|
УДК. 616.831—006:484:616—006
Молекулярний
механізми онкогенезу гліом
головного мозку
Зозуля
Ю. А., Сенько Л. Н.
Інститут
нейрохірургії ім. акад. А. П. Ромоданова
АМН України, м. Київ, Україна
Ключовий
слова: пухлини мозку, гліоми,
молекулярні мішені, апоптоз.
Швидко
зростаючі успіхи в молекулярній
біології, генетиці та біохімії
продовжують збільшувати список
нових клітинних мішеней для
дії агентів
протипухлинної терапії. Мета
представленого огляду було
проаналізувати та узагальнити в
обмежених рамках статті
ефективні нові селективні
молекулярні структури для
хіміотерапії злоякісних
пухлин мозку, особливо
внутрішньомозкових гліом, на підставі
нових знань молекулярної біології
пухлин, а також визначити шляхи
підвищення ефективності
існуючих специфічних
активних агентів. Така
дослідження формують основу для
розвитку нової стратегії лікування
гліом і створення ліків, які
в недалекому майбутньому увійдуть в
комплексне лікування пацієнтів з
гліальними пухлинами.
Відомо, що
тканинний гомеостаз в
багатоклітинному організмі
регулюється шляхом взаємодії
між його різними клітинами, в
кожній з яких закладена
певна генетична
програма, що обумовлює її
природну загибель (апоптоз) під
впливом різних стимулів.
Вважають [22, 33], що саме апоптоз
є однією з своєрідних
альтернатив проліферації клітин і,
отже, може
протидіяти онкогенезу.
Таким чином, зростання пухлини може
бути обумовлений порушенням балансу
між проліферацією клітин і їх
програмованої загибеллю, причому
обидва ці процеси регулюються
цитокінами [5].
ОНКОГЕНЕЗ
являє собою тривалий і
багатостадійний процес, що складається
із сукупності подій, які в
експериментальних моделях
поділяють на стадії ініціації,
промоції та прогресії . Хоча
концепція багатостадійності
онкогенеза була розроблена виходячи
з результатів дослідів з
використанням лабораторних
тварин, вважається, що у людини
пухлинний процес розвивається
подібним чином [49]. Згідно
існуючим уявленням,
неопластичне переродження
тканини може відбуватися в
внаслідок генетичних змін
в одній клітці [23] , яка в
результаті мітотичного поділу
дає початок клону клітин, що мають
трансформований фенотип. Цей
клітини зазнають множинні
зміни, перш ніж стати
пухлинними, і кожна зі стадій
онкогенеза характеризується
певними фенотиповими,
генотипічні та біохімічні
особливість.
Ініціація онкогенезу-це процес, в ході
якого хімічні, фізичні та
біологічні агенти змінюють
певні елементи геному
клітини-мішені. Для того щоб
зміни, що відбулися під час
ініціації онкогенезу, закріпилися,
необхідно, щоб здійснилася
реплікація ДНК клітини [31]. Мутація
певних генів призводять до
зміни функцій кодованих ними
білків, що в свою чергу може
змінити властивості клітин,
містять мутації. Структурний
зміни генетичного матеріалу
під час ініціації пухлинного
процесу в першу чергу
зачіпають гени, відповідальні за
основні життєво важливі функції
клітина. Для виникнення раку
недостатньо одиничної мутації, а
необхідні зміни в декількох (не
менше двох) генах, один з яких
забезпечує імморталізацію (безсмертя)
клітин, а інший-розвиток
злоякісного фенотипу. Активація прото-онкогенів та
інактивація генів-супресорів
пухлинного росту викликає
специфічні зміни в
характер проліферації,
диференціювання та апоптоз
ініційованих клітин, а
резистентність до апоптозу у таких
клітин сприяє їх підвищеної
виживання [6].
Промоція онкогенезу-це стадія, яка
характеризується збільшенням
популяції ініційованих клітин і
подальшими змінами в їх
геномі під впливом промоторів
канцерогенезу, причому останні
можуть бути як генотоксичними
канцерогенами, так і ендогенними
факторами (наприклад, Стимуляція
гормон). Так формується і
збільшується популяція клітин з
геномними ушкодженнями,
попередніми їх
злоякісного переродження. При
цьому зростає ймовірність
вторинної мутації в який-небудь з
клітин у цій популяції, оскільки
діляться клітини більш
чутливі до дії мутагенів
[7]. Головна особливість стадії
промоції – її оборотність і
наявність концентраційного порогу в
дії промоторів [6].
Прогресія онкогенезу-це активна стадія
пухлинного процесу, коли
проліферація клону
трансформованих клітин
призводить до утворення пухлини.
Характерні ознаки: посилення
швидкості росту клітин на тлі
зниження диференціювального
потенціалу цих клітин, прояв
інвазивних властивостей і здатності до
метастазування, нестабільність
генома і хромосомні аберації (зміна
числа наборів хромосом або числа
окремих хромосом, перебудови
хромосома). Фенотипічно змінені
пухлинні клітини з підвищеною
здатністю до проліферації і
повної диференціації та / або
апоптозної загибелі володіють
перевагами перед нормальними
клітинами для росту і виживання в
однакових умовах. Для стадії
прогресії характерні глибинні
порушення вже між пухлиною і
організм.
Видавцем
поглиблення уявлень про
процесах онкогенезу стає
ясно, що не існує будь-якого
одного гена або цитокіну (члена
суперсімейсва біорегуляторів
проліферації та диференціювання
клітин в тканинах і органах),
відповідального за трансформацію
нормальної клітини в
злоякісний. У складний і
багатоступінчастий процес
непластичної трансформації
залучаються множинні
механізми, що включають порушення
експресії декількох клітинних
генів, аномальну продукцію
цитокінів, гіперекспресію їх
рецепторів, спотворення в передачі
регуляторних сигналів від
специфічних рецепторів
плазматичної мембрани до ядра
клітини і ряд інших [5]. Неминуче
кілька пошкоджень, щоб
порушити множинні
незалежні механізми,
регулюючі зростання і
диференціювання клітини і
індукувати процес пухлинної
трансформації, оскільки в
нормальній клітині є
множинні незалежні
механізми, що регулюють її зростання і
диференціювання.
