Drugie pierwotne nowotwory g³owy i szyi – przegl¹d teorii
Transkrypt
Drugie pierwotne nowotwory g³owy i szyi – przegl¹d teorii
Wspó³czesna Onkologia (2004) vol. 8; 9 (466–474) Powstawanie wznowy lub drugich nowotworów pierwotnych jest czêsto przyczyn¹ niepowodzeñ w leczeniu nowotworów p³askonab³onkowych g³owy i szyi. W ostatnich la` tach odnotowuje siê sta³y wzrost czêstoœci wystêpowania danych nowotworów, co czyni je istotnym problemem natury klinicznej, gdy¿ odsetek prze¿ycia dla chorych, u których rozwinê³o siê drugie ognisko, gwa³townie zmniejsza siê w porównaniu z prze¿yciami dla chorych z jednym guzem. Prze¿ycia 5-letnie u chorych z drugim pierwotnym nowotworem wynosz¹ od 8–12 proc. Dla p³askonab³onkowych nowotworów g³owy i szyi drugie ognisko nowotworowe jest przyczyn¹ zgonu w 71 proc. przypadków, podczas gdy pierwsze ognisko tylko w 15 proc przypadków. Najnowsze badania z dziedziny biologii molekularnej oraz genetyki daj¹ wgl¹d w mechanizm powstawania tych schorzeñ i mog¹ tym samym przyczyniæ siê do lepszej diagnostyki i byæ mo¿e wiêkszej wyleczalnoœci. Artyku³ jest prób¹ zebrania w jednej pracy wszystkich najwa¿niejszych teorii, próbuj¹cych wyjaœniæ proces kancerogenezy p³aszczyznowej i dalej powstawania mnogich pierwotnych nowotworów. Praca przedstawia klasyczn¹ teoriê kancerogenezy p³aszczyznowej Slaughtera oraz kolejne, nowsze teorie z niej siê wywodz¹ce. Spór wokó³ teorii wyjaœniaj¹cych powstawanie mnogich pierwotnych nowotworów nie jest czysto teoretyczny, gdy¿ dana koncepcja poci¹ga za sob¹ metodê terapii owych schorzeñ. Dodatkowo zebrano najnowsz¹ terminologiê, wprowadzon¹ w publikacjach w kilku ostatnich latach z danej dziedziny, która nie jest jeszcze szeroko stosowana i nie znalaz³a opracowania w literaturze polskojêzycznej. Przeszczepienie danej terminologii na grunt polski ma na celu uporz¹dkowanie oraz ujednolicenie stosowanego nazewnictwa. S³owa kluczowe: nowotwory g³owy i szyi, drugie pierwotne nowotwory, kancerogeneza p³aszczyznowa. Drugie pierwotne nowotwory g³owy i szyi – przegl¹d teorii wyjaœniaj¹cych ich powstawanie oraz najnowszej terminologii Second primary tumors of head and neck: review of theories explaining their formation and the newest terminology Maciej Giefing1, Ma³gorzata Wierzbicka2, Krzysztof Szyfter1,2 1Instytut Genetyki Cz³owieka PAN w Poznaniu Otolaryngologii i Onkologii Laryngologicznej Akademii Medycznej im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu 2Klinika WSTÊP Klinicyœci wielokrotnie zwracaj¹ siê do biologów molekularnych z pytaniem o Ÿród³a niepowodzeñ w leczeniu nowotworów z³oœliwych. Jedno z podstawowych pytañ stawianych przez chirurgów onkologów dotyczy mechanizmu powstawania wznów lub drugich nowotworów pierwotnych. Lektura publikacji z kilku ostatnich lat z dziedziny genetyki i biologii molekularnej sk³ania do próby zebrania w jednej pracy wszystkich g³ównych koncepcji, wyjaœniaj¹cych zjawisko powstawania drugich pierwotnych nowotworów g³owy i szyi oraz wi¹¿¹cej siê z nimi terminologii. Mnogoœæ koncepcji i stosowanych definicji utrudnia porównanie wyników ró¿nych grup badawczych, zajmuj¹cych siê analiz¹ pod³o¿a genetycznego raków, a w skrajnych przypadkach wrêcz je uniemo¿liwia lub prowadzi do b³êdnych wniosków. Rysuje siê tak¿e inna potrzeba – literatura polskojêzyczna pod wzglêdem stosowanej terminologii pozostaje w tyle za literatur¹ anglojêzyczn¹, st¹d koniecznoœæ ujednolicenia i przeszczepienia na grunt polski najnowszych, wprowadzonych niedawno terminów i klasyfikacji. W oparciu o najnowsze badania genetyczne próbuje siê tak¿e coraz czêœciej odpowiedzieæ na nurtuj¹cy problem niepowodzeñ terapeutycznych. Nowotwory g³owy i szyi HNSCC (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma) stanowi¹ powa¿ny problem natury medycznej. Dane statystyczne wskazuj¹, ¿e stanowi¹ 5 proc. ogó³u z³oœliwych nowotworów w krajach rozwiniêtych oraz a¿ do 50 proc. w krajach rozwijaj¹cych siê, staj¹c siê tym samym 6. pod wzglêdem czêstoœci wystêpowania grup¹ nowotworów. Szacuje siê, ¿e rocznie na œwiecie 500 tys. osób zapada na tê chorobê, przy czym gros zachorowañ dotyczy pacjentów w wieku pomiêdzy 50. a 70. rokiem ¿ycia [1–4]. W Polsce przez ` ostatnie 3 dekady odnotowuje siê sta³y wzrost zachorowañ na HNSCC, w tym g³ównie na nowotwory gard³a dolnego i jamy ustnej, oraz wysoki poziom zapadalnoœci na raka krtani. Tym samym Polska wpisuje siê na listê krajów wysokiego ryzyka i najwiêkszej œmiertelnoœci u kobiet oraz œmiertelnoœci utrzymuj¹cej siê na sta³ym, wysokim poziomie u mê¿czyzn [5–7]. Wspó³czesna Onkologia (2004) vol. 8; 9 (466–474) The recurrence and second primary tumors (SPT) are often the reason why the therapy of head and neck squamous cell carcinoma fails. In recent years a regular increase in the SPT