Альвеолярний епітелій і рак легені (цитологічні дослідження) : дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії
Loading...
Date
2023
Authors
Пономаренко, Анна
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Дисертація на здобуття наукового ступеня PhD в галузі біології за спеціальністю 091 "Біологія", галузь знань 09 "Біологія". − Національний університет "Києво-Могилянська академія", Київ, 2023. Робота присвячена вивченню розповсюдження пухлинних клітин по паренхімі легені та дослідженню морфологічних змін альвеолярного епітелію
ІІ типу у разі недрібноклітинного раку легені шляхом використання сучасних морфологічних методів дослідження. За даними Національного канцер-реєстру рак легені за частотою онкологічної захворюваності є одним з найпоширеніших серед чоловіків в Україні та в світі. В Україні, відповідно до уточнених даних Бюлетня Національного канцер-реєстру України №23, у 2020 році захворіла на рак легені 10351 людина, а померло 8339 осіб. Згідно реєстру Globocan у всьому світі в 2020 р. захворіло на рак легені 2,1 млн, а померло 1,7 млн осіб. Рак легені посідає перше місце за оцінкою смертності серед десяти найпоширеніших типів раку серед осіб обох статей. РЛ посідає перше місце за оцінкою смертності серед десяти найпоширеніших типів раку серед осіб чоловічої статі. Ці показники вказують про необхідність вивчення питань ранньої діагностики, профілактики і лікування новоутворень легені. Питання розвитку і розповсюдження раку легені по паренхімі до цього часу не висвітлено в достатній мірі в джерелах вітчизняної і зарубіжної літератури. Дослідники показують імовірне залучення різних клітинних популяцій в розвиток патології раку легені. Ряд вчених висловлюють
припущення про наявність як у центральних так і у периферичних відділах легені так званих бронхіоло-альвеолярних ніш, в яких розміщуються стовбурові клітини, що відповідають за регенерацію легеневої тканини і можуть бути залучені в процес злоякісної трансформації. Результати цитологічних та імуноцитохімічних досліджень, проведених на препаратах шкребків з розрізу макроскопічно незміненої паренхіми легені на різній відстані від периферичного краю видаленої під час операції ракової
пухлини, вказують на високу проліферативну активність альвеолярного епітелію ІІ типу під час розвитку злоякісної трансформації у легеневій паренхімі, що може свідчити про можливу участь цих клітин у розвитку злоякісної трансформації. Поряд з цим, експериментальні дослідження не містять інформації щодо розповсюдження пухлинних клітин по паренхімі легені. В джерелах літератури наведено результати робіт вчених, які вказують на можливість розповсюдження пухлинних клітин через повітряні шляхи. Натомість, інші автори, спираючись на результати власних гістологічних та гістохімічних досліджень, показують можливість розвитку раку легені з-під слизової оболонки бронха. Такі результати свідчать про невизначеність багатьох проблем вказаної патології. До цього часу немає єдиної думки щодо стовбурової клітини легені. Існують різні погляди на джерело розвитку і розповсюдженість пухлинних клітин по легені. Зовсім не вивчено зміни альвеолярних клітин в паренхімі легені, видаленої під час оперативного втручання пухлини. В той же час є дані, що альвеолярний епітелій ІІ типу може бути стовбуровою клітиною, а відтак складається не вивчена проблема змін альвеолярного епітелію ІІ типу, вивчення якої може пролити світло на характер росту і розповсюдженість клітин недрібноклітинного раку легені. Це має пряме відношення для визначення характеру малігнізації клітин альвеолярного епітелію ІІ типу і пояснити можливість поширення і розвитку самого процесу раку легені. Таким чином, питання гістогенезу раку легені залишається відкритим, а дослідження проблеми розповсюдження раку легені по паренхімі сприятиме уточненню можливої пролонгації патологічного процесу. В дисертаційному дослідженні отримані оригінальні дані, які не зустрічаються у Вітчизняній і зарубіжній літературі. Метою дисертаційної роботи є визначити розповсюдженість пухлинних клітин і клітин альвеолярного епітелію ІІ типу з ознаками проліферації і атипії на різній відстані від новоутворення в макроскопічно незміненій, видаленій з пухлиною паренхімі легені. Для досягнення мети сформульовані наступні завдання: 1. Визначити наявність пухлинних клітин недрібноклітинного раку в
паренхімі легені поряд з периферичним краєм видаленої ракової пухлини. 2. Виявити зміни в альвеолярному епітелії ІІ типу поряд з краєм пухлинного вузла, видаленого в процесі оперативного втручання. 3. Установити наявність пухлинних клітин недрібноклітинного раку на відстані 2 см від перферичного краю видаленої новоутворення.
