В последнее время большое внимание уделяется изучению эндотелиальной дисфункции в патогенезе различных заболеваний [1], в том числе и онкологических [2, 3], что вполне обосновано, так как диффузно распределенная масса эндотелиальных клеток рассматривается как единый многофункциональный эндокринный орган [4, 5], основная задача которого связана с поддержанием гомеостаза. Будучи морфологическим субстратом гистогематического барьера, эндотелиальные клетки являются важной частью иммунной системы, играя ключевую роль в инициировании и развитии защитных и повреждающих воспалительных реакций. Об этом, в первую очередь, свидетельствует поверхностная экспрессия эндотелиоцитами молекул адгезии, обеспечивающих специфическое взаимодействие с циркулирующими лейкоцитами [6, 7].

Состояние эндотелия оценивают по содержанию биомаркеров, имеющих непосредственное отношение к той или иной её функции.  Так, о регуляции адгезии лейкоцитов судят по концентрации Р- и Е-селектина, молекул адгезии сосудистого эндотелия I типа (VCAM-1) и межклеточных молекул адгезии I типа (ICAM-1), о регуляция роста сосудов – по уровню фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), факторов роста фибробластов (FGFs) и других ростовых факторов [8]. Гипер- или гипопродукция этих биомаркеров свидетельствует о наличии эндотелиальной дисфункции.

Важность определения VEGF-А в нашем исследовании определена заинтересованностью данного цитокина в развитии неопластического процесса за счёт стимуляции опухолевого ангиогенеза и экспрессии механизма антиапоптоза опухолевых клеток [9, 10, 11], а неоптерина – в связи с тем, что этот птеридин рассматривается как интегральный показатель цитокинзависимой активации моноцитов/макрофагов и является неспецифическим маркером активации клеточного звена иммунитета [12]. Более того, уровень неоптерина в крови повышается по мере прогрессирования опухоли и её метастазирования [13, 14]. Участие неоптерина в опухолевой прогрессии объясняется его стимулирующим влиянием на продукцию ангиогенных факторов роста, атакжеспособностьюингибироватьсинтезоксидаазотавэндотелиисосудов, что приводит к торможению процесса апоптоза опухолевых клеток [15].

Учитывая, что эндотелиальная дисфункция является неотъемлемой стороной патогенеза неопластического процесса, состояние эндотелиального барьера при онкологической патологии из теоретической плоскости переходит в практическую, связанную с выбором адекватной таргетной терапии, оценкой её эффективности и прогнозом течения заболевания. Вместе с тем вопрос поиска биомаркеров, позволяющих целенаправленно (и, возможно, персонализировано) определять лечебную тактику улучшения функционального состояния эндотелия у онкологических больных в зависимости от характера неопластического образования, остается актуальным.

Целью исследования является изучение содержания биомаркеров, отражающих эндотелиальную функцию сосудов, в зависимости от вида и характера костных опухолей.

Материал и методы. Обследовано 64 пациента (31 мужчина и 33 женщины) с новообразованиями костной ткани (с костной кистой – 28, фиброзной дисплазией – 9, гигантоклеточной опухолью – 7, остеосаркомой – 4, хондросаркомой – 6, метастазами в кость – 6, миеломной болезнью – 4), находившихся на стационарном лечении в Саратовском НИИ травматологии и ортопедии в период с 2013 по 2016 г.

Критериями включения больных в исследование было наличие гистологически верифицированных доброкачественных и злокачественных новообразований кости, отсутствие других хронических заболеваний или их наличие в стадии ремиссии, возраст пациентов от 14 до 65 лет; критериями исключения – отказ от участия в исследовании, наличие хронических заболеваний в стадии обострения. В контрольную группу вошли 10 практически здоровых лиц в возрасте 24–60 лет (6 мужчин и 4 женщины).