occurrence was observed, which turned out it to be an important clinical problem, because the percentage of survivals for patients who developed second primary tumors drops dramatically compared to the patients with the index tumor only. The 5-year survival rate in patients with SPT varies from 8% to 12%. The second primary tumor causes 71% of deaths whereas the index tumor only 15%. The most recent research in the fields of molecular biology and genetics gives an insight into the mechanism according to which these tumors develop and can improve the diagnosis and maybe also the curability. This article reviews all important theories dealing with the process of field cancerization and second primary tumors development. The already classic theory of field cancerization introduced by Slaughter is presented and also more recent theories originating from Slaughter’s concept. The debate on the mechanism of second primary tumors development is not only theoretical because every theory implies a different therapy. Additionally, the newest terminology introduced in the recent publications that has not been yet widely used in the Polish literature is presented. The implementation of the terminology in Poland is aimed to order and standardize the nomenclature used. Key words: head and neck squamous cell carcinoma, second primary tumors, field cancerization. Nowotwory te powstaj¹ g³ównie z komórek nab³onka p³askiego, wielowarstwowego, nierogowaciej¹cego, które buduj¹ b³onê œluzow¹ górnego odcinka drogi pokarmowej i dróg oddechowych. Do grupy nowotworów g³owy i szyi zalicza siê nowotwory warg, jamy ustnej, gard³a, krtani, zatok przynosowych, choæ nale¿y zaznaczyæ, ¿e nie wszystkie s¹ pochodzenia p³askonab³onkowego [7, 8]. Prze¿ycia 5-letnie – podobnie jak przy innych nowotworach – s¹ œciœle skorelowane ze stadium zaawansowania nowotworu oraz lokalizacj¹ guza. Wspomniane przyczyny niepowodzeñ w leczeniu, z klinicznego punktu widzenia, to wyst¹pienie wznowy miejscowej, wznowy w uk³adzie ch³onnym szyi, przerzutów odleg³ych lub drugiego nowotworu pierwotnego. W ostatnich 2 dekadach rozwój drugiego pierwotnego raka p³askonab³onkowego w obrêbie g³owy i szyi sta³ siê wa¿nym problemem klinicznym. Stwierdzono, ¿e gdy pierwsze ognisko nowotworowe zlokalizowane jest w obrêbie górnego odcinka dróg oddechowych lub drogi pokarmowej, roœnie prawdopodobieñstwo, ¿e drugi niezale¿ny nowotwór tak¿e bêdzie zlokalizowany w tym regionie [9, 10]. Odsetek drugich nowotworów jest wy¿szy, ni¿ by to wynika³o z ogólnej statystyki zapadalnoœci w danym przedziale wiekowym [11]. Ju¿ w XIX w. Renaud w 1847 r. oraz Rokitansky w 1855 r. opisali 2 niezale¿ne nowotwory. Pojêcie drugiego pierwotnego ogniska nowotworowego (second primary malignancy – SPM, second primary tumors – SPT, multiple primary tumors – MPT) zosta³o zdefiniowane przez Bilrotha w 1869 r. By³a to pierwsza próba uœciœlenia kryteriów rozpoznawania dwóch niezale¿nych nowotworów, spe³niaj¹cych nastêpuj¹ce warunki: oba nowotwory maj¹ ró¿n¹ budowê histologiczn¹, wystêpuj¹ w ró¿nych lokalizacjach i oba musz¹ dawaæ w³asne przerzuty. Pierwsz¹ epidemiologiê i przegl¹d przypadków opublikowali Warren i Gates w 1932 r. [12]. Sformu³owali tak¿e klasyfikacjê, zmodyfikowan¹ nastêpnie przez Honga [13]. Wspó³czesna definicja mnogich pierwotnych nowotworów z³oœliwych, oparta na klasyfikacji Warrena i Gatesa, zosta³a podana przez Miêdzynarodow¹ Agencjê Badañ nad Rakiem (International Agency for Research on Cancer – IARC) w 1991 r. Aby rozpoznaæ dwa pierwotne nowotwory, musz¹ byæ spe³nione nastêpuj¹ce warunki: 1) potwierdzenie w badaniu histologicznym, ¿e oba guzy s¹ nowotworami z³oœliwymi; 2) odrêbna lokalizacja guzów, a je¿eli po³o¿one s¹ w najbli¿szym s¹siedztwie, to musz¹ byæ przedzielone przynajmniej 2-centymetrowym obszarem zdrowej b³ony œluzowej; gdy rozwijaj¹ siê w tym samym narz¹dzie to musi up³yn¹æ wiêcej ni¿ 5 lat; 3) wykluczona zostaje mo¿liwoœæ, ¿e drugi guz jest zmian¹ przerzutow¹, pochodz¹c¹ z ogniska pierwotnego [14]. Niektórzy autorzy skracaj¹ kryterium czasowe dla rozwoju nowotworu w obrêbie jednego narz¹du do 36 mies. [15, 16]. Z kolei ostatnie kryterium w niektórych przypadkach, bez siêgania do badañ molekularnych, bywa trudne do rozstrzygniêcia w praktyce klinicznej. Mnogie pierwotne nowotwory z³oœliwe mog¹ wystêpowaæ jednoczasowo (simultaneous – symultaniczne SPT); mog¹ zostaæ rozpoznane w odstêpie do 6 mies. od zakoñczenia leczenia pierwszego nowotworu, zwanego index (synchronous – synchroniczne SPT), lub mog¹ rozwin¹æ siê w toku wieloletniej obserwacji (metachronous – metachroniczne SPT) [10]. Czêstoœæ wystêpowania SPT w regionie g³owy i szyi oceniana jest na 9 do 36 proc. i od lat 80. odsetek SPT w regionie g³owy i szyi wykazuje tendencjê rosn¹c¹ [16–18]. Wzrost czêstoœci wystêpowania drugich pierwotnych nowotworów mo¿na wyt³umaczyæ wspó³istnieniem wielu Wspó³czesna Onkologia 468 prawid³owa b³ona œluzowa dysplazja delecja 9p b³ona œluzowa carcinoma in situ delecja 3p 17p hiperplazja carcinoma (nowotwór z³oœliwy) delecja 11q 13q 14q dysplazja carcinoma (mo¿liwoœæ przerzutowania) delecja 6p 8q 4q ca in situ przerzutowanie Ryc. 1. Tor mutacyjny dla nowotworów p³askonab³onkowych g³owy i szyi. Kolejne mutacje wi¹¿¹ siê ze zmieniaj¹cym siê obrazem klinicznym [23] Fig. 1. Multistep carcinogenesis of HNSCC. Subsequent mutations can be associated with an alternating clinical appearance czynników, takich jak wiêksza œwiadomoœæ i bardziej skrupulatne poszukiwanie nowego ogniska, nowoczesne metody diagnostyczne oraz skuteczne metody leczenia. Wa¿nym czynnikiem jest obni¿anie siê œredniej wieku chorych oraz prawdopodobny, choæ s³abo udokumentowany i poznany wp³yw rosn¹cego zanieczyszczenia œrodowiska zewnêtrznego. Wy¿szy odsetek wyleczeñ i d³u¿sze okresy prze¿ycia, zw³aszcza w niskich stadiach zaawansowania nowotworu pierwotnego, maj¹ du¿e znaczenie dla rozwoju SPT. I tak, czêstoœæ wystêpowania drugich nowotworów wzrasta wraz z wyd³u¿aniem siê okresu obserwacji: rozwój w 1. roku stwierdza siê u ok. 10 proc. chorych, w okresie 10 lat u 17 proc. chorych, zaœ przy obserwacji przekraczaj¹cej 11 lat u blisko 21 proc. chorych [16, 19]. Odsetki prze¿ycia u chorych, u których rozwinê³o siê drugie ognisko, spadaj¹ gwa³townie w porównaniu z prze¿yciami dla chorych z jednym guzem. I tak, prze¿ycia 5-letnie wahaj¹ siê od 8–12 proc., a drugie ognisko nowotworowe jest przyczyn¹ zgonu w 71 proc. przypadków, podczas gdy pierwsze u 15 proc. [9, 16]. W porównaniu z nowotworami synchronicznymi prze¿ycia s¹ wy¿sze w grupie chorych z nowotworami metachronicznymi i wynosz¹ 68,9 proc. dla indeksu, a 26 proc. dla drugiego nowotworu [10, 20, 21]. Drugie ogniska nowotworowe o analogicznej lokalizacji i stopniu zaawansowania maj¹ gorsze rokowanie, poniewa¿ rozwijaj¹ siê w miejscach ju¿ uprzednio leczonych lub trudnych do wczesnego wykrycia i efektywnego leczenia. Dla chorych z nowotworami synchronicznymi œredni czas prze¿ycia wynosi³ 18 mies., a prze¿ycia 5-letnie kszta³tuj¹ siê na poziomie 11,9 proc. [17]. W przypadku guzów synchronicznych prze¿ycia zale¿¹ od tego, czy równoczesne wyst¹pienie 2 nowotworów wymaga³o zdecydowanej modyfikacji leczenia; je¿eli tak, to 5-letnie prze¿ycie spada³o do 8 proc.; je¿eli mo¿na by³o zastosowaæ typowy schemat leczenia – wynosi³o 28 proc. [22]. Dane statystyczne wyraŸnie wskazuj¹ na istotnoœæ z punktu wi- dzenia klinicysty zjawiska powstawania SPT, dlatego s¹ szeroko prowadzone badania molekularne nad mechanizmem ich rozwoju. POWSTAWANIE MNOGICH PIERWOTNYCH NOWOTWORÓW G£OWY I SZYI – KONCEPCJE Badania genetyków i biologów molekularnych, zajmuj¹cych siê ró¿nymi typami nowotworów w ostatnich latach, koncentrowa³y siê na tworzeniu wiarygodnych torów kancerogenezy, opisuj¹cych kolejne zjawiska, zachodz¹ce na poziomie subkomórkowym nowotworów, odpowiedzialnych za powstawanie nowotworu. Dla nowotworów p³askonab³onkowych rejonu g³owy i szyi tor taki po raz pierwszy przedstawili Califano i wsp. (ryc. 1.) [23]. Sklasyfikowali oni szereg aberracji chromosomowych, czêsto powtarzaj¹cych siê w HNSCC i przypisa³ im kolejne stadia rozwoju guza. Du¿¹ zas³ug¹ tej pracy by³o okreœlenie charakterystycznych aberracji wczesnych, mog¹cych s³u¿yæ jako markery proce- Drugie pierwotne nowotwory g³owy i szyi su nowotworzenia, jak równie¿ aberracji póŸnych, których wyst¹pienie œwiadczy o z³ym rokowaniu i wysokim ryzyku przerzutowania. Badania te by³y mo¿liwe dziêki wprowadzeniu w XX w. technik biologii molekularnej, które umo¿liwi³y tak¿e analizê pod³o¿a genetycznego, le¿¹cego u podstaw powstawania MPT. Stwierdzono, ¿e b³ona œluzowa górnego odcinka drogi pokarmowej i dróg oddechowych, zbudowana z nab³onka wielowarstwowego p³askiego nierogowaciej¹cego, na ca³ej d³ugoœci jest eksponowana na te same kancerogeny, wprowadzane w postaci œrodków ¿ywieniowych (alkohol, œrodki konserwuj¹ce ¿ywnoœæ) lub wraz z wdychanym powietrzem (nikotyna, infekcje wirusowe) – st¹d predyspozycja tkanek ca³ego regionu do rozwoju procesu z³oœliwego. Zmiany patologiczne w b³onie œluzowej górnych i dolnych dróg oddechowych wykazuj¹ charakter rozsiany, a zjawisko to opisano ju¿ na pocz¹tku lat 50. i okreœlono mianem skazanej b³ony œluzowej (condemmned mucosa) [24]. Zmianom patologicznym mog¹ towarzyszyæ uszkodzenia na poziomie molekularnym lub makroskopowym. Histologicznie ten stan jest okreœlany jako kancerogeneza p³aszczyznowa (field cancerogenesis) [25–28]. Mog¹ to byæ zmiany przedrakowe, o charakterze rozlanych ognisk leukoplakii, erytroplakii, wielopunktowe ogniska ca