Schwannoma
Patofizjologia i mechanizm
Schwannoma to łagodny guz osłonek nerwowych, powstający w wyniku utraty funkcji białka merliny kodowanego przez gen NF2 na chromosomie 22q12.2, co prowadzi do aktywacji onkogennych szlaków sygnałowych, takich jak Ras/Raf/MEK/ERK, PI3K/Akt/mTORC1, Wnt/β-katenina oraz Hippo/YAP/TAZ. Mutacje somatyczne w genie NF2 odpowiadają za 53-76% przypadków sporadycznych schwannoma przedsionkowego, a mechanizm onkogenezy opiera się na hipotezie „dwóch uderzeń” (Knudsona), obejmującej mutacje i utratę heterozygotyczności (LOH) 22q. Schwannoma charakteryzuje heterogenne mikrośrodowisko guza (TME) z udziałem komórek Schwanna, makrofagów, limfocytów T, fibroblastów i naczyń krwionośnych, gdzie makrofagi odgrywają kluczową rolę w progresji guza. Model patogenezy opiera się na koncepcji przewlekłej rany nerwów obwodowych, gdzie uszkodzenie nerwu i zaburzone procesy regeneracyjne prowadzą do odróżnicowania komórek Schwanna i rozwoju guza.
Patogeneza schwannoma – mechanizmy powstawania
Schwannoma to łagodny guz osłonek nerwowych wywodzący się ze zróżnicowanych komórek Schwanna, które tworzą osłonkę mielinową wokół aksonów i są kluczowe dla efektywnego przewodzenia sygnałów nerwowych.12 Guzy te mogą występować zarówno sporadycznie, jak i w kontekście rodzinnych zespołów nowotworowych, takich jak neurofibromatoza typu 2 (NF2), schwannomatoza oraz zespół Carneya.34 Kluczowym mechanizmem w patogenezie schwannoma jest utrata funkcji białka merlin (schwannominy), co może nastąpić bezpośrednio przez zmianę genetyczną dotyczącą genu NF2 na chromosomie 22 lub pośrednio przez inaktywację merliny.5
Utrata funkcji merliny jako główny mechanizm patogenetyczny
Po identyfikacji genu NF2 i jego produktu – merliny (schwannominy) na chromosomie 22 w 1993 roku, nastąpił lepszy wgląd w patogenezę tych guzów.6 Merlina działa jako białko supresorowe nowotworu i reguluje wzrost guza w swojej otwartej formie, podczas gdy fosforylacja przekształca ją w mniej aktywną, bardziej zamkniętą formę.7 Zamknięta forma merliny reprezentuje jej aktywną postać, która działa jako białko supresorowe guza.8
Utrata funkcji merliny prowadzi do wielu konsekwencji na poziomie komórkowym, w tym do:
- Zwiększonej ekspresji i aktywacji czynników wzrostu910
- Aktywacji szlaków sygnałowych Ras i PI3K (szlak fosfatydyloinozytolo-3-kinazy)11
- Zwiększonej ekspresji integryn, prowadzącej do zwiększonego rozprzestrzeniania się komórek na macierzy zewnątrzkomórkowej12
- Utraty hamowania kompleksu CRL4DCAF1 w jądrze komórkowym, co skutkuje zwiększoną transkrypcją wielu genów, w tym integryn i receptorów czynników wzrostu13
- Zmniejszenia zatrzymania cyklu komórkowego zależnego od kontaktu międzykomórkowego14
Zaburzone szlaki sygnałowe w schwannoma
Merlina bierze udział w wielu onkogennych szlakach sygnałowych, których zaburzenie odgrywa kluczową rolę w patogenezie schwannoma:1516
- Szlak Ras/Raf/MEK/ERK – merlina hamuje ten szlak sygnałowy zależny od Ras, a jej dysfunkcja pozwala na wzmocnioną sygnalizację Ras i przyspieszony wzrost guza w schwannoma1718
- Szlak PI3K/Akt/mTORC1 – podobnie przyczynia się do wzrostu komórek, różnicowania i hamowania apoptozy, i jest aktywowany w schwannoma1920
- Szlak Wnt/β-katenina – aktywacja tego szlaku została zaobserwowana w ludzkich komórkach schwannoma, co wykazano przez zwiększoną ekspresję genów docelowych Wnt: c-myc i cykliny D121
- Szlak Hippo – jest inaktywowany przez regulację w dół merliny w schwannoma; w nieaktywnym stanie merliny, YAP/TAZ przemieszczają się do jądra, gdzie wiążą się z czynnikami transkrypcyjnymi TEAD i stymulują transkrypcję genów promujących wzrost i antyapoptotycznych2223
Zmiany genetyczne w patogenezie schwannoma
Najczęstsze mutacje genu NF2, zlokalizowanego na chromosomie 22q12.2, odpowiadają za 53-76% przypadków sporadycznych schwannoma przedsionkowego (VS).24 Badania wykazały, że mutacje somatyczne wpływające na oba allele NF2 prowadzą do inaktywacji tego genu supresorowego guza, wyzwalając onkogenezę w sporadycznych przypadkach VS.25
