Тромбовоспаление у онкологических больных

Введение / Introduction

О том, что тромбоз осложняет течение онкологического процесса, всем известно давно. Взаимосвязь рака и тромбоза имеет двойную направленность [1], так как активация свертывания при раке способствует прогрессии опухоли (рис. 1). Тромбоз может стать первым симптомом онкологического процесса. К сожалению, диагностический поиск, который стартует сразу после тромбоза, если конечно стартует, не всегда повышает выживаемость, так как к этому моменту опухоли обычно уже метастазировали [2]. Первым, кто выявил связь между раком и тромбозом, был Арман Труссо. Под «феноменом Труссо» понимают появление тромбофлебитов на фоне злокачественных новообразований. Он же сообщил и о взаимосвязи между идиопатическим венозным тромбозом и скрытым раком [3].

В своем исследовании один из ученых-лидеров в этом направлении Джихан Ай выявил «правило 1/5» [4]. Он показал, что каждый пятый случай тромбоза связан с онкологическим процессом, при этом у одного из пяти онкологических пациентов отмечаются тромботические осложнения. Помимо венозных тромбозов и тромбоэмболий, о которых чаще всего идет речь, у онкологических больных отмечаются и другие тромботические осложнения, такие как артериальные тромбозы, эндокардиты, диссеминированное внутрисосудистое свертывание (ДВС) и мигрирующий поверхностный тромбофлебит (синдром Труссо) [4].

Факторы риска тромбоза у онкологических больных / Thrombosis risk factors in cancer patients

Среди факторов риска тромбоза следует выделить неизменные факторы – пациент-ассоциированные факторы риска, такие как, например, наследственная тромбофилия [5]. Однако, у одного и того же онкологического пациента тромботический риск меняется в процессе развития заболевания в связи с изменением внешних и внутренних факторов, а именно: стадия заболевания, хирургическое вмешательство, продолжительность и вид анестезии, химиотерапия, гормональная терапия, возраст, наличие центральных венозных катетеров, иммобилизация, инфекции, как в случае с прошедшей пандемией COVID-19, когда риски тромботических осложнений у онкологических пациентов выросли в разы [4]. Рак увеличивает риск тромбоза в 4–7 раз, а при ряде опухолей – в 28 раз, все зависит от конкретного органа. Так, при опухолях яичников, мозга, поджелудочной железы и желудка риск тромбоза выше, чем при опухолях молочной железы, головы и шеи, пищевода и предстательной железы. Высокий риск тромбозов имеют онкогематологические пациенты с лимфомами и лейкозами [6]. На тромботический риск влияет распространенность опухоли и гистологический тип, например, плоскоклеточная карцинома легкого менее тромбогенна, чем аденокарцинома легкого. При наличии метастазов риск тромбоза выше, чем при отграниченной опухоли. Метастазирование опухолей и их прогрессия повышают исходный риск тромбозов в 4–12 раз [7].

Важным является раздел факторов риска, связанных с проводимой терапией. Особое значение в увеличении риска тромбоза занимает химиотерапия [8]. В крупном ретроспективном исследовании, проведенном американскими учеными с участием онкологических пациентов различных нозологий на фоне проводимой химиотерапии, было показано, что риск тромботических осложнений прогрессивно нарастает. Особенно высокий риск отмечен при опухолях поджелудочной железы, желудка и легких. Плато или снижение риска отсутствовали в период наблюдения в течение 12 мес [9].

Патогенез рак-ассоциированного тромбоза / Pathogenesis of cancer-associated thrombosis

В патогенезе рак-ассоциированного тромбоза выделяют 3 группы участников: факторы внешней среды, опухоль-ассоциированные и пациент-ассоциированные факторы [7] (рис. 2). Известно, что опухолевая клетка может нарушать баланс в системе гемостаза путем выработки прокоагулянтных субстанций благодаря профибринолитической, пропротеолитической и проагрегантной активности, экспрессируя молекулы адгезии, секретируя провоспалительные и проангиогенные цитокины [10]. Также в настоящее время выявлены новые участники процесса [11] (рис. 3).