in situ lub rozwiniête mnogie nowotwory danego rejonu. Udowodniono, ¿e w obrêbie makroskopowo niezmienionej b³ony œluzowej, jak równie¿ w tkance niewykazuj¹cej w badaniach histopatologicznych jakichkolwiek zmian mikroskopowych, mog¹ byæ obecne zmiany genetyczne. Najczêœciej s¹ one rozpoznawane pod postaci¹ zjawiska nazywanego utrat¹ heterozygotycznoœci (LOH – ang. Loss of Heterozigosity), polegaj¹cego na delecji fragmentu materia³u genetycznego koduj¹cego jeden z alleli danego genu. W przypadku, gdy badany osobnik jest heterozygotyczny dla danego genu, ³atwo w badaniach laboratoryjnych stwierdziæ utratê jed- 469 nego z alleli. Tak¹ b³onê œluzow¹ nazwano polem genetycznie zmienionym, a do najczêœciej wystêpuj¹cych w niej zmian zaliczyæ mo¿na utraty krótkich ramion chromosomów 3., 7., 9. i 17. [29]. Wymienione zmiany sta³y siê zarazem wczesnymi markerami procesu nowotworzenia dla HNSCC. Tym samym istnieje potencjalna mo¿liwoœæ stosowania diagnostyki opartej na badaniach molekularnych i wczesnego wykrywania aberracji, mog¹cych œwiadczyæ o niepokoj¹cych zmianach rozpoczêtych w ci¹gle jeszcze makroskopowo niezmienionej b³onie œluzowej. Tak powsta³e genetycznie zmienione pole jest rejonem, gdzie spodziewaæ siê mo¿na powstawania wznów miejscowych, drugich guzów p³aszczyznowych oraz mnogich pierwotnych nowotworów. Stworzono wiele teorii, próbuj¹cych wyjaœniæ powstawanie pól genetycznie zmienionych, jak i sam proces kancerogenezy p³aszczyznowej. Poni¿ej krótki przegl¹d najwa¿niejszych teorii, które w znacz¹cy sposób wp³ywa³y na sposób postrzegania tego zagadnienia: 1) teoria kancerogenezy p³aszczyznowej Slaughtera [24] – stwierdzi³ on, ¿e nab³onek górnych dróg oddechowych jest poddany ci¹g³emu dzia³aniu kancerogenów na ca³ej powierzchni. Komórki tak eksponowanego nab³onka bêd¹ ulega³y mutacjom czêœciej ni¿ dzieje siê to normalnie, tym samym po wieloletniej ekspozycji na kancerogen stan¹ siê nosicielami wielu mutacji. S¹ wiêc niejako predysponowane do wkroczenia na œcie¿kê kancerogenezy. Za g³ówne czynniki rakotwórcze, dzia³aj¹ce p³aszczyznowo na górne drogi oddechowe zaczêto uwa¿aæ dym papierosowy, a œciœlej zawarte w nim zwi¹zki, takie jak PWA (policykliczne wêglowodory aromatyczne; PAM – polycyclic aromatic hydrocarbons), TSNA (tobacco-specific-nitrosoamines) czy AA (aminy aromatyczne), zw³aszcza przy skojarzeniu w ³¹cznej ekspozycji na dym tytoniowy i wysokoprocentowe napoje alkoholowe. Liczne badania kliniczne potwierdzi³y œcis³¹ zale¿noœæ miêdzy liczb¹ wypalanych pa- pierosów i spo¿yciem alkoholu a prawdopodobieñstwem wyst¹pienia HNSCC oraz MPT [3, 5]. Teoria kancerogenezy p³aszczyznowej mo¿e wyjaœniaæ tak¿e powstawanie MPT w innych organach, np. kancerogeny zawarte w moczu mog¹ predysponowaæ komórki nab³onka szeœciennego, wyœcie³aj¹cego pêcherz moczowy do przemiany nowotworowej, a komórki skóry wystawione na dzia³anie promieni UV staj¹ siê bardziej podatne na wyst¹pienie mnogich pierwotnych nowotworów skóry [30]. Pogl¹d Slaughtera ewoluowa³, budz¹c kontrowersje wœród innych badaczy. Wydaje siê bowiem, ¿e s³abym punktem jego teorii jest fakt, ¿e zak³ada ona podobne i równoczesne zmiany genetyczne, a wiêc takie, które prowadz¹ do powstawania mnogich pierwotnych nowotworów g³owy i szyi na du¿ej powierzchni b³ony œluzowej. W nurt ten wpisuje siê m.in. polemika Careya z za³o¿eniami teorii kancerogenezy p³aszczyznowej [31]. Carey twierdzi, ¿e takie nagromadzenie mutacji, które doprowadzi³oby do przemiany nowotworowej komórki, jest zjawiskiem niezwykle rzadkim w organizmie, uwzglêdniaj¹c sprawnie dzia³aj¹ce mechanizmy eliminacji komórek zmienionych. Pomimo tysiêcy zachodz¹cych dziennie mutacji zjawisko nowotworzenia nie zachodzi czêsto, dlatego wg Careya jest wyj¹tkowym splotem niekorzystnych okolicznoœci. Ma³o prawdopodobne wiêc jest, aby w danym obszarze zachodzi³o wielokrotnie. Podobnym mutacjom musia³yby podlegaæ ogromne iloœci komórek jednoczeœnie, co wydaje siê ma³o realne. Zaproponowano wiêc konkurencyjne teorie powstawania predysponowanej p³aszczyzny komórek; 2) teoria ekspansji klonalnej Galipeau i Partridge – komórka z dan¹ mutacj¹ uzyskuje przewagê klonaln¹ nad otaczaj¹cymi j¹ komórkami, powoduje to szybkie podzia³y zmienionej komórki i w konsekwencji zast¹pienie prawid³owej b³ony œluzowej komórkami zmutowanymi [4, 28, za Galipeau i Partridge]; Wspó³czesna Onkologia 470 progresja pola kancerogenetycznego migracja komórek guza wznowa miejscowa lub przerzut drugie guzy p³aszczyzny drugie nowotwory pierwotne Ryc. 2. Alternatywne drogi powstawania mnogich pierwotnych nowotworów [25, 36] Fig. 2. Alternative models explaining the development of multiple primary cancers 3) teoria ekspansji podczas rozwoju embrionalnego van Oijen i wsp. – mutacja powstaje w jednej z komórek w