Zjawisko to jest ujęte w teorii „dwóch uderzeń”, znanej również jako hipoteza Knudsona: onkogeneza sporadycznych schwannoma jest przypisywana nie tylko mutacjom somatycznym w NF2, ale także drugiej utracie heterozygotyczności (LOH) z powodu częściowej lub całkowitej utraty 22q, co dodatkowo przyczynia się do inaktywacji NF2 i onkogenezy.26
Poza mutacjami w genie NF2, zidentyfikowano również inne zmiany genetyczne związane z rozwojem schwannoma:
- Mutacje w genach modyfikujących chromatynę ARID1A i ARID1B (28% guzów)27
- Mutacje w genie DDR1 (discoidin domain receptor tyrosine kinase 1) (11% guzów)28
- Inaktywacja innych genów supresorowych nowotworów, w tym LZTR1, SMARCB1 i COQ62930
- Bardzo rzadkie przypadki schwannoma z mutacjami somatycznymi SOX1031
W przypadku schwannomatozy, mechanizm obejmujący zarówno geny SMARCB1, jak i NF2 może być odpowiedzialny za rozwój choroby, ponieważ analiza guza wskazuje na obecność inaktywujących mutacji w obu tych genach.32 Ostatecznie, onkogeneza schwannoma nie jest zależna wyłącznie od jednego locus genowego.33
Mikrośrodowisko guza i mechanizmy komórkowe
Schwannoma składa się z różnych typów komórek, które tworzą złożone mikrośrodowisko guza (TME). Oprócz nowotworowych komórek Schwanna, guzy te zawierają aksony, makrofagi, limfocyty T, fibroblasty, naczynia krwionośne i macierz zewnątrzkomórkową.34 Wszystkie te typy komórek tworzą skomplikowane mikrośrodowisko guza i odgrywają istotne role w rozwoju i progresji schwannoma.35
Badania z wykorzystaniem sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek (scRNA-seq) ujawniły, że schwannoma są heterogennymi guzami obejmującymi wiele typów komórek.36 Wyniki te ilustrują, że guzy te składają się z dwóch odrębnych populacji komórkowych, wyróżniających się aktywacją szlaków grzebienia nerwowego lub szlaków uszkodzenia nerwu, co określa stan komórek guza i konstrukcję mikrośrodowiska guza (TME).37
Makrofagi pełnią szczególnie ważną rolę w patogenezie schwannoma:
- Wykazują wysokie wskaźniki proliferacji po aktywacji38
- Wraz z komórkami Schwanna są głównie odpowiedzialne za usuwanie resztek podczas degeneracji obwodowego układu nerwowego (PNS)39
- Ich działanie jest kluczowe dla degeneracji Walleriana i regeneracji nerwów obwodowych40
- Istnieje pozytywna korelacja między infiltracją makrofagów a wzrostem guza41
Model uszkodzenia i zaburzonej regeneracji nerwu
Nowym podejściem w rozumieniu patogenezy schwannoma jest model uszkodzenia nerwu i zaburzonej regeneracji. Według tej hipotezy, schwannoma można postrzegać jako „przewlekłe rany nerwów obwodowych”.42
Po różnych rodzajach uszkodzeń nerwów, takich jak kompresja, uraz fizyczny i przewlekłe narażenie na hałas, dotknięte komórki Schwanna często ulegają odróżnicowaniu, stając się niedojrzałymi i nowotworowymi z powodu niepowodzenia ponownego zróżnicowania.43 Potwierdzają to analizy sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek, sugerujące, że różne czynniki uszkodzenia nerwów i późniejsze procesy naprawy mogą promować rozwój schwannoma.44
Różnicowanie komórek Schwanna jest regulowane nie tylko przez wewnętrzne programy komórek Schwanna, ale także przez instruktażowe sygnały z sąsiednich aksonów i otaczającego środowiska zapalnego, które kontroluje zachowanie wzrostu schwannoma.45 Zgodnie z modelem Injury-like VS zaproponowanym przez Barrett i in., inicjacja wzrostu guza VS następuje poprzez zdarzenia onkogenne, po których występują krytyczne stresory, takie jak uszkodzenie nerwu, skłaniające komórki Schwanna związane z guzem VS do przyjęcia stanów przypominających proces naprawy i prezentacji antygenu.46
Istniejące dowody sugerują, że w biologii schwannoma należy uwzględnić wielopoziomowe mikrośrodowisko nerwu, ponieważ instruktażowe sygnały z aksonów, sygnały zapalne z makrofagów i niepowodzenie procesów regeneracyjnych przyczyniają się do ich powstawania i progresji.47
