РАК МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И МЕЛАТОНИН

Громакова И.А.

Рассматриваются экспериментальные данные относительно онкостатического действия мелатонина (М) в гормонозависимых опухолях молочной железы. Обсуждаются механизмы, обеспечивающие противоопухолевые эффекты М. Обосновывается целесообразность применения М в антиэстрогенной терапии при раке молочной железы.


В последнее время отмечается быстрое увеличение количества исследований онкостатического и антипролиферативного эффектов мелатонина (М) в отношении гормонозависимых новообразований, особенно опухолей молочной железы. Впервые причастность пинеальной железы к возникновению рака молочной железы (РМЖ) обоснована М. Cohen и соавторами в 1978 г. [1]. Авторы предположили, что снижение функциональной активности пинеальной железы, сопровождающееся уменьшением секреции М, можетвызывать состояние относительной гиперэстрогенизации, приводящее к развитию опухолевого процесса в молочной железе. Через несколько лет L. Tamarkin и соавторы [2] установили, что у женщин с эстрогенрецепторпозитивными (ЭР+) аденокарциномами определяют значительно более низкие концентрации М в плазме крови в ночное время по сравнению со здоровыми женщинамиилис ЭР-негативными(ЭР-) карциномами. Аналогичные результаты получены С. Bartch и соавторами [3, 4]. Этими же авторами показано, что размер первичной опухолимолочной железы коррелирует спадением уровня М в плазме крови и со снижением экскреции активного метаболита М — 6-сульфатоксимелатонина [3, 5]. В отдельном исследовании С. Bartch и соавторы[6] выявили более высокиеуровни М вутренних образцах сыворотки крови у больных РМЖ(стадии Т1-3, N0-2, М0) по сравнению со здоровыми женщинами. Р. Lissoni и соавторы [7], проанализировав уровни сывороточного М в 8 ч утра у первичных пациенток с локализованными опухолями молочной железы, установили их обратную корреляцию со степенью пролиферации опухолевых клеток.

Доказательства взаимосвязи между функцией

пинеальной железы и риском развития РМЖ приводятся также в многочисленных эпидемиологических исследованиях, показавших низкую частоту развития опухолей молочной железы у слепых женщин и наличие обратной связи между степенью снижения светоощущения и возникновением РМЖ [8, 9, 10]. Повышение риска развития РМЖ отмечают у посменно работающих женщин, стюардесс, операторов радио и телеграфа [11, 12, 13].

Исследования in vivo, выполненные с использованием модельных опухолей, позволили продемонстрировать противоопухолевые эффекты гормона пи-

неальной железы. Общим выводом, который можно сделать на основаниии сследований канцерогенеза у экспериментальных животных, является констатация, что стимуляция активности пинеальной железы, а также введение М снижают частоту возникновения и развития индуцированных химическими агентами (7,12-диметилбензантраценом или N-нитрозометилмочевиной) опухолей молочной железы, тогда как пинеалэктомия обычно стимулирует их рост [14, 15]. М также снижает частоту возникновения спонтанных опухолей молочной железы у трансгенных животных, экспрессирующих онкогены с-neu, N-ras, и у пород мышей с высоким спонтанным опухолеобразованием [16].

Выявленные как в клинике, так и в эксперимен-

те доказательства противоопухолевого действия М, инициировали широкий спектр исследований, направленных на раскрытие механизмов данного эффекта. Особенно интенсивно изучается механизм реализации противоопухолевого действия гормона в последнее десятилетие. Цель обзора — анализ данных об антипролиферативных свойствах М и возможных путях их реализации.

Миэстрогены. Первыми выявлены не прямые противоопухолевые эффекты М, обусловленные его влиянием на нейроэндокринную репродуктивную ось. Реализация этих эффектов приводит к снижению уровня таких гормонов как пролактин и эстрадиол, ответственных за нормальный и патологический рост секреторного эпителия молочной железы [17]. Кроме того, М способен непосредствено влиять на синтез стероидоввяичниках, что продемонстрировано invitro награнулезолютеальных клетках человека [18]. По мнению

J.M. Soares и соавторов [19], эффекты М опосредуются его рецепторами МТ1 и МТ2, экспрессирующимися в антральных фолликулах и желтом теле.

