ISSN 1728-2985
ISSN 2414-9020 Online

Ультраструктурные особенности гистологических вариантов почечно-клеточного рака

Ю.И. Османов, Е.А. Коган, З.К. Гаджиева, Д.Д. Проценко

1) Кафедра патологической анатомии ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова» МЗ России (Сеченовский Университет), Москва, Россия; 2) НМИЦ по профилю «урология» ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова» МЗ России (Сеченовский Университет), Москва, Россия
В статье представлены основные электронно-микроскопические признаки основных гистологических вариантов почечно-клеточного рака. Рассмотрены ультраструктурные профили редких форм почечно-клеточного рака, вошедших в последнюю Международную гистологическую классификацию опухолей почки (ВОЗ, 2016).

Ключевые слова

электронно-микроскопическое исследование
ульраструктурная характеристика
современные методы морфологии
почечно-клеточный рак

Для патологической анатомии и онкоурологии сегодня чрезвычайно важно изучать и вырабатывать критерии диагностики новых и редких форм уже изученных случаев почечно-клеточного рака (ПКР). В частности, продолжает увеличиваться набор знаний об раке почки, поэтому для этой группы опухолей принципиально важны обновленные критерии диагностики, основанные на современных знаниях и методах морфологии. Использование электронно-микроскопического исследования (ЭМИ) также, несомненно, расширило возможности морфологического исследования в диагностике ПКР.

В классической светлоклеточной ПКР (СПКР) основную массу опухолевой популяции составляют клетки с характерными ультраструктурными признаками эпителия проксимальных канальцев почек. Эти клетки обладают признаками железистой дифференцировки, а также содержат гликоген, липиды, липофусцин, нейромеланин, стекловидные гиалиновые тельца. Кроме этого у них отмечаются интердигитации клеточной мембраны, плотных и адгезивных межклеточных контактов. К особенностям ультраструктуры опухолевых клеток при СПКР относятся выраженные апикальная и базальная части. Удлиненные микроворсинки, расположенные на апикальной поверхности, тесно соприкасаются, напоминая щеточную каемку. Там можно обнаружить и пиноцитозные структуры, рибосомы, а также развитый гранулярный эндоплазматический ретикулум (ЭПР). В клетках классического СПКР встречается относительно меньше митохондрий по сравнению с эпителием проксимальных канальцев. Базальная часть опухолевых клеток, как правило, содержит меньше органелл, в ней отмечается неравномерная конденсация специфического вещества.

В отличие от классического СПКР при эозинофильно-клеточном варианте опухоли в цитоплазме злокачественных клеток видны масса увеличенных митохондрий с разреженным матриксом, ЭПР и хорошо сформированный комплекс Гольджи. При ЭМИ ядра опухолевых клеток обладают достаточно характерными чертами, зависящими от степени клеточной аплазии. Для первой степени (G1) характерны ядра округлой формы диаметром около 10 мкм с плотным хроматином, диффузно расположенным вдоль кариолеммы. Вторая степень (G2) характеризуется незначительным увеличением ядер (до 15 мкм), которые обладают фестончатыми контурами, расположенных по периферии хроматином, и наличием ядрышек. При третьей степени (G3) ядра имеют глубокие инвагинации, а ядрышки обычно активированы и значительно выражены. При четвертой степени СПКР (G4) целлюлярный матрикс содержит опухолевые клетки с крупными (более 20 мкм) веретеновидными, полиморфными или эксцентрично расположенными ядрами овальной формы. Ядрышки активированы и значительно выражены – одиночные или множественные [1–4].

Согласно литературе, ультраструктурные особенности опухолевых клеток при мультилокулярной кистозной опухоли почки с низким потенциалом малигнизации (МКОПНПМ) и светлоклеточном папиллярном ПКР (СППКР) включают наличие в цитоплазме апикальных микроворсинок и гликогена. В целом МКОПНПМ и СППКР на ультраструктурном уровне имеют ультрафенотип, схожий с высокодифференцированным СПКР [5–7].

