Hemostatic system dysfunctions and carcinogenesis: State-of-the-art

Vorobyev A.V., Makatsaria A.D., Bitsadze V.O., Brenner B.

1Department of Obstetrics and Gynecology, Faculty of Medical Prevention, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow, Russia 2Institute of Hematology and Bone Marrow Transplantation, Rambam Health Care Campus, Haifa, Israel
Objective. To carry out a systematic analysis of the data available in the current literature on the pathogenetic interaction of malignant neoplasms as a risk factor for thrombotic events and on the impact of hemostatic system activation on the potentiation of tumor growth and metastasis.
Material and methods. The review includes the data of foreign and Russian articles published in the past 10 years and found in e-Library and PubMed, and Cochrane Library on this topic.
Results. Current views are given on the pathogenetic features of functioning of the hemostatic system during tumor growth. The first category of such factors is represented by specific tumor-dependent one; the second category includes general pathological risk factors; the third does therapy-dependent risk factors.
Conclusion. Malignant neoplasms are a risk factor for thrombotic events while hemostatic system activation promotes tumor growth and metastasis.

Keywords

malignant neoplasms
thrombotic events
hemostatic system
tumor metastasis
disseminated intravascular coagulation
thrombophilia
neoangiogenesis
pathogenesis of thrombotic events
cancer patients
prevention of thrombosis
hemostatic dysfunction

Клинически венозный тромбоэмболизм и рак имеют два основных проявления: с одной стороны тромбоз может быть единственным клиническим симптомом скрыто протекающего рака, с другой – у пациентов с выявленным раком на всех стадиях заболевания может развиться тромбоз. В клинической онкологии тромботические осложнения относятся к наиболее часто встречающимся паранеопластическим синдромам и проявляются артериальными и венозными тромботическими окклюзиями, мигрирующим тромбофлебитом, эмболией легочной артерии, небактериальным тромбоэндокардитом, парадоксальными кровотечениями, тромботической микроангиопатией [1, 2].

Можно выделить три категории факторов риска развития тромбофилии у больных злокачественными новообразованиями. Первую категорию такого рода факторов мы обозначаем как «специфические опухоль-зависимые», вторую – как «общепатологические факторы риска», третью как – «терапия-зависимые» факторы риска.

Патогенез тромбофилии у онкологических пациентов включает факторы, связанные с ответом на опухоль (воспаление, острофазовая реакция, диспротеинемия, очаговые некрозы, гемодинамические нарушения), а также специфические факторы, обусловленные самими опухолевыми клетками и связанными c опухолью макрофагами. А именно: прокоагулянтная и фибринолитическая активность раковых клеток, их взаимодействие с тромбоцитами, мононуклеарными макрофагами и эндотелием, неоангиогенез, лечебные мероприятия (химиотерапия, гормонотерапия). Опухолевые клетки активируют коагуляционную систему или систему фибринолиза, создавая условия для дальнейшего своего распространения, стимуляции ангиогенеза, повышения сосудистой проницаемости, что в свою очередь способствует метастазированию [3–5].

Патогенетические особенности опухолевого роста

В основе патогенеза гемостазиологической паранеоплазии лежит активация как коагуляционного, так и сосудисто-тромбоцитарного звеньев свертывания крови, что обеспечивается [6, 7]:

  1. нарушением структурной целостности и функциональной стабильности сосудистого эндотелия опухолевыми клетками и цитокинами;
  2. активацией тромбоцитов опухолевыми клетками, приводящей к их повышенной адгезии и агрегации;
  3. синтезом прокоагулянтов и ингибиторов фибринолиза опухолевыми клетками;
  4. прокоагулянтной активностью опухоль-ассоциированных макрофагов и активированных моноцитов периферической крови.

Увеличение прокоагулянтной активности, присутствие всех компонентов системы коагуляции локально в области расположения опухоли и уменьшенная деятельность противосвертывающей системы ведет к гиперкоагуляции как результату злокачественного развития (рис. 1) [8, 9].

Генерация тромбина и формирование фибрина постоянно обнаруживаются у онкологических пациентов, эти процессы приводят к увеличению риска тромбоэмболических осложнений.

Процесс формирования фибрина является ключевым для роста опухоли и метастазирования. Активация свертывания крови при раке – сложный феномен, включающий множество компонентов системы коагуляции и многочисленные взаимодействия между опухолевыми клетками и клетками крови, включая тромбоциты, моноциты, эндотелиальные клетки [10, 11].

