Нейроэндокринные клетки предстательной железы при старении

Актуальность работы Проблема старения еще никогда не имела такого значения в жизни человечества, как в наши дни. В последние годы в промышленно развитых странах происходит постепенное и неуклонное увеличение средней продолжительности жизни, что вызывает прогрессирующее старение населения [Гаврилов Л.А., Гаврилова H.G., 1991; Коркушко О. В. и соавт., 1993; Головкин В. И. и соавт., 2000; Finch G.E., Kirkwood T.B.L., 2000], средняя продолжительность жизни людей превысила 70 лет, а люди старше 60 лет составляют 15% всего населения. Однако в настоящее время большинство людей не достигает биологического предела продолжительности жизни, а период старости, как правило, связан со снижением активности и ухудшением здоровья. Следовательно, увеличение продолжительности жизни человека является одной из наиболее сложных проблем биологии и медицины [Хавинсон В.Х., Морозов В. Г., 2001].

Старение — закономерный процесс, возникающий вследствие многих причин, которые постепенно вызывают изменения во всех органах и тканях. Старению подвержены все организмы животного и растительного мира. Поэтому изучение механизмов, лежащих в основе регуляции важнейших гомеостатических функций организма в процессе старения представляет собой одно из приоритетных направлений современной биологии и медицины [Хавинсон В.Х. и соавт., 2000]. В свою очередь, развитие концепции биологической регуляции [Хавинсон В.Х., Морозов В. Г., 1973] является приоритетным направлением современной геронтологии.

Понятие «старение» характеризуется целым комплексом изменений, связанных с ослаблением функций организма, снижением способности приспосабливаться к окружающей среде, прогрессивным нарастанием патологических сдвигов и вероятности смерти. Относительно причин старения не существует единого мнения. В частности, не определена окончательно роль внешних факторов в развитии процесса старения, хотя и известно, что воздействие ионизирующего излучения, хроническое отравление токсическими веществами и проживание в районах с неблагоприятной экологической обстановкой вызывают возникновение у людей различных заболеваний, признаков преждевременного старения, а также увеличивает смертность населения [Анисимов В.Н., Соловьев М. М., 1999].

Ведущую роль в процессах старения, развивающихся в мужском организме играют нарушения синтеза и секреции андрогенов, что приводит к снижению всех гормональных функций. Существует гипотеза, что заместительная терапия тестостероном у пожилых мужчин с гипогонадизмом может улучшить умственные способности, в особенности визуально-пространственную ориентацию [Tan R., Pu S., 2003].

Доброкачественная гиперплазия предстательной железы (аденома простаты) является наиболее часто встречающимся заболеванием мочеполовой системы у мужчин, ассоциированным со старением. Это заболевание является следствием гиперплазии стромы железы и наблюдается у более 70% мужчин в возрасте 70 лет и старше. Заболеваемость раком предстательной железы и мочевого пузыря в пожилом и старческом возрасте за последние 10−15 лет постоянно возрастает и по скорости прироста эта патология занимает второе место после меланомы кожи. Среди причин смерти у мужчин раковые опухоли предстательной железы занимают второе место после рака легких [Лопаткин Н.А., 1998; Лоран О. Б, Пушкарь Д. Ю., Франк Г. А., 1999; Степанов В. Н., Гориловский Л. М., 1999].

Современные методы исследования (электронная микроскопия, гистохимия, иммуногистохимия и др.) позволяют более глубоко изучать проблему и выяснять механизмы старения клеток и тканей. Они дают возможность разработать новые неинвазивные информативные методы диагностики опухолевых процессов, среди которых особенно важное место занимают биологические маркеры — сигнальные молекулы, синтезируемые в клетках предстательной железы.

В последние годы появились новые данные о роли нейроэндокринных (НЭ) клеток в онкогенезе предстательной железы [Хейфец В.Г. и соавт., 2004]. Однако функция НЭ клеток в простате все еще мало изучена. Полагают, что НЭ клетки необходимы для роста и дифференцирования, также как для регулирования гомеостаза секреторных процессов в зрелой предстательной железе. Противоречивы данные о том, что пропорция НЭ клеток увеличивается в предстательной железе при карциноме. Определяемые НЭ клетки в аденокарциноме являются трансформированными клетками и отличаются от нормальных НЭ клеток.

Остается открытым вопрос о том, влияют ли нормальные, немалигнизированные НЭ клетки на канцерогенез в предстательной железе. Эти и другие вопросы функционирования и старения предстательной железы требуют дальнейшего изучения.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является изучение функциональной морфологии нейроэндокринных клеток предстательной железы крыс и человека при старении.

Для достижения поставленной цели были поставлены и последовательно решены следующие задачи:

1. Изучить особенности структурно-функциональной организации нейроэндокринных клеток предстательной железы крыс и человека при старении;

2. Верифицировать экспрессию серотонина и мелатонина в нейроэндокринных клетках предстательной железы и изучить изменения гормонального фенотипа клеток при старении;

3. Описать изменения поведения нейроэндокринных клеток предстательной железы человека при развитии в ней гиперпластических процессов, ассоциированных со старением;

4. Определить онкопрогностическую значимость экспрессии серотонина и мелатонина в нейроэндокринных клетках предстательной железы человека.