Папиллярный ПКР (ППКР) обоих типов не имеет патогномоничных электронно-микроскопических признаков. Эти опухоли ультраструктурно демонстрируют черты клеток проксимальных канальцев. Отмечаются вариабельные по форме и размерам микроворсины, небольшое количество внутрицитоплазматических липидов, гликоген отсутствует. При ЭМИ в ППКР с онкоцитарной дифференцировкой обнаруживают массу митохондрий [8–11].

На сегодняшний день установлено, что хромофобный ПКР (ХПКР) образуется из вставочных клеток дистальных отделов нефрона. При электронной микроскопии отмечаются микровезикулы, короткие микроворсинки и небольшое количество митохондрий с тубуловезикулярными или тубулярными криптами. Большинство микровезикул оптически пустые, единичные могут содержать частицы гликогена. Наиболее интенсивное скопление микровезикул видно в парануклеарной зоне. В отдельных клетках нередко встречаются крупные вакуоли, аутофагосомы и незначительное количество липидов. В отличие от классического варианта в эозинофильном варианте ХПКР (ЭХПКР) встречается масса митохондрий. Для ЭХПКР в отношении ультраструктурной дифференциальной диагностики прежде всего следует рассматривать онкоцитому почки [12–15].

Онкоцитома имеет схожую ультраструктуру с ЭХПКР, однако для первой характерны однородные округлые митохондрии с ламеллярными криптами, редкие микроворсинки и малое количество микровезикул в апикальной части цитоплазмы. Особый интерес в этом отношении представляет работа N. Kuroda et al., в которой в онкоцитомах, в отличие от ХПКР, обнаружены цитоплазматические канальцы [16–18].

Рак из собирательных трубочек на ультраструктурном уровне в большей степени состоит из клеток с электронно-микроскопическими характеристиками эпителия собирательных трубочек, характеризуясь наличием коротких микроворсинок на апикальной поверхности. Однако микроворсинки расположены заметно реже, чем в опухолевых клетках СПКР, и не образуют щеточной каемки. Опухолевые клетки лежат тесно друг к другу и имеют плотные контакты. Кроме того, в них отмечают массу митохондрий, нитевидные внутриядерные структуры (ядерные фибриллы) и выраженную базальную пластинку [19–20].

Медуллярный рак (МР) при ЭМИ имеет достаточно характерные признаки. Опухоль состоит из клеток с внутриклеточными железистыми просветами, содержащими микроворсинки. В МР опухолевые клетки связаны с помощью хорошо развитых десмосом. Наряду с этим в отдельных клетках видны интрацитоплазматические электронно-плотные фибриллярные вещества [21–23].

При ЭМИ саркоматоидной карциномы почки саркоматоидный компонент состоит из низкодифференцированных клеток с веретеновидными или плеоморфными ядрами. Ядрышки обычно активированы, иногда значительно выражены. В этих клетках вблизи наружной мембраны имеется неравномерная конденсация специфического вещества, напоминающего базальную мембрану.

В клетках саркоматоидного компонента основными признаками эпителиальной дифференцировки служат межклеточные интердигитации и истинные десмосомы. Причем специфические контакты видны также между опухолевыми клетками с мезенхимальным ультрафенотипом. Однако их определяют как десмосомоподобные из-за бляшко-образных утолщений плазматических мембран, обращенных друг к другу (без плотной линии в пространстве между ними). Набор органелл цитоплазмы непостоянен. Помимо клеток, содержащих некоторое количество митохондрий, малозаметный цитоплазматический комплекс, небольшое количество промежуточных волокон, гликоген и липиды, встречаются опухолевые клетки, содержащие в основном рибосомы (низкодифференцированные мезенхимальные клетки) или клетки с умеренным количеством гранулярного ЭПР (фибробластоподобные клетки). В ряде случаев в клетках саркоматоидного компонента видны цитоплазматические пузырьки и лизосомы (гистиоцитоподобные клетки) или миофиламенты [24–26].