Гемостаз-независимые механизмы опосредуются путем расщепления рецепторов активированных протеаз (PARs) и последующей активацией каскада трансдукции сигнала, связанной с протеином G, которые стимулируют связанные с ангиогенезом гены. Гемостаз-зависимые механизмы опосредуются через осаждение фибрина и активацию тромбоцитов [12].

Действие сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF), и фактора некроза опухоли (TNF-a) также регулирует прокоагулянтную активность тканевого фактора, что ведет к развитию системной гиперкоагуляции, свойственной многим раковым пациентам (таблица) [13, 14].

Принципиально важнен тот факт, что тромбофилическое состояние является не просто сопутствующим злокачественному новообразованию процессом, а имеет глубокий общепатологический смысл. Активация системы гемостаза создает условия для роста опухоли за счет опухолевого ангиогенеза и распространения за счет метастазирования раковых клеток [15, 16]. Таким образом, контроль за состоянием системы гемостаза и меры, направленные на профилактику тромбофилии, являются не профилактикой тромбогеморрагических осложнений у онкологических больных, а лечением основного заболевания за счет блокирования путей роста (ангиогенеза) и метастазирования опухоли [17, 18].

При синдроме системного воспалительного ответа наблюдаются признаки активации как внешнего, так и контактного пути коагуляции. Это проявляется в снижении уровня фактора XII и прекалликреина в плазме. Так, эндотоксин и провоспалительные цитокины активируют фактор XII как непосредственно, так и путем обнажения коллагеновых структур, а также активируют калликреиновую систему. Однако установле­но, что активация свертывающей системы крови во время сепси­са управляется в основном через внешний путь, опосредованный тканевым фактором. Антитела к тканевому фактору или фактору VII/VIIa либо лечение с помощью TFPI (ингибитор тканевого пути свертывания) предупреждает активацию обоих путей свертывания у обезьян с эндотоксинемией и сепсисом, в то время как антитела к фактору XII не вызывают такого эффекта [19, 20].

Источники тканевого фактора могут различаться в зависимости от патоге­неза воспалительного процесса; при новообразованиях одним из основных источников тканевого фактора является сама опухолевая ткань, равно как и СР (раковый прокоагулянт). Установлено, что многие виды опухолей продуцируют и выделяют в кровь большое количество тканевых факторов, а также особых «раковых прокоагулянтов», обладающих способностью активировать как фактор VII, так и фактор X [21].

На рис. 2 представлена принципиальная схема патогенеза тромбофилии у онкологических больных в модификации триады Вирхова.

Злокачественная опухоль, являясь, с одной стороны, источником гиперпродукции тромбопластических веществ, «запускает» синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания (ДВС), а с другой, способствует оседанию окутанных фибрином опухолевых клеток в микроциркуляторном русле и возникновению метастазов [22, 23].

Роль нарушений функции гемостаза в процессе опухолевого неоангиогенеза

Ангиогенез обусловливает образование комплексов кровеносных сосудов, которые являются аберрантными и имеют извращенную реологию. Фактически, поток в таких сосудах может изменяться не только по величине, но также и по направлению.

Вслед за повреждением тканей происходит экстравазация фибриногена из кровеносных сосудов в экстраваскулярное пространство с образованием фибринового матрикса. Воспалитель­ные клетки и эндотелиальные клетки мигрируют в такой матрикс и стимулируют процессы репарации. Во-вторых, через какое-то время гель фибрина преобразовывается в зрелую васкуляризированную соединительную ткань путем активации ангиогенеза. В-третьих, фибрин имеет существенное влияние на воспалительную инфильтрацию опухоли, заключающееся в регулировании формирования стромы и защиты опухоли от иммунной системы [24–26].

Образование стромы вокруг опухоли является ключевым момен­том в развитии кровоснабжающей ее сосудистой сети. Экстравазация фибриногена из поврежденных сосудов также возможна в про­цессе развития опухоли. Экстраваскулярный плазменный фибрино­ген и фибронектин плазмы через коагуляционные эффекты инициируют образование опухолевыми клетками тканевого фактора и в результате – фибриновой сети. Этот фибриновый матрикс стимули­рует миграцию воспалительных клеток, тромбоцитов и эндотелиальных клеток, что поддерживает васкуляризацию [26, 27]. Факторы ангиогенеза (например, сосудистый фактор роста эндотелиальных кле­ток – СФРЭ) экспрессируются в поврежденных тканях и опухолевых клет­ках. Развитие сосудистой сети, питающей опухоль, требует взаимо­действия между эндотелиальными клетками, воспалительными клетками, фибробластами, протеазами, факторами ангиогенеза и временным (провизорным) фибриновым матриксом. Таким обра­зом, «окружение» раневой ткани и развивающейся опухоли имеют схожую природу и поддерживают процесс ангиогенеза [28, 29].