Czynniki wzrostu i sygnalizacja w schwannoma
Utrata funkcji merliny prowadzi do zwiększonej ekspresji i sygnalizacji czynników wzrostu, skutkując zwiększoną proliferacją zarówno in vitro, jak i in vivo.48 Wśród czynników wzrostu i ich receptorów badanych w schwannoma są:
- Receptor płytkopochodnego czynnika wzrostu (PDGFR) – nadekspresja w schwannoma49
- Receptor insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF 1R) – nadekspresja funkcjonalna w schwannoma50
- Czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) i jego receptory – podwyższona ekspresja w schwannoma, korelująca z wzrostem guza i objętością5152
- Receptor CXCR4 – chemokina rekrutująca krwiotwórcze komórki macierzyste i zwiększająca wzrost komórek nowotworowych oraz inwazyjność; nadekspresja zarówno w sporadycznych, jak i związanych z NF2 schwannoma przedsionkowych5354
- ADAM9 – członek rodziny transmembranowych białek ADAM, wyrażany w różnych typach guzów litych i promujący inwazyjność guza; nadekspresja w schwannoma przedsionkowych5556
Molekularna heterogenność schwannoma
Badania ujawniły, że komórki Schwanna z deficytem NF2 wykazują niestabilną polaryzację i mogą przyjmować różne stany fenotypowe charakteryzujące się skoordynowaną ekspresją ligandów ErbB, genów polarności oraz spolaryzowaną organizacją cytoszkieletu.57 Sugeruje to model samoistnie generowanej heterogenności, który mógłby wyjaśniać zmienne zachowania kliniczne i terapeutyczne schwannoma.58
Zdolność komórek Schwanna z utratą genu Nf2 do zmiennego wdrażania różnych programów produkcji ligandów ErbB i polarności cytoszkieletowej po utracie składników odżywczych dostarczanych przez aksony jest kluczowym wewnętrznym czynnikiem napędzającym heterogenność schwannoma.59 Zmienność w udziale tych stanów i ich odrębnych programów sygnalizacji auto/parakrynnej oraz metabolicznych w każdym guzie może leżeć u podstaw heterogenicznego zachowania klinicznego i odpowiedzi terapeutycznej schwannoma.60
| Szlak sygnałowy | Rola w patogenezie schwannoma | Potencjalne znaczenie terapeutyczne |
|---|---|---|
| Ras/Raf/MEK/ERK | Aktywacja po utracie merliny, promuje proliferację komórek | Inhibitory MEK jako potencjalne cele terapeutyczne |
| PI3K/Akt/mTORC1 | Regulacja wzrostu komórek, różnicowania i hamowania apoptozy | Inhibitory mTORC1 (rapamycyna i analogi) |
| Wnt/β-katenina | Zwiększona ekspresja genów docelowych c-myc i cykliny D1 | Modulatory szlaku Wnt |
| Hippo/YAP/TAZ | Inaktywacja prowadzi do jądrowej translokacji YAP/TAZ i aktywacji transkrypcji | Inhibitory YAP/TAZ (np. VT1 i VT2) |
| VEGF | Koreluje ze wzrostem guza i objętością | Inhibitory VEGF (np. bevacizumab) |
| CXCR4 | Rekrutacja komórek macierzystych, zwiększenie inwazyjności | Inhibitory CXCR4 (np. AMD3100, BL8040) |
Histopatologia i mechanizmy uszkodzenia w schwannoma
Schwannoma wykazują charakterystyczne cechy histopatologiczne, które mają znaczenie dla zrozumienia ich patogenezy:61
- Obszary Antoniego A – strefy o dużej komórkowości z gęsto upakowanymi komórkami Schwanna i włóknami kolagenowymi. Te obszary są często związane z szybkim wzrostem guza i zwiększoną proliferacją komórek (bardziej agresywny wzrost).62
- Obszary Antoniego B – związane ze zmniejszoną komórkowością, degeneracją i tworzeniem się torbieli w guzie.63
- Strefa przejściowa na granicy między tkanką Antoniego A i B wykazuje najwyższe wskaźniki proliferacji w porównaniu z obszarami czystego typu A lub B, a także znaczną infiltrację fagocytującymi makrofagami.64
Z czasem w schwannoma może wystąpić „zmiana starodawna”, gdzie guz staje się bardziej włóknisty i mniej komórkowy. Może to prowadzić do powstawania obszarów zwapnienia, degeneracji torbielowatej i hialinizacji w guzie.65
Mechanizmy naczyniowe w patogenezie schwannoma