В останні
два десятиліття виявлено
значне число генів,
беруть участь в злоякісної
трансформації клітин і пухлинної
прогресія. Серед них
прото-онкогени, гени-супресори
пухлинного росту і гени,
забезпечують стабілізацію
структури ДНК. Всі ці зміни
пов’язані як з генно-регуляторними
механізмами клітини,
асоційованими з репарацією
геному, так і з генно-структурними
механізмами з нерепарованими
порушеннями структури геному.
Пошук нових
онкогенів, антионкогенів, а також
пухлиноспецифічних маркерів
необхідний для кращого розуміння
молекулярних механізмів ініціації,
промоції і прогресії пухлинного
зростання. Виявлені за допомогою
класичних методів небагатьом
більше 100 онкогенів і 10 супресорних
генів являють собою
незначну частку генів,
беруть участь у виникненні і
розвитку різних типів пухлин
людина. Індивідуальні гени
можуть мати як змінену
структуру в геномної ДНК, так і/або
змінену експресію, причому,
онкогенної може бути як
знижена, так і підвищена
експресія пухлини
ген. Прикладом може бути
знижена експресія р107, і
суперекспресія гена рецептора
епідермального фактора росту (РЕФР)
і гена рецептора естрогену,
що приводить до зміни шляхів
трансдукції сигналу і експресії
модульованих ними генів [10].
Очевидно, в
пухлинних клітинах набагато більше
генів зі зміненою експресією, ніж
генів зі зміненою структурою. Весь
пухлиноспецифічні гени
проявляються по їх зміненої
експресії, що приводить в результаті до
пухлинного фенотипу клітин. В
зв’язки з цим в останні роки
отримала розвиток експресійна
генетика, що використовує різні
методичні прийоми для скринінгу
диференціальної експресії
виділених мРНК генів в пухлинних
клітинах щодо їх нормальних
аналогів [1, 2, 51]. Так було виявлено
кілька нових супресорних генів
пухлин головного мозку, в
зокрема потенційні
супресори гліальних пухлин
головного мозку людини-білок С4-2
[54] і супресорний ген RIG, який не
експресується в первинній
гліобластоми або культивованих
клітинах гліоми на відміну від клітин
нормального мозку [39] і нові
маркери пухлинного росту в різних
типах пухлин, в тому числі — в
гліальних пухлинах головного мозку
людини [1, 2, 55, 56].
Порушення
функцій ключових генів, білкові
продукти яких в нормальних
клітинах, виступаючи найчастіше
факторами росту, рецепторами
факторів росту, транскрипційними
факторами, беруть участь у контролі
клітинного циклу, трансдукції
сигналів, ангіогенезі та ряді інших
процесів, викликають порушення
координації широкого спектру
регуляторних процесів в
метаболізмі клітин і можуть
індукувати процеси пухлинної
трансдукція. Причому одні гени
мутовані в пухлинних клітинах, в
той час як інші з подібною
функцією-Ні, але порушення
функцій останніх в різних
регуляторних каскадах пов’язано з
зміненим рівнем трансдукції в
пухлинних клітинах. Припускати
[1, 2], що немутовані алелі
можуть бути використані для
створення систем молекулярного
тестування кандидатів
терапевтичних агентів для
повернення до норми їх зміненої
експресії і, як наслідки, для
супресії пухлинного процесу.
Зміна
структури і функції як вже
відомих онкогенів і генів-супресорів,
так і знову виявлених або
гіперекспресованих генів в
пухлинах головного мозку [3, 17, 19, 40, 44,
45, 54-57] пов’язані з ключовими
біохімічними подіями в житті
клітин, які регулюють і
визначають подальшу долю і
шляхи загибелі клітин. Поки що складно
звести в рамках невеликої статті в
єдину систему окремі ланки
молекулярних механізмів
проліферації клітин, апоптозу і
ангіогенезу зважаючи різноманітності
факторів, що впливають на ці процеси,
однак переплітаються механізми
регулювання проліферації,
ангіогенезу і апоптозу вважаються
плідною передумовою на шляху
створення протипухлинних
засобів нового типу, оскільки
центральними механізмами в
виживання і проліферації
пухлинних клітин є втрата
контролю над проліферацією,
активація ангіогенезу та розвиток
стійкості до апоптозу.
Втрата
контролю клітини над генетичною
стабільністю грає головну роль
у розвитку злоякісних
новоутворення. Змінений
механізм регуляції клітинного
циклу дозволяє соматичної
клітці подолати фізіологічну
диференціювання і старіння, а потім
розвиваються подальші
генетичні порушення та клітини
набувають інвазивний і
злоякісний фенотип [16].