Забор крови для исследования проводили в день поступления больного в институт. Полученную сыворотку крови хранили в морозильнике при -20 °С. Концентрацию биомаркеров в ней определяли иммуноферментным методом с использованием ридера «ANTOS 2020» (Австрия) и иммуноферментных наборов для количественного определения неоптерина (кат. № RE59321) фирмы «IBLHamburg» (Германия), растворимых межклеточных молекул адгезии I типа – sICAM-1 (кат. №  BMS201), растворимых молекул адгезии сосудистого эндотелия I типа – sVCAM-1 (кат. № BMS232) фирмы «BenderMedSystems» (Австрия), васкулоэндотелиального фактора роста А «HumanVEGF-APlatinumELISA» (кат. № BMS277/2).

Статистическая обработка результатов исследования проведена с применением пакета прикладных программ Statistica (версия 12) фирмы StatSoft@ Inc., USA. После проверки вариационных рядов на нормальность распределения методом Шапиро – Уилка наличие различий между ними определяли с помощью t-теста для 2-х независимых выборок с вычислением средней арифметической (М), её среднеквадратичного отклонения (±SD) и t-критерия Стьюдента. Различия считали значимыми при показателе вероятности р≤0,05.

Результаты. Доброкачественные новообразования кости (костная киста, фиброзная дисплазия, гигантоклеточная опухоль) демонстрируют однотипные сдвиги в изучаемом цитокиновом профиле. Так, усиление ангиогенеза, подтвержденное повышенным содержанием фактора роста эндотелия сосудов VEGF-A (P<0,001 при всех нозологиях), и активация клеточного звена иммунитета, установленная по увеличенному уровню неоптерина (P<0,001, P<0,05, P<0,05, соответственно перечисленным доброкачественным новообразованиям), не сопровождаются значимыми изменениями концентраций растворимых молекул адгезии sICAM и sVCAM (табл.1).

Аналогичные изменения в содержании неоптерина (P<0,05) и фактора роста эндотелия сосудов (P<0,001) отмечены у пациентов с остеосаркомой. Более выраженные сдвиги выявлены у больных с такими злокачественными поражениями костей, как хондросаркома, метастазы опухолей в кость и миеломная болезнь. При хондросаркоме, наряду с повышенными уровнями неоптерина (P<0,01) и VEGF-A(P<0<05) в сыворотке крови, отмечается значимое снижение содержания молекул адгезии сосудистого эндотелия VCAM-1 (P<0,01). Метастазы опухолей в кость и миеломная болезнь сопровождаются однотипной картиной изучаемого цитокинового профиля: на фоне значимого увеличения уровней неоптерина (P<0,01 и P<0,01, соответственно), VEGF-A(P<0,01 и P<0,001, соответственно) и межклеточных молекул адгезии sICAM(P<0,001 и P<0,01, соответственно) наблюдается выраженное снижение sVCAM(P<0,01 и P<0,001, соответственно).

Таблица 1

Содержание неоптерина, sICAM, sVCAM и VEGF-A у больных с различными видами опухолей и опухолевидными образованиями кости

Примечание: значимая разница между группой больных и контрольной группой
(* – p<0,05; ** – p<0,01; *** – p<0,001).

Таким образом, недостаточное количество наблюдений, особенно среди больных злокачественными новообразованиями костей, исключает возможность рекомендации по использованию полученных данных для проведения дифференциальной диагностики изучаемых нозологических форм. В то же время анализ результатов позволил выявить закономерности в количественных изменениях компонентов этого цитокинового комплекса, что внушает уверенность в полезности его изучения для дифференциации доброкачественности и злокачественности неопластического процесса в костной ткани. В связи с этим нами проведена статистическая обработка численного материала, представленного вариационными рядами доброкачественных и злокачественных опухолей костей (табл. 2).

Таблица 2

Содержание неоптерина, sICAM, sVCAM и VEGF-A у больных с различным характером неопластического процесса кости

Примечание: P₁ – значимая разница по сравнению с данными контрольной группы;
P₂ – значимая разница между группами пациентов.