Опухолевая клетка экспрессирует прокоагулянт – цистеиновую протеазу, которая непосредственно активирует фактор X независимо от фактора VII и активирует тромбоциты. Некоторые опухолевые клетки активируют фактор X благодаря фрагментам сиаловой кислоты муцина, продуцируемого аденокарциномами [12].

Тканевой фактор (англ. tissue factor, TF) – трансмембранный гликопротеин субэндотелиального слоя клеток сосудов, который в норме не контактирует с кровью. Контакт возможет в случае повреждения сосуда либо стимуляции высвобождения TF триггерами воспаления [13]. Опухолевые клетки, например, клетки панкреатической аденокарциномы и опухолей яичников, клетки микроокружения опухоли, моноциты способны самостоятельно экспрессировать TF, также им богаты микрочастицы [14]. Механизм действия TF заключается в активации факторов X и IX с последующим образованием тромбина и в конечном итоге фибринового тромба. Помимо протромбогенного эффекта, с TF связывают процессы ангиогенеза, метастазирования и прогрессии опухоли [5]. В исследованиях была продемонстрирована зависимость между количеством определяемого в опухоли TF и степенью ее дифференцировки; в низкодифференцированных опухолях TF оказалось больше [14].

В плазме крови онкологических больных значительно повышено количество биомаркеров генерации тромбина, таких как D-димер и фрагменты протромбина 1+2, концентрация факторов свертывания V, VIII, IX и XI, причем на фоне дефицита естественных антикоагулянтов – антитромбина III, протеина С, протеина S. Опухолевые клетки выделяют как активаторы плазминогена урокиназного (англ. urokinase plasminogen activator, uPA) и тканевого (англ. tissue plasminogen activator, tPA) типов, так и ингибитор активатора плазминогена-1 (англ. plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1) [15].

PAI-1 представляет собой основной ингибитор фибринолиза. Его повышение в крови снижает фибринолитическую активность, повышая риск тромбоза. Проведенные исследования продемонстрировали повышенную экспрессию PAI-1 опухолевыми клетками поджелудочной железы на фоне протромботического статуса пациентов. Также было показано, что при проведении курсов химиотерапии бевацизумабом повышается концентрация PAI-1, а повышенный риск тромбоза при этом нивелируется с использованием ингибиторов PAI-1 [16].

Опухоль выделяет провоспалительные цитокины, такие как фактор некроза опухоли-альфа (англ. tumor necrosis factor-alpha, TNF-α), интерлейкин-1 (англ. interleukin-1, IL-1), фактор роста эндотелия сосудов (англ. vascular endothelial growth factor, VEGF), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (англ. granulocyte-macrophage colonystimulating factor, GM-CSF). Взаимодействуя с другими клетками, опухоль стимулирует выработку провоспалительных цитокинов клетками эндотелия и лейкоцитами. Провоспалительные цитокины стимулируют выработку PAI-1, способствуют экспрессии эндотелием и моноцитами тканевого фактора и снижают выработку тромбомодулина – естественного антикоагулянта клетками эндотелия. Они повреждают клетки эндотелия и формируют протромботическую основу на поверхности сосуда [12].

Опухолевая клетка путем взаимодействия с клетками иммунной системы, макрофагами и моноцитами также оказывает влияние на систему гемостаза. Лейкоцитоз крайне характерен для онкологических пациентов. Степень лейкоцитоза отражает прогноз заболевания [17] и риск присоединения тромбоза [18]. При раке лейкоциты представлены в плазме крови в большом количестве, преимущественно зрелыми нейтрофилами.