Отриманий
численні дані, що вказують
на те, що продукти генів р53, Rb,
транскриптаційних факторів
сімейства E2F є ключовими для
біохімічних подій,
контролюючих стабільність
геном. Виявлено, що у відповідь на
пошкодження структури ДНК та інші
стресові для клітини впливу
швидко підвищується продукція р53, що
може викликати або зупинку
клітинного циклу, або апоптоз [32, 38],
а нездатність білка гена р53
дикого типу транслокуватися в
ядро клітини перешкоджає
функціонуванню гена в якості
супресора [44]. Ймовірно, саме ця
роль білка р53 в якості ” охоронця
генома ” може пояснити те
обставина, що ген р53 найбільш
часто змінений у пухлинах людини [24]. Мутації цього гена найбільш ранні
генетичні аномалії в пухлинах
мозку і в процесі злоякісної
трансформації астроцитом (гліобластом)
і мають місце в 40-60% астроцитарних
гліом [40, 60]. Експериментально
доведено, що мутації або втрата
гена р53 сприяють генетичної
нестабільності, зростання і
злоякісної трансформації
астроцитів [64]. Згідно
численним літературним
даними мутації гена р53
сприяють формуванню
терапевтично резистентних форм
пухлин, оскільки вони
перешкоджають індукованої
загибелі клітин шляхом апоптозу. Тим
не менш, не завжди експресія
мутантного гена р53 корелює з
прогнозом в анапластичних
астроцитомах [14] і термінами
виживання хворих з
гліобластомою [4]. Неминуче
відзначити, що незважаючи на
численні докази
ролі білка р53 в апоптозі, виявлено
ряд інших генів, активація яких
спостерігається під час p53-опосередкованого
апоптозу. Крім того, поки що
незрозуміло яким чином
проапоптическое дію білка р53
може реалізуватися незалежно від
транскрипційної активності цього
білка або чому в одних випадках р53
викликає апоптоз, тоді як в
інших відбувається тільки зупинка
клітинний цикл.
Відомо, що
при проходженні клітини по циклу в
кількох критичних тимчасових
точках після перевірки правильності
реалізації генетичної програми
у відповідь на дію як
внутрішньоклітинних, так і
позаклітинних стимулів клітина може
або завершити мітоз, або
зупинити клітинний цикл для
репарації пошкоджень, або
включити механізми апоптозу. Процес клітинного поділу
відбувається в результаті
циклічної і регульованою під
часу активації специфічних
ферментів, які фосфорилюють (і
таким чином регулюють) білки,
необхідні для проходження мітозу. Ці ферменти, звані
циклінзалежними кіназами (CDK),
активуються при зв’язуванні з
білковим кофактором-цикліном,
що сприяє просуванню
клітин по фазах циклу, і
інгібуються специфічними
білками (CDK-інгібіторами або CDI), що
перешкоджає реалізації
клітинний цикл. Накопичилося багато
відомостей про те, що гени, які
контролюють клітинний
цикл в
нормі, в пухлинах людини змінені. Крім добре відомих генів-супресорів
пухлин р53 і Rb (ретинобластоми),
це ген CDK (CDK 4), ген цикліну (CCND 1) і
ген CDI (p16INK4A), специфічно
пригнічує активність двох кіназ
cdk4 і cdk6 [16]. Білки, кодовані цими
генами, є маркерами
прогресії клітинного циклу та їх
експресія аналізується при
вивченні зміненого клітинного
циклу в пухлинах і при вивченні
лікарської стійкості. Аналіз
експресії гена p16INK4A в різних
типи нормальних і пухлинних
клітин показує, що його
посилена експресія призводить до
підвищенню фосфорилювання білка
ретинобластоми і зупинці
проліферації клітин, а інактивація
викликає неопластичний зростання. Тому мутації і перебудови
вищевказаного гена можуть стати
причиною розвитку ряду пухлин —
в першу чергу гліом, меланом,
лейкозів, карцином [57].
У дев’яти
лініях малігнізованих клітин
астроцитоми людини виявлено, що
підвищення проліферації цих клітин
пов’язано з посиленою експресією
циклінів, CDK і зниженою
експресією CDKI [17]. У гліомах
виявлено і досить високий
відсоток (70%) гомозиготних делецій р16
з геном MTAP (5 ‘- дезокси-5 ‘ – метилтіоаденозинфосфорилази
[46]. Передбачається існування
загальних шляхів дії генів-супресорів
на ріст клітин та апоптоз [48].
Показано, що
глюкокортикоїдні гормони,
індукують апоптоз, після
зв’язування з відповідними
специфічними рецепторами клітин-мішеней
діють на рівні регуляції
експресії генів, продукти яких
відповідальні не тільки за
проліферацію, але і за апоптоз. Цей
продукти-C-Myc, Циклін D3 та
одна з його каталітичних
субодиниць-cdk 4, а також білки рRb і E2F
[35].
Теломераза —
клітинний фермент, що забезпечує
відновлення довжини теломерного
ділянки хромосомної ДНК, в
більшості клітин нормальних
тканин відсутня. У клітинах
злоякісних пухлин ген
теломерази Активний. Однак
незважаючи на те що експресія
теломерази є одним з
характерних маркерів
злоякісності клітин, сама по
собі вона не служить причиною
виникнення раку, оскільки
клітини, трансформовані геном
теломерази, зберігають нормальний
фенотип. Тому інгібітори
теломерази передбачається
використовувати для обмеження числа
циклів поділу пухлинних клітин [9].
Показано, що клітини гліобластоми
після обробки антисмисловими
олігонуклеотидами (АСОН), мішенню
яких служить мРНК теломерази,
набувають чутливість до
дії цисплатину, який
індукує апоптоз [37].
При вивченні
регуляторних механізмів росту і
прогресії гліом людини основний
акцент робиться на вивчення
модуляцій основних факторів росту
і експресії їх рецепторів,
особливо при прогресії астроцитом
в гліобластоми. До теперішнього
часу вже існує більш
повне розуміння механізмів
дії рецепторів багатьох
факторів росту і контрольованих
ними різноманітних сигнальних
механізмів, пов’язаних з
генетичними помилками сигнальних
білків, що викликає
неконтрольовану проліферацію
клітина.
