Dynamiczny rozwój biologii molekularnej umożliwia śledzenie procesu nowotworzenia w jamie ustnej oraz pozwala na znalezienie molekularnych i genetycznych wskaźników pomocnych w diagnostyce stanów przedrakowych i nowotworów jamy ustnej.
Inhibitor cyklinozależnej kinazy - p27Kip1
Wirus HPV(human papilloma virus)
Jądrowe receptory retinoidów Rb
Utrata heterozygotyczności na ramionach krótkich chromosomów – LOH
Protoonkogen LRP12
BrdU, cyklina A, cyklina D1,syndecan-1, caveolin-1
Wimentyna, aktyna mięśniowo specyficzna
Białko P53
Białko p 53 to strażnik genomu. Jego działanie polega na zatrzymaniu cyklu komórkowego w fazie G, w momencie pojawienia się uszkodzeń DNA, dzieje się to przy udziale genu supresorowego p21(WAF1) hamującego podziały komórkowe przez zablokowanie cyklinozależnych kinaz. Pozwala to na zapoczątkowanie mechanizmów naprawiających uszkodzony materiał genetyczny przed fazą podziału. Jeśli te systemy zawiodą i uszkodzona komórka zacznie się dzielić to białko p53 inicjuje apoptozę co chroni organizm przed kumulowaniem się mutacji i przekazywaniem jej komórkom potomnym. Mutacje genu p53 przedłużają krótki okres półtrwania białka co umożliwia wykrycie go metodą immunohistochemiczną. Wykazano stopniowy wzrost ekspresji proteiny p53 zaczynając od zdrowego nabłonka poprzez zmiany łagodne, przedrakowe do raka płaskonabłonkowego, co wskazuje na kumulowanie się zmian genetycznych w procesie karcinogenezy w jamie ustnej.
Przeczytaj: Nowe cząstki RNA w walce z nowotworami
Wykrycie p53 w histologicznie zmienionej błonie śluzowej oraz zmianach przedrakowych świadczy o podwyższonym ryzyku przemiany w złośliwą. Jego obecność w ponadpodstawowych warstwach nabłonka pochodzących ze zmian przedrakowych ma istotną wartość prognostyczną w ocenie ryzyka transformacji, nawet większą niż ocena stopnia dysplazji. Metoda ta jest bardzo wiarygodna jednakże zdarzają się pewne odchylenia. Wyniki fałszywie dodatnie wskazują na istnienie innych czynników powodujących akumulację białka p53.
Jednym z mechanizmów jego stabilizacji w komórce jest związanie przez onkoproteinę E6 wirusa brodawek ludzkich typu HPV16 i HPV18, które zostały uznane za rakotwórcze dla człowieka. Wyniki fałszywie ujemne spowodowane mogą być mutacjami p53 innymi niż najczęściej występująca mutacja zmiany sensu, są one jednak rzadko spotykane w karcinogenezie w jamie ustnej.
Mutacje p53 obserwuje się ok.3.5 raza częściej u nałogowych palaczy w porównaniu do osób niepalących.
Wykazano także korelację między stopniem zaawansowania raka płaskonabłonkowego, a współekspresją białka p53,proteiną Ets-1 i P-glikoproteiną.
Natomiast współekspresja białka p53, cykliny D1 i naskórkowego czynnika wzrostu - EGFR pomocna jest w określeniu stopnia ryzyka rozwoju raka płaskonabłonkowego.
W celu identyfikacji proteiny p53 wykonywane są testy immunohistochemiczne polegające na wykorzystaniu, m.in. monoklonalnego przeciwciała mysiego, które ma zdolność rozpoznawania zmutowanej proteiny p53.
Inhibitor cyklinozależnej kinazy - p27Kip1
Blokuje on aktywność cykliny E –jest to punkt kontrolny przejścia fazy G1 do S cyklu komórkowego. Spadek ekspresji p27Kip1 i wzrost aktywności cykliny E-CDK2 obserwowany jest w rozwoju i progresji raka płaskonabłonkowego i śluzowonaskórkowego jamy ustnej.
