Rak przełyku
Patofizjologia i mechanizm
Rak przełyku, obejmujący głównie rak płaskonabłonkowy (ESCC) oraz gruczolakorak (EAC), charakteryzuje się złożoną patogenezą i różnicami etiologicznymi. ESCC rozwija się w wyniku progresji od dysplazji niskiego do wysokiego stopnia, z kluczową rolą mutacji TP53 oraz zaburzeń w szlakach sygnałowych EGFR, PI3K, NOTCH i WNT. Główne czynniki ryzyka to spożycie alkoholu, palenie tytoniu, dieta uboga w owoce i warzywa oraz ekspozycja na karcynogeny, np. nitrozaminy. Alkohol i tytoń działają synergistycznie, zwiększając ryzyko ESCC nawet do 149,2 razy u czarnych mężczyzn intensywnie palących i pijących. W przypadku EAC, patogeneza wiąże się z przewlekłą chorobą refluksową przełyku (GERD) i przełykiem Barretta (BE), gdzie metaplazja walcowata zastępuje nabłonek płaskonabłonkowy, zwiększając ryzyko raka 50-100-krotnie. Otyłość, zwłaszcza brzuszna, oraz palenie tytoniu są istotnymi czynnikami ryzyka EAC, a mutacje genów p16 i p53 oraz polimorfizmy IL-18-607 C/A odgrywają rolę w progresji choroby.
- Patogeneza raka przełyku – wprowadzenie
- Patogeneza raka płaskonabłonkowego przełyku
- Patogeneza gruczolakoraka przełyku
- Przełyk Barretta i progresja do gruczolakoraka
- Czynniki ryzyka i mechanizmy molekularne gruczolakoraka
- Rola mikrobioty w patogenezie raka przełyku
- Rola cytokin i chemokin w progresji nowotworu
- Różnice w rokowaniu między typami histologicznymi
- Implikacje dla wczesnego wykrywania i terapii
- Podsumowanie najważniejszych mechanizmów patogenezy raka przełyku
Patogeneza raka przełyku – wprowadzenie
Rak przełyku jest poważnym nowotworem złośliwym, charakteryzującym się agresywnym wzrostem i niekorzystnym rokowaniem. Jest to szósty najczęstszy nowotwór będący przyczyną zgonów na świecie i ósmy najczęstszy nowotwór na świecie. Wyróżniamy dwa główne typy histologiczne raka przełyku: rak płaskonabłonkowy (ESCC) oraz gruczolakorak (EAC), które różnią się między sobą pod względem etiologii, rozmieszczenia etnicznego, patogenezy oraz lokalizacji w przełyku12. Mniej niż 1-2% wszystkich przypadków raka przełyku stanowią mięsaki, drobnokomórkowe raki, a rzadko występują również chłoniaki, rakoidy i czerniaki3.
W ostatnich dekadach zaobserwowano zmiany w epidemiologii raka przełyku – częstość występowania raka płaskonabłonkowego zmniejszyła się, natomiast znacząco wzrosła liczba przypadków gruczolakoraka, szczególnie w dystalnej części przełyku i połączeniu żołądkowo-przełykowym, głównie z powodu zwiększonej częstości występowania przełyku Barretta45. Ten wzrost wiąże się z rosnącą częstością występowania otyłości i choroby refluksowej przełyku (GERD) w krajach rozwiniętych6.
Patogeneza raka płaskonabłonkowego przełyku
Patofizjologia raka płaskonabłonkowego przełyku (ESCC) obejmuje złożoną interakcję między czynnikami genetycznymi, środowiskowymi i stylem życia7. ESCC rozwija się poprzez stopniową progresję, w której narastające nieprawidłowości genetyczne prowadzą do progresji od histologicznie prawidłowej błony śluzowej płaskonabłonkowej do neoplazji śródbłonkowej niskiego stopnia (dysplazji), następnie do neoplazji śródbłonkowej wysokiego stopnia, a ostatecznie do inwazyjnego raka płaskonabłonkowego8.
Czynniki ryzyka i mechanizmy molekularne
Główne czynniki ryzyka rozwoju ESCC obejmują:910
- Spożycie alkoholu – pierwotny czynnik ryzyka
- Palenie tytoniu – szczególnie w połączeniu z alkoholem wykazuje efekt synergistyczny
- Dietę ubogą w owoce i warzywa
- Niski status socjoekonomiczny
- Ekspozycję na karcynogeny (np. nitrozaminy)
Mechanizm, w którym alkohol i tytoń zwiększają ryzyko raka przełyku, był przedmiotem licznych badań. Alkohol może uszkadzać DNA komórkowe poprzez zmniejszenie aktywności metabolicznej wewnątrz komórki, co prowadzi do obniżenia funkcji detoksykacyjnych i jednocześnie sprzyja procesom oksydacyjnym1112. Alkohol działa również jako rozpuszczalnik związków rozpuszczalnych w tłuszczach, co ułatwia przenikanie karcynogenów zawartych w tytoniu do nabłonka przełyku13.