Більшість
пептидних факторів росту проявляють
мітогенні властивості і можуть
служити факторами виживання
трансформованих клітин. Однак
ці пептиди виконують і ряд інших
функція. Наприклад, контролюють
рухливість та інвазивність
трансформованих клітин,
ангіогенез і фенотип. Різні
фактори росту, включаючи
епідермальний фактор росту (ЕФР),
основний фактор росту фібробластів
(ФРФ), трансформуючий фактор
зростання-альфа (ТФР-альфа) і фактор
зростання ендотелію судин (Фрес),
описано для гліальних пухлин
людина. Ці фактори беруть участь у
контролі різних механізмів
дифузійної інфільтраційної
інвазії, неоваскуляризації та
проліферації гліальних пухлин і
можуть діяти в аутокринних та / або
паракринних метаболічних петлях,
визначаючи туморогенез
астроцитарних пухлин [21, 27, 29].
Одним з
найбільш вивчених цитокінів
є ЕФР. Виявлено ціле
сімейство епідермальних факторів
зростання і їх рецепторів, які
відіграють важливу роль в регуляції
життєдіяльності нормальних і
пухлинних клітин. Серед пухлин
астроцитарного ряду експресія
рецептора епідермального фактора
зростання (РЕФР) є домінантною в
найбільш злоякісних гліомах
людини-гліобластомах. В
доброякісних і
анапластичних астроцитомах вона
зустрічається рідко. Виявлений
кілька білків в значній
мірою гомологічних за структурою
РЕФР (або Erb B1) – Erb B2, Erb B3 і Erb B4, причому,
ген C-erb B2 (або neu) вперше був
виявлено в геномі клітин
гліобластоми, індукованої у
щурів етилнітрозосечовиною [53], а
потім вже виявлений і в геномі
людини [34].
РЕФР-це
трансмембранний клітинний
рецептор, синтез якого
кодується геном C-erb B1. Установлений,
що в ряді пухлин людини в
результаті ампліфікації цього гена
багаторазово зростає синтез
вищезгаданого рецепторного
білка. РЕФР складається з трьох
основних функціонально різних
доменів: лігандзв’язуючого,
трансмембранного і
цитоплазматичного, що володіє
ендогенна протеїнкіназа
активністю і каталізує
фосфорилювання білків
плазматичної мембрани, включаючи і
сам рецептор, і білків цитозолю, в
основному по залишках тирозину. Останньому домену відводиться важлива
роль у передачі регуляторного
сигналу всередині клітин-мішеней [61]. При ампліфікації гена c-erb B1 клітина
стає більш сприйнятливою до
впливу ростових факторів і
реагує на ростстимулюючі
субстанції, які продукуються
інтрацелюлярно. Такий механізм
клітинної саморегуляції, відомий
як аутокринна петля
регуляторного росту, виводить
процес росту пухлинних клітин з
під впливу контролюючих систем
організму і багатьма
дослідниками він
розглядається як
промотору канцерогенезу в солідних
пухлинах людини різної
локалізації та гістогенезу. В одній
клітці-мішені може одночасно
активуватися кілька
аутокринних петель, гетерогенних
за складом лігандів і їх рецепторів
[5]. ЕФР-подібні цитокіни можуть
стимулювати проліферацію
трансформованих клітин також з
допомогою паракринного механізму,
наприклад, у разі їх синтезу
нормальними клітинами,
сусідять з пухлинним вогнищем. Враховуючи те, що попередники
цитокінів сімейства ЕФР
локалізовані у плазматичній
мембрані клітин, слід мати в
виду і їх здатність
стимулювати проліферацію
суміжних клітин по
юкстакринному механізму, тобто коли
сигнальна молекула фактора росту,
володіючи фізіологічної
активністю ще перебуваючи в складі
плазматичної мембрани, може
взаємодіяти з клітиною-мішенню
[5, 42].
На основі
аналізу даних літератури
останніх років передбачається, що
пухлинні клітини, продукуючи ЕФР-подібні
цитокіни, спрямовані на
інгібування апоптозу,
сприяють розвитку
стійкості до програмованої
загибелі клітин і збільшення
сприйнятливості до впливу ростових
факторів, тобто феномен аутокринної
регуляторної петлі формує
терапевтичні резистентні
форми пухлин, до яких відносяться
гліобластоми з експресованим
РЕФР. Комбіноване лікування цих
новоутворень мозку з
використанням традиційної
ад’ювантної терапії лише ненадовго
продовжує післяопераційну
виживання [52].
В
злоякісних гліомах змінена
експресія двох ізоформ рецептора
ФРФ, а саме, експресована I
ізоформа РФРФ та інгібована II
ізоформа цього рецептора в
порівнянні з нормальними клітинами
мозок. Ідентифікація цих білків в
клітинах гліоми припускає, що
зв’язування цих білків з доменом
рецептора, локалізованого на
зовнішній стороні мембрани, може
сприяти активації
внутрішньоклітинної тирозинкінази і
фосфорилювання тирозину [45]. Таким чином, це ще один
механізм аутокринного шляху
стимуляції росту та інвазії гліом
ендогенними агентами, який
потрібно враховувати при підборі
ліків для інгібування
активності кіназ. Так [43],
антипроліферативна активність 5 ‘ – метилтіоаденозину
(MTA) корелює з інгібуванням
фосфорилювання тирозинкінази,
стимульованої ФРФ-бета. Не
виключено, що вказаний інгібітор
може гальмувати транслокацію
фактора до ядра, затримуючи таким
чином синтез ДНК і зростання гліоми
людина.