Wirus HPV(human papilloma virus)
istnieje ok. 70 typów tego wirusa, z których największe znaczenie w onkologii mają typy 16 i 18. Odpowiadają one za indukowanie rozwoju raka jamy ustnej oraz raka szyjki macicy i okolicy odbytu. Są wykrywane w ok.20-30% przypadków raka jamy ustnej. W raku jamy ustnej i szyjki macicy dochodzi do ekspresji białek wirusowych E6 i E7, które wpływają na transformację nowotworową poprzez zablokowanie czynności produktów genów supresorowych Rb i p53. Białko E7 łączy się z białkiem Rb, co powoduje uwolnienie czynnika transkrypcyjnego E2F, a białko E6 jak wcześniej wspomniano łączy się i powoduje degradację białka p53. Białka te hamują także aktywność genu supresorowego p16(INK4A)- inhibitora cyklinozależnych kinaz hamującego podziały komórkowe. Obecność wirusa HPV w zmianach przedrakowych wykazał Gopalakrishanan, szczególnie w rozwoju leukoplakii brodawkowatej rozrostowej, którą wyróżnia wieloogniskowość, wysokie ryzyko zezłośliwienia, skłonność do nawrotów i oporność na leczenie.
Po wykryciu zakażenia ludzkim wirusem brodawek typ 16 lub 18 można wykonać badania na zmienioną chorobowo błonę śluzową w kierunku obecności w jądrach komórkowych DNA pochodzącego z onkogennych wirusów wraz z mutacją genu p53 za pomocą hybrydyzacji fluorescencyjnej in situ (FISH-fluorescence in situ hybridization). Metoda reakcji łańcuchowej polimeryzacji (PCR-polymerase chain reaction) służy do wykrycia mutacji spowodowanych onkoproteinami E6 i E7 wirusów HPV 16 i 18.
Przeczytaj: Czy HPV to wyrok - rak
Cytokeratyna
Jest białkiem należącym do rodziny filamentów pośrednich i nazywana markerem różnicowania nabłonkowego. Próbowano stworzyć test skriningowy, w którym analizowano cytokertynę w komórkach złuszczonego nabłonka, w celu oceny ryzyka zezłośliwienia zmian przedrakowych, jednak jest to metoda wątpliwa diagnostycznie. Metodą użyteczną jest analiza immunohistochemiczna – reakcja łańcuchowej polimeryzacji (PCR ) komórek pochodzących z biopsji lub wycinków tkankowych. Jednym z najbardziej użytecznych biomarkerów diagnostycznych w ocenie stanów przedrakowych jest cytokeratyna CK 19. Jej ekspresja wzrasta również znacznie w raku płaskonabłonkowym i jest ściśle związana z obecnością dysplazji komórkowej. Wniosków tych nie podziela Woltera i współpracownicy, wg których poziom CK19 jest podobny w zmianach dysplastycznych i hiperplastycznych co wyklucza ich przydatność w diagnostyce stanów przedrakowych.
Telomeraza
Telomeraza jest to enzym, który syntetyzuje końcowe odcinki chromosomów, czyli telomery będące zegarem biologicznym komórki. Utrata telomerów w wyniku podziałów komórkowych wiąże się bezpośrednio ze skróceniem życia komórki. Tylko niektóre komórki, w tym nowotworowe, mają aktywną telomerazę, która stale uzupełnia utracone końce chromosomów przez co umożliwia nieograniczony czas życia komórki. Obecność aktywnej telomerazy potwierdzono metodą TRAP w 75-80% raków płaskonabłonkowych jamy ustnej. Onkoproteina E6 wirusa HPV 16 jest jednym z czynników odpowiedzialnych za uaktywnienie telomerazy.