Под действием опухоли эндотелий претерпевает следующие изменения: активация эндотелиальных клеток (1), деградация базальных мембран эндотелия, экссудация фибрина (2), миграция эндотелиальных клеток и пролиферация на новом месте (3), формирование капилярной сети в опухоли (4), образование сосудов (5). В качестве активаторов эндотелия выступают факторы роста: VEGF; bFGF – фактор роста фибробластов; PDGF – фактор роста тромбоцитов; PIGF – плацентарный фактор роста и медиаторы воспаления: IFN – интерферрон, IL – интерлейкины, TNF-α. Система плазмина и его активаторов (plasmin, uPA, uPAR) и система мембранных металлопротеиназ участвуют в деградации базальных мембран, обеспечивая инвазию опухоли и ангиогенез [30, 31].

Уже не вызывает сомнений, что антифосфолипидный синдром (АФС) и циркуляция антифосфолипидных антител (АФА) играют ведущую роль в структуре тромбозов, обусловленных патологией гемостаза. Будучи самым распространенным тромбофилическим дефектом гемостаза, АФС может значительно усугублять уже имеющуюся тромбофилию. В последнее время одна из ведущих ролей в патогенезе АФС отводится аннексину V, обладающему мощными антикоагулянтными способностями. АФА, связываясь с фосфолипидами, или протеин-фосфолипидными комплексами, которые могут содержать β2-гликопротеин-1, протромбин или другие протеиновые кофакторы, влияют на способность аннексина V закрывать фосфолипидную поверхность, и, следовательно, усиливают способность фосфолипидов к коагуляционным реакциям [32, 32]. На рис. 3 показано влияние генетических форм тромбофилии на патогенез опухолевого неоангиогенеза и метастазирования [34].

Заключение

Из вышеуказанных механизмов взаимодействия тромбоцит-эндотелий-опухолевая клетка следует, что при наличии в организме опухолевой ткани, с одной стороны, запускается ряд механизмов, направленных на борьбу с дальнейшим распространением неоплазии, а с другой – происходят процессы ангиогенеза и фибринизации опухолевой ткани, что способствует ее росту и метастазированию.

Таким образом, можно считать патофизиологически обоснованным утверждение, что ДВС-синдром в той или иной степени в 100% сопутствует опухолевому росту. Однако же клинически далеко не всегда ДВС-синдром проявляется, из чего многие делают вывод о необязательности профилактики ДВС-синдрома у раковых пациентов, что неизбежно ведет к тромботическим, и реже – к геморрагическим осложнениям.

Вышеописанные патофизиологические особенности делают рак, возможно, наилучшим примером приобретенной тромбофилии. Улучшение понимания патофизиологии тромбофилии при раке должно обеспечить клиницистов точным обоснованием более агрессивных и определенных стратегий противотромботического лечения больных злокачественными опухолями.

Supplementary Materials

  1. Figure 1. Thrombotic complications in tumor growth
  2. Figure 2. Pathogenesis of thrombophilia in cancer patients – modification of the Virchow’s triad
  3. Figure 3. The role of genetic forms of thrombophilia in the pathogenesis of tumor growth and metastasis
  4. Table. The role of hemostasis system in the process of growth and progression of malignant neoplasm

References

1. Воробьев А.В., Макацария А.Д., Чабров А.М., Савченко А.А. Синдром Труссо. Современный взгляд на проблему. Журнал акушерства и женских болезней. 2015; 64(4): 85-94. [Vorobyev A.V., Makatsariya A.D., Chabrov A.M., Savchenko A.A. Tissot syndrome. A modern view of the problem. Zhurnal akusherstva i zhenskih bolezney. 2015; 64(4): 85-94. (in Russian)]

2. Dammacco F., Vacca A., Procaccio P., Ria R., Marech I., Racanelli V. Cancer-related coagulopathy (Trousseau’s syndrome): review of the literature and experience of a singlecenter of internal medicine. Clin. Exp. Med. 2013;13(2): 85-97.

3. Gouin-Thibault I., Achkar A., Samama M.M. The thrombophilic state in cancer patients. Acta Haematol. 2001; 106(1-2): 33-42.