Судинний
патологія є ключовою в
прогресії гліобластом, яка
зазвичай характеризується підвищеною
проникністю судин для
компонентів плазми крові та
гіперкоагуляцією [29]. До цитокінів,
володіє вираженим ангіогенним
дією, відносять Фрес, основний і
кислий ФРФ, інсуліноподібний
фактор росту I, фактор росту
гепатоцитів, ангіопоетин,
плацентарний фактор росту (ПФР),
зв’язуваний гепарином ЕФР, ТФР-бета
[27]. Передбачається, що якщо
рецептор ЕФР входить в аутокринну
петлю регуляторного росту в
гліомах, то Фрес-домінантний
ангіогенний фактор росту,
секретується клітинами гліоми. Фактор росту ендотелію судин / фактор
проникності судин (Фрес/ФПС) —
специфічний мітоген ендотелію,
який структурно відноситься до
факторів росту тромбоцитів (ФРТ). Цей білковий фактор виявлено не
тільки в лініях клітин гліом
людини, але і в тканинах
гліобластоми людини. Він володіє
як цитоплазматичної, так і
мембранної локалізацією. Секреція
Фрес стимулюється в результаті
конвергенції активованих
сигнальних шляхів ЕФР, ФРТ-BB, або
основного ФРФ. Терапевтичний
стратегія повинна враховувати роль
Фрес/ФПС в посиленні васкуляризації
гліом [59]. Слід зазначити, що
такі фактори росту як ЕФР, ФРТ,
ФРФ і ТФР, беручи участь в аутокринних і / або
паракринних механізмах
туморогенезу астроцитарних
пухлин, визначають потенціал
малігнізації внутрішньомозкових
пухлин мозку, в той час як Фрес,
опосередковуючи ефекти судинної
патології, сам не сприяє
росту пухлини, а відображає
взаємозв’язок неоваскуляризації і
прогресії гліобластом [29]. Тож
кількісне визначення Фрес
зазвичай використовують для визначення
активізації ангіогенезу в пухлинах,
проводячи моніторинг при лікуванні
антиангіогенними засобами [58].
Існувавши
багато даних про те, що
пухлинний зростання залежить від
ангіогенезу, який грає
ключову роль у прогресії пухлини,
а неоваскуляризація необхідна для
реалізації механізмів
інвазування та метастазування [18]. У пухлинах головного мозку
ангіогенна активність
реалізується шляхом експресії ряду
факторів, серед яких
домінантним є Фрес/ФПС [29, 59]. При цьому з’ясувалося, що первинні
пухлини мають специфічні
регуляторами / інгібіторами
ангіогенезу, такими, наприклад, як
ангіостатин (фрагмент плазміногену),
ендостатин (фрагмент колагену XVIII)
[36, 47]. Високий інвазивний потенціал
гліомних клітин і супроводжуюча
його активна неоваскуляризація
пухлини дозволяють припускати про
взаємозв’язку цих процесів, що
служить підставою для пошуку і
розробки антиангіогенних і
протиінвазивних засобів для
лікування злоякісних пухлин
мозок.
Зміна
позаклітинного матриксу і базальної
мембрани в даний час
розглядається як
найважливіших ланок інвазії
пухлинних клітин, в тому числі
гліомних. Інвазивний потенціал
пухлинної клітини визначається її
здатністю активно мігрувати і
викликати часткову деградацію
сполучна тканина. Міграція
клітин здійснюється за рахунок їх
динамічної взаємодії друг
з другом і з позаклітинним матриксом. Трансмембранні білки інтегрини
пов’язують позаклітинний матрикс з
цитоскелетом шляхом утворення
спеціальних білкових комплексів. Лігандами інтегринів служать білки
позаклітинного матриксу (Ламінін,
фібронектин), а цитоплазматичні
ділянки інтегринів з’єднані з
актиновими філаментами
цитоскелету за допомогою таких білків,
як Талін. тензин, актинін-альфа. Таким чином, інтегрини
опосередковують двонаправлену
передачу регуляторних сигналів з
клітини в клітину [12].
Со
цитоплазматичними доменами
інтегринів може
взаємодіяти протеїнкіназа ILK (integrin-linked
kinase), активність якої
стимулюється після прикріплення
клітин до позаклітинного матриксу [63].
Показано, що у всіх клітинах
МЕДУЛОЛОБЛАСТОМИ ILK
експресована. Це передбачає
використання антитіл проти цієї
протеїнкінази для специфічної
ідентифікації пухлин
нейроектодермального
Походження [11].
Інший клас
трансмембранні білки,
беруть участь в освіті
контактів між цитоскелетними
структурами клітин-кадгедрини.
Вони зв’язуються з мікрофіламентами,
мікротрубочками і проміжними
філаментами за допомогою спеціальних
адапторних білків. При зниженні
експресії кадгедринів
значно послаблюється
міжклітинна адгезія і адгезія до
білкам внутрішньоклітинного матриксу,
що визначає здатність
пухлинних клітин до інвазії.
Деякі автори [41] розглядають
відновлення нормального
функціонування кадгедринових
комплексів в якості головної
завдання протиінвазивної терапії
онкологічних хворих.
Здатність
пухлинних клітин при інвазії в
навколишні тканини викликати
часткову деградацію
сполучнотканинних структур
реалізується за рахунок активності
ряду протеїназ: цистеїнових,
серинових, аспарагінових і
металопротеїназ. Останній
відносяться до сімейства, що включає
наступні ендопептидази: колагеназу, желатиназу і
стромілізини [13]. При різних
злоякісних пухлинах
підвищений рівень матриксних
металопротеїназ зазвичай пов’язують
з поганим прогнозом. Активність
протеїназ регулюється
специфічними ендогенними
інгібіторами, наприклад, тканинними
інгібіторами металопротеїназ (TIMP)
або інгібіторами активатора
плазміногену (PAI). При інвазії і
міграції пухлинних клітин
відзначено координоване
дія інтегринів не тільки з
металопротеїназами, але і з
активатором плазміногену урокіназного
типу (URA), який є
сериновою протеїназою. Повідомлено [20]
про ефективність лікувального
дії при злоякісної
гліомі антисмислових
олігодезоксинуклеотидів до
урокіназе. Ряд нових синтетичних
інгібіторів ТІМР, що проявляють
антиопухлинну активність, і
дослідження механізмів регуляції
протеолізу позаклітинного матриксу
можуть відкривати нові мішені для
протипухлинних засобів. Крім
того, слід взяти до уваги,
що різні ТІМР здатні
інгібувати ангіогенез [15].
