5 курс / Онкология / Опухоли репродуктивных органов

ГЛАВА 8

ходит за счет активации TGF-(5 — ростового фактора, ин­ дуцируемого индол-3-карбинолом. Последнее свойство очень ценно, так как TGF-J3— это как раз тот цитокин, ко­ торый модулирует (трансформирует) клеточный рост: стимулирование его экспрессии в опухолях способствует замедлению роста опухолевой клетки. Рекомбинантные изоформы TGF-p вовлечены в дифференцировку многих типов опухолевых клеток in vitro и in vivo, выступая, таким образом, в качестве опухолевых супрессоров.

Механизм апоптоза опухолевых клеток под влиянием I3C

К настоящему времени определены ключевые меха­ низмы и факторы, вовлеченные в развитие апоптотического процесса клеток-мишеней. Нарушение баланса анти- и проапоптотических факторов сдвигает равновесие в пользу какого-то из них, в случае преобладания послед­ них регистрируется гибель клетки. Одними из важнейших в этом процессе рассматриваются белки семейства Вс1-2, среди которых — Вах, Bcl-2, > некоторые другие. Вах индуцирует апоптоз, в то время как Bcl-2, Bcl-X L — ингибируют его развитие. Показано, что отношение Вах:Вс1-2 является наиболее важным показателем апопто­ за опухолевых клеток, индуцируемого противоопухоле­ выми препаратами (67). Кроме того, комплексный анализ апоптоза подразумевает изучение внутриклеточной лока­ лизации белка Вах. Транслокация цитозольного Вах в ми­ тохондрию индуцирует выход цитохрома с, который акти­ вирует каспазы-3 и -9, являющиеся ключевыми в последо­ вательности апоптотических процессов (8, 32).

Обоснованные направления терапии и профилактики...

Под влиянием I3C в опухолевых клетках молочной железы происходит модуляция экспрессии генов, вовлеченных в апоптоз. Так, на клеточных моделях MCF10A и СА1а, яв­ ляющимися нормальными и опухолевыми эпителиальными клетками молочной железы, показано, что I3C значительно блокирует экспрессию Bcl-2 в опухолевых СА1а клетках, в то время как в здоровых MCF10A — нет (78, 84). В обоих типах клеток регистрировалась транслокация Вах в мито­ хондрию, однако потеря митохондриального потенциала, выход цитохрома с и индукция апоптоза наблюдались только в опухолевых клетках. Как видно из этих наблюде­ ний, транслокации Вах в митохондрию недостаточно для индукции апоптоза; необходимы дополнительные механиз­ мы, вовлекающие митохондриальную деполяризацию с по­ следующей активацией про-апоптотических каспаз. Все эти события в опухолевой клетке индуцирует I3C.

Еще два сигнальных пути, а именно — Akt (митоген-ак- тивируемая протеинкиназа) и NF-kB, вовлечены во взаи­ модействие с белками семейства Bcl-2 и являются важ­ нейшими регуляторами программы выживания клетки.

Сигнальные пути, в которые вовлечена киназа Akt, ве­ дут к анти-апоптотическим событиям в нормальных и опу­ холевых клетках. В норме они активируются в ответ на стимулы от ростовых факторов, обладающих также и митогенными активностями, и приводят к росту клеток-ми­ шеней, а в случае опухолевой трансформации — проли­ ферации клеток. В регуляции активностей факторов, во­ влеченных в каскад индуцируемых митогенами реакций, Akt играет важную роль. Она осуществляет анти-апопто- тические функции за счет многих механизмов. В частно­ сти, ингибирует конформационные изменения белка Вах, тем самым предотвращая его транслокацию в митохон-

ГЛАВА 8

дрию, что, в свою очередь, предотвращает потерю потен­ циала внутренней митохондриальной мембраны, актива­ цию цитохрома с и развитие апоптоза (45).