Опухолевые клетки способствуют тромбоцитозу и запускают агрегацию тромбоцитов. Они выделяют тромбопоэтин – цитокин, стимулирующий дифференцировку и пролиферацию мегакариоцитов и продукцию тромбоцитов. Опухолевые клетки могут напрямую активировать тромбоциты и усиливать тромбообразование с участием подопланина (англ. podoplanin, PDPN). Повышенная экспрессия его опухолевыми клетками сопряжена с высоким риском тромбоза. Лектиноподобный рецептор-2 С-типа тромбоцитов (англ. C-type lectin-like receptor-2, CLEC-2), взаимодействуя с опухолевым подопланином, усиливает протромботическое состояние и повышает риск метастазирования [19]. Опухолевые клетки также могут вызывать непрямую активацию тромбоцитов путем усиления высвобождения белков внеклеточного матрикса и TF из эндотелиальных клеток, создавая активную поверхность для адгезии тромбоцитов и последующего тромбообразования. Gas6 – витамин К-зависимый лиганд рецептора семейства тирозинкиназ, присутствует как в опухолевых клетках, так и в клетках эндотелия. Gas6 усиливает секрецию простагландина Е2 эндотелием, что приводит к активации тромбоцитов и тромбозу.

Активированные тромбоциты высвобождают в своих α-гранулах проангиогенные факторы, такие как VEGF, эпидермальный фактор роста (англ. epidermal growth factor, EGF), фактор роста фибробластов (англ. fibroblast growth factor, FGF), трансформирующий фактор роста-бета (англ. transforming growth factorbeta, TGF-β), инсулиноподобный фактор роста-1 (англ. insulin-like growth factor-1, IGF-1); микрочастицы тромбоцитов (англ. platelet microparticles, PMPs), на поверхности своей мембраны содержат несколько рецепторов и белки, включая Р-селектин и интегрины, внутри содержат факторы роста, цитокины и провоспалительные молекулы [20]. PMPs также способствуют хемотаксису различных гемопоэтических клеток. Тромбоциты – первые клетки, которые встречают опухолевые клетки в кровотоке; они облегчают метастазирование различными сложными путями [21].

Ранее известные только как участники системы гемостаза – тромбоциты выступают сейчас в ином качестве благодаря тому, что последние годы в результате исследований их поместили в один ряд с важнейшими игроками иммунного ответа [22]. Тромбоциты являются важными участниками противоинфекционного иммунитета, участвуют в патогенезе аутоиммунных и хронических воспалительных заболеваний [23]. Тромбоцитопения, развивающаяся у пациентов с онкологическими заболеваниями, обусловлена не только наличием у них хронического ДВС-синдрома, но и активно происходящими реакциями иммунотромбоза. Термин «иммунотромбоз» впервые предложен В. Engelmann и S. Massberg для обозначения внутреннего эффекторного пути врожденного иммунитета, запускаемого патогенами и поврежденными клетками, результатом которого является уменьшение интенсивности распространения и выживания вторгающихся новых патогенов [24]. Интерес, проявляемый к тромбоцитам, связан еще и с тем, что они могут явиться новой мишенью для разработки противовоспалительной терапии с многообещающими результатами.

Микрочастицы, выделяемые опухолью, представляют собой небольшие мембранные везикулы опухолевых клеток [23]. Прокоагулянтная активность микрочастиц связана с тем, что на их поверхности расположен активный TF и фосфатидилсерин, который предоставляет отрицательно заряженную поверхность для протекания каскада реакций гемостаза [25]. Источниками микрочастиц могут быть и активированные клетки эндотелия, а также моноциты при раке [26]. Воспалительные цитокины, экспрессируемые опухолевыми клетками, приводят к активации клеток эндотелия и моноцитов, стимулируя синтез микрочастиц, содержащих TF [23].