Опухолевые клетки тубулокистозного ПКР демонстрируют ультраструктурные признаки как эпителия проксимальных извитых канальцев, так и вставочных клеток собирательных канальцев. Особенностью ультраструктуры клеток, имеющих сходство с эпителием проксимальных канальцев, служат удлиненные микроворсины, формирующие щеточную каемку. В опухолевых клетках, имеющих наибольшее сходство со вставочными клетками собирательных трубочек, видны редкие и короткие микроворсинки, а также цитоплазматические интердигитации [27–28].

При ЭМИ в опухолевых клетках обоих компонентов муцинозного тубулярного и веретеноклеточного ПКР специфические ультраструктурные признаки, определяющие их гистогенез, не видны. Клетки обоих компонентов характеризуются фокально расположенными микроворсинками, умеренным количеством митохондрий, гранулярным ЭПР, внутрицитоплазматическими включениями с плотной сердцевиной, отсутствием гранул ренина и гликогена. Иногда могут встречаться клетки с большим количеством нейросекреторных гранул [29–31].

Результаты ЭМИ показывают, что эозинофильный солидный и кистозный ПКР состоит из клеток, в цитоплазме которых имеются обильный гранулярный ЭПР и масса зернистого материала. Вопрос о гистогенезе опухоли до сих пор требует ответа [32].

Согласно литературе, транслокационные ПКР проявляют ультраструктурные признаки СПКР. Ультраструктурно в опухолевой ткани видны межклеточные контакты, микроворсинки на поверхности клеток, а также масса гликогена и/или липидов в цитоплазме. В подтипе с транслокацией (Х; 17) отмечаются мембрансвязанные внутрицитоплазматические гранулы и ромбовидные кристаллы [33–35].

При ЭМИ в опухолевых клетках ПКР, ассоциированного с приобретенной кистозной болезнью почки (ПКРАПКБП), обнаруживается ультрафенотип, схожий с эпителием проксимальных канальцев. Признаки ПКРАПКБП в большинстве случаев соответствуют ультраструктуре СПКР [36–38].

Согласно литературным данным, при ЭМИ в опухолевых клетках сукцинатдегидрогенеза-дефицитного ПКР (СДГД ПКР) специфических ультраструктурных признаков не отмечается. Однако отдельные исследования демонстрируют, что для данных опухолей характерны клетки с наличием аномальных набухших митохондрий, имеющие избыточный миохондриальный матрикс и стертость контуров крипт [39–40].

В ряде работ, посвященных ультраструктурному исследованию фумаратгидратаза-дефицитного ПКР (ФГД ПКР), отмечаются схожие с СДГД ПКР изменения. Так, Y. Youfeng et al. (2010) и T. Wing-Hang et al. (2011) обнаружили, что при ЭМИ в ФГД ПКР в цитоплазме опухолевых клеток видны набухшие митохондрии с деструкцией крист [41–42].

Таким образом, теоретический анализ научной литературы показал, что, несмотря на детальное описание электронно-микроскопических характеристик основных гистологических вариантов, ультраструктурные профили редких гистологических форм ПКР изучены недостаточно и требуют дальнейшего исследования. В связи с этим важнейшей научно-практической задачей онкоурологии на сегодняшний день служит разработка высокоэффективных электронно-микроскопических диагностических алгоритмов с целью усовершенствования морфологической верификации, прогнозирования и выбора тактики лечения злокачественных эпителиальных опухолей почки.

Список литературы

1. Pradhan D., Kakkar N., Bal A., Singh S.K., Joshi K. Sub-typing of renal cell tumours; contribution of ancillary techniques. Diagn Pathol. 2009;4:21. Doi:10.1186/1746-1596-4-21.