TROP –2, czyli antygen powierzchni komórek trofoblastów
Trop -2 został niedawno odkryty i uznany za niezależny biomarker pomocny w określeniu stopnia rozwoju raka płaskonabłonkowego jamy ustnej (na początku 2008r). Zaobserwowano nadekspresję tego antygenu w karcinogenezie regionu jamy ustnej. Wykrywany metodami immunohistochemicznymi w 58% guzów jamy ustnej rozpoznanych jako rak płaskonabłonkowy.
Jądrowe receptory retinoidów Rb
Jądrowe receptory retinoidów Rb to białka kodowane przez geny supresorowe, pochodne witaminy A, regulują przejście z fazy G1 w fazę S cyklu komórkowego. Są one konieczne do prawidłowego wzrostu i różnicowania komórek nabłonkowych. Hamują proces nowotworzenia w jamie ustnej poprzez działanie na tzw. jądrowe receptory retinoidów – blokują cykl komórkowy lub indukują apoptozę. Najważniejsze znaczenie w rozpoznawaniu karcinogenezy jamy ustnej ma receptor RAR-ß. Zaobserwowano spadek ilości tego receptora oraz hipermetylację miejsc promotorowych dla RAR –ß, cytoglobiny CYGB, p16, MGMT, E – kadheryny, cykliny A1, wraz ze wzrostem zaawansowania raków płaskonabłonkowych.
Retinoidy stosowane są miejscowo do leczenia zmian o charakterze leukoplakii, a nawet niektórych form T1 raka jamy ustnej.
Przeczytaj: Retinoidy - pomoc w schorzeniach dermatologicznych
PCNA, Ki-67, AgNORs
Aktywność proliferacji komórek nowotworowych ocenia się przez markery proliferacji komórkowej będące głównie jądrowymi antygenami PCNA(jądrowy antygen komórek proliferujących), AgNORs (srebrochłonne regiony organizujące jąderko).
PCNA i Ki – 67 analizowane są w stanach przedrakowych i rakach płaskonabłonkowych jamy ustnej. Zwiększenie się ekspresji tych antygenów wiąże się ze wzrostem stopnia dysplazji nabłonkowej, co wskazuje na ich wartość diagnostyczną. Wykazano powiązanie pomiędzy białkiem p53, a w/w markerami proliferacji komórek. Wysoka aktywność proliferacyjna w połączeniu z nadekspresją p53 stanowią gorsze czynniki prognostyczne w badanych przypadkach zmian o charakterze leukoplakii.
Utrata heterozygotyczności na ramionach krótkich chromosomów - LOH
YUrata heterozygotyczności występuje w różnym stopniu we wszystkich stanach przednowotworowych, szczególnie na chromosomie 9p21. Do oceny ryzyka zmian przedrakowych o typie leukoplakii największą wartość prognostyczną wydaje się mieć utrata heterozygotyczności na ramionach krótkich chromosomów 3,9,17,21. W stanach przedrakowych jamy ustnej stwierdzono częstą inaktywację genu supresorowego p16 (INK4A) – hamującego podział komórki przez blokowanie cyklinozależnych kinaz, zlokalizowanego w pozycji 21 krótkiego ramienia chromosomu 9 ( 9 p 21). Dotyczy to także miejsca 17 p 13 gdzie znajduje się gen p53. W procesie nowotworzenia poza utratą materiału genetycznego może dojść do jego zwielokrotnienia. Badania wykazały obecność polisomii chromosomów 7 i 17 u chorych na leukoplakię i erytroplakię. Wraz ze wzrostem częstości występowania polisomii ryzyko zezłośliwienia wzrasta.
W celu wykrycia LOH stosuje się ORA-Test, w którym wykorzystuje się powinowactwo błękitu toluidynowego do LOH chromosomów 3,9,17,21. Badanie to może być stosowane do wykrycia nawracających nowotworów w obrębie głowy i szyi, jak również jeszcze klinicznie utajonych stanów przednowotworowych.