Останнім
час зроблено чимало важливих
відкриттів, що стосуються молекулярних
основ функціонування ендотелію
судин, який розглядається
як дуже важлива система регулювання
судинного тонусу, згортання і
функціонального стану
циркулюючих в ній клітин, включаючи
фагоцити та імунокомпетентні
елемент. Оксид азоту (NO) —
сигнальна молекула, яка
модулює такі судинні
функції, як вазодилатацію,
проникність, адгезію тромбоцитів
та ін.[25, 26, 30, 65]. У солідних пухлинах,
супроводжуються посиленим зростанням
мікросудин, щільність яких
корелює з прогресією пухлин,
виявлено високу експресію NO-синтази
(NOS) – ферменту, катализируещего
біосинтез NO [28]. Висока активність
всіх трьох ізоформ NOS виявлені в
пухлинах головного мозку гліальної
природи [8, 62]. Прогресія цих
пухлин асоційована як зі
ступенем анаплазії, так і з
ангіогенезом і підвищеною
проникністю судин пухлини,
що свідчить на користь
гіпотези про пряму участь
гіперпродукції NO у васкуляризації
пухлин мозку. Тому не
виключено, що фармакологічне
інгібування гіперпродукції NO для
пригнічення росту пухлин може
зачіпати і механізми, пов’язані
з неоангіогенезом. Високий
експресія NOS у пацієнтів зі
злоякісними гліомами
відкриває нові мішені для
перспективного впливу з метою
інгібування прогресії гліом.
Можна
припускати, що сучасні
знання молекулярних механізмів
зростання новоутворень головного
мозку вже в найближчому майбутньому будуть
ширше використовуватися як при
розробках нових препаратів, так і
у комбінації з традиційно
використовуваними ліками при
комплексному лікуванні. Продовження
обговорюваної проблеми в наступному
огляді ” перспективи розробки
нових способів молекулярної
діагностики та лікування гліом”.
Список
література
- Дмитренко
В. В. Ідентифікація
нових пухлиноспецифічних
молекулярних маркерів
методами експресійної
генетики / / експеримент. онкологія.—
1999.— 21.- С. 97-103.
- Зміни експресії генів в астроцитних
пухлінах головного мозку
люди / Дмитренко В. В., Шостак К. О.,
Гаріфулін О. М., Зозуля Ю. П.,
Кавсан В. М. / / Експеримент.
онкологія.— 1998.— 20.- С. 191-7.
- Зозуля Ю. А.,
Грідіна Н. Я. Молекулярна
генетика гліоми та перспективи
молекулярної нейрохімії / / Вопр.
нейрохірургія.— 1998.— 4.- С. 45-51.
- Прогностичне значення онкоасоційованих
білків і апоптозу в
гліобластомах великих
півкуль головного мозку / Коршунов
А. Т., Галанов А. В., Сичова Р. В.,
Пронін І. Н. / / Вопр. нейрохірургія.—
1999.— 1.- С. 3-7.
- Фільченков
А. а. цитокіни суперсімейства
ЕФР і онкогенез. Експеримент.
онкологія.— 1998.— 20(2).- С. 83-108.
- Фільченков
А. а., стійка Р. С. Апоптоз і рак
/ Під ред.АІ Бикореза.- К.:
Моріон, 1999.- С. 182.
- Ames B.N., Gold L.S. Chemical carcinogenesis:
too many rodent carcinogenes// Proc. Natl. Acad. Sci. USA.—
1990.— 87.— Р. 7772—7776.
- Bakshi A., Nag T.C., Wadhwa S. et al. The expression of nitric
oxide synthase in human brain tumouros and peritumoral
areas //J. Neurol. Sci.— 1998.— 155.— Р.196—203.
- Bodnar A.G., Ouellette M., Frolkis M.
et al. Extension of life span by introduction of
telomerase into normal human cells// Science.— 1998.—
279.— Р.349—352.
- Castro G.C., Ravina M., Castro V.,
Salido E.C. Expression of epidermal growth factor
receptor (protooncogene c-erb B-1) and estrogen receptor
in human breast carcinoma. An immunocytochemical study of
70 cases //Arch.
Gynecol. Obstet.— 1993.— 252.— С.169—177.
- Chung D.H., Lee J.I., Kook M.C. et al. ILK (beta-1-integrin-linked
protein kinase): a novel immunohistochemical marker for
Ewing’s sarcoma and primitive neuroectodermal tumour //Virchows
Arch.— 1998.— 443.— Р.113—117.
- Clark E.A., Brugge J.S. Integrins and signal
transduction pathways the road taken //Science.— 1995.—
268.— Р.233—9.
- Cockett M.J., Murphy G., Birch M.L. et
al.
Matrix metalloproteinases and metastatic cancer //Biochem.
Soc. Symp.— 1998.— 63.— Р.295—313.
- Danks R.A., Chopra G., Gonzales M.F. et
al.
Aberrant p53 expression does not correlate with the
prognosis in anaplastic astrocytoma //Neurosurgery.—
1995.— 37.— Р.246—54.
- De Clerck Y.A., Shimada H., Taylor S.M.,
Langley KE. Matrix metalloproteinases and their inhibitors in
tumor progression //Ann. NY Acad. Sci.— 1994.— 732.—
Р.222—32.
- Della Ragione F.,Borriello A.,Giordani
J., Iolascon A. Cell division cycle alteration in
human malignancies //Cancer J.— 1997.—10.—Р.151—156.
- Dirks P.B., Hubbard S.L., Murakami K.,
Rutka J.T. Cyclin and cyclin-dependent
kinase expression in human astrocytoma cells lines //J.
Neuropathol. Exp. Neurol.— 1997.— 56.— Р.291—300.