I3C оказывает терапевтическое воздействие на эпители­ альные клетки, одновременно являющиеся тканями-мише­ нями эстрогенов. Сигнальными молекулами, индуцирую­ щими запуск пролиферативного механизма в этих клетках, являются, среди прочих, эндотелиальный фактор роста (EGF), его рецепторы (EGFR) и эстрогены. EGF, взаимодей­ ствуя со своими рецепторами, индуцирует сигнальный кас­ кад с вовлечением специфических цитоплазматических белков (РОК, Akt). Активация этого пути в клетке ведет к стимуляции ее пролиферации. В свою очередь, взаимодей­ ствие эстрогенов со своими рецепторами приводит к фосфорилированию ассоциированного с рецептором белка те­ плового шока HSP27, выполняющего анти-апоптотические функции в клетке (15, 35). HSP27 экспрессируется в опу­ холях млекопитающих и его экспрессия многократно повы­ шается после стимуляции эстрогенами (22, 77). Таким об­ разом, существуют две возможности выживания опухоле­ вой эстроген-зависимой эпителиальной клетки.

Уникальность действия I3C заключается в том, что он вмешивается в оба эти пути, нарушая внутриклеточные кас­ кады и препятствуя клеточной пролиферативной активно­ сти. С одной стороны, он обладает антиэстрогенным эф­ фектом, стимулируя образование анти-пролиферативного 2-гидроксиэстрона, а с другой — препятствует фосфорилированию цитоплазматических белков — участников ка­ скадной передачи, индуцируемой EGF. Блокирование антиапоптотического пути в эпителиальной клетке — суть анти­ опухолевого эффекта индол-3-карбинола на тех опухолях, на которых повышена экспрессия рецепторов к EGF.

Обоснованные направления тсропии и профилактики...

Сравнение активностей тамоксифена и

индол-3 карбинола

В последние 30 лет самым популярным препаратом, назначаемым при лечении пролиферативных заболева­ ний молочной железы, был и остается тамоксифен. Тем не менее, в литературе накапливаются данные о том, что длительный прием тамоксифена сопровождается рядом нежелательных побочных эффектов.

Успех лечения от тамоксифена определяется, в основ­ ном, наличием эстрогеновых рецепторов на клетках кар­ цином молочной железы. При этом примерно у половины пациентов с эстроген-зависимой формой опухоли проис­ ходит довольно быстрое улучшение, тогда как у остальных заболевание прогрессирует и развивается тамоксифенустойчивый фенотип, что ставит под сомнение и делает не­ безопасным дальнейшее применение этого препарата: по­ казано, что длительный прием тамоксифена зачастую при­ водит к развитию опухолей в здоровых тканях, и на этот счет имеется множество публикаций (10, 24, 28, 39, 58, 72). В частности, тамоксифен ассоциирован с риском раз­ вития опухолей эндометрия (19,44). Показано, что на фо­ не приема тамоксифена частота опухолей эндометриального происхождения выросла в 2-3 раза и составляет 80 случаев на 10000 (4). По мнению этих авторов, механизм опухолевой индукции связывают с блокадой тамоксифеном гена р53 — естественного супрессора опухолей. У здоровых субъектов р53 «посылает» сигналы к прекраще­ нию клеточного цикла, и, если в цикл вовлечена атипичная клетка, вызывает ее деструкцию. И если подобная актив­ ность тамоксифена, несомненно, полезна для усиления чувствительности раковой клетки к химиотерапии, в здо-

ГЛАВА 8

ровой клетке этот феномен провоцирует нарушение устой­ чивости к развитию тамоксифен-зависимого рака.

Таким образом, индол-3-карбинол отчасти похож натамоксифен по тем показателям, которые направлены на ги­ бель опухолевых клеток. Он также прерывает клеточный цикл. Однако его анти-опухолевая активность выше и бе­ зопаснее, чем у тамоксифена. Сравнительный анализ ан­ тиопухолевой активности показал, что тамоксифен вызы­ вает 60%-ную гибель клеток, тогда как индол-3-карбинол

— 90% (25). Важным отличием между ним является тот факт, что в ER-негативных опухолях индол-3-карбинол прекращает синтез ДНК вновь образованных клеток, в то время как тамоксифен аналогичным эффектом не облада­ ет. Индол-3-карбинол восстанавливает р21, р53 и другие опухолевые супрессоры, которые работают в процессе синтеза новых клеток. Тамоксифен же вызывает в них му­ тации (80). В отличие от тамоксифена, индол-3-карбинол вызывает апоптоз клеток, вызванных химическими канце­ рогенами, в том числе и диоксином. Остается добавить, что индол-3-карбинол малотоксичен. Согласно клиниче­ ским испытаниям, в дозе, многократно превышающей те­ рапевтическую, которая составляет 400 мг/день, индол-3- карбинол не вызывает никаких побочных эффектов.