Acetaldehyd, główny metabolit alkoholu produkowany przez dehydrogenazę alkoholową, jest karcynogenny i tworzy wiązania kowalencyjne z DNA, a powstałe addukty DNA mogą wymykać się mechanizmom naprawy DNA komórkowego, powodując szkodliwe mutacje w genach regulujących wzrost14. Ryzyko względne u mężczyzn, którzy intensywnie palili tytoń i spożywali alkohol, wynosiło 35,4 u białych mężczyzn i 149,2 u czarnych mężczyzn w porównaniu z mężczyznami tej samej rasy i regionu, którzy nie palili ani nie pili15.
Inne karcynogeny, takie jak nitrozaminy obecne w niektórych warzywach solonych i konserwowanych rybach, również zostały powiązane z ESCC16. Patogeneza ESCC wydaje się być związana z zapaleniem nabłonka płaskonabłonkowego, które prowadzi do dysplazji i złośliwej transformacji in situ17.
Zmiany genetyczne w raku płaskonabłonkowym przełyku
W patogenezie ESCC ważną rolę odgrywają liczne zmiany genetyczne18. Mutacja TP53 jest kluczową wczesną mutacją kierującą rozwojem choroby, występującą już na etapie neoplazji śródbłonkowej19. Do innych kluczowych zaburzeń genetycznych należą:2021
- Regulatory cyklu komórkowego (np. CDKN2A [p16], RB1, NFE2L2, CHECK1, CHECK2, CCND1, CKD4, CDK6 i MDM2)
- Szlak sygnałowy EGFR
- Szlak sygnałowy PI3Kinazy
- Modyfikacja histonów
- Szlaki NOTCH i WNT
- Sygnalizacja Hedgehog
- Inne zmiany genetyczne, w tym aneuploidia i zmiany liczby kopii
Przewlekłe zapalenie wywołane przez różne czynniki prowadzi do produkcji substancji takich jak cytokiny, chemokiny i reaktywne formy tlenu, które mogą powodować szkodliwe efekty. Ostatecznie mogą one prowadzić do nasilenia wzrostu komórek, stymulować inwazję i promować wzrost naczyń krwionośnych. Komórki zapalne mogą również wytwarzać mediatory, które mogą hamować funkcje immunologiczne, co również sprzyja kancerogenezie22.
Badania wykazały również, że zmiany w ekspresji genów PTK2, ścieżce sygnałowej MAPK, ścieżce sygnałowej PI3K-Akt, ścieżce sygnałowej p53 i MET były ściśle związane z karcinogenezą raka przełyku23.
Patogeneza gruczolakoraka przełyku
Patofizjologiczny mechanizm gruczolakoraka przełyku (EAC) wiąże się z powtarzającą się ekspozycją dolnego przełyku na kwas żołądkowy w wyniku przewlekłej choroby refluksowej przełyku (GERD), co prowadzi do zastąpienia prawidłowego nabłonka płaskonabłonkowego metaplastycznym nabłonkiem walcowatym (przełyk Barretta)2425.
Przełyk Barretta i progresja do gruczolakoraka
Przełyk Barretta (BE) jest definiowany jako metaplazja walcowata, która zastępuje nabłonek wielowarstwowy płaski dystalnego przełyku i ma predyspozycję do rozwoju gruczolakoraka26. Metaplastyczny nabłonek może stopniowo ulegać zmianom dysplastycznym, klasyfikowanym jako dysplazja niskiego lub wysokiego stopnia, w zależności od stopnia nieprawidłowości komórkowych. Dysplazja wysokiego stopnia może przekształcić się w inwazyjnego gruczolakoraka, w którym komórki rakowe naciekają leżące pod spodem warstwy ściany przełyku27.
Przewlekły refluks kwasu żołądkowego i żółci w połączeniu żołądkowo-przełykowym oraz następujące uszkodzenia przełyku zostały wskazane jako czynniki patogenezy metaplazji Barretta2829. Obecność lipopolisacharydu (LPS) na powierzchni bakterii Gram-ujemnych aktywuje szlak NF-κB, prowadząc do podwyższonej ekspresji IL-8, co jest istotnym wydarzeniem w przejściu od normalnego przełyku do BE30.