2. El-Kott A.F., Ismaeil M.F., El-Moneim M.M. et al. Histogenesis of human renal cell carcinoma by using electron microscopy and immunohistochemical techniques. Int Urol Nephrol. 2005; 37 (3): 439–45. Doi: 10.1007/s11255-004-6103-4.

3. Ma J., Zhou X.J., Huang W.B., Zhou H.B. et al. Clinicopathologic study of renal cell carcinoma with rhabdoid features. Zhonghua Bing Li Xue Za Zhi. 2007; 36 (3): 166–70. Doi: 10.3760.

4. Tickoo S.K., Lee M.W., Eble J.N. Ultrastructural observations on mitochondria and microvesicles in renal oncocytoma, chromophobe renal cell carcinoma, and eosinophilic variant of conventional (clear cell) renal cell carcinoma. Am J Surg Pathol. 2000; 24 (9): 1247–56. Doi: 10.1097/00000478-200009000-00008.

5. Cheng L., Bostwick D.G. Urologic Surgical pathology. 2014; 86–88. ISBN: 978-1-4557-4327-8.

6. Shi S.S., Shen Q., Xia Q.Y. et al. Clear cell papillary renal cell carcinoma: a clinicopathological study emphasizing ultrastructural features and cytogenetic heterogeneity. Int J Clin Exp Pathol. 2013 Nov 15;6(12):2936–42.

7. Williamson S.R., Hornick J.L., Eble J.N. et al. Renal cell carcinoma with angioleiomyoma-like stroma and clear cell papillary renal cell carcinoma: exploring SDHB protein immunohistochemistry and the relationship to tuberous sclerosis complex. Hum Pathol. 2018;75:10–15. Doi: 10.1016/j.humpath.2017.11.013.

8. Heidarian A., Banihashemi A., Wieczorek R. et al. Synchronous Chromophobe Renal Cell Carcinoma and Papillary Renal Cell Carcinoma: Supportive Evidence for the Cancer Stem Cell Hypothesis. American Journal of Clinical Pathology. 2018;150(1):S52.

9. Hes O., Brunelli M., Michal M. et al. Oncocytic papillary renal cell carcinoma: a clinicopathologic, immunohistochemical, ultrastructural, and interphase cytogenetic study of 12 cases. Ann Diagn Pathol. 2006;10(3):133–139. Doi: 10.1016/j.anndiagpath.2005.12.002.

10. Krishnan B., Truong L.D. Renal epithelial neoplasms: the diagnostic implications of electron microscopic study in 55 cases. Hum Pathol. 2002;33(1):68–79. Doi: 10.1053/hupa.2002.30210.

11. Danbara N., Shikata N., Kawamura H. et al. Eosinophilic cytoplasmic inclusions in papillary renal cell carcinoma. Med Mol Morphol 38,262(2005). Doi: 10.1007/s00795-005-0286-3.

12. Cohen R.J., Weinstein S., Robertson T. et al. Variant Chromophobe Renal Cell Carcinoma. Arch Pathol Lab Med. 2000;124:904–906. Doi: 10.5858/2000-124-0904-VCRCC.

13. Johnson N.B., Johnson M.M., Selig M.K. et al. Use of Electron Microscopy in Core Biopsy Diagnosis of Oncocytic Renal Tumors. J Ultrastructural Pathology. 2010;34(4):189–194. Doi: 10.3109/01913121003725713.

14. Liu J., Fanning C.V. Can renal oncocytomas be distinguished from renal cell carcinoma on fine-needle aspiration specimens? A study of conventional smears in conjunction with ancillary studies. Cancer. 2001;93(6):390–397. Doi: 10.1002/cncr.10141.

15. Yusenko M.V. Molecular pathology of chromophobe renal cell carcinoma: A review. International Journal of Urology. 2010;17:592–601. Doi: 10.1111/j.1442-2042.2010.02558.x.