Zdarzają się przypadki, gdy schwannoma prezentuje się z krwotokiem podpajęczynówkowym (SAH) i/lub krwiakiem podtwardówkowym (SDH). Mechanizm tego zjawiska może obejmować:66
- Hialinizowane powiększone naczynia w schwannoma mogą zostać zamknięte przez zakrzepicę, prowadząc do wewnętrznej martwicy guza i krwotoku wewnątrz guza.67
- Badanie histologiczne wykazało obecność licznych zdegenerowanych naczyń krwionośnych w guzie z komórkami zapalnymi zgromadzonymi wokół nich, co sugeruje, że przerwanie zdegenerowanych naczyń spowodowało krwotok wewnątrzguzkowy.68
Innym interesującym zjawiskiem jest „efekt halo” obserwowany w obrazach FLAIR po podaniu kontrastu w przypadku schwannoma przedsionkowego, co prawdopodobnie reprezentuje wynaczynienie gadolinu do przestrzeni okołoguzowej.69 Zjawisko to może być związane z cienką, nieregularną warstwą pajęczynówki otaczającą powierzchnię guza, która jest w różnym stopniu przyczepiona do powierzchni guza.70
Czynniki środowiskowe w patogenezie schwannoma
Występowanie schwannoma może być związane z ekspozycją na różne czynniki środowiskowe:71
- Uraz – sugerowany jako czynnik w niektórych przypadkach, np. po złamaniu kręgosłupa czy tyroidektomii72
- Pola elektromagnetyczne (EMF) – sugerowano, że EMF mogą indukować zmiany komórkowe w kierunku zachowania niefizjologicznego, które może być istotne patologicznie dla rozwoju schwannoma73
- Promieniowanie mikrofalowe z telefonów komórkowych – niektóre badania wskazują na zwiększone ryzyko schwannoma przedsionkowego lub innych guzów czaszki, szczególnie z długim okresem latencji i początkiem użytkowania przed 20. rokiem życia74
- Badania na gryzoniach sugerują kancerogenny wpływ ekspozycji całego ciała na promieniowanie o częstotliwości radiowej75
- Hodowle komórkowe ludzkich komórek Schwanna eksponowane na pola elektromagnetyczne wykazały zmiany w proliferacji, sygnalizacji wewnątrzkomórkowej, szlakach metabolicznych i ekspresji genów związanych z utratą słuchu76
- Narażenie na głośny hałas – przynajmniej dwa badania wskazały na narażenie na głośny hałas w genezie schwannoma przedsionkowego, ale inne nie wykazały zwiększonego ryzyka lub ryzyko nieokreślone77
Implikacje dla terapii w schwannoma
Rosnące zrozumienie mechanizmów, przez które dysregulacja merliny indukuje chorobę, a także szlaków sygnałowych związanych ze wzrostem schwannoma, daje nadzieję na zastosowanie terapii celowanych.78 Badania nad szlakami, w których produkt genu NF2 wchodzi w interakcje, zapewniają podstawę farmakologiczną dla rozwoju leków celowanych w schwannoma.79
Złożone, wzajemnie powiązane szlaki sygnalizacyjne w patogenezie schwannoma sugerują, że terapia kombinowana może zapewnić idealny efekt terapeutyczny.80 Przykładem obiecującego podejścia jest hamowanie szlaku Hippo – badania pokazały, że po zaledwie 21 dniach podawania leków hamujących szlak Hippo (nazwanych VT1 i VT2 w badaniu), wzrost guza może być silnie i znacząco zredukowany.81
Dodatkowo, leczenie inhibitorami szlaku Hippo faktycznie powodowało śmierć komórek nowotworowych i ogólne zmniejszenie wielkości guza.82 Dla pacjentów perspektywa pojedynczego leku, który mógłby leczyć oba typy guzów bez potrzeby inwazyjnej i ryzykownej operacji, jest wyraźnie ekscytującą perspektywą.83
Inne potencjalne cele terapeutyczne w leczeniu schwannoma obejmują:
- Inhibitory CXCR4, takie jak AMD3100 lub inne bardziej specyficzne inhibitory CXCR4 z mniejszymi efektami ubocznymi, jak BL804084
- VEGF i jego receptory – nadekspresja koreluje z szybkością wzrostu guza, co czyni VEGF atrakcyjnym celem interwencji terapeutycznej85
- Inhibicja ADAM9 jako potencjalne systemowe podejście do leczenia schwannoma przedsionkowego86
Prowadzone są również badania nad mechanizmami utrzymywania długości telomerów w schwannoma przedsionkowych, które mogą mieć implikacje dla medycyny precyzyjnej i personalizowanej opieki nad pacjentami.87
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.