Результаты экспериментальных работ S. Cos и соавторов [17, 20] дали основания предположить, что М способен оказывать прямые антиэстрогенные эффекты. Авторы показали, что рост химически индуцированных ЭР+-опухолей у овариэктомированных крыс, получавших экзогенный 17-β-эстрадиол, значительно снижался при стимуляции функциональной активности пинеальной железы. Поскольку уровни сывороточного эстрадиола поддерживались экзогенным введением гормона, притивоопухолевые эффекты не могли быть объяснены снижением уровня циркулирующих эстрогенов и предполагали прямое действие М на опухолевые клетки.

Прямые эффекты М, связанные с его взаимодействием с эстрогензависимыми путями регуляции клеточных процессов, интенсивно исследуются in vitro, в основном на культуре опухолевых клеток молочной железычеловека MCF-7. Эти клетки экспрессируют рецепторы к М, эстрогенуипрогестерону, ихростзависим отэстрогена[17] итакимобразомэтиклетки — удобная модель для изучения молекулярных механизмов участия эстрогенов в патогенезе РМЖ. Установлено, что в синхронизированных клетках МCF-7 эстрогениндуцированная транскрипция и пролиферация ингибируются М [21]. Антипролиферативые эффекты М in vitro характеризуются некоторыми важными чертами: они реализуются при наличии сыворотки или эстрадиола; являются дозозависимыми и только концентрации М, близкие к 1 нМ (отмечаемые у большинства млекопитающих в ночное время), вызывают снижение клеточной пролиферации, тогда как нади субфизиологические концентрации такого действия не оказывают; предшественники М, его метаболиты и другие метоксиндолыпинеальной железы не проявляют ингибиторных свойств; последние зависят от скорости клеточного роста — более высокая антипролиферативная активность отмечается при большей скорости клеточной пролиферации; пролиферация опухолевых клеток зависит от режима действия М. Для клеток MCF-7 самого высокого антипролиферативного эффекта гормона достигали при изменении его концентрации каждые 12 ч от 10 пМ до 1 нМ, то есть при воспроизведении суточных ритмов колебаний содержания М у млекопитающих [17, 22, 23].

Результаты исследования механизмов антиэстрогенного действия М в опухолевых клетках молочной железы свидетельствуют, что в реализацию антиэстрогенного эффекта гормона вовлечены рецепторы эстрогена α. Ингибирующий пролиферацию эффект М регистрировали в ЭР-α-позитивных (МCF-7), но не в ЭР-α-негативных (МDA-MB-231) линиях клеток РМЖ [24, 25]. Чувствительность клеток линии МCF-7 к ингибирующему эффекту М зависела от степени экспрессии рецепторов эстрогена α [24]. Установлено, что селективность действия М в отношении α-рецепторов эстрогена обусловлена его способностью связываться с кальмодулином и ингибировать его активность [26]. Рецепторы эстрогена α также непосредственно взаимодействуют с кальмодулином. М, действуя как антагонист кальмодулина, вызывает конформационные изменения комплекса ЭР-α-кальмодулин, что приводит к нарушению связывания гормон-рецептор-кальмодулинового комплекса с ДНК и препятствует ЭР-α-зависимой транскрипции. Так как уровни ЭР-β снижаются при прогрессировании опухолей молочной железы, М, действующий через ЭР-α-рецепторы, можно рассматривать в качестве важного терапевтического агента при лечении опухолей с высоким отношением ЭР-α/ЭР-β, которое выявляют в распространенных опухолях.

Предполагают, чтос вязующим звеном мелатонинового и эстрогенового сигнальных путей, наряду с кальмодулином, является циклический АМФ (цАМФ). цАМФ и другие активаторы протеинкиназ стимулируют ЭР-опосредованную транскрипцию, возможно через механизм, включающий фосфорилирование рецепторов эстрогена и ассоциированных с ним факторов транскрипции. В клетках MCF-7 эстрогены активируют аденилатциклазунетранскрипционным путеми значительно повышают концентрацию внутриклеточногоцАМФ[27]. М, действуя через мембранные рецепторы, напротив, ингибируетаденилатциклазуи снижа-

етуровеньцАМФ[28]. Мембранныерецепторы ММТ1 в клетках МCF-7 сопряжены с белком Gαi2 (гуанинсвязывающий белок), активация которого опосредует ингибирование аденилатциклазы. Т. Kiefer и соавторы показали, что экспрессия белка Gαi2 в опухолевых клетках молочной железы имитирует действие М на ЭР-α-опосредованную транскрипционную актив-

ность[29], что подтверждает вовлечение внутриклеточного мессенджера в антиэстрогенный эффект М.