16. Kuroda N., Toi M., Hiroi M. et al. Review of chromophobe renal cell carcinoma with focus on clinical and pathobiological aspects. J Histology and Histopathology. 2003;18:165–71. Doi: 10.14670/HH-18.165.

17. Pusiol T., Franceschetti I., Scialpi M. et al. Electron microscopy: the gold standard in the differential diagnosis of chromophobe renal cell carcinoma and oncocytoma. Anal Quant Cytol Histol. 2010;32(1):58–60.

18. Skinnider B.F., Jones E.C. Renal oncocytoma and chromophobe renal cell carcinoma. A comparison of colloidal iron staining and electron microscopy. Am J Clin Pathol. 1999;111(6):796–803. Doi: 10.1093/ajcp/111.6.796.

19. Li M., Vuolo M.A., Weidenheim K.M. et al. Collecting-duct carcinoma of the kidney with prominent signet ring cell features. Mod Pathol. 2001 Jun;14(6):623–628. Doi: 10.1038/modpathol.3880361.

20. Mardi K., Biswas B. Collecting-duct carcinoma of the kidney with prominent signet ring cell features. J Clinical Cancer investigation. 2012;1(3):170–72.

21. Elliott , Bruner E. Renal Medullary Carcinoma. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 2019;143(12):1556–1561. Doi: 10.5858/arpa.2017-0492-RS.

22. Wartchow E.P., Trost B.A., Tucker J.A. et al. Renal medullary carcinoma: ultrastructural studies may benefit diagnosis. Ultrastruct Pathol. 2008;32(6):252–256. Doi: 10.1080/01913120802591875.

23. Yang X., Sugimura J., Tretiakova M. et al. Gene Expression Profiling of Renal Medullary Carcinoma. J Cancer. 2004;100:976–985. Doi: 10.1002/cncr.20049.

24. Krishnan B., Truong L.D. Renal epithelial neoplasms: the diagnostic implications of electron microscopic study in 55 cases. Hum Pathol. 2002;33(1):68–79. Doi: 10.1053/hupa.2002.30210.

25. Macke R.A., Hussain M.B., Imray T..J et al. Osteogenic and sarcomatoid differentiation of a renal cell carcinoma. Cancer. 1985;56(10):2452–57. Doi: 10.1002/1097-0142(19851115)56:10<2452::aid-cncr2820561021>3.0.co;2-c.

26. Talento R., Hewan-Love K., Yin M. Evaluation of Morphologically Unclassified Renal Cell Carcinoma with Electron Microscopy and Novel Renal Markers: Implications for Tumor Reclassification. Ultrastruct Pathol. 2013;37(1):70–76. Doi: 10.3109/01913123.2012.739595.

27. Banerjee I., Yadav S., Tomar V. et al. Tubulocystic Renal Cell Carcinoma: A Great Imitator. Rev Urol. 2016;18(2):118–21. Doi: 10.3909/riu0692.

28. Bhullar J.S., Bindroo S., Varshney N. et al. Tubulocystic Renal Cell Carcinoma: A Rare Renal Tumor. J Kidney Cancer VHL. 2014;1(5):56–62. Doi: 10.15586/jkcvhl.2014.13.

29. Alexiev B.A., Burke A.P., Drachenberg C.B. et al. Mucinous tubular and spindle cell carcinoma of the kidney with prominent papillary component, a non-classic morphologic variant. A histologic, immunohistochemical, electron microscopic and fluorescence in situ hybridization study. Pathol Res Pract. 2014 Jul; 210(7):454–458. Doi: 10.1016/j.prp.2014.03.002.

30. Jung S.J., Yoon H.K., Chung J. et al. Mucinous tubular and spindle cell carcinoma of the kidney with neuroendocrine differentiation. Am J Clin Pathol 2006;125:99–104.

31. Kuroda N., Nakamura S., Miyazaki E. et al. Low-grade tubular-mucinous renal neoplasm with neuroendocrine differentiation: a histological, immunohistochemical and ultrastructural study. Pathol Int. 2004;54(3):201–207. Doi: 10.1111/j.1440-1827.2004.01608.x.