Научная новизна работы Впервые детально изучена ультраструктура НЭ клеток предстательной железы при старении и иммуногистохимически верифицирована экспрессия в них серотонина и мелатонина. Описаны изменения НЭ клеток при развитии доброкачественной гиперплазии предстательной железы и карциномыгиперпластических процессов, ассоциированных с возрастом.

Установлено, что в нормальной предстательной железе количество НЭ клеток увеличивается с возрастом, в том числе происходит гиперплазия серотонин/мелатонин продуцирующих НЭ клеток. У крыс в модели преждевременного старения популяция НЭ клеток снижается, однако НЭ клетки сохраняют типичные электронно-микроскопические признаки.

Установлено что при преждевременном старении, несмотря на сохранность нормальной ультраструктуры, в НЭ клетках отмечается гиперплазия митохондрий, отек эндоплазматического ретикулума, очаговая вакуолизации цитоплазмы. В НЭ клетках, продуцирующих серотонин/мелатонин, эти изменения выражены более сильно, часто встречаются значимые ультраструктурные повреждения, сопровождающиеся дегрануляцией различной степени выраженности.

Гистохимическими и иммуногистохимическими исследованиями установлено, что в раковых опухолях предстательной железы содержатся опухолевые НЭ клетки, ответственные за синтез серотонина и мелатонина. Нейроэндокринная дифференцировка в аденокарциноме простаты проявляется в виде изолированных островков НЭ клеток. Такая форма распределения клеток может расцениваться как предполагаемый очаг индукции нейроэндокринной дифференцировки в субпопуляции эпителиальных клеток.

Практическая значимость работы Впервые установлена роль нейроэндокринных клеток и вырабатываемых ими гормонов (серотонина и мелатонина) в развитии опухолевых заболеваний — доброкачественной гиперплазии и аденокарциномы предстательной железы, ассоциированных с возрастом.

Определение уровня экспрессии гормонов — серотонина и мелатонина, необходимых для нормальной функции предстательной железы, является информативным тестом, который можно использовать с диагностической и прогностической целью при ДГПЖ и аденокарциноме. Установлено, что усиление экспрессии серотонина является неблагоприятным фактором в прогностическом отношении указанных опухолей, в то время как усиление экспрессии мелатонина является положительным фактором прогноза.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В процессе старения происходит изменение структурно-функциональной организации НЭ клеток предстательной железы.

2. Серотонин и мелатонин — гормоны, продуцируемые НЭ клетками, через паракринные и аутокринные секреторные механизмы участвуют в механизмах роста опухолей предстательной железы, ассоциированных с возрастом. Нарушение синтеза и секреции гормонов в НЭ клетках способствует развитию доброкачественной гиперплазии и аденокарциномы предстательной железы.

3. Определение уровня экспрессии гормонов — серотонина и мелатонина является информативным тестом, который может быть использован с диагностической и прогностической целью при доброкачественной гиперплазии и аденокарциноме предстательной железы.

Связь с научно-исследовательской работой Института Диссертационная работа является научной темой, выполняемой по основному плану НИР Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии С 30 РАМН.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с изложением материала и методов исследования, собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Работа иллюстрирована 17 рисунками и содержит 5 таблиц. Текст диссертации изложен на 120 страницах.

Список литературы

содержит 150 источников (48 отечественных и 102 иностранных авторов).

ВЫВОДЫ.

1. В нормальной предстательной железе с увеличением возраста животных повышается численность общей популяции НЭ клеток, в том числе серотонин/мелатонин продуцирующих НЭ клеток. При радиационном старении популяция нейроэндокринных клеток в основном сохраняет типичную структуру, однако численность их снижается.

2. У крыс в радиационной модели преждевременного старения, обнаруживаются изменения структурно-функциональной организации различных типов нейроэндокринных клеток предстательной железы. При этом выявляется ультраструктурная дезорганизация разной степени тяжести, а в НЭ клетках наблюдаются выраженные морфологические изменения ядра и цитоплазмы.

3. В предстательной железе мужчин без патологии мочеполовой системы выявляются возрастные инволютивные изменения, выражающиеся в атрофических процессах, а у лиц старше 60 лет атрофические процессы, сопровождаются часто гиперплазией органа. При этом гиперпластические процессы представляют собой очаговые разрастания железистых, фиброзной и мышечной ткани предстательной железы, локализующиеся преимущественно в окружности периуретральных желез.

4. В аденокарциноме предстательной железы обширные и множественные скопления нейроэндокринных клеток в основном обнаруживаются в высокодифференцированных опухолях. При доброкачественной гиперплазии эти клетки локализованы в виде небольших незрелых гиперпластических узелков.

5. Нейроэндокринная дифференцировка в аденокарциномах простаты проявляется в виде изолированных островков НЭ клеток, экспрессирующих серотонин и мелатонин. Такая форма распределения клеток может расцениваться как предполагаемый очаг индукции нейроэндокринной дифференцировки в субпопуляции эпителиальных клеток.

6. С диагностической и прогностической целью при Д111Ж и раковых опухолях простаты целесообразно определять экспрессию серотонина и мелатонина. При этом усиление экспрессии серотонина является неблагоприятным признаком, тогда как увеличение мелатонина является благоприятным признаком при оценке прогноза развития новообразований.