Ryzyko rozwoju raka przełyku jest 50-100 razy większe u pacjentów z BE. Jednak większość pacjentów z BE nie rozwinie EAC, a roczne ryzyko u pacjentów z BE zostało ocenione na 0,12%3132.
Czynniki ryzyka i mechanizmy molekularne gruczolakoraka
Główne czynniki ryzyka rozwoju EAC obejmują:3334
- Przełyk Barretta
- Chorobę refluksową przełyku (GERD)
- Otyłość, szczególnie o dystrybucji brzusznej
- Palenie tytoniu
- Wysoki wskaźnik masy ciała
Otyłość jest istotnym czynnikiem ryzyka EAC, szczególnie u osób z przewagą tłuszczu trzewnego. Przerost adipocytów i komórki zapalne w złogach tłuszczu tworzą środowisko przewlekłego zapalenia o niskim stopniu i sprzyjają rozwojowi nowotworu poprzez uwalnianie adipokin i cytokin3536. Adipocyty w mikrośrodowisku guza dostarczają energii do produkcji i wspierają wzrost i progresję guza37.
Rozwój EAC wiąże się z postępującym gromadzeniem się wielu nieprawidłowości genetycznych, takich jak mutacyjna inaktywacja genów p16 i p53, zaburzenia cyklu komórkowego i aneuploidia38. Mechanizm molekularny jest złożony i nie można go przypisać pojedynczemu zdarzeniu genetycznemu39.
Badania genomowego stowarzyszenia (GWAS) u pacjentów z EAC wykazały trzy geny kandydujące zawierające mutacje linii zarodkowej: MSR1, ASCC1 i CTHRC140. Polimorfizm pojedynczego nukleotydu IL-18-607 C/A w jego promotorze jest związany z rozwojem przełyku Barretta i gruczolakoraka przełyku41.
Istnieje również dowód na to, że zakażenie Helicobacter pylori może wpływać na skład mikrobiologiczny dolnego przełyku i potencjalnie działać jako czynnik ochronny przed rozwojem EAC4243.
Rola mikrobioty w patogenezie raka przełyku
Niedawne badania ujawniły rozpowszechnione zmiany w mikrobiomie przełyku u pacjentów z rakiem przełyku, co sugeruje potencjalny wkład mikrobioty przełyku w rozwój tego nowotworu4445.
Długotrwałe przestrzeganie diety miejskiej może prowadzić do przewlekłego zapalenia przełyku i dysbiozy, potencjalnie przyczyniając się do progresji chorób przełyku46. Zapalenie wywołane refluksem kwasu i uszkodzenie błony śluzowej mogą prowadzić do GERD i późniejszej zamiany pierwotnego nabłonka płaskonabłonkowego przełyku na nabłonek walcowaty, który ma potencjał do progresji do BE47.
Badania wykazały, że P. gingivalis może służyć jako nowy wskaźnik prognostyczny dla ESCC48. Dlatego uzasadnione jest rozważenie P. gingivalis jako obiecującego celu w zapobieganiu i/lub leczeniu pacjentów z ESCC zakażonych P. gingivalis4950.
Zmiany w składzie i liczebności mikrobioty przełyku mogą promować rozwój raka przełyku na różne sposoby5152. Zaangażowanie zakłóconej komunikacji między mikrobiotą przełyku a komórkami odpornościowymi zostało powiązane z kilkoma szlakami sygnałowymi, o których wiadomo, że przyczyniają się do rozwoju raka przełyku5354.
Rola cytokin i chemokin w progresji nowotworu
Złożone i dynamiczne interakcje wydzielanych cytokin, chemokin, czynników wzrostu i ich receptorów pośredniczą w przewlekłym zapaleniu i immunosupresyjnym mikrośrodowisku guza (TME), sprzyjając progresji nowotworu, przerzutom i zmniejszonej odpowiedzi na terapię55.
Cytokiny i chemokiny wydzielane przez komórki immunologiczne pośredniczą w interakcjach między nowotworem a zrębem i aktywują kilka efektorowych szlaków sygnałowych, takich jak JAK/STAT, NF-κB, NOTCH, które wpływają na różne właściwości charakterystyczne dla nowotworu56.
Prozapalne cytokiny, w tym interleukina-1 (IL-1), interleukina-6 (IL-6) i czynnik martwicy nowotworów α (TNF-α), zostały powiązane z patogenezą raka przełyku57. IL-1 uczestniczy w promowaniu angiogenezy poprzez produkcję czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF)58. Uwalnianie IL-1 z makrofagów M2 związane ze zwiększoną ekspresją (fosforylacją) zarówno NF-κB, jak i IκB sugeruje, że IL-1 reguluje przejście nabłonkowo-mezenchymalne (EMT) poprzez szlak NF-κB59.