4. Визначити наявність і зміни клітин альвеолярного епітелію ІІ типу на відстані 2 см від периферичного краю видаленої пухлини. 5. Вивчити наявність пухлинних клітин недрібноклітинного раку на відстані 5 см від периферичного краю новоутворення. 6. Визначити і зміни клітин альвеолярного епітелію ІІ типу на відстані 2 см від периферичного краю видаленої пухлини. 7. Проаналізувати наявність пухлинних клітин недрібноклітинного раку легені та за допомогою імуноцитохімічних реакцій з використанням наступних моноклональних антитіл: фактора транскрипції щитоподібної залози-1 (TTF-1), маркеру проліферації Ki-67 (Кі-67), пухлинного протеїну р53
(p53), аспартичної протеази (Napsin-А), кератину ІІ цитоскелетного 7 (Cytokeratin-7) на цитологічних препаратах з розрізів легеневої паренхіми на різних відстанях від пухлини. 8. Провести аналіз отриманих даних з використанням програми MS Excel за t-критерієм Стьюдента. Статистичну обробку проводили з використанням пакету MS Excel для оцінки кількісних цитологічних показників шляхом розрахунку середнього значення показника (M) та його стандартної похибки (m) та використовуючи
t-критерій Стьюдента з критичним рівнем значимості у всіх статистичних тестах (p<0,05). Було показано, що кількість пухлинних клітин в паренхімі легені поряд
з периферичним краєм видаленої ракової пухлини у разі залозистого раку склала (59±9,8), у разі аденосквамозного раку аналогічний показник склав (65±7,1), у випадках плоскоклітинного кількість пухлинних клітин склала (74±8,4). Числове значення наявності клітин альвеолярного епітелію ІІ типу зі змінами в ділянці периферичного краю новоутворення незалежно від гістологічного типу склало (32±8,7). Кількість альвеолярного епітелію з ознаками проліферації і атипії в ділянці периферичного краю новоутворення у разі залозистого раку становила (34±10,4). Квантитативна оцінка пухлинних клітин у разі аденосквамозного раку в досліджуваній ділянці склала (31±8,3).
Аналогічний показник кількості пухлинних клітин у разі плоскоклітинного раку становив (31±7,5). Значення кількості пухлинних клітин в перитуморальній ділянці
незалежно від гістолочного типу склала (23±3,0). Кількість пухлинних клітин в паренхімі легені в перитуморальній зоні у разі залозистого раку склала (38 ±5,0), у випадках плоскоклітинного раку аналогічний показник склав (11±2,4). Числове значення клітин альвеолярного епітелію ІІ типу з ознаками проліферації та деякої атипії в перитуморальній зоні незалежно від гістологічного типу раку легені склало (60±2,2). Кількість клітин альвеолярного епітелію з ознаками проліферації і атипії у разі залозистого раку склала (50±3,4), а у разі плоскоклітинного раку становила (76±2,7). Кількість пухлинних клітин в найбільш віддаленій зоні незалежно від
гістологічного типу пухлини склала (3±1,1). У разі залозистого раку кількість пухлинних клітин в досліджуваній ділянці становила (5±1,9), а у разі плоскоклітинного (1±0,7).
Числове значення клітин альвеолярного епітелію ІІ типу з ознаками проліферації та деякої атипії в найбільш віддаленій ділянці незалежно від гістологічного типу раку легені склало (55±2,4). Аналогічний показник кількості альвеолярного епітелію зі змінами у разі залозистого раку становив (58,0±3,2), а у разі плоскоклітинного раку склав (54±3,2).