Таким образом, можно вычленить ряд преимуществ ин- дол-3-карбинола перед тамоксифеном. Во-первых, ин- дол-3-карбинол не имеет побочных эффектов, в то время как тамоксифен вызывает ряд последствий, которые пре­ вращаются в самостоятельные заболевания. Во-вторых, лечение индол-3-карбинолом основного заболевания (на­ пример, опухолей молочной железы) сопровождается па­ раллельной защитой органов и тканей от возникновения опухолей любого происхождения, будь то результат ме-

Обоснованные направления терапии и профилактики...

тастазирования, либо химическая индукция веществами из пищи или окружающей среды. Кроме того, спектр при­ менения индол-3-карбинола гораздо выше, чем тамоксифена: последний проявляет избирательную активность исключительно на эстроген-зависимых опухолях, в то время как индол-3-карбинол вызывает апоптоз опухоле­ вых клеток вне зависимости от того, чем вызван их рост

— эстрогеном, либо эпидермальным фактором роста, иными стимулами. Отсюда вытекает еще одно важное свойство данного вещества: его противоопухолевая ак­ тивность распространяется не только на клетки молочной железы, но и на другие ткани, где работает EGF и другие ростовые факторы — простата, желудок, пищевод, моче­ вой пузырь, щитовидная железа и т.д. Очевидно, что лече­ ние индол-3-карбинолом опухолей вышеназванных тка­ ней — вопрос самого ближайшего будущего.

Сравнительный анализ активностей тамоксифена и ин- дол-3-карбинола приведен в Таблице 23.

Представленные данные неопровержимо доказывают преимущество индол-3-карбинола в терапии пролиферативных заболеваний молочной железы, к которым, вооб­ ще говоря, относится не только рак. Не меньшей пробле­ мой перед маммологами стоит мастопатия. И если узелко­ вую форму можно лечить хирургически, то диффузный вариант такому лечению не поддается. Поэтому и в этом случае объектом для терапии выбора может стать индол- 3-карбинол.

Вместе с тем молекулярные механизмы, благодаря ко­ торым I3C вызывает избирательную гибель именно опухо­ левых клеток, еще малоизучены. Как видно из накоплен­ ных к настоящему времени данных, мы имеем лишь кон­ статацию противоопухолевой активности I3C и пока не

ГЛАВА 8

Таблица 23 Сравнение активностей индол-3 карбинола и

тамоксифена

Обоснованные направления терапии и профилактики..

можем понять, как это вещество «отличает» опухолевые клетки от здоровых. Скорее всего, I3C лишь использует механизмы, которыми отличаются опухоли, постоянно живущие в условиях метаболического стресса. Эти°механизмы направлены на регуляцию пролиферативной актив­ ности опухолевой клетки, ее выживание в условиях стрес­ са, поддержание относительно постоянного гомеостаза. А это, в свою очередь, достигается усилением транскрип­ ционного контроля белковых факторов, ответственных за эти процессы. Так, например, в клетках молочной железы повышена экспрессия ростовых факторов и их мембран- но-связанных рецепторов (EGF, EGFR), факторов тран­ скрипции (субъединиц NF-kB, SP-1, других активаторов транскрипции), ядерных рецепторов (в частности, рецеп­ торов к эстрогенам), а также Ah-рецептора. I3C использу­ ет свой потенциал воздействия на сигнальные пути, инду­ цируемые указанными факторами, которых несравнимо больше в опухолевой, чем в здоровой клетке. Это, в свою очередь, приводит к кажущейся «избирательности» дей­ ствия I3C, что на самом деле можно объяснить большей вероятностью взаимодействия. В пользу этого рассужде­ ния говорит также тот факт, что потенциальными мишеня­ ми I3C являются, вообще говоря, все солидные опухоли, рост которых напрямую и не зависит от эстрогенов, и про­ лиферация которых проходит в эстроген-независимой манере (например, эстроген-независимые опухоли мо­ лочной железы, опухоли простаты). При этом никакой из­ бирательности между разными типами опухолей I3C не проявляет. Просто там больше потенциальных объектов для взаимодействия. Другими словами, опухоль сама «предоставляет» множество объектов для проявления противоопухолевых активностей I3C.