trakcie rozwoju embrionalnego, co powoduje, ¿e zostaje ona przekazana do wszystkich komórek potomnych [4, 28]. Nale¿y zwróciæ uwagê, ¿e zarówno oryginalna teoria Slaughtera, jak i nowsze teorie z niej siê wywodz¹ce przewiduj¹ ma³e podobieñstwo pomiêdzy zmianami genetycznymi obserwowanymi w dwóch ogniskach MPT, spowodowane faktem, ¿e oba ogniska dziel¹ jedynie wczesne zmiany genetyczne. Zarówno teoria ekspansji klonalnej, jak i ekspansji na etapie embrionu zak³ada powstanie wielu subpopulacji komórek podlegaj¹cych dalszej selekcji klonalnej, co w konsekwencji prowadzi do znacznego zró¿nicowania siê klonów pod wzglêdem genetycznym. Mo¿e to spowodowaæ – w pewnym procencie przypadków – utratê wczesnych zmian i st¹d ca³kowicie ró¿ny obraz obserwowanych zmian genetycznych; W inny sposób powstawanie mnogich pierwotnych nowotworów próbuje wyjaœniæ Sidranski. 4) teoria migracji komórek nowotworowych Sidranskiego [30]. Postuluje on, ¿e przyczyn¹ czêstego obserwowania mnogich pierwotnych nowotworów nie jest uprzednie powstawanie predysponowanej b³ony œluzowej. Sidranski uwa¿a, ¿e ich wystêpowanie jest wynikiem swoistej migracji komórek nowotworowych. Kolejne ogniska, w œwietle tej teorii, by³yby wiêc mikroprzerzutami do lokalnej, a wiêc nieodleg³ej tkanki. Przerzuty te mog³yby nastêpowaæ w inny sposób ni¿ klasyczne przerzuty, w przypadku których pojedyncze komórki przemieszczaj¹ siê naczyniami krwionoœnymi b¹dŸ limfatycznymi. Tu oderwane z pierwotnego guza komórki mog³yby siê przemieszczaæ, np. ze œlin¹, do dalej po³o¿onych rejonów górnych lub dolnych dróg oddechowych [4, 28, 32]. Zauwa¿yæ nale¿y, ¿e w przeciwieñstwie do opisanych powy¿ej teoria zaproponowana przez Sidranskiego implikuje klonalne powstawanie mnogich pierwotnych nowotworów. Drugi pierwotny nowotwór, jako powsta³y bezpoœrednio z komórki nowotworowej oderwanej z guza pierwotnego, bêdzie dzieli³ z nim wiêkszoœæ mutacji, a ewentualne ró¿nice bêd¹ jedynie efektem dalszych zmian i id¹cej za ni¹ selekcji klonalnej, dzia³aj¹cej na drugie ognisko nowotworowe w stosunkowo krótkim okresie po przerzucie [33]. Z przedstawionych teorii wy³ania siê wspó³czesny pogl¹d na proces powstawania SPT. Wydaje siê, ¿e predysponowana p³aszczyzna, o której pisa³ Slaughter, to w ujêciu wspó³czesnym kilka wzajemnie siê przeplataj¹cych p³aszczyzn kancerogenetycznych, które powstaj¹ niezale¿nie. Wed³ug Garcia i wsp. ju¿ pojedyncza mutacja mo¿e daæ komórce przewagê ewolucyjn¹ nad komórkami s¹siednimi, co w konsekwencji doprowadzi do powstania tzw. ³aty (ang. patch), z której na skutek ekspansji i kolejnych mutacji mog¹ powstawaæ wiêksze p³aszczyzny (ang. field). Tak rozumiana p³aszczyzna kancerogenetyczna by³aby wiêc zbudowana z komórek bardzo podobnych pod wzglêdem nagromadzonych mutacji i predysponowana do rozwoju nowotworu, a odró¿nia³aby siê mutacjami od s¹siednich p³aszczyzn [25, 32, 34]. Z drugiej strony wyniki niektórych badañ œwiadcz¹ raczej o s³usznoœci teorii mikroprzerzutowania. Stwierdzono bowiem klonalnoœæ SPT znacznie od siebie oddalonych, a wydaje siê ma³o prawdopodobne, aby p³aszczyzny mog³y rozci¹gaæ siê na tak du¿e odleg³oœci [23, 33, 35]. Ró¿ne mo¿liwoœci powstawania mnogich nowotworów pierwotnych przedstawia ryc. 2. Spór wokó³ teorii wyjaœniaj¹cych powstawanie mnogich pierwotnych nowotworów nie jest natury czysto teoretycznej, gdy¿ dana koncepcja poci¹ga za sob¹ metodê tera- Drugie pierwotne nowotwory g³owy i szyi pii owych schorzeñ. Je¿eli bowiem mamy do czynienia z rozleg³¹ p³aszczyzn¹ predysponowanych komórek, to intensywna radioterapia, uszkadzaj¹ca tak¿e komórki przyleg³e do guza, mo¿e spowodowaæ zwiêkszenie prawdopodobieñstwa wyst¹pienia SPT. Takie niebezpieczeñstwo jest znacznie ograniczone, je¿eli 2 guzy rozdzielone s¹ b³on¹ œluzow¹ woln¹ od mutacji. Udowodnienie wystêpowania p³aszczyzny kancerogenetycznej wi¹¿e siê z mo¿liwoœci¹ stosowania chemoprewencji, rozwa¿enia mo¿liwoœci poszerzenia pola operacyjnego, skrupulatnego badania marginesów operacyjnych, a tak¿e kontynuowania regularnych kontroli pooperacyjnych [3, 36, 37]. Na powstawanie mnogich pierwotnych nowotworów g³owy i szyi znacz¹cy wp³yw maj¹ niew¹tpliwie tak¿e inne czynniki. Niezwykle wa¿na bêdzie osobnicza podatnoœæ, wi¹¿¹ca siê z aktywnoœci¹ genów metabolizmu kancerogenów oraz genów naprawy. Wyró¿niæ nale¿y tu 3 grupy genów: 1) geny, których produkty odpowiadaj¹ za aktywacjê metaboliczn¹, która polega na zmianie w³aœciwoœci fizykochemicznych kancerogenu, zwiêkszeniu jego rozpuszczalnoœci oraz reaktywnoœci. Na tym etapie dzia³aj¹ liczne bia³ka nale¿¹ce do rodziny bia³ek zale¿nych od cytochromu P450; 2) geny koduj¹ce enzymy detoksyfikacyjne, takie jak transferazy S-glutationu, N-acetylotransferazy, sulfotransferazy i inne, które sprzêgaj¹ aktywowane kancerogeny, co