Маркер Cytokeratin-7 в пухлинних клітинах показав позитивну експресію у разі залозистого раку у 1 хворого в ділянці периферичного краю новоутворення та в найбільш віддаленій зоні від пухлинного вузла. У разі аденосквамозного раку в ділянці периферичного краю видаленої пухлини цей маркер мав високий рівень експресії у 2 досліджуваних хворих. У випадках плоскоклітинного раку маркер експресувався у 1 з 2 пацієнтів у ділянці периферичного краю новоутворення. Використання на пухлинних клітинах різних гістологічних типів недрібноклітинного раку легені маркерів TTF-1, Napsin-A, p53, Ki-67 не показали достатнього рівня експресії на цитологічних
препаратах у досліджуваних пацієнтів. Отримані дані свідчать про різний ступінь розповсюдженості пухлинних клітин на різну відстань від пухлинного вузла, особливо у випадках ЗР. Результати проведених цитологічних та імуноцитохімічних досліджень свідчать про високий проліферативний потенціал, наростання атипії і можливу
малігнізацію альвеолярного епітелію ІІ типу як поруч з пухлиною, так і різній на відстані від неї. Новизна дослідження. Вперше за допомогою цитологічного та
імуноцитохімічного методів визначено наявність та проведено квантитативну оцінку пухлинних клітин недрібноклітинного раку легені на різних відстанях
від пухлинного вузла. Вперше проведені дослідження, які дозволили визначити розповсюдженість клітин раку легені різної гістологічної структури по макроскопічно незміненій паренхімі поруч і на різній відстані від видаленого під час операції пухлинного вузла. Вперше застосовано новий підхід у вивченні морфологічних змін клітин альвеолярного епітелію ІІ типу – показано проліферацію і атипію та проведено квантитативний аналіз клітин альвеолярного епітелію ІІ типу на різних ділянках макроскопічно незміненої паренхіми легені, видаленій з пухлиною під час операції, що може бути опосередкованим показником можливості їх малігнізації та може опосередковано свідчити про те, що альвеолярний епітелій ІІ типу може бути стовбуровою клітиною. Ухвали біоетичних комітетів: Дана робота схвалена до виконання витягом з протоколу №201/9 засідання Комісії з питань етики Національного інституту раку від 21.11.2021 року та ухвалою Комітету з етики наукових досліджень НаУКМА протокол №2 від від 07.07.2022 року за реєстраційним номером №00030125.
Description
Dissertation for the PhD degree in biology, specialty 091 "Biology", field of knowledge 09 "Biology". National University "Kyiv-Mohyla Academy", Kyiv, 2023. The research is devoted to the study of the spread of tumor cells in the lung parenchyma and to the study of morphological changes of type II alveolar epithelium in the case of non-small cell lung cancer by using modern morphological research methods. According to the National Cancer Registry, lung cancer is one of the most common cancers among men in Ukraine and in the world. In Ukraine, according to updated data of the Bulletin of the National Cancer Registry of Ukraine No. 23, in 2020, 10,351 people fell ill with lung cancer, and 8,339 people died. According to
the Globocan registry, in 2020, 2.1 million people became ill with lung cancer worldwide, and 1.7 million people died. Lung cancer is the leading cause of death among the ten most common types of cancer in both sexes. Lung cancer ranks first in terms of mortality among the ten most common types of cancer among men. These indicators indicate the need to study the issues of early diagnosis, prevention and treatment of lung neoplasms. The issue of the development and spread of lung cancer in the parenchyma has not been sufficiently covered in the sources of native and foreign literature. Researchers show the probable involvement of various cell populations in the development of lung cancer pathology. A number of scientists hypothesize the presence of so-called bronchiolo-alveolar niches in both the central and peripheral parts of the lung, in which stem cells are located, which are responsible for the regeneration of lung tissue and may be involved in the process of malignant transformation. The results of cytological, immunocytochemical studies conducted on preparations of scrapings from a section of the macroscopically unchanged lung parenchyma at different distances from the peripheral edge of the cancerous tumor removed during surgery indicate a high proliferative activity of type II alveolar epithelium during the development of malignant transformation in the lung parenchyma, which may indicate the possible involvement of these cells in the development of malignant transformation. Along with