32. Trpkov K., Hes O., Bonert M. et al. Eosinophilic, Solid, and Cystic Renal Cell Carcinoma: Clinicopathologic Study of 16 Unique, Sporadic Neoplasms Occurring in Women. Am J Surg Pathol. 2016;40(1):60–71. Doi: 10.1097/PAS.0000000000000508.

33. Smirnova E.A., Bezhanova S.D., Kozlov N.A. et al. Renal cell carcinoma associated with Xp11 translocations involving the TFE3 gene. Archive of Pathology. 2018;1:58–62. Russian (Смирнова Е.А., Бежанова С.Д., Козлов Н.А. и др. Почечно-клеточный рак, ассоциированный с Хр11-транслокацией гена TFE3. Архив патологии. 2018;1:58–62). Doi: 10.17116/patol201880158-62.

34. Meyer P.N., Clark J., Flanigan R.C. et al. Xp11.2 Translocation Renal Cell Carcinoma With Very Aggressive Course in Five Adults. Am J Clin Pathol. 2007; 128:70–79. Doi: 10.1309/LR5G1VMXPY3G0CUK.

35. Xia Q.Y., Wang X.T., Zhan X.M. et al. Xp11 Translocation Renal Cell Carcinomas (RCCs) With RBM10-TFE3 Gene Fusion Demonstrating Melanotic Features and Overlapping Morphology With t(6;11) RCC: Interest and Diagnostic Pitfall in Detecting a Paracentric Inversion of TFE3. Am J Surg Pathol. 2017;41(5):663–676. Doi: 10.1097/PAS.0000000000000837.

36. Bernstein J., Evan A., Gardner K. Epithelial Hyperplasia in Human Polycystic Kidney Diseases. American Journal of Pathology. 1987;129(1):92–101.

37. Kuroda N, Tamura M, Taguchi T et al. Sarcomatoid acquired cystic disease-associated renal cell carcinoma. J Histology and Histopathology. 2008;23(11):1327–1331. Doi: 10.14670/HH-23.1327.

38. Mickisch O., Bommer J., Bachmann S. et al. Multicystic Transformation of Kidneys in Chronic Renal Failure. J Nephron. 1984;38:93–99. Doi: 10.1159/000183288.

39. Housley S.L., Lindsay R.S., Young B. et al. Renal carcinoma with giant mitochondria associated with germ-line mutation and somatic loss of the succinate dehydrogenase B gene. Histopathology. 2010;56(3):405–408. Doi: 10.1111/j.1365-2559.2010.03482.x.

40. Tsai .T, Lee W. Succinate Dehydrogenase–Deficient Renal Cell Carcinoma. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 2019;1(143):643–647. Doi: 10.5858/arpa.2018-0024-RS.

41. Tong W., Sourbier C., Kovtunovych G. et al. The Glycolytic Shift in Fumarate-Hydratase-Deficient Kidney Cancer Lowers AMPK Levels, Increases Anabolic Propensities and Lowers Cellular Iron Levels. J Cancer Cell. 2011;20(3):315–327. Doi: 10.1016/j.ccr.2011.07.018.

42. Yang Y., Valera V.A., Padilla-Nash H.M. et al. UOK 262 cell line, fumarate hydratase deficient (FH-/FH-) hereditary leiomyomatosis renal cell carcinoma: in vitro and in vivo model of an aberrant energy metabolic pathway in human cancer. Cancer Genet Cytogenet. 2010;196(1):45–55. Doi: 10.1016/j.cancergencyto.2009.08.018.

Об авторах / Для корреспонденции

А в т о р д л я с в я з и: Ю. И. Османов – д.м.н., профессор кафедры патологической анатомии им. А И. Струкова ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова» (Сеченовский Университет), Москва, Россия; e-mail: osmanovyouseef@yandex.ru

Также по теме