Как видно из данных, представленных в таблице 2, в группе пациентов с доброкачественными новообразованиями костной ткани отмечаются изменения в изучаемом цитокиновом профиле, характеризующиеся увеличением содержания неоптерина (P<0,001) и фактора роста эндотелия сосудов (P<0,05), снижением уровня вазоэндотелиальных молекул адгезии (P<0,001). У пациентов со злокачественными опухолями кости на фоне высоких значений неоптерина (P<0,001), фактора роста эндотелия сосудов (P<0,001), межклеточных молекул адгезии (P<0,001) наблюдаются низкие показатели содержания молекул адгезии сосудистого эндотелия (P<0,001). Следует отметить, что при злокачественных опухолях костной ткани наблюдаемые сдвиги более выражены, чем при доброкачественных.

Обсуждение. У больных с доброкачественными новообразованиями костной ткани о прогрессировании опухолевого образования говорит фактор роста эндотелия сосудов VEGF-A, увеличение уровня которого способствует ангиогенезу и улучшению питания опухолевых клеток. В то же время выявленный диссонанс между высоким уровнем неоптерина в сыворотке крови и нормальными величинами содержания sICAM и sVCAM позволяет предположить, что данная ситуация отражает адекватность реагирования системы иммунитета на наличие патологического очага усилением активности макрофагально-моноцитарной системы крови; при этом эндотелий сохраняет свои барьерные функции. Можно предположить, что такой вариант функционирования клеточного иммунитета обеспечивает контроль опухолевого процесса, ограничивая его локальным развитием. Однако в нашем исследовании у больных остеосаркомой цитокиновые регуляторы клеточного звена иммунитета демонстрируют подобную картину, хотя четко прослеживается тенденция к увеличению уровня sICAM и снижению концентрации sVCAM. Вероятно, причиной получения данного результата является малое количество наблюдений. В случаях с поражениями кости хондросаркомой, метастазами в кость опухолей других органов и миеломной болезнью явно прослеживается вовлеченность эндотелия в патогенез опухолевого процесса, особенно это наглядно видно у пациентов с метастазами в кость и миеломной болезнью, когда на фоне высокого содержания неоптерина и VEGF-A появляются «ножницы» между ростом уровня sICAM и падением концентрации sVCAM. Создается впечатление, что драматизм ситуации распространился и на эндотелий, в результате чего создались благоприятные условия для транспозиции опухолевых клеток через эндотелиальный барьер в кровь и затем в интактные органы. Произошла генерализация патологического процесса, чему способствовали, с одной стороны, повышенная межклеточная адгезия фагоцитирующих мононуклеаров, существенно снижающая, если не сказать, исключающая их функциональную активность, а с другой – дисфункция эндотелиальной выстилки, сопровождающаяся нарушением барьерной функции, одной из причин которой может быть снижение адгезивной привлекательности эндотелия для иммунокомпетентных клеток.

Анализ результатов исследования содержания цитокинов, принимающих участие в регуляции макрофагально-моноцитраного звена иммунитета, показал, что у пациентов с доброкачественными и злокачественными новообразованиями костей выраженность количественных изменений компонентов, входящих в изучаемый цитокиновый комплекс, подчиняется определенной закономерности и отражает характер неопластического процесса в костной ткани. Не исключено, что дальнейшие исследования позволят включить данные тесты в дифференциальную дооперационную диагностику злокачественных и доброкачественных опухолей, в частности костей. Однако уже сейчас следует констатировать, что динамическое исследование изучаемых цитокинов может быть полезным для оценки прогрессирования заболевания и эффективности проводимого лечения.

Выводы

1. Дисфункция эндотелия сосудов является неотъемлемой частью патогенеза доброкачественных и злокачественных новообразований кости.
2. Выявлена закономерность экспрессии неоптерина, молекул адгезии лейкоцитов и фактора роста эндотелия сосудов-А при доброкачественных и злокачественных новообразованиях костей, что позволяет расширить представления о роли эндотелиальной дисфункции в патогенезе неопластического процесса при доброкачественном и злокачественном его течении. Доброкачественный процесс сопровождается повышенными уровнями неоптерина и VEGF-A, снижением содержания sVCAM при отсутствии сдвигов со стороны sICAM, злокачественный – более выраженными количественными изменениями в цитокиновом профиле: на фоне высоких величин содержания в сыворотке крови неоптерина, VEGF-A, sICAM отмечается значимое снижение концентрации sVCAM.