Подопланин представляет собой трансмембранный гликопротеин муцинового типа, который активирует тромбоциты через рецепторы CLEC-2 [27]. Подопланин принимает участие в различных стадиях метастатического каскада: в выходе клеток опухоли через базальную мембрану, в проникновении в соединительную ткань, эпителиально-мезенхимальном переходе и попадании в кровоток путем деградации базальной мембраны кровеносного сосуда [22] (рис. 4).

Злокачественные клетки подавляют атаки иммунных клеток путем активации и агрегации тромбоцитов с участием подопланина [28]. Агрегация тромбоцитов способствует адгезии опухолевых клеток и образованию эмболов в микроциркуляторном русле с дальнейшей экстравазацией из кровеносного сосуда [29][30].

Связь между экспрессией подопланина и количеством внутриопухолевых внутрисосудистых агрегатов тромбоцитов была доказана в исследовании подопланина при первичных опухолях мозга; экспрессия подопланина была связана со значительно повышенным риском тромбоза у этих пациентов [31]. В другом исследовании снижение количества CLEC-2 рецепторов на поверхности тромбоцитов приводило к снижению тромбообразования, эффект нивелировался введением неизмененных тромбоцитов, при этом концентрация подопланина в сосудистой стенке коррелировала с выраженностью тромбоза [32].

Опухолевые клетки, тромбоциты, цитокины, хемокины и другие агенты взаимодействуют с лейкоцитами и приводят к формированию внеклеточных ловушек нейтрофилов (англ. neutrophil extracellular traps, NETs) [33]. Ловушки являются производными активированных нейтрофилов и состоят из нитей ДНК, гистонов, антимикробных протеинов, которые способны захватывать и удерживать различные патогены до их полного уничтожения [34]. Процесс формирования NETs называется нетоз. Нейтрофилы синтезируют NETs либо в результате выброса ядра целиком (суицидальный нетоз) или части ядра без нарушения целостности клеточной мембраны (витальный нетоз). Вид нетоза зависит от стимулирующего агента. Суицидальный нетоз требует несколько часов для продукции NETs, в то время как витальный нетоз занимает меньше времени. При суицидальном нетозе происходит деконденсация хроматина, растворение ядерной оболочки и выброс содержимого клетки через разрыв клеточной мембраны; витальный нетоз не приводит к разрушению нейтрофила [35]. Выделяемые в составе NETs структуры представлены нитями ДНК, сплетенными в сети с 24 видами протеаз и такими гистонами, как пептидил-аргинин деиминаза 4 (англ. peptidyl arginine deiminase 4, PAD4), эластаза нейтрофилов (англ. neutrophil elastase, NE), миелопероксидаза (англ. myeloperoxidase, MPO) и катепсин G [36]. Опухолевые клетки меняют работу нейтрофилов и способствуют выработке ими NETs, которые в свою очередь окутывают опухолевые клетки, делая их недостижимыми для Т-клеток и NK-клеток (естественные киллеры; англ. natural killer cells) [37].

Хемокины, секретируемые опухолевыми клетками, являются одним из факторов, стимулирующих нетоз [38]. Модель была продемонстрирована в одном из исследований на примере хемокиновых рецепторов CXCR1 (англ. С-Х-С Motif Chemokine Receptor-1) и CXCR2 (англ. С-Х-С Motif Chemokine Receptor-2) [37].

Агонисты CXCR1 и CXCR2 оказались основными медиаторами нетоза, вызванного раком. Сети покрывают опухолевые клетки и защищают их от цитотоксичности иммунных клеток [39]. Опухолевые клетки, защищенные от цитотоксичности с помощью NETs, успешно метастазируют. При использовании ингибиторов PAD4, снижающего интенсивность нетоза, интенсивность метастазирования падала.