Czynniki wzrostu
Czynniki wzrostu to protoonkogeny, które mogą być wydzielane przez guz i wpływać na jego wzrost przez działanie autokrynne. Do grupy tej zaliczamy płytkowy czynnik wzrostu PDGF, czynnik wzrostu naskórka EGF, transformujący czynnik wzrostu TGFß, czynnik wzrostu hepatocytów HGF wykrywany w rozwoju raka płaskonabłonkowego jamy ustnej wpływający na indukcję ekspresji czynnika transkrypcji E1AF i aktywację genów metaloproteinaz MMPs odpowiedzialnych za naciekanie i przerzuty raka, czynnik wzrostu fibroblastów FGF, insulinopodobny czynnik wzrostu IGF(polimorfizm IGF-2 u osób żujących tytoń predysponuje do wzrostu ryzyka rozwoju raka jamy ustnej ) oraz cytokiny (interleukiny, interferon ß, czynnik martwicy guza TNF-α). TGFß i EGF mają podobną budowę, w ich rdzeniu jest sześć charakterystycznie ułożonych reszt cysteiny połączonych trzema wiązaniami disulfidowymi. To powoduje interakcję obu tych cząsteczek z receptorem dla czynnika wzrostu nabłonka EGFR ( w wyniku amplifikacji genu C-erb B2 dochodzi do nadmiernej produkcji EGFR2=HER2 i nadmiernego pobudzania wzrostu przez prawidłowy poziom ligandu).
Nadmierna aktywacja receptorów dla czynników wzrostu lub ich mutacje, jak np. mutacja punktowa genu Ret kodującego receptor CSF – 1, która prowadzi do produkcji nieprawidłowego białka receptorowego o stałej aktywności, może powodować nadmierny i nieograniczony wzrost i podział komórek oraz nowotworzenie.
Transformujący czynnik wzrostu ß wydzielany jest między innymi przez zaktywowane makrofagi w odpowiedzi na ich stymulację przez czynniki zewnętrzne. Jednym z czynników prowadzących do aktywacji makrofagów i wzmożonego wydzielania przez nie TGFß jest zakażenie wirusowe. Istnieje teza, że obecność wirusa HPV w nabłonku błony śluzowej uaktywnia makrofagi i powoduje produkcję TGFß, który oddziałując na receptor EGFR powoduje niekontrolowany wzrost komórki. TNFα i EGF to markery wczesnego wykrywania zezłośliwienia leukoplakii przez określenie stopnia dysplazji komórek nabłonka jamy ustnej.
Protoonkogen GRO – 1
Protoonkogen GRO - 1 zaliczany jest do rodziny chemokin (CXC) reguluje cykl komórkowy i jest autokrynnym czynnikiem wzrostu w czerniaku. Jego nadekspresja wykrywana jest w raku płaskonabłonkowym jamy ustnej. GRO-1 promuje progresję raka przez wpływ na angiogenezę i przerzuty do węzłów chłonnych.
Przeczytaj: Nie przegap nowotworu skóry
Protoonkogen LRP12
Protoonkogen LRP 12 jest to białko z rodziny LDLR pełniące rolę w przetwarzaniu sygnału jądrowego. Zlokalizowane jest na chromosomie 8q22. Jego nadekspresja związana jest z wczesną fazą rozwoju raka płaskonabłonkowego jamy ustnej.
Białka z grupy Ras
Białka z grupy Ras są innym rodzajem protoonkogenów, są to białka przenoszące sygnał. Zaliczane są do protein wiążących GTP. Wskutek mutacji punktowej dochodzi do utraty wewnętrznej aktywności GTP-azy, następuje brak rozkładu GTP do GDP i białko pozostaje w formie aktywnej. Należy podkreślić, że mutacje Ras występują rzadko. RAB1A – nadekspresja obserwowana w zmianach przedrakowych szczególnie w leukoplakii i w raku płaskonabłonkowym języka.
Rap 1 to izoformy Rap1A i Rap1B. Nadekspresja Rap 1 występuje w rozwoju raka płaskonabłonkowego jamy ustnej. Białko NF-1 kodowane przez geny supresorowe wykazuje hamujący wpływ na Ras.
