БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2007, том 24, № 4, с. 275-291
== ОБЗОРЫ
УДК: 576.311.3361.344:576.321:576342:615.015.44:616.006
ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ ВЕЗИКУЛЯРНЫЙ ТРАНСПОРТ
В КЛЕТКАХ ПЕЧЕНИ И МНОЖЕСТВЕННАЯ ЛЕКАРСТВЕННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
© 2007 г. А. Б. Пупышев
Новосибирский государственный медицинский университет,
630091 Новосибирск, Красный проспект, 52; факс: +(383)2223204; электронная почта: apupyshev@mail.ru Поступила в редакцию 15.11.2006 г.
После доработки 27.02.2007 г.
Рассмотрены пути везикулярного транспорта, участвующие в формировании множественной лекарственной устойчивости в клетках печени. Показано, что кислый клеточный компартмент может изолировать существенную часть клеточного пула катионных цитотоксических препаратов и устранять их из взаимодействия с субклеточными мишенями. Обособление препаратов в лизосомах зависит от аккумулирующей способности кислого компартмента, которая может возрастать при формировании множественной лекарственной устойчивости клеток. Внутриклеточный транспорт гепатобилиарных белков семейства АВС, переносчиков лекарственных средств, происходит в направлении - аппарат Гольджи - субапикальные везикулы - канальцевые мембраны гепатоцитов. Канальцевые переносчики, осуществляющие выведение лекарственных средств в желчь, подвергаются интернализации в субапикальный везикулярный компартмент и возвращаются на клеточную поверхность. Интернализа-ция переносчиков тесно связана с формированием холестаза. Субапикальные везикулы рассматриваются как резервный пул белков семейства ABC, который обладает способностью к самостоятельному накоплению цитотоксинов благодаря сохранению функциональной активности белков-переносчиков. Внутриклеточное содержание белков семейства ABC сопоставимо с содержанием в канальцевых мембранах, их доставка в канальцевые мембраны стимулируется сАМР, таурохолевой, урсодезокси-холевой, тауроурсодезоксихолевой кислотой, силимарином и подвержена регуляции с участием Ca2+-и протеинкиназа-С-зависимого механизма. Обратный процесс интернализации активируется при хо-лестазе, вызываемом эндотоксином, тауролитхолевой кислотой, перевязкой желчного протока, под действием окислительного стресса. Рециклирование канальцевых белков-переносчиков семейства АВС рассматривается как реакция быстрого реагирования на внешние воздействия.
Способность везикулярного клеточного компартмента (ВК) с низким внутренним значением рН (далее - кислый клеточный компартмент) накапливать соединения, являющиеся слабыми основаниями, известна достаточно давно [1]. Механизм накопления таких соединений получил название "протонной ловушки". Он основан на внутрилизо-сомном связывании слабощелочных соединений с протонами кислого лизосомного компартмента, при этом положительно заряженная форма соединения теряет способность пересекать лизосомную мембрану. Спектр лекарственных соединений, накапливающихся в лизосомах по данному механизму, весьма широк и включает в том числе и противоопухолевые средства [2, 3]. Способность клеток
Сокращения: ВК - везикулярный компартмент, ВТ -везикулярный транспорт, ДнР - даунорубицин, ДОКС -доксорубицин (адриамицин), КМ - канальцевые мембраны, МЛУ - множественная лекарственная устойчивость, ФИТЦ - флуоресцеинизотиоцианат, ЭПР -эндоплазматический ретикулум, АВС - семейство АТР-связывающих переносчиков, P-gp - P-гликопротеин.
накапливать лекарственные средства с помощью протонной ловушки может меняться в зависимости от объема накопительного компартмента и внутреннего рН везикул.
Кислый клеточный компартмент составляет основную часть аппарата клетки, осуществляющего везикулярный транспорт (ВТ). Термином "внутриклеточный ВТ" обозначают процессы отпочко-вывания везикул (или их слияния) от таких субклеточных структур, как плазматическая мембрана, эндоплазматический ретикулум (ЭПР), аппарат Гольджи, эндосомы, лизосомы [4]. Главные внутриклеточные потоки везикул осуществляются в направлениях ЭПР - аппарат Гольджи, аппарат Гольджи - плазматическая мембрана, аппарат Гольджи - эндосомы, плазматическая мембрана -эндосомы, эндосомы - лизосомы (рисунок) [4, 5]. При этом происходит перенос как мембранных компонентов, так и внутреннего содержимого везикул. Показано рециклирование мембранных рецепторов и транспортеров в системах эндосомы -плазматическая мембрана, ЭПР - аппарат Гольд-
Внутриклеточные компартменты, участвующие в везикулярном транспорте эндоцитозного, биосинтетического и секреторного направлений [4] (пояснения в тексте).
жи, эндосомы - аппарат Гольджи [4]. Важно, что интегральные мембранные белки, осуществляющие трансмембранный перенос лекарственных средств и органических соединений, в частности белки-переносчики семейства ABC, во многом определяющие множественную лекарственную устойчивость (МЛУ, multidrug resistance, MDR), доставляются в субклеточные структуры-мишени также посредством ВТ [6]. В субапикальной области гепатоцитов формируется периканальцевый пул везикул, несущий белки семества ABC. Показано рециклирование ряда белков семейства ABC между канальцевыми мембранами (КМ) и субапикальными везикулами гепатоцитов, способное существенно влиять на процессы выведения лекарственных средств в желчь [7].