NETs влияют на гемостаз различными путями (рис. 5). Гистоны, входящие в состав NETs, активируют клетки эндотелия, приводят к высвобождению фактора фон Виллебранда (англ. von Willebrand factor, vWF), запускают выброс тромбоцитами неорганических полифосфатов, экспозицию мембраносвязанного фосфатидилсерина, вызывают активацию фактора V, тем самым увеличивая активность протромбиназного комплекса, вмешиваются в тромбомодулинопосредованную активацию протеина С [40]. Наибольшим прокоагулянтым эффектом обладают гистоны Н3 и Н4. NETs и сами по себе являются основой для непосредственной агрегации и активации тромбоцитов. Попадая в участок повреждения, NETs привлекают с собой ряд белков, а также факторы свертывания, участвующие в тромбообразовании, такие как vWF, фактор XII, фибриноген и фибронектин [41]. Массивная активация нейтрофилов в процессе цитокинового шторма с выбросом большого количества NETs и неуправляемым течением процессов тромбовоспаления лежат в основе развития эндотелиопатии при COVID-19 [38].

Как показали исследования, повышенная активность нейтрофилов с увеличением количества NETs в плаценте связана с тяжелыми осложнениями беременности, такими как преэклампсия (ПЭ), привычное невынашивание и неблагоприятный исход беременности из-за развития аутоиммунных состояний [42][43]. Беременность происходит на фоне провоспалительного статуса, который характеризуется повышенной активацией нейтрофилов, что более выраженно у пациенток с ПЭ [44]. Было продемонстрировано, что активация нейтрофилов через каскад комплемента способствует развитию ПЭ-подобных состояний или состояний, связанных с потерей плода [45]. Последнее подтверждается недавними сообщениями о том, что антифосфолипидные антитела, которые часто обнаруживаются в случаях рецидивирующей потери плода, вызывают нетоз [42].

Фактор фон Виллебранда является полифункциональным гликопротеином острой фазы, который играет одну из основных ролей в первичном гемостазе. В покое vWF находится в составе мультимеров внутри телец Вейбеля-Паладе в клетках эндотелия. Экзоцитоз vWF начинается в ответ на воздействие различных эндогенных стимулов, таких как воспалительные цитокины, гистамин, тромбин, фибрин или экзогенный десмопрессин. Мультимеры vWF обладают огромным потенциалом связывания с тромбоцитами, они высокотромбогенны и потому подвергаются ферментному разрушению на более мелкие фрагменты, обладающие меньшей тромбогенностью, до попадания в кровоток. Резка мультимеров происходит при участии металлопротеазы ADAMTS-13 (англ. a disintegrin and metalloprotease with thrombospondin type 1 motif, member 13) после связывания в области А2 домена vWF. Этот процесс активируют тромбоциты и фактор VIII. Одним из факторов патогенеза тромбоза у онкологических больных является активация эндотелия опухолевыми клетками, что ведет к высвобождению мультимеров vWF, активации ADAMTS-13, а затем, в результате активного потребления, к истощению пула ADAMTS-13 (рис. 6).

В составе NETs находится PAD4 – фермент, способный модифицировать аргинин в других протеазах. При повышении концентрации PAD4 в процессе опухолевого роста он воздействует на ADAMTS-13, меняя ее строение, снижая тропность к А2 домену vWF, тем самым снижая активность ADAMTS-13 [46] (рис. 7). В условиях SARS-CoV-2-опосредованного поражения эндотелия, как яркого примера иммуновоспаления, происходит потребление ADAMTS-13 избыточными количествами vWF и накопление ультравысокомолекулярных его мультимеров, которые в комплексе с тромбоцитами приводят к микротромбообразованию и полиорганной недостаточности.

Все вышесказанное далеко не полностью отражает всю полноту картины изменений в системе гемостаза при раке. Опухолевые клетки экспрессируют специфические молекулы адгезии (Е-селектин, P-селектин и другие), которые обеспечивают им фиксацию к стенке кровеносного сосуда, а также взаимодействие с эндотелием, тромбоцитами и лейкоцитами [47][48]. Исследования доказали, что P-селектин у онкологических пациентов является маркером высокого риска тромбозов [48].