IL-6 i CXCR7 są również zaangażowane w EMT poprzez szlak sygnałowy NF-κB60. Hamowanie CXCR4 prowadzi do zmniejszonej ekspresji genów EMT w ESCC, co wskazuje, że zwiększona ekspresja CXCR4 i CXCR7 jest związana ze złym rokowaniem w raku przełyku61.
Oś CXCL12-CXCR4 reguluje kluczowe aspekty, takie jak proliferacja komórek nowotworowych, chemotaksja i inwazja62. Kilka badań wskazało, że oś sygnałowa CXCL12-CXCR4 jest niezbędna dla agresywnego zachowania raka przełyku i złego rokowania63.
CXCL8 może być zaangażowany we wzrost ESCC jako czynnik auto/parakrynny poprzez zwiększanie migracji i inwazji komórek nowotworowych64. Gromadzenie się prozapalnych cytokin wywołuje immunosupresyjne mikrośrodowisko guza, prowadzące do osłabienia odpowiedzi immunologicznej wrodzonej i adaptacyjnej65.
Różnice w rokowaniu między typami histologicznymi
Długoterminowe rokowanie po resekcji jest lepsze w przypadku gruczolakoraka w porównaniu do raka płaskonabłonkowego. Badanie przeprowadzone przez Siewerta i wsp. obejmujące 1059 pacjentów poddanych resekcji wykazało, że ogólna 5-letnia przeżywalność w grupie z gruczolakorakiem wynosiła 47% w porównaniu do 37% w grupie z rakiem płaskonabłonkowym6667.
Badania wykazały również, że przypadki EAC występujące wśród osób, u których wcześniej zdiagnozowano BE, różnią się od większości przypadków EAC, które występują bez wcześniejszej diagnozy BE. Te różnice obejmują historię medyczną (szczególnie GERD), prezentację kliniczną i przeżywalność68.
Ogólnie rzecz biorąc, u pacjentów z EAC-poprzedzonym BE zaobserwowano niższe ryzyko zgonu ze wszystkich przyczyn i zgonu specyficznego dla raka przełyku w porównaniu do pacjentów z EAC-bez wcześniejszego BE69.
Implikacje dla wczesnego wykrywania i terapii
Zrozumienie roli mikrobiota w raku przełyku może pomóc we wczesnym wykrywaniu i optymalizacji strategii leczenia, co ostatecznie prowadzi do lepszych wyników dla pacjentów7071.
Identyfikacja kluczowych regulatorów biologicznych związanych z opornością na leki może pomóc klinicystom w szybkim wyborze odpowiedniego leku w celu wydłużenia czasu przeżycia pacjentów72. Jest to ważne dla rozwoju leków i szczegółowego badania mechanizmu działania leków73.
Kluczowe czynniki transkrypcyjne i miRNA w sieci regulacji transkrypcyjnej, które regulują geny związane z opornością na leki, mogą być wykorzystane jako potencjalne biomarkery do identyfikacji oporności na odpowiednie leki u pacjentów z nowotworem74.
Postęp w zrozumieniu genetycznych i molekularnych mechanizmów leżących u podstaw raka przełyku może prowadzić do rozwoju bardziej ukierunkowanych i skutecznych terapii, poprawiając w ten sposób rokowanie dla pacjentów cierpiących na tę poważną chorobę75.
Podsumowanie najważniejszych mechanizmów patogenezy raka przełyku
Badania sugerują, że progresja raka przełyku jest silnie związana z:76
- Proliferacją komórek, przeżyciem, inwazją, przerzutami i angiogenezą (szlak sygnałowy MAPK, cykl komórkowy, szlak sygnałowy Wnt, szlak sygnałowy VEGF, MMP1, SPP1, COL11A1)
- Adhezją komórkową (ogniskowa adhezja, połączenie przylegające, szlak sygnałowy wapnia, PTK2)
- Nierównowagą onkogenu i genu supresorowego nowotworu (szlak sygnałowy p53, szlak w raku, MET, PLCD1)
- Udziałem układu odpornościowego (IL8, CXCR7)
Te odkrycia mogą mieć kluczowe znaczenie dla badania złożonych mechanizmów interakcji leżących u podstaw karcynogenezy raka przełyku i projektowania specyficznych terapii dla pacjentów z rakiem przełyku, szczególnie immunoterapii77.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.