ГЛАВА 8

Не менее интересным является свойство I3C предот­ вращать развитие опухолей, особенно когда речь идет о химически-индуцированном канцерогенезе. Вредное влияние окружающей среды вносит свой вклад в повыше­ ние риска мутагенности, нарушение метаболизма, сбоя защитных систем клетки, что немедленно сказывается на статистике смертей от опухолей в индустриально разви­ тых странах. Мутагены, онкогены, циклические углеводо­ роды, яды проникают в организм и накапливаются в тка­ нях. Своеобразными «токсикологическими» воротами клетки служит Ah-рецептор, лигандами которого являют­ ся ариловые углеводороды. Долгое время не было из­ вестно ни одного природного лиганда для этого рецепто­ ра. Сейчас установлено, что один из них — индол-3-кар- бинол. Он служит селективным модулятором Ah-рецепто- ра, изменяет его функции в плане регуляции экспрессии эстроген-зависимых генов и обладает сильным превен­ тивным эффектом от активации Ah его химическими ли­ гандами, такими, как, например, диоксин.

Обоснованные направления терапии и профилактики...

Список литературы к Главе 8

1.Afaq F., Adhami V.M., Ahmad N., Mukhtar H. Inhibition of ultraviolet B-mediated activation of nuclear factor kappaB in normal human epidermal keratinocytes by green tea Constituent (-)-epigallocatechin-3-gallate. Onco­ gene, 2003, Feb 20, 22(7), 1035-44.

2.Ahmed S., Wang N., Lalonde M., Goldberg V.M., Haqqi T.M. Green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate (EGCG) differentially inhibits inter- leukin-1 beta-induced expression of matrix metalloproteinase-1 and -13 in human chondrocytes. J Pharmacol Exp Ther. 2004, Feb, 308(2), 767-73.

3.Ahn W.S., Yoo J., Huh S.W., Kim C.K., Lee J.M., Namkoong S.E., Bae S.M., Lee IP. Protective effects of green tea extracts (polyphenon E and EGCG) on human cervical lesions. Eur J Cancer Prev, 2003, Oct, 12(5), 383-90.

4.Altaras M.M., Aviram Ft., Beyth Y. Tamoxifen-associated endometrial carcinoma in postmenopausal breast cancer patients. Gynecol Oncol, 1991, 41,3,270.

5.Auborn K.J., Fan S., Rosen E.M., Goodwin L, Chandraskaren A., Wil­ liams D.E., Chen D., Carter Т.Н. lndole-3-carbinol is a negative regulator of estrogen. J Nutr, 2003, Jul, 133(7 Suppl), 2470S-2475S.

6.August D.A., Landau J., Caputo D., Hong J., Lee M.J., Yang C.S. In­ gestion of green tea rapidly decreases prostaglandin E2 levels in rectal mu­ cosa in humans. Cancer Epidemiol, 1999, 8, 709-713.

7.Bertolini F., Fusetti L, Rabascio C, Cineri S., Martinellil G., Pruneri G. Inhibition of angiogenesis and induction of endothelial and tumor cell apopto­ sis by green tea in animal models of human high-grade non-Hodgkin's lymphoma. Leukemia, 2000,14,1477-1482.

8.Blanc C, Deveraux Q.L., Krajewski S., Janicke R.U., Porter A.G., Re­ ed J.C., Jaggi R., Marti A. Caspase-3 is essential for procaspase-9 proces­ sing and cisplatin-induced apoptosis of MCF-7 breast cancer cells. Cancer Res, 2000, Aug 15, 60(16), 4386-90.

9.Bradlow H I . , Telang NT., Sepkovic D.W., Osborne M.P. 2-hydroxy- estrone, the 'good' estrogen. J Endocrinol, 1996, Sep, 150 Suppl, S259-65.

10.Braithwaite R.S., Chlebowski R.T., Lau J., George S., Hess R., Col N.F. Meta-analysis of vascular and neoplastic events associated with tamoxi­ fen. J Gen Intern Med, 2003, Nov, 18(11), 937-47.