Данные анализа продуктов транскрипции, вовлеченных в митогенные эффекты эстрогенов в М-обработанных клетках линии МCF-7, поддерживают концепцию, согласно которой ростингибирующая активность М опосредуется эстрогензависимыми путями. Установлено [30], что М в физиологических концентрациях (1 нМ) снижает экспрессию мРНК таких рост стимулирующих факторов, как рецептор прогестерона и продукт проонкогена с-fos, в норме активируемых эстрогенами и, напротив, существенно стимулирует экспрессию антипролиферативного цитокина— трансформирующего фактора роста β (TGF-β). Вместе с тем повышение экспрессии таких факторов как трансформирующий фактор роста α (TGF-α), белок проонкогена с-myc и pS2 (пресенилин), в норме индуцируемых эстрогенами, отмечается и придействии М, чтопредполагает, по-видимому, селективную природу антиэстрогенной активности М в отношении эстрогензависимых генов.

Еще одной составляющей антиэстрогенного действия М является регуляция локального биосинтеза эстрогена опухолевыми клетками [31]. М ингибирует тестостерониндуцированную пролиферацию, зависящую от локального, обеспечиваемого ароматазной активностью клеток, биосинтеза эстрогенов из тестостерона. Установлено, что М подавляет базальную, цАМФ и кортизолиндуцированную активность ароматазы, а также экспрессию мРНК данного фермента. Регулирующеевлияние М, покрайней меречастично, может быть опосредовано мелатонининдуцированной модуляцией уровня цАМФ, посколькуген CYP 19, кодирующийароматазу, содержитцАМФ-чувствительные промоторы I.3 и II [16]. Ингибиторный эффект М в отношении ароматазы исследован также в экспериментах in vivo на овариэктомированных животных с химически индуцированными опухолями молочной железы. Овариэктомия обусловливает значительное уменьшение размера опухоли, тогда как введение тестостерона этим животным стимулировало их рост. Ростстимулирующий эффект тестостерона зависел от локальной продукции эстрогенов, поскольку сывороточные уровни эстрадиола у этих животных неизменяются. Эффект тестостерона подавлялся М, а также ингибитором ароматазы — аминоглутетимидом. Авторы показали снижение ароматазной активности в микросомальной фракции опухолей животных, получавших М. Выживаемость этих животных была сходной с отмеченной у овариэктомированных крыс и значительно превышала установленную для некастрированных животных [32].

Модулирующее влияние М на зависимый от эпидермального фактора роста путь активации клеточной пролиферации также имеет антиэстрогенную направленность. Подавлениеэтогопути, согласно классическим работам D. Вlask и соавторов [33, 34, 35], связано с вызванным М снижением поступления в опухоли линолевойкислоты, которая является энергетическим источником опухолевого роста, а также активирует клеточную пролиферацию. Данный эффект М впервые установлен на модели тканеизолированной гепатомы 7288СТТ, а затем изучен на тканеизолированнoй карциноме молочной железы и ксенотрансплантатах клеток РМЖ человека MCF-7 при перфузии опухолей М in situ. Поступившая в опухолевые клетки линолевая кислотаподвлиянием 15-липоксигеназы конвертирует в 13-гидроксидекадиеновую кислоту (13-HODE ), которая в свою очередь вызывает активацию сигнальных белков, таких как киназымитогенактивируемых киназ (МАРКК) и митогенактивируемые киназы (МАРК). Активированные МАРК транслоцируются в ядро, где фосфорилируют и такимобразом активируют факторы транскрипции. Установлено, что 13-HODE способна усиливать митогенные эффекты эпидермального фактора роста(EGF), стимулируя аутофосфорилирование рецептора EGF и его связывание с EGF. Связывание гормона с рецептором в свою очередь ведет к активации липоксигеназы и повышению продукции 13-HODEиз линолевой кислоты [35].