u³atwia ich wydalanie z komórki, a dalej z organizmu; 3) geny koduj¹ce enzymy bior¹ce udzia³ w procesach naprawy DNA [38]. Dotychczas poznano szereg mechanizmów naprawy DNA aktywowanych w zale¿noœci od typu uszkodzenia materia³u genetycznego, dlatego grupa enzymów uczestnicz¹cych w tych procesach jest du¿a. W jej sk³ad wchodz¹ enzymy rozpoznaj¹ce uszkodzenie, usuwaj¹ce je oraz bia³ka wspó³dzia³aj¹ce [39]. Dodatkowo iloœæ adduktów kancerogen: DNA, stopieñ metylacji pro- 471 motorów genowych czy oksydacyjne uszkodzenia DNA – a wiêc zmiany towarzysz¹ce paleniu tytoniu, mog¹ mieæ znaczny wp³yw na czêstoœæ wystêpowania SPT. Wykazano to poœrednio na podstawie badañ pacjentów, którzy nie rzucili na³ogu palenia tytoniu po usuniêciu guza pierwotnego – grupa ta znacznie czêœciej choruje na SPT w porównaniu do pacjentów zrywaj¹cych z na³ogiem [3]. Ponadto stwierdzono silny polimorfizm ww. genów w populacji, jak równie¿ nadreprezentacjê uszkodzeñ tych genów u pacjentów z HNSCC w porównaniu z grup¹ kontroln¹. Na znacznie podwy¿szon¹ czêstoœæ mutacji w mnogich pierwotnych nowotworach wp³ywa tak¿e zjawisko niestabilnoœci genetycznej. Wykazano, ¿e pacjenci z mnogimi pierwotnymi nowotworami g³owy i szyi czêsto zaliczaj¹ siê do grupy cechuj¹cej siê hiperniestabilnoœci¹ chromosomow¹ [38, 40]. Niektórzy badacze zwracaj¹ uwagê tak¿e na potencjalny wp³yw infekcji wirusowych (HPV 16; EBV; HSV I; EBV) na rozwój nowotworu, wykazano bowiem ich obecnoœæ w komórkach nowotworowych oraz zdolnoœæ do immortalizacji komórek b³on œluzowych górnych dróg oddechowych [5, 41]. potwierdzaj¹ wyniki prac ró¿nych grup badawczych z ca³ego œwiata. Najnowsze ustalenia, jak siê wydaje, koñcz¹ tak¿e d³ugotrwa³y spór miêdzy zwolennikami teorii klonalnego i nieklonalnego pochodzenia mnogich pierwotnych nowotworów g³owy i szyi, zak³adaj¹c mo¿liwoœæ ich powstawania na drodze obu procesów. Zebrane i wyjaœnione poni¿ej terminy pozwol¹ lepiej zrozumieæ wspó³czesny pogl¹d na powstawanie tej choroby. TERMINOLOGIA SPT – (second primary tumor) drugi pierwotny nowotwór, spe³niaj¹cy wszystkie kryteria przedstawione uprzednio. Stosowany czêsto dla podkreœlenia metachronicznego charakteru drugiego nowotworu. Publikacje z ostatnich kilku lat, dotycz¹ce drugich pierwotnych nowotworów g³owy i szyi wnosz¹ du¿e zmiany natury terminologicznej. Przyczyn coraz dok³adniejszego klasyfikowania tych schorzeñ do nowo wyodrêbnionych podgrup nale¿y upatrywaæ w dynamicznym rozwoju technik biologii molekularnej i cytogenetyki. Wyniki najnowszych badañ redefiniuj¹ wczeœniejsze ustalenia dotycz¹ce stosowanej terminologii. Zaznaczyæ nale¿y, ¿e nowe ujêcie nie stoi w sprzecznoœci z klasycznymi teoriami wyjaœniaj¹cymi powstawanie SPT, w tym z teori¹ kancerogenezy p³aszczyznowej Slaughtera. Powsta³y w ten sposób obraz choroby wydaje siê w du¿ym stopniu odpowiadaæ rzeczywistoœci, co MPT – (multiple primary tumors) mnogie pierwotne nowotwory, termin ogólny, dotycz¹cy wszystkich mnogich pierwotnych nowotworów – nie tylko regionu g³owy i szyi. Niezale¿ne ogniska nowotworowe, w przypadku których definitywnie wykluczono przerzut czy wznowê. Zalicza siê tu z molekularnego punktu widzenia zarówno nowotwory pochodzenia klonalnego, jak i nieklonalnego (prawdziwe SPT – true SPT). Dotyczy to guzów synchronicznych i metachronicznych. Czêsto wymiennie stosowany w literaturze z SPT. Klonalnoœæ – nie mo¿na stwier dziæ; wspólne mutacje – nie mo¿na stwierdziæ Klonalnoœæ – nie mo¿na stwier dziæ; wspólne mutacje – nie mo¿na stwierdziæ SOM – (second oral malignancy) drugi nowotwór z³oœliwy w rejonie jamy ustnej. Termin ten ogranicza region anatomiczny powstawania nowotworów wy³¹cznie do jamy ustnej i ustnej czêœci gard³a oraz, co istotne, nie rozgranicza, czy drugi nowotwór jest de facto wznow¹, czy klasycznym drugim nowotworem pierwotnym [42, 43]. Wspó³czesna Onkologia 472 guzy powsta³e z jednego pola kancerogenetycznego (klonalne) pole kancerogenetyczne ³ata pole kancerogenetyczne guzy powsta³e z ró¿nych pól kancerogene tycznych (nieklonalne) dziel¹ jedynie mutacje pochodz¹ce z wczesnej ³aty Ryc. 3. Rozwój klonalnych i nieklonalnych mnogich pierwotnych nowotworów Fig. 3. Development of clonal and non-clonal multiple primary cancers Klonalnoœæ – nie mo¿na stwier dziæ; wspólne mutacje – nie mo¿na stwierdziæ P a t c h – (³ata) grupa komórek pochodz¹cych od jednej komórki i maj¹cych wspóln¹ mutacjê, np. uszkodzenie genu p53, tworz¹cych ³atê. Mo¿na je traktowaæ jako komórki predysponowane do zainicjowania procesu kancerogenezy. Mog¹ one wypieraæ komórki prawid³owej b³ony œluzowej i, po nagromadzeniu kolejnych mutacji, tworzyæ wiêksze pole kancerogenetyczne [37]. Klonalnoœæ – tak; wspólne mu tacje – jedna lub kilka SFT – (second field tumor) drugi nowotwór p³aszczyzny, zak³ada