В представленном обзоре рассмотрены взаимосвязи между внутриклеточным ВТ (накоплением лекарственных средств, доставкой белков-переносчиков ABC к субклеточным мишеням) и МЛУ -чрезвычайно важным клеточным ответом на различные воздействия, в первую очередь на применение лекарственных средств. Представляют интерес как фундаментальные стороны этого явления, так и поиск путей регуляции этой терапевтически негативной клеточной реакции.
Под МЛУ понимают такое взаимодействие клетки с лекарственным средством, при котором возникает устойчивость не только к данному препарату, но и к другим неродственным соединениям
[8]. Чаще всего развитие МЛУ связывают с химиотерапией рака цитостатическими/цитотоксически-ми препаратами (цитостатиками). Однако она часто возникает и у микроорганизмов после применения антибактериальных средств при инфекционных заболеваниях. Формирование МЛУ обеспечивает выживание опухолевых клеток, подвергнутых воздействию таких различных по структуре и биологической активности соединений, как антрациклиновые антибиотики (доксорубицин - ДОКС, дауноруби-цин - ДНР), винка-алкалоиды (винбластин, вин-кристин), таксаны (таксол, таксотер) и др. У животных МЛУ может развиваться под действием и других факторов физиологического или генетического характера.
При МЛУ может уменьшаться накопление клетками цитотоксических соединений [9, 10] и возрастать активность/синтез белков, выводящих эти соединения из клетки - Р-гликопротеина (Р^р) [11], МЛУ-ассоциированного белка 1 (MRP1) [12] и др. Часть клеточного пула цитотоксичных соединений может попадать в кислые везикулы и таким образом не достигать своих клеточных мишеней [13]. Существуют и другие пути формирования МЛУ [14], в том числе изменение проницаемости клеточной мембраны, закисление цитозоля [15], изменение регуляции клеточного цикла [16], нечувствительность клетки к индукции апоптоза. Эффективность лекарственного средства может снижаться на любом этапе его взаимодействия с
Номенклатура, локализация и функции основных гепатобилиарных транспортеров
Название/сокращенное название Номенклатура гена Локализация. Мембрана гепатоцитов Функции
Р-гликопротеин множественной лекарственной устойчивости-1/MDR1 ABC B1 Каналикулярная АТР-зависимое выведение органических катионов,ксенобиотиков, цитотоксинов в желчь
Р-гликопротеин множественной лекарственной устойчивости-2/MDR2 ABC B4 » АТР-зависимое перемещение фосфолипидов с внутренней на наружную поверхность клеточной мембраны
МЛУ-ассоциированный протеин-1/MRP1 ABC C1 Базолатеральная АТР-зависимое выведение органических анионов через синусоидальную/базальную поверхность гепатоцитов
МЛУ-ассоциированный протеин-2 (каналикулярный экспортер конъюгатов, cMOAT)/MRP2 ABC C2 Каналикулярная Билиарный мультиспецифический АТР-зависимый транспорт органических анионов (конъюгатов билирубина, сульфатов, глутатиона, диглюкуронидов)
МЛУ-ассоциированный протеин-3/MRP3 ABC C3 Базолатеральная Мультиспецифический транспортер органических солюбилизирующих агентов, активирующийся при холестазе и выводящий конъюгаты желчных кислот из печени в кровоток
Каналикулярный экспортер желчных кислот ("сестринский" P-гликопротеин)/SPGP ^ЕР) SLC10A2 Каналикулярная АТР-зависимый транспорт одновалентных желчных кислот в желчь
Белки, транспортирующие органические анионы / OATPs SLC21A Базолатеральная Мультиспецифические транспортеры оганических анионов №+-независимого захвата желчных кислот и многих других органических анионов и катионов
Белок лекарственной устойчивости рака груди / ВСRP ABCG2 Каналикулярная АТР-зависимый транспорт органических анионов (преимущественно, сульфатированных производных стероидов и ксенобиотиков)
клеткой - от проникновения внутрь клетки до блокирования действия на внутриклеточную мишень или мишени.
Важным механизмом МЛУ является усиление выведения лекарственного средства из клетки белками-переносчиками, которые локализуются в плазматической мембране. Остановимся подробнее на трансмембранных переносчиках лекарственных средств, обнаруженных в клетках печени.
БЕЛКИ-ПЕРЕНОСЧИКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ МНОЖЕСТВЕННУЮ ЛЕКАРСТВЕННУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ В КЛЕТКАХ ПЕЧЕНИ
Установлено, что за процессы выведения лекарственных средств из клетки отвечают белки суперсемейства АВС (от ATP-binding cassette family), в которое входят P-gp, а также белки, ассоциированные с МЛУ (multidrug resistance-associated proteins, MRP), канальцевый экспортер солей желчных кислот (canalicular bile salt-export pump, BSEP)
[6] и др. В целом, известно около 50 генов человека, которые кодируют белки суперсемейства ABC [14]. Номенклатура основных белков-переносчиков органических соединений и их локализация в печени приведены в таблице.
Р-гликопротеин. P-gp представляет собой белок с молекулярной массой 170 кДа, состоящий из 12 трансмембранных доменов, который энергоза-висимо выводит из клетки ксенобиотики (в том числе противоопухолевые средства).
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.