- Dvorak H.F., Brown L.F., Detmar M.,
Dvorak A.M. Vascular permeability factor/vascular
hyperpermeability,
and angiogenesis //Am. J.Pathol.— 1995.— 146.—Р.1029—39.
- El-Obeid A., Bongcam-Rudloff E., Sorby
M. Cell
scattering and migration induced by autocrine
transforming growth factor alpha in human glioma cell in
vitro //Cancer Res.— 1997.— 57.— Р.5598—604.
- Engelhard H., Narang C., Homer R.,
Duncan H.
Urokinase antisense oligodeoxynucleotides as a novel
therapeutic agent for malignant glioma; In vitro and in
vivo studies of uptake effects and toxicity //Biochem.
and Biophys. Res. Commun.— 1996.— 227.— Р.400—5.
- Finn P.E., Bjerkvig R., Pilkington G.I. The role of growth
factors in the malignant and invasive progression of
intrinsic brain tumours //Anticancer Res.— 1997.— 17.—
Р.4163—72.
- Green D.R., McGahon A., Martin S.M. Regulation
apoptosis by oncogenes //J. Cell. Biochem.— 1996.— 60.—
Р.33—8.
- Harvey P., Warn A., Dobbin S. et al. Expression of НGF/SF in
mesothelioma cell lines and it’s effects on cell
motility, proliferation and morphology //Brit. J. Cancer.—
1998.— 77.— Р.1052—9.
- Hollstein M., Rice K., Greenblatt M.S.
et al.
Database of p53 gene somatic mutation in human tumors and
cell lines //Nucl. Acids. Res.— 1994.— 22.— Р.3551—5.
- Iadecola C., Zhang F., Casey R.. et al.
Inducible nitric oxide synthase gene expression in
vascular cell after transsient focal cerebral ishemia //Stroke.—
1996.— 27.— Р.1373—80.
- Iadecola C. Bright and dark sides of nitric
oxide in ischemic brain injury //Trends Neurosci.— 1997.—
20.— Р.132—9.
- Isner J.M., Asahara T. Therapeutic
angiogenesis //Front Biosci.— 1998.— 3.— P.49—69.
- Jenkins D.C., Charles I.G., Thomsen L.L.
et al.
Role of nitric oxide in tumor growth //Proc. Natl. Acad.
Sci. USA.— 1995.— 92.— Р.4392—6.
- Jensen R.L. Growth factor-mediated
angiogenesis in the malignant progression of glial tumors:
a review //Surg. Neurol.— 1998.— 49.— Р.189—195.
- Kajita Y., Takayasu M., Dietrich H.H.,
Dacey R.G. Possible Role of Nitric Oxide in
Autoregulatory Response in Rat Intracerebral Arterioles
//Neurosurgery.— 1998.— 42.— Р.834—42.
- Kakunaga T. The role of cell
division in the malignant transformation of mouse cell
treated with 3-methylcholantrence //Cancer Res.— 1975.—
35— Р.1637—42.
- Kashtan M.B., Onyekwere O., Sidrannsky
D. et al.
Participation of p53 protein in the cellular response to
DNA damage //Cancer Res.— 1991.— 51.— Р.6304—11.
- Kerr F.R., Winterfold C.M., Harmon B.V.
Apoptosis.
Its significance in cancer and cancer therapy //Cancer.—
1994.— 73.— Р.2013—26.
- King G.R., Kraus M.H., Aaronson S.A.
Amplification of novel v-erb B-related gene in a human
mamary carcinoma //Science.— 1985.— 229.— Р. 974—6.
- King K.L., Cildlowski J.A. Cell cycle and apoptosis
//Annu. Rev. Biochem.— 1998.— 60.— Р.601—17.
- Kirsch M., Strasser J., Allende R. et
al.
Angiostatin suppresses malignant glioma growth in vivo //Cancer
Res.— 1998.— 58.— Р.4654—59.
- Kondo V., Kondo S., Tanaka Y. et al. Inhibition of telomerase
increases the susceptibility of human malignant
glioblastoma cells to cisplatininduced apoptosis //Oncogene.—
1998.— 1.— Р.2243—8.
- Levine A.J. P53, the cellular
gatekeeper for growth and division //Cell.— 1997.— 88.—
Р.323—31.
- Ligon A.H., Pershouse M.A., Jasser S.A.
et al.
Identification of a novel gene product RIG, that is down-regulated
in human glioblastoma //Oncogene.— 1997.— 14.— Р.1075—81.
- Maass J.D., Gottschlich S., Goerogh T.,
et al. Head and neck cancer and p53-immunogenicity: 8th
Hamburger Symp: Tumor Markers //Anticancer Res.— 1997.—
17.— Р.2873—74.
- Mareel M., Berx G., Van Roy F., Bracke
M.
Cadherin/catenin complex: a target for antiinvasive
therapy? //J. Cell. Biochem.— 1996.— 61.— Р.524—30.
- Massague J., Pandiella A. Membrane-anchored growth
factors //Annu Rev. Biochem.— 1993.— 62.— Р.515—41.
- Miyaji K., Tani E., Nakano A., et al.
Inhibition by fibroblast by 5′-methyltioadenosine of
cell growth and tyrosine kinase activity stimulated by
fibroblast
growth factor receptor in human gliomas //J. Neurosurgery.—
1995.— 83.— Р.690—7.
- Moll U.M., La Quaglia M., Benard J.,
Riou G. Wild-type p53 protein undergoes cytoplasmic
sequestration in undifferentiated neuroblastomas but not
in differentiated tumors //Proc. Natl. Acad. Sci. USA.—
1995.— 92.— Р. 4407—11.
- Morrison R.S., Yamaguchi F., Bruner J. Fibroblast growth factor
receptor gene expression and immunoreactivity are
elevated in human glioblastoma multiforme //Cancer Res.—
1994.— 54.— Р.2794—99.