powstawanie p³aszczyzny (p³aszczyzn) na skutek kumulowania siê dalszych mutacji i ekspansji komórek tworz¹cych ³atê. Ka¿da powsta³a p³aszczyzna jest odmienna genetycznie, gdy¿ podczas powstawania zachodz¹ w niej odmienne mutacje. Je¿eli wiêc drugi pierwotny nowotwór powstaje w obrêbie tej samej p³aszczyzny, to jest gene- tycznie spokrewniony (pochodzenie klonalne) z pierwszym nowotworem; mówi siê wtedy o SFT. Je¿eli natomiast drugi pierwotny nowotwór powstaje z s¹siedniej p³aszczyzny, jest wiêc nieklonalny (mo¿e dzieliæ jedynie wczesn¹ mutacjê ze wspólnej ³aty), mówi siê wówczas o true SPT [25, 42]. Wznowa – guz powstaj¹cy w polu operowanym z pozostawionych komórek nowotworowych. Tak powsta³y nowotwór bêdzie identyczny genetycznie z guzem pierwotnym. Klonalnoœæ – tak; wspólne mu tacje – wiêkszoœæ P r z e r z u t – powstaje na skutek progresji drogami krwionoœnymi lub ch³onnymi komórek pochodz¹cych z guza pierwotnego. True SPT – prawdziwy drugi pierwotny nowotwór, guz powsta³y z innej p³aszczyzny kancerogenetycznej, a wiêc niezale¿nie, tym samym niezwi¹zany genetycznie z pierwszym guzem [25, 33, 34]. Dodaæ nale¿y, ¿e hipotetycznie mo¿liwe jest, aby dwa true SPT dzieli³y pewne mutacje na zasadzie czystego przypadku, istnieje bowiem ograniczona liczba mutacji prowadz¹cych do powstawania raka p³askonab³onkowego. Zasadnicza bêdzie wiêc liczba identycznych mutacji w true SPT i SFT. Klonalnoœæ – nie; wspólne mutacje – nie lub tylko pocho d z ¹ c e z ³aty Klonalnoœæ – tak; wspólne mu tacje – wszystkie Klonalnoœæ – tak; wspólne mu tacje – wiêkszoœæ Przedstawiony powy¿ej wspó³czesny obraz drugich pierwotnych nowotworów g³owy i szyi ³¹czy klasyczne teorie z najnowszymi wynikami badañ. Uwidoczniona na ryc. 3. sieæ potencjalnych zale¿noœci pomiêdzy powstaj¹cymi guzami pozwala wyjaœniæ stopieñ ich klonalnoœci, a kwalifikacja do danej podgrupy niesie ze sob¹ konsekwencje kliniczne. Badanie molekularne nowotworów nie jest rutynowo stosowane w codziennej praktyce, pozostaje jednak metod¹, która mo¿e daæ Drugie pierwotne nowotwory g³owy i szyi odpowiedzi w kwestiach pewnych pryncypiów i tradycyjnie stosowanych definicji. Trwaj¹ intensywne poszukiwania markerów genetycznych, które na bazie mutacji obserwowanych w pierwszym guzie wskazywa³yby stopieñ ryzyka wyst¹pienia SFT. Do przysz³ych badañ pozostaje powi¹zanie czêstoœci SFT z potencjaln¹ wielkoœci¹ p³aszczyzn i ich biologiczn¹ charakterystyk¹. Informacje te mog³yby definitywnie wyjaœniæ zagadnienie genezy drugich pierwotnych nowotworów oraz prawdopodobieñstwo powstawania wznów i tym samym przyczyniæ siê do lepszego ukierunkowania leczenia i zwiêkszenia prze¿ywalnoœci. 473 10. Schwartz LH, Zhang GN. Synchronous and metachronous head and neck carcinomas. Cancer 1994; 74: 1933-8. 11. Ogden GE. Second malignant tumors in head and neck. Cancer Br Med J 1991; 302: 193-4. 12. Warren S, Gates O. Multiple primary malignant tumors. A survey of the literature and a statistical study. Am J Cancer 1932; 16: 1358-414. 13. Hong WK, Lippman SM, Itri LM, et al. Prevention of second primary tumors with isotretinoin is squamous-cell carcinoma of the head and neck. N Engl J Med 1990; 323: 795-801. 14. Knudsen LE, Norppa H, Gamborg MO, 1. Cloos J, Reid CBA, Snow GB. Mutagen sensitivity: eenhanced risk assessment of squamous cell carcinoma. Eur J Cancer 2. 3. 4. 5. 6. 7. 1996; 6: 367-72. Das BR, Nagpal JK. Understanding the biology of oral cancer. Med Sci Monit 2002; 8: 258-67. Khuri FR, Kim ES, Lee JJ, et al. The impact of smoking status, disease stage, and Index tumor site on second primary tumor incidence and iumor recurrence in head and neck retinoid chemoprevention trial. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2001; 10: 823-9. van Oijen MG, Leppers Vd Straats FG, Tilanus MG, et al. The origins of multiple squamous cell carcinoma in the aerodigestive tract. Cancer 2000; 84: 884-93. Johnson N. Tobacco use and oral cancer: a global perspective. J Dental Education 2001; 1: 328-38. Kujawski M, Szyfter K. Cytogenetyczne badania nowotworów cz³owieka – p³askonab³onkowy rak krtani. Post Biol Kom 2000; 14: 181-91. Zatoñski W, Pukkala E, Didkowska J i wsp. Atlas umieralnoœci na nowotwory z³oœliwe w Polsce w latach 1986–1990. Interspar, Warszawa 1993. 8. Gomu³ka WS, Rewerski W. Encyklopedia zdrowia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999. 9. Jovanovic A, Vd Schulten EA. Risk of multiple primary tumors following oral squamous cell carcinoma. Int J Cancer 1994; 56: 320-5. 56: 2488-92. 24. Slaughter DP, Southwick HW, Smejkal W. Field cancerization in oral stratified squamous epithelium: clinical implications of multicentric origin. Cancer 1953; 6: 953-8. 