УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2004, том 124, № 4, с. 329-341
УДК 577.352.38+576.5+576.385.5
АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА И ПЕРОКСИГЕНАЦИЯ В ИНВАЗИИ И МЕТАСТАЗИРОВАНИИ НЕОПЛАЗМ
© 2004 г. М. Б. Лш, И. С. Подобед, А. К. Едыгенова, Б. Н. Лш
Казахский научно-исследовательский институт онкологии и радиологии, Алма-Ата, Казахстан
Рассмотрены различные механизмы, приводящие к нарушению контактных структур и адгезии клетки при ее опухолевой трансформации. Обобщены данные об участии активных форм кислорода и процессов пероксигенации в указанных нарушениях, создающих необходимые условия для инвазии и метастазирования злокачественных опухолей. Констатировано, что по кислородно-пере-кисному механизму реализуются не только канцерогенез, но и некоторые признаки прогрессии неоплазм.
НЕКОТОРЫЕ ИСХОДНЫЕ ФАКТЫ И ПОЛОЖЕНИЯ
Проблеме инвазивной и метастатической способности опухолевых клеток посвящено огромное количество публикаций, в том числе обобщающих. Например, из обзора Ровенского [22] следует, что феномен инвазии и метастазирования является "следствием приобретения опухолевыми клетками целого ряда фенотипических характеристик: дисрегуляция адгезивных взаимодействий клеток неоплазмы друг с другом, с нормальными клетками микроокружения и с внеклеточным ма-триксом; продуцирование протеолитических энзимов, разрушающих внеклеточный матрикс; приобретение клеткой локомоторного фенотипа, включающего в себя изменения морфологии и цитоскелета; индуцирование ангиогенеза, обеспечивающего дополнительные пути эвакуации клеток первичной опухоли". Все эти признаки определяются экспрессией различных молекул, кодируемых генами-активаторами и генами-супрес-сорами инвазии и/или метастазирования. Полезная информация по этим же вопросам была ранее представлена в обзорах [4, 24 и др.].
Несмотря на большой фактический материал, механизм инвазии и метастазирования опухолевых клеток по ряду принципиальных моментов до конца еще не установлен. Это касается и вопроса: какая наиболее характерная для состояния активно растущих опухолевых клеток физико-химическая ситуация или особенность причастна к индукции их инвазивных свойств и как этот процесс развивается? С точки зрения комплексного и системного подходов рассмотрение проблемы инвазии и метастазирования неоплазм логично начать с того, что такие проявления, как антиадгезив-ность, инвазивный рост и подвижность клеток, имеют конкретное функциональное назначение уже в норме, когда они, естественно, еще контролируются организмом. Имеется в виду, прежде
всего, ангиогенез, в реализации которого участвуют процессы, сходные с происходящими при экспансии инвазивных опухолей. Некоторые примеры на этот счет такие.
Индукция цитокинами экспрессии факторов транскрипции семейства обнаружена в двух типах клеток: в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов, но только в период неоваскуля-ризации; в фибробластах из стромы, окружающей опухоль, но только если эти опухоли несут признаки инвазивности. Полагают, что инактивация факторов существенно затормозит неова-скуляризацию и экспансию опухолей [90]. Изменение фенотипа эндотелиальных клеток при ан-гиогенезе связано с переходом их из состояния покоя в ангиогенно-инвазивное состояние, контролируемое специальным геном Нох Б3. Последний регулирует экспрессию генов эндотели-альной клетки, ассоциированную только с инвазивной стадией ангиогенгеза [29].
Различные ростовые и трансформирующие факторы, вызывающие в норме ангиогенную реакцию эндотелия, одновременно являются мотогенами, т.е. стимуляторами движения клеток. Способность же к локомоции, присущая опухолевым клеткам, вносит существенный вклад в механизмы инвазивного роста [22, 63]. Определенные матриксные металлопротеазы (ММП) и интегри-новые рецепторы ко-локализованы в кровеносных сосудах в состоянии ангиогенеза и в клетках неоплазмы. Экспрессия интегрина на поверхности клеток обеспечивает их связывание с активной формой ММП, деградацию внеклеточного мат-рикса [31], что позволяет раковым клеткам внедряться в окружающую ткань, метастазировать и способствовать неоангиогенезу. Ингибиторы же ММП могут предотвращать ангиогенез, опухолевый рост, инвазию и метастазирование [77, 82].
Вообще же к настоящему времени охарактеризовано более 20 различных ММП человека, ко-
торые разделены на четыре основных подсемейства: коллагеназы, желатиназы, стромелизины и мембраносвязанные ММП. Часть же ММП не могла быть отнесена к этим подсемействам и выделена в отдельную группу [26]. Продолжающиеся исследования привели к идентификации еще трех новых ММП - ММП-21, ММП-26 и ММП-28. При этом в отношении, в частности, ММП-26 получены данные о роли ее в прогрессии опухоли и ангиогенезе, причем в структуре ММП-26 обнаружен необычный мотив "цистеинового переключателя", отличающий ММП-26 от большинства других ММП [67].