- Nobori T., Takabayashi K., Tran Ph.,
Orvis L.
Genomic cloning of methylthioadenosine phosphorylase: A
purine metabolic enzyme deficient in multiple different
cancer //Proc. Natl. Acad. Sci. USA.— 1996.— 93.—
Р. 6203—8.
- O’Reily M.S., Boehm T., Shing Y. Endostatin: an endogenous
inhibitor of angiogenesis and tumor growth //Cell.—
1997.— 88.— Р.227—85.
- Pietenpol J.A., Lengauer Ch.J., Kinzler
K.W., Vogelstein B. Mammalian cells resistant to
tumor suppressor genes //Proc. Natl. Acad. Sci. USA.—
1996.— 93.—Р.8390—94.
- Pitot H.C., Beer D., Hendrich S. Multistage carcinogenesis:
the phenomenon underlying the theories /Estabrook RW,
Lindenlaub EL, eds. Theories of Carcinogenesis.—
Washington: Hemisphere Publ., 1987.— Р.159—91.
- Phylchenkov A., Kudryavets Yu. Transforming
growth
factor-alpha and lymphoid malignancies: a possible
pathological paracrine role //Eur. Cytokine News.— 1996.—
7.— Р.592.
- Sager R. Expression genetics in cancer:
shifting to focus from DNA to RNA // Proc. Natl. Acad.
Sci. USA.— 1997.— 94.— Р.952—5.
- Salcman M., Scholtz H., Kaplan R.S.,
Kulik S.
Long-Term Survival in Patients with Malignant Astrocytoma
//Neurosurgery.— 1994.— 34.— Р.213—20.
- Schechter A.L., Stern D.F.,
Vaidyanathan L. The neu oncogene: a erb-B-related
gene encoding a 185,000-Mr tumor antigen //Nature.— 1984.—
312— Р.513—6.
- Sehgal A., Keener C., Boynton A.L. et
al.
Characterization of C4-2 as a tumor-suppressor gene in
human braon tumors //J. Surg. Oncol.— 1997.— 64.—
Р.102—8.
- Sehgal A., Boynton A.L., Young R.F. et
al. Cell adhession molecule Nr-Cam in over-expressed in
human brain tumors //Int. J. Cancer.— 1998.— 76.—
Р.451—8.
- Sehgal A., Boynton A.L., Young R.F. et
al. Applification of the differential hybridization
of Atlas Human expression arrays technique in the
identification of differentially expressed genes in human
glioblastoma multiforme tumor tissue //J. Surg. Oncol.—
1998.— 67.— Р.234—41.
- Shapiro G.I., Rollins B.J. p16INR4A as a human
tumor suppressor //Biochem. et Biophys. acta Rev. Cancer.—
1996.— 1242.— Р.165—69.
- Toi M., Kondo Sh., Suzuki H. et al. Quantitative analysis of
vascular endothelial growth factor in primary breast
cancer //Cancer.— 1996.— 77.— Р.1101—6.
- Tsai J.C., Galdman C.K., Gillespie G.V.
Vascular endothelial growth factor in human glioma
cell lines: Induced secretion by EGF, PDGF-BB and EFGF // J.
Neurosurgery.— 1995.— 82.— Р.864—73.
- Van Meir E.G., Roemer K., Diserens A.C.
et al. Single cell monitoring of growth arrest and
morphological changes induced by transfer of wild-type p53
alleles to glioblastoma cells //Proc. Natl. Acad. Sci. USA.— 1995.—
92.— Р.1008—12.
- Van der Geer P., Hunter T., Lindberg R.A.
Receptor
protein-tyrosine kinases and their signal transduction
pathways //Annu Rev. Cell. Biol.— 1994.— 10.— Р.251—337.
- Whittle J.R., Collins F., Kelly P.A. et
al.
Nitric oxide synthase is expressed in experemental
malignant glioma and influences tumor malignant glioma
and influences tumour blood flow //Acta Neurochir (Wien).—
1996.— Р.870—6.
- Wu C., Keightley S.Y., Loung-Hagesteijn
C. et al. Integrin-linked protein kinase regulates
fibronectin matrix assembly, E-cadherin expression, and
tumorigenicity //J. Biol. Chem.— 1998.— 273.— Р.528—36.
- Yahanda A.M., Bruner J.M., Donehower L.A.,
Morrison R.S. Astrocytes derived from p53 deficient
mice provide a multistep in vitro model for development of
malignant gliomas //Mol. Cell. Biol.— 1995.— 15.—
Р.4249—59.
- Zimmerman M., Seifert V. Endothelial and
Subarachnoid Hemorrhage: An overview //Neurosurgery.—
1998.— 43.— Р.863—76.
Молекулярні
механізми онкогенезу гліом
головного мозку
Зозуля
Ю. П., Сенько Л. М.
Завдяки
успіхам молекулярноі біологіі,
генетики та біохіміі значно
збільшується перелік нових
клітинних мішеней для діі агентів
протипухлинноі терапіі. Метою
огляду було проаналізувати вже
відомі молекулярні механізми
онкогенезу гліом та нові
молекулярні структури для
ефективноі діі як вже відомих, так і
нових спеціфічних агентів
хіміотерапіі. Такі розробки
створюють фундамент для розробок
новоі стратегіі лікування гліом і
створення нових лікувальних
засобів.
Molecular Mechanisms of
Oncogenesis Gliomas Brain
Zozulya Yu.A., Senko L.N.
The increasingly rapid pace of discovery in
molecular biology, biochemistry and genetics continues to produce
many new targets for cancer therapy. The aim of the present
review was to focus our attention on effective, selective
molecular targets for new chemotherapy of malignant brain tumors,
pecullary intracerebral glioma, and to apply new molecular
knowledge to enhance the effectiveness and specificity of
existing active agents. Such finding form the basis for the
development of drugs for the complex care of glioma patients.
|