6.5. Опухолевый ангиогенез

При постоянном и интенсивном росте опухолевой ткани для нормальной жизнедеятельности ее клеток требуется достаточное кровоснабжение. Без этого злокачественный рост опухоли невоз­можен. Если опухоль не васкуляризирована, то размер ее не пре­вышает 1 кубического мм. После врастания сосудов начинается ее быстрый экспоненциальный, часто экзофитный рост. При имп­лантации кусочка опухоли в подкожный защечный мешок хомяч­ка оказалось, что максимальное расстояние, на котором проявляется ангиогенное влияние, составляет 1-3 мм. (7).

Развитие опухоли происходит быстрее, если ее пересадить в ор­ган с хорошей васкуляризацией, и наоборот. Число пролиферирующих опухолевых клеток уменьшается с увеличением расстояния от капилляров (в карциноме ободочной кишки у крыс). Пролифе­рация блокируется, когда дистанция увеличивается до 80 мкм. На­против, обструкция питающих опухоль сосудов ведет к ее рассасыванию. Показано, что наложение зажимов на основание опухоли (после подкожной имплантации) на период от 0,5 до 24 часов вызывает заметную регрессию опухоли и уменьшение пер­фузии ее кровью. Окклюзия сосудов на период более чем 15 часов приводит к полному исчезновению опухоли, поскольку сосуды внутри опухоли неспособны восстанавливаться (125,126).

6.5.1. Методы изучения опухолевого ангиогенеза

Для изучения васкуляризации опухоли обычно очень неболь­шой ее кусочек или взвесь опухолевых клеток трансплантируется в участок той или иной ткани, обладающей сформированной сосу­дистой сетью. Ткани кусочка вначале прозрачны. Через некоторое время они темнеют и начинают плохо пропускать свет, что являет­ся результатом дистрофических изменений опухолевых клеток. Через 1-2 дня кровеносные сосуды (обычно венулы) в окружаю­щих тканях расширяются, и образующиеся сосудистые почки (отростки) врастают в кусочек опухоли. При этом ткань опухоли, окружающая врастающие сосуды, вновь становится прозрачной, что показывает жизнеспособность составляющих ее клеток после установления циркуляции крови в сосудах. Только после этого, то есть спустя 3-5 суток после пересадки, опухоль начинает увеличи­ваться в размерах и формирует свою собственную типичную для нее сосудистую сеть (196, 346).

6.5.2. Механизмы роста сосудов при опухолевом ангиогенезе

Процессы ангиогенеза при росте опухоли имеют определенную специфику. Например, в отличие от почек роста сосудов, описан­ных при заживлении ран или в процессе гистогенетического анги­огенеза, в опухоли в мигрирующих ЭК обнаруживается значительно меньше цитоплазматических выростов. Содержание митохондрий и цистерн цитоплазматической сети в цитоплазме ЭК существенно больше, чем в соответствующих клетках при заживлении ран (178). При изучении генетических механизмов ин­дукции ангиогенеза в кожной фибросаркоме обнаружено, что щелочной ФРФ синтезируется и сохраняется во время всех четы­рех фаз развития опухоли. Однако этот эндотелиальный митоген освобождается только в течение последних двух фаз, когда уже по­являются признаки ангиогенеза. Другими словами, активация процессов индуцирования ангиогенеза это одна из стадий озлокачествления опухолей (179).

Последовательность событий при опухолевом ангиогенезе мож­но проследить на следующем эксперименте (314). Через два дня после инокуляции опухолевых клеток (неметастазируюшая аденокарцинома) БМ в дилятированных материнских сосудах вокруг опухоли либо исчезают, либо становятся фрагментарными или многослойными. Фрагментированная или многослойная БМ со­держит ламинин и коллаген IV типа, но в ней мало фибронектина. Одновременно с альтерацией БМ начинается пролиферация ЭК, перицитов; миграция ЭК из материнских сосудов, Миграция ЭК происходит двумя путями: либо одна ЭК проникает из материн­ского сосуда в окружающий внеклеточный матрикс, либо две и бо­лее ЭК вытягивают почти параллельные друг другу отростки в направлении соединительной ткани. Верхушки этих отростков связаны с помощью межклеточных соединений.