25. Braakhuis BJ, Tabor MP, Leemans CR, et al. Second primary tumors and field cancerization in oral and oropharyngeal cancer: molecular techniques provide new insight and definitions. Head Neck 2002; 24: 198-206. 26. Ogden GE. Field cancerization in head and neck. Oral Dis 2001; 108: 1-6. 27. Tabor MP, van Houten VM, Kummer et al. Chromosomal aberrations in human JA, et al. Discordance of genetic induced by urban air pollution: influence of alterations between primary head and DNA repair and polymorphisms of neck tumors and corresponding glutathione s-transferase M1 and N- metastases associated with mutational acetyltransferase 2. Cancer Epidemiol status of the TP53 gene. Genes Chrom Biomarkers Prev 1999; 8: 303-10. PIŒMIENNICTWO field cancerization. Cancer Res 1996; 15. Boivin JF. Second cancers and other Cancer 2002; 2: 168-77. 28. van Oijen MG, Slootweg PJ. Oral field late side effects of cancer treatment. cancerization: carcinogen-induced Cancer 1990; 65: 770-4. independent events or micrometastatic 16. Jones AS, Philips DE. Second primary tumors in patients with head and neck squamous cell carcinoma. Cancer 1995; 75: 1343-9. 17. Gluckman JL. Survival rates in 548 patients with multiple neoplasms of the upper aerodigestive tract. Laryngoscope 1983; 93: 71-4. 18. Kulczyñski B, Pruszewicz M, Wierzbicka M. Incidence of second deposits? Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2000; 9: 249-56. 29. Westra W. Phenotypic and genotypic disparity in premalignant lesions: of calm water and crocodiles. J Natl Cancer Inst 1998; 90: 1500-2. 30. Sidranski D, Frost P, Von Eschenbach A, et al. Clonal origin of bladder cancer. N Engl J Med 1992; 326: 737-40. 31. Carey TE. Field cancerization: are primary malignant neoplasms in multiple primary cancers monoclonal or patients treated for laryngeal cancer. polyclonal? Ann Med of Finish Med Otolaryngol Pol 1995; 20: 322-8. 19. Berg JW, Ritter F. Incidence of Soc 1996; 56: 2488-599. 32. Califano J, Leong PL, Koch WM, multiple primary cancers. Cancers of et al. Second esophageal tumors in the respiratory and upper digestive patients with head and neck squamous system as multiple primary cancers. cell carcinoma: an assessment of J Natl Cancer Inst 1970; 44, 263-9. clonal relationship. Clin Cancer Res 20. Di Martino E, Sellhaus B, Hausman R, et al. Survival in second primary 1999; 5: 1862-7. 33. Bedi G, Westra W, Gabrielson E, malignancies of patients with head and et al. Multiple head and neck tumors: neck cancer. J Laryngol Otol 2002; evidence for a common clonal origin. 116: 831-8. 21. Dolan R, Vaughan C, Fuleihan N. Cancer Res 1996; 56: 2485-7. 34. Tabor MP, Brakenhoff RH, Metachronous cancer: prognostic Ruijter-Schippers HJ, et al. Multiple head factors including prior irradiation. and neck tumors frequently originate Otolaryngol Head Neck Surg 1998; from a single preneoplastic lesion. 119: 619-23. 22. Panosetti E, Luboinski B, Mamelle G. Am J Pathol 2002; 161: 1051-60. 35. Califano J, Westra WH, Meininger G, Multiple synchronous and et al. Genetic progression and clonal metachronous cancers of the upper relationship of recurrent premalignant aerodigestive tract: a nine-year study. head and neck lesions. Clin Cancer Laryngoscope 1989; 99: 1267-73. 23. Califano J, van der Riet P, Westra W, Res 2000; 6: 347-52. 36. Tabor MP, Brakenhoff RH, van Houten et al. Genetic progression model for VM, et al. Persistence of genetically head and neck cancer: implications for altered fields in head and neck cancer Wspó³czesna Onkologia 474 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. patients: biological and clinical implications. Clin Cancer Res 2001; 7: 1523-32. Braakhuis BJ, Tabor MP, Kummer JA, et al. A genetic explanation of Slaughter’s concept of field cancerization: evidence and clinical implications. Cancer Res 2003; 63: 1727-30. Szyfter K. Rola czynnika genetycznego w powstawaniu i przebiegu p³askonab³onkowego raka krtani. Post Chir G³owy i Szyi 2002; 1: 5-19. Sancar A. DNA repair in humans. Annu Rev Genet 1995; 29: 69-105. Spitz MR, Hoque A, Trizna Z, et al. Mutagen sensitivity as a risk factor for second malignant tumors following malignancies of the upper aerodigestive tract. J Natl Cancer Inst 1994; 86: 1681-4. Szkaradkiewicz A, Kruk-Zagajewska A, Wal M, et al. Epstein-Barr virus and human papillomavirus infections and oropharyngeal squamous cell carcinomas. Clin Exp Med 2002; 2: 137-41. Rosin MP, Lam WL, Poh C, et al. 3p14 9p21 loss is a simple tool for predicting second oral malignancy at previously treated oral cancer sites. Cancer Res 2002; 62: 6447-50. Rosin MP, Lam WL, Zhang L. Letter to the Editor – Reply. Cancer Res 2003; 63: 5165-9. ADRES DO KORESPONDENCJI mgr Maciej Giefing Instytut Genetyki Cz³owieka PAN 60-479 Poznañ ul. Strzeszyñska 32 tel. +48 61 823 30 11 w. 214 e-mail: [email protected]