this, experimental studies do not contain information about the spread of tumor cells in the lung parenchyma. In the sources of literature, the results of the works of scientists are given, which indicate the possibility of the spread of tumor cells through the airways. Instead, other authors, based on the results of their own histological and histochemical studies, show the possibility of developing lung cancer from under the bronchial mucosa. Such results testify to the uncertainty of many problems of the indicated pathology. Until now, there is no consensus on lung stem cells. There are different views on the source of development and spread of tumor cells in the lung. Changes in alveolar cells in the parenchyma of the lung removed during surgical intervention of the tumor have not been studied at all. At the same time, there are data that alveolar epithelium of type II can be a stem cell, and thus there is an unexplored problem of changes in alveolar epithelium of type II, the study of which can shed light on the nature of growth and spread of non-small cell lung cancer cells. This is directly related to determining the nature of the malignancy of type II alveolar epithelial cells and explaining the possibility of the spread and development of the lung cancer process itself. Thus, the question of the histogenesis of lung cancer remains open, and the study of the problem of the spread of lung cancer through the parenchyma will contribute to clarifying the possible prolongation of the pathological process. In the dissertation original data were obtained, which are not found in native and foreign literature. The aim of the research is to determine the distribution of tumor cells and type II alveolar epithelial cells with signs of proliferation and atypia at different distances from the neoplasm in the macroscopically unchanged parenchyma of the lung removed with the tumor. To achieve the goal, the following tasks have been formulated:
1. To determine the presence of non-small cell cancer tumor cells in the lung parenchyma near the peripheral edge of the removed cancer tumor. 2. To identify changes in the alveolar epithelium of type II near the edge of the tumor node removed during surgery. 3. To establish the presence of tumor cells of non-small cell cancer at a distance of 2 cm from the peripheral edge of the removed neoplasm. 4. Determine the presence and changes of type II alveolar epithelial cells at a distance of 2 cm from the peripheral edge of the removed tumor.
5. To study the presence of tumor cells of non-small cell cancer at a distance of 5 cm from the peripheral edge of the neoplasm. 6. Determine the changes in the cells of the alveolar epithelium of type II at a distance of 2 cm from the peripheral edge of the removed tumor. 7. Analyze the presence of tumor cells n non-small-cell non-small cell lung cancer and with the help of immunocytochemical reactions using the following monoclonal antibodies: thyroid transcription factor-1 (TTF-1), proliferation marker Ki-67 (Ki-67), tumor protein p53 (p53), aspartic protease (Napsin-А ), cytoskeletal keratin II 7 (Cytokeratin-7) on cytological smears from lung parenchyma sections at different distances from the tumor. 8. Analyze the received data using the MS Excel program according to the Student's t-test. Statistical processing was performed using the MS Excel package to evaluate quantitative cytological indicators by calculating the mean value of the indicator (M) and its standard error (m) and using the Student's t-test with a critical level of significance in all statistical tests (p<0.05). It was shown that the number of tumor cells in the lung parenchyma near the peripheral edge of the removed cancerous tumor in the case of glandular cancer was (59±9.8), in the case of adenosquamous cancer the similar figure was (65±7.1), in in case of squamous cell, the number of tumor cells was (74±8.4). The value of the presence of type II alveolar epithelial cells with changes in the area of the peripheral edge of the neoplasm, regardless of the histological type, was (32±8.7). The number of alveolar epithelium with signs of proliferation and