В поисках фундаментального внутриклеточного проинвазивного признака, контролируемого в норме и не контролируемого при раке, было естественным обратиться к известному сейчас положению о необходимости умеренной гиперок-сии для окислительного митогенеза нормальных клеток и повышенной гипероксии для их малиг-низации и поддержания в качестве неопластических [12, 15]. В обоих случаях окислительный стресс как-то влияет на упрощение поверхностных структур клетки, снижение ее адгезивности, что необходимо хотя бы для беспрепятственного протекания процесса пролиферации. Известно ведь, что при стимуляции деления нормальных клеток, вызванной различными митогенными агентами, происходит ослабление межклеточных контактов, а, предположительно, "на стадии самоподдерживающего, нерегулируемого роста опухолевых клеток вступает в действие механизм, подобный тому, который уменьшает уровень межклеточных контактов при пролиферации нормальных клеток" [8].
Важно отметить здесь, что заметное ослабление межклеточных связей происходит уже в пред-опухолевом периоде. Существенная роль такого феномена показана, в частности, в генезе рака желудка. В гастробиоптатах при язвенной болезни количество щелевых контактов в области язвы значительно уменьшается, особенно в участках кишечной метаплазии. В раковой же опухоли они вовсе не выявляются, хотя в непораженных опухолью зонах слизистой число их остается прежним. В обзоре на эту тему [9] подтверждено, что при раке опухолевые клетки обычно слабо контактируют между собой. Подавление щелевых контактов при канцерогенезе может происходить различными путями, но, в основном, эпигенетически.
Различные митогены и опухолевые промоторы, включая 12-0-тетрадеканоилфорбол-13-аце-тат (ТФА) и форболмиристатацетат (ФМА) из класса форболовых эфиров, а также эндогенный аналог ТФА диацилглицерин, прямо или косвенно активируют протеинкиназу С (ПКС), запуская полифосфоинозитидную систему и сопряженные
с ней ферментативные процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) в плазматической мембране, дестабилизируют элементы цитоскелета (микрофиламенты) в примембранной области [15]. ТФА обратимо угнетает образование взаимных связей у клеток BALB/c в экспоненциальной фазе роста, причем отмечена корреляция между способностью ТФА угнетать межклеточные связи и стимулировать трансформацию клеток, вызванную 20-метилхолантреном [38]. Дезорганизация микрофиламентов нарушает, по-видимому, их связь с фибронектином - компонентом внеклеточного матрикса, что служит одной из причин снижения количества поверхностно-клеточного фибронектина в обработанных ТФА и стимулированных к размножению клетках. Таким образом, опухолевые промоторы ослабляют in vitro межклеточные связи в различных клеточных системах, уменьшая число контактных зон [80].
Полагают, что ПКС связана с цитоскелетом, концентрируясь в основном в фокальных контактах, одними из характерных компонентов которых являются белки винкулин, талин, паксиллин, тензин [см. 22]. Изменение фосфорилирования последних, через которые внутриклеточный домен интегринового рецептора связывается с ак-тиновыми филаментами цитоскелета [42], может играть существенную роль в приобретении опухолевыми клетками инвазивного типа. Сам акт дезорганизации актиновых микрофиламентов в местах прикрепления их к плазматической мембране в норме имеет, по-видимому, регуляторный смысл, представляя один из необходимых для осуществления пролиферации и локомоции "элементарных" процессов. Помимо белков кортикального слоя фосфорилированию ПКС подвергаются и некоторые белки щелевых контактов. Это показано в частности для белка массой 27 кДа щелевых контактов крысиных гепатоцитов in vivo и in vitro. ТФА и ряд других форболовых эфиров стимулировали данный процесс [93].
Отметим и такие факты. Быстрое преходящее нарушение межклеточных контактов в культуре эндотелиальных клеток линии Т518 печени крыс под влиянием фактора роста тромбоцитов сопровождается гиперфосфорилированием белка щелевого контакта коннексина-43, и в этом процессе, как полагают [48], участвуют ПКС и другие протеинкиназы. В эпителиальных клетках легкого мышей, трансформированных онкогеном ras, последний нарушает межклеточные щелевые контакты. Это происходит через ПКС-зависимые механизмы, которые, однако, не изменяли содержание и фосфорилирование белка коннексина-43 [35]. В делящихся культивируемых клетках эмбриона крысы, трансформированных вирусом SV-40, компоненты фокальных контактов FAK, паксилин и p130GAS фосфорилируются по сери-ну/треонину и дефосфорилируются по тирозину.
Резко ослабляются связи между компонентами FAK, p130GAS и c-src, между FAK и цитоплазмати-ческим доменом Р-интегрина. Эти изменения разрывают пути передачи внутриклеточных сигналов, генерируемых интегринами [100].
Указанные эффекты форболовых эфиров и ПКС коррелируют с фактами проинвазивного поведения их в опухолевых клетках. Так, ПКС способствует инвазивному росту клеток рака желудка и поэтому может быть объектом терапевтического воздействия, причем основную роль в инвазивности этого рака играет ПКС-Р, обнаруженная только в инвазивных линиях клеток рака желудка, тогда как изоформы ПКС-а и пКС-у найдены и в неинвазивных линиях. Различные специфические и неспецифические ингибиторы ПКС тормозят инвазию [84]
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.