БМ вокруг этих протрузий не определяется. Во время мигра­ции и роста ЭК остаются связанными с помощью межэндотелиальных соединений с ЭК материнского сосуда, сохраняют свою полярность, что сразу же приводит к формированию щелеподобного просвета между мигрирующими ЭК. Тем самым просвет новых сосудов практически все время оказывается связанным с про­светом материнского сосуда. Он ограничен межклеточными соеди­нениями, простирающимися на несколько десятков мкм. Однако электронно-микросконически определяемая БМ не видна ни вок­руг верхушки, ни вокруг молодого капилляра. Перициты также отсутствуют. С помощью иммуноэлектроиной микроскопии показано, что только самые верхушки отростков мигрирующих ЭК не покрыты компонентами БМ.

Постепенно базальная поверхность нового капилляра окутыва­ется непрерывным слоем аморфного материала. В цистернах эндоплазматической сети ЭК как материнского, так и молодого сосудов определяется ламинин и коллаген IV типа, но не выявля­ется фибронектин. На третий день после инокуляции видны почти зрелые капилляры, окруженные БМ и перицитами. В БМ опреде­ляются ламинин, коллаген IV типа и фибронектин. Однако большинство из них не имеют дилятированного просвета. Следовательно, прекращение миграции и деления ЭК и перицитов сопровождается формированием типичной электронноплотной БМ вокруг материнского и дочернего микрососуда (314).

Вначале к опухоли подрастают венулы. Артериальное крово­снабжение устанавливается позднее. Причем процесс этот идет та­ким образом, что в первые моменты кровь пробивается из венулы через капиллярное колено в предсуществующую артериолу. Обрат­ный процесс - врастание артериол - по мнению H.Reinhold и A.van den Berg-Blok(346), невозможен. Отметим, что при исследовании ангиогенеза в опухолях с использованием прозрачных камер тре­буется длительное и тщательное наблюдение, чтобы заметить при­знаки роста микрососудов по периферии опухоли. При этом из-за постоянно встречающегося сдавления вновь образованных капил­ляров, что связано с особенностями роста самой опухоли (см. ни­же), почки сосудистого роста легко можно спутать со спавшимися или подвергающимися регрессии капиллярами.

Изучение процесса васкуляризации опухоли в прозрачной ка­мере показало, что рост сосудов в опухоли идет от сосудистых от­ростков, которые развиваются в окружающей опухолевом ложе и по периферии кусочка опухоли. Вначале отростки не имеют про­света. Затем образуется просвет, который нередко содержит эрит­роциты, однако ток крови в нем отсутствует. Просвет часто имеет форму щели. Кровоток начинается лишь в том случае, когда два выроста соединяются и образуют петлю. На верхушке выроста из­редка обнаруживаются делящиеся или синтезирующие ДНК эндотелиоциты. Более проксимально число делящихся ЭК возрастает (346).

Почки роста начинают анастомозировать с образованием пе­тель, а затем сети микрососудов. При трансплантации в матку канцерогенных клеток из опухоли человека капиллярная есть раз­вивается Путем а) трансформации некоторых вновь образованных капилляров в артериолы и венулы, б) пространственной диффе­ренциации растущих сосудов в капиллярные сети желез и субэпи­телиальной части слизистой оболочки матки. Увеличение размеров плотной малигнизированной опухоли влечет за собой сосудистые расстройства (320).

Микрососуды, образующиеся при васкуляризации метастазов или имплантатов (вторичных опухолей), имеют такие же морфо­логические признаки, что и в первичной опухоли (178)

Как видим, источником васкуляризации опухолей с самого на­чала их возникновения служат сосудистые Сплетения, располагаю­щиеся во окружности малигнизирующейся ткани.