4. Demers M., Wagner D.D. NETosis: a new factor intumor progression and cancer-associated thrombosis. Semin. Thromb. Hemost. 2014; 40(3): 277-83.

5. Davila M., Robles-Carrillo L., Unruh D., HuonQ., Gardiner C., Sargent I.L. et al. Microparticle association and heterogeneity of tumor-derived tissue factor in plasma: is it important for coagulation activation? J. Thromb. Haemost. 2014; 12: 186-96.

6. Макацария А.Д., Воробьев А.В., Бицадзе В.О. Злокачественные новообразования, тромбофилия, тромбозы. Монография. M.: Триада-Х; 2008. [Makatsariya A.D., Vorobyev A.V., Bitsadze V.O. Malignant neoplasms, thrombophilia, thromboses. Monograph. Moscow: Triada-X; 2008. (in Russian)]

7. Langer F., Bokemeyer C. Crosstalk between cancerand haemostasis. Implications for cancer biology and cancer-associated thrombosis with focus on tissue factor. Hamostaseologie. 2012; 32(2): 95-104.

8. Bogenrieder T., Herlyn M. Axis of evil: molecular mechanisms of cancer metastasis. Oncogene. 2003; 22(42): 6524-36.

9. Макацария А.Д., Воробьев А.В. Гемостазиологические аспекты опухолевого роста. Акушерство и гинекология. 2016; 9: 28-36. http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.9.28-36 [Makatsaria A.D., Vorobyev A.V. Hemostasiological aspects of tumor growth. Akusherstvo i ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2016; (9): 28-36. (in Russian) http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.9.28-36]

10. Altinbas M., Coskun H.S., Er O., Ozkan M., Eser B., Unal A. et al. A randomized clinical trial of combination chemotherapy with and without low-molecular-weight heparin in small cell lung cancer. J. Thromb. Haemost. 2004; 2: 1266-71.

11. Zacharski Leo R. Malignancy as a solid-phase coagulopathy: implications for the etiology, pathogenesis, and treatment of cancer. Semin. Thromb. Hemost. 2003; 29: 239-46.

12. Mackman N. New insights into the mechanisms of venous thrombosis. J. Clin. Invest. 2012; 122(7): 2331-6.

13. Prandoni P., Falanga A., Piccioli A. Cancer and venous thromboembolism. Lancet Oncol. 2005; 6(6): 401-10.

14. Hernández C., Orbe J., Roncal C., Alvarez-Hernandez M., Martinez de Lizarrondo S., Alves M.T. et al. Tissue factorexpressed by microparticles is associated withmortality but not with thrombosis in cancer patients. Thromb. Haemost. 2013; 110(3): 598-608.

15. Buller H.R., van Doormaal F.F., van Sluis G.L., Kamphuisen P.W. Cancer and thrombosis: from molecular mechanisms to clinical presentations. J. Thromb. Haemost. 2007; 5(Suppl. 1): 246-54.

16. Vorobiev A.V., Makatsaria A.D., Chabrov A.M. Thrombophilia markers in cancer patients during chemotherapy and radiation therapy. Pathophysiol. Haemost. Thromb. 2006; 35(1-2): A20.

17. Воробьев А.В., Макацария А.Д. Противотромботическая терапия у онкологических больных. Практическая медицина. 2014; 5: 18-28. [Vorobyev A.V., Makatsariya A.D. Anti-thrombotic therapy in cancer patients. Prakticheskaya meditsina. 2014; 5: 18-28. (in Russian)]

18. Eikelboom J.W., Hirsh J. Combined antiplatelet and anticoagulant therapy: clinical benefits and risks. J. Thromb. Haemost. 2007; 5(Suppl. 1): 255-63.

19. Falanga A. Mechanism of hypercoagulation in malignancy and during chemotherapy. Haemostasis. 1998; 28(Suppl. 3): 50-60.

20. Ludwig R.J., Alban S., Bistrian R., Boehncke W.H., Kaufmann R., Henschler R., Gille J. The ability of different forms of heparins to suppress P-selectin function in vitro correlates to their inhibitory capacity on bloodborne metastasis in vivo. Thromb. Haemost. 2006; 95(3): 535-40.

21. Samama M.M. An epidemiologic study of risk factors for deep vein thrombosis in medical outpatients: the Sirius study. Arch. Intern. Med. 2000; 160(22): 3415-20.