atypia in the area of the peripheral edge of the neoplasm in the case of glandular cancer was (34±10.4). The quantitative assessment of tumor cells in the case of adenosquamous cancer in the studied area was (31±8.3). A similar number of tumor cells in the case of squamous cell carcinoma was (31±7.5). The value of the number of tumor cells in the peritumoral area, regardless of the histological type, was (23±3.0). The number of tumor cells in the lung parenchyma in the peritumoral zone in the case of glandular cancer was (38.6±5.0), in case of squamous cell cancer, the same number was (11±2.4). The number of type II alveolar epithelial cells with signs of proliferation and some atypia in the peritumoral zone, regardless of the histological type of lung cancer, was (60±2.2). The number of alveolar epithelial cells with signs of proliferation and atypia in the case of glandular cancer was (50±3.4), and in the case
of squamous cell cancer it was (76±2.7). The value of tumor cells in the most distant zone, regardless of the histological type of the tumor, was (3±1.1). In the case of glandular cancer, the number of tumor cells in the studied area was (5±1.9), and in the case of squamous cell (1±0.7). The value of type II alveolar epithelial cells with signs of proliferation and atypia in the most distant area, regardless of the histological type of lung cancer, was (55±2.4). A similar indicator of the number of alveolar epithelium with changes in the case of glandular cancer was (58±3.2), and in the case of squamous cell cancer it was (54±3.2). Presence Cytokeratin-7 in tumor cells showed a positive expression in the case of glandular cancer in 1 patient in the area of the peripheral edge of the neoplasm and in the most distant zone from the tumor node. In the case of adenosquamous cancer in the area of the peripheral edge of the removed tumor, this marker had a high level of expression in 2 studied patients. In case of squamous cell carcinoma, the marker was expressed in 1 out of 2 patients in the area of the peripheral edge of the neoplasm. The use of TTF-1, Napsin-A, p53, Ki-67 markers on tumor cells of various histological types of non-small cell lung cancer did not show a sufficient
level of expression on cytological preparations in the studied patients. The obtained data indicate a different degree of spread of tumor cells at different distances from the tumor node, especially in case of adenocarcinoma. The results of cytological and immunocytochemical studies indicate a high proliferative potential, increasing atypia and possible malignancy of type II alveolar epithelium both near the tumor and at a different distance from it. The novelty of the study. For the first time, using cytological and immunocytochemical methods, the presence and quantitative assessment of nonsmall cell lung cancer tumor cells at different distances from the tumor node was determined. For the first time, studies were conducted that allowed to determine the spread of lung cancer cells of different histological structures in the macroscopically unchanged parenchyma near and at different distances from the tumor node removed during surgery. For the first time, a new approach was applied to the study of morphological changes of type II alveolar epithelial cells - proliferation and atypia were shown, and a quantitative analysis of type II alveolar epithelial cells was carried out in different areas of macroscopically unchanged lung parenchyma removed with a tumor during surgery, which may be an indirect indicator of the possibility of their malignancy and may indirectly indicate that type II alveolar epithelium may be a stem cell. Decisions of the bioethical committees: This reseach was approved for implementation by an extract from the protocol No. 201/9 of the meeting of the Commission on ethics of the National Cancer Institute 21.11.2021 and by the decision of the Committee on Ethics of Scientific Research of the Ukrainian Academy of Medical Sciences protocol No. 2. 07.07.2022 under registration No.
00030125.
Keywords
клітини альвеолярного епітелію ІІ типу, пухлинні клітини, недрібноклітинний рак легені, сурфактант протеїн С, цитологічний метод, морфологічне дослідження, імуноцитохімічна реакція, стовбурова клітина, порушення метаболізму, біомаркери, мітохондрії, система, відновлення, метод, дисертація, type II alveolar epithelial cells, tumor cells, non-small cell lung cancer, surfactant protein C, cytological method, morphological study, immunocytochemical reaction, stem cell, metabolic disorder, biomarkers, mitochondria, system, recovery, method
Citation
Пономаренко А. О. Альвеолярний епітелій і рак легені (цитологічні дослідження) : дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії / Пономаренко Анна Олександрівна ; наук. кер.: Білько Надія Михайлівна, Болгова Лідія Севастянівна ; Міністерство освіти і науки України, Національний університет "Києво-Могилянська академія". - Київ : [б. в.], 2023. - 122 с.