BrdU, cyklina A, cyklina D1, syndecan-1, caveolin-1
Bromodeoksyurydyna oraz cyklina A zostały uznane za markery pomocne w diagnostyce zmian przedrakowych. W testach immunohistochemicznych wykazano przy użyciu przeciwciał przeciw BrdU, cyklinie A i onkoproteinie Ki – 67 ich obecność w bioptatach pobranych ze zmian. Została udowodniona korelacja pomiędzy nadekspresją cykliny A, a Ki-67 w karcinogenezie.
Cykliny i cyklinozależne kinazy (CDK) to białka regulujące cykl komórkowy. Są one aktywne w specyficznych fazach cyklu komórkowego i z kolei aktywują cyklinozależne kinazy, umożliwiające komórce przejście pomiędzy fazami cyklu. Na skutek amplifikacji lub translokacji powstaje ich nadmierna ilość.
Polimorfizm genetyczny cykliny D1 znacznie podnosi ryzyko rozwoju stanów przednowotworowych, najczęściej dotyczy to leukoplakii. W nowotworach głowy i szyi zaobserwowano częstą amplifikację genu kodującego cyklinę D1 oraz inaktywację obydwu alleli p16(INK4A), których produkt hamuje kompleks cyklina D1/CDK4.
Syndecan-1 jest proteoglikanem funkcjonującym jako receptor matriks przestrzeni międzykomórkowej, który przekazuje informacje pomiędzy środowiskiem zewnątrz i wewnątrzkomórkowym. Wysoka ekspresja syndecan-1 została zaobserwowana w dolnych partiach zdrowego nabłonka. Oznaczenie niskiej ekspresji syndecan-1 jest związane ze zmianami dysplastycznymi w obrębie nabłonka jamy ustnej.
Caveolin-1 jest proteiną wchodzącą w skład błony komórkowej i aparatu Golgiego, służąca do transdukcji sygnału i transportu małych molekuł. Do zdiagnozowania zmian w zakresie Cav-1 użyto metody Western-Blot, aby potwierdzić specyficzne przeciwciało. Tą metodą immunohistochemiczną zaobserwowano znaczący wzrost ekspresji Cav-1 w materiale biopsyjnym.
Białko S-100, antygen HMB
Białko S-100 i antygen HMBuznane są jako biomarkery czerniaka złośliwego, szkliwiaka oraz śluzaka.
Przeczytaj: Jakie wyróżniamy nowotwory kości szczękowej?
Wimentyna, aktyna mięśniowo specyficzna
Wykazano ich reakcję pozytywną w rozpoznawaniu szkliwiaka i śluzaka zębopochodnego.
Antygen SES-ANA(przeciwciało przeciwjądrowe w klasie IgG)
Jest to antygen specyficzny dla przewlekłego wrzodziejącego zapalenia ust CUS– stomatitis ulcerosa chronica. Przeciwciała przeciwjądrowe reagują z antygenami jądrowymi komórek warstwy podstawowej nabłonka i w mniejszym zakresie warstwy kolczystej. W przypadkach przewlekłych i opornych na leczenie owrzodzeń badanie immunofluorescencyjne może potwierdzić rozpoznanie.
Nie należy zapominać, że metody wykorzystujące markery nowotworowe są badaniami pomocniczymi, potwierdzającymi rozpoznanie zmiany chorobowej.
Szybki rozwój biologii molekularnej i wzrost czułości testów immunohistochemicznych umożliwia coraz częstsze ich zastosowanie w diagnostyce onkologicznej.
Więcej w serwisie: rak jamy ustnej
Autor: dr Witt Kołodziej
Bibliografia dostępna w redakcji.
Uwaga! Powyższa porada jest jedynie sugestią i nie może zastąpić wizyty u specjalisty. Pamiętaj, że w przypadku problemów ze zdrowiem należy bezwzględnie skonsultować się z lekarzem!
