать, что, несмотря на существенный прогресс, достигнутый в исследовании различных, в первую очередь молекулярно-генетических аспектов патогенеза опухолей гипофиза, ключевой "обязательный" клеточный дефект (или дефекты) в каскаде внутриклеточных событий, ведущих к формированию гипофизарной опухоли, остается гипотетическим. Практически не изучены молекулярно-биологические основы инвазивности опухолей гипофиза. Остаются открытыми для научного поиска проблемы специфических биохимических маркеров опухолей гипофиза различного типа, их рецидивирования и ряд других важных вопросов. Нет сомнений в том, что углубленное изучение молекулярно-генетических, биохимических, клеточных, паракринных и нейроэндокринных патомеханизмов возникновения, развития и роста опухолей гипофиза является необходимой теоретической основой создания принципиально новых эффективных подходов к их наиболее раннему выявлению, лечению и профилактике.

Дополнительную детальную информацию об успехах в изучении механизмов патогенеза опухолей гипофиза можно найти в ряде опубликованных в последнее время специальных обзорах [7—12].