22. Geddings J.E., Mackman N. Tumor-derived tissuefactor-positive microparticles and venous thrombosis in cancer patients. Blood. 2013; 122(11):1873-80.

23. Lee A.Y. Screening for occult cancer in patients with idiopathic venous thromboembolism: no. J. Thromb. Haemost. 2003; 1(11): 2273-4.

24. Bauer K.A. New anticoagulants: anti IIa vs anti Xa--is one better? J. Thromb. Thrombolysis. 2006; 21(1): 67-72. http://link.springer.com/article/10.1007

25. Bergqvist D., Agnelli G., Cohen A.T., Eldor A., Nilsson P.E., Le Moigne-Amrani A., Dietrich-Neto F.; ENOXACAN II Investigators. Duration of prophylaxis against venous thromboembolism with enoxaparin after surgery for cancer. N. Engl. J. Med. 2002; 346(13): 975-80.

26. Levine M.N., Lee A.Y. Treatment of venous thrombosis in the cancer patient. Acta Haematol. 2001; 106(1-2): 81-7.

27. Claussen C., Rausch A.V., Spath B. et al. Clinical significance of hemostatic activation markers in women with suspected ovarian cancer. Oncol. Res. Treat. 2014; 37: V669.

28. Prandoni P., Lensing A.W., Piccioli A., Bernardi E., Simioni P., Girolami B. et al. Recurrent venous thromboembolism and bleeding complications during anticoagulant treatment in patients with cancer and venous thrombosis. Blood. 2002; 100(10): 3484-8.

29. Mousa S.A. Low-molecular-weight heparin in thrombosis and cancer. Semin. Thromb. Hemost. 2004; 30(Suppl. 1): 25-9.

30. Van Doormaal F.F., Terpstra W., Van Der Griend R., Prins M.H., Nijziel M.R., Van De Ree M.A. et al. Is extensive screening for cancer in idiopathic venous thromboembolism warranted? J. Thromb. Haemost. 2011; 9(1): 79-84.

31. Khorana A.A. Risk assessment for cancer-associated thrombosis: what is the best approach? Thromb. Res. 2012; 129: 10-5.

32. Thaler J., Preusser M., Ay C., Kaider A., Marosi C., Zielinski C. et al. Intratumoral tissue factor expression and risk of venous thromboembolism in brain tumor patients. Thromb. Res. 2013; 131(2): 162-5.

33. Borsig L., Wong R., Feramisco J. Heparin and cancer revisited: Mechanistic connections involving platelets, P-selectin, carcinoma mucins, and tumor metastasis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001; 98(6): 3352-7.

34. Воробьев А.В. Генетическая и приобретенная тромбофилия в патогенезе тромботических осложнений у онкологических пациентов. Акушерство, гинекология и репродукция. 2014; 8(4): 68. [Vorobyev A.V. Genetic and acquired thrombophilia in the pathogenesis of thrombotic complications in cancer patients. Akusherstvo, ginekologiya i reproduktsiya. 2014; 8 (4): 68. (in Russian)]

Received 24.01.2017

Accepted 17.02.2017

About the Authors

Vorobyov Alexander Viktorovich, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of Obstetrics and Gynecology of the Faculty of Medical Prevention, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University. 109004, Russia, Moscow, Zemlyanoi Val str. 62, bld. 1. Tel.: +79031056365. E-mail: alvorobev@gmail.com
Makatsariya Alexander Davidovich, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Professor, Doctor of Medical Sciences, Head of the Department of Obstetrics and Gynecology of the Faculty of Medical Prevention, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University.
109004, Russia, Moscow, Zemlyanoi Val str. 62, bld. 1. Tel.: +79037280897. E-mail: gemostasis@mail.ru
Bitsadze Viktoria Omarovna, Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Obstetrics and Gynecology of the Faculty of Medical Prevention, I.M. Sechenov
First Moscow State Medical University. 109004, Russia, Moscow, Zemlyanoi Val str. 62, bld. 1. Tel.: +79037280897. E-mail: gemostasis@mail.ru
Brenner Benjamin, Professor, Director, Institute of Hematology and Bone Marrow Transplantation, Rambam Health Care Campus, Haifa, Israel. E-mail: gemostasis@mail.ru

For citations: Vorobyev A.V., Makatsaria A.D., Bitsadze V.O., Brenner B. Hemostatic system dysfunctions and carcinogenesis: State-of-the-art.
Akusherstvo i Ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2017; (8): 28-33. (in Russian)
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2017.8.28-33

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.