Молекулярные фрагменты, ассоциированные с повреждениями (англ. damage-associated molecular patterns, DAMPs), представляют собой гетерогенную группу молекул (гистоны, белки острой фазы и др.), которые опухолевые клетки выделяют в процессе гибели. DAMPs оказывают большое влияние на активацию гемостаза [49].

За последние десятилетия значительно углубились знания о патогенезе тромбоза при раке, выделено большое количество механизмов и участников процесса. В одном из недавних исследований была выдвинута гипотеза, что, возможно, ведущий механизм в каждом конкретном случае, управляющий тромбообразованием, зависит от вида опухоли, например, гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (англ. granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF) опухолей легких приводит к повышению количества нейтрофилов, и эти нейтрофилы высвобождают NETs, которые увеличивают тромбоз у пациентов с раком легких. Тромбоцитоз является лидирующим механизмом при раке яичников, при этом IL-6 стимулирует гепатоциты к экспрессии тромбопоэтина, который увеличивает продукцию тромбоцитов и усиливает тромбоз.

Опухолевые клетки поджелудочной железы высвобождают микровезикулы (англ. microvesicles, MV) с тканевым фактором (TF + MV) в кровоток, способствуя развитию тромбоза [50]. Опухолевые клетки головного мозга могут высвобождать подопланин-содержащие микровезикулы (PDPN + MV), которые активируют циркулирующие тромбоциты и увеличивают тромбоз у пациентов с опухолями головного мозга [2].

Не только при неинфекционных воспалительных заболеваниях, онкологических заболеваниях, но и при тяжелых инфекциях, в том числе при новой коронавирусной инфекции COVID-19 и сепсисе, системный воспалительный ответ сопровождается выработкой большого количества NETs и активацией многих из вышеуказанных путей с последующим повреждением эндотелия, внутрисосудистым свертыванием и органной дисфункцией, что свидетельствует об общности патогенетических механизмов [51]. С момента старта пандемии COVID-19 появилось большое количество публикаций (описаний клинических случаев и обзорных статей), посвященных нарушению гемостаза и тромбозам. Основополагающими патогенетическими звеньями тяжелого течения COVID-19 в настоящий момент признаны декомпенсация системного воспалительного ответа и протромботическое состояние [52]. В отношении COVID-19 все чаще можно услышать упоминание терминов тромбовоспаление, эндотелиальная дисфунция и иммунотромбоз.

NETs являются одной из причин развития тяжелого течения COVID-19 [53]. Гистоны – основные компоненты NETs обладают цитотоксическим действием, индуцируют повреждение клетки и выявляются в структуре тромбов наряду с тромбоцитами в легких инфицированных пациентов [54]. Избыточная активация нейтрофилов и выработка NETs способствуют острому повреждению ткани легких, микротромбообразованию, кровоизлияниям и легочной недостаточности. Сети хроматина разрушают альвеолярнокапиллярный барьер, приводя к повреждению эндотелия и кровоизлиянию [55].

Именно общность патогенетических механизмов острого инфекционного процесса и опухолевого роста дала возможность продвинуться в понимании патогенеза рака на фоне прошедшей пандемии.

Заключение / Conclusion

Рак-ассоциированный тромбоз – это особый вид протромботического состояния, следовательно, оценка степени риска, мониторинг и ведение должны осуществляться с учетом имеющихся знаний об этиопатогенезе. Воспаление и тромбообразование играют важную роль в прогрессии опухоли и метастазировании у онкологических пациентов. Коронавирусная инфекция стала ярким примером тяжелых состояний, обусловленных иммунотромбозом. Основными звеньями патогенеза тяжелых форм COVID-19 являются внутрисосудостое свертывание на фоне повышенной генерации тромбина, эндотелиопатия на фоне цитокинового шторма, синтез NETs и активация тромбоцитов и системы комплемента. Все это открывает новые горизонты для разработки современных инновационных стратегий лечения онкологических больных.