Результаты изучения механизмов, вовлеченных в ингибирование М транспорта линолевой кислоты, показали, что эффект М реализуется через опосредованное мембранными рецепторами ингибирование образования внутриклеточного цАМФ. Подавление поглощения опухолью линолевой кислоты и образование 13-HODE блокируется антагонистом мембранных рецепторов М S 20928, активатором аденилатциклазы — форсколином и 8-Br- cAMP.

Работы D. Вlask и соавторов [35], выполненные in vivo, позволили связать циркадный характер регуляторных эффектов М с механизмом его действия через пути сигнальной трансдукции. При анализе циркадных изменений поглощения линолевой кислоты и ее конверсии в 13-HODE выявлена их обратная корреляция с циркадным ритмом М. Нивелирование этого ритма и снижение его уровня в условиях константного освещения приводило к росту ксенотрансплантатов

клеток MCF-7 ихимически индуцированных опухолей молочной железы с параллельным увеличением поглощения опухолями линолевой кислоты и ростом продукции 13-HODE [33, 34]. Эти данные предполагают, что управление периферическим циркадным ритмом метаболизма жирных кислот осуществляется центральным эндогенныммелатониновым сигналом. Блокирование М, зависимогоот EGF-сигнальногопути, рассматривается[35] в качестве возможного механизмапо вышения эффективности радио и химиотерапии. Химиотерапевтические агенты и ионизирующее излучение вызывают активацию MAP-киназного пути, что уменьшает выраженность поражающего действия данных терапевтических мероприятий[36]. М, действуя как непрямой ингибитор MAPК, может способствовать повышению чувствительности опухолевых клеток к цитотоксическому действию химиои радиотерапии.

Таким образом, М, помимо ингибирования синтеза эстрадиола, препятствует реализации митогенных эффектов эндогенных эстрогенов и подавляет активность ферментов, контролирующих конверсию андрогенных предшественников.

Рецепторы М и его противоопухолевые эффекты. Эффекты М в опухолевых клетках молочной железы опосредуются как мембранными (МТ1), так и ядерными рецепторами, принадлежащими к семейству RZR/ROR. Антипролиферативная активность М имитируется агонистамим и блокируется антагонистами рецепторов М [37, 38].

Экспериментальные исследования убедительно доказали, что повышение экспрессии мембранных рецепторов М в ЭР+-опухолевых клетках молочной железы повышает его антипролиферативную активность. Так, трансфекция рецепторов М в клетки МСF-7 повышала ростингибирующую активность М [37], а его введение бестимусным мышам, которым имплантировали клетки МСF-7, обладающие повышенной экспрессией МТ1 рецепторов, обусловило

80% снижение частоты развития опухолей [39].

Как нормальные, так и опухолевые клетки молочной железы экспрессируют рецепторы МТ1. Результаты иммуногистохимического анализа распределения мембранных рецепторов М в клетках протоковой карциномы молочной железы человека и в неопухолевых эпителиальных клетках показали, что большинство опухолевых образцов (75%) прояв-

ляли умеренную или значительную иммунореактивность, тогда как 68% образцов неопухолевого эпителия оставались неокрашенными. В стромальных и в мезоэпителиальных клетках, а также в адипоцитах мембранные рецепторы М не выявлены [40].

Приводятся сведения о вовлечении ядерных рецепторов М в реализацию противоопухолевых эффектов гормона. По мнению R. Girget [41], рецепторы RZRα, выявленные в различных линиях клеток РМЖ человека, причастны к антипролиферативному действию. М. Dai и соавторы [38] показали, что клетки МСF-7 экспрессируют изо формы RORα1, RORα2, RORα3 ядерных рецепторов. Авторами установлено, что в присутствии сыворотки М репрессирует трансактивациюи ДНК-связывающую активность ядерных рецепторов. Поскольку RORα-опосредованная транскрипционная активность регулируется модуляторами Са2+/кальмодулинового сигнального пути, кчислукоторых относится и М, предполагают, что последний может влиять на экспрессию RORα-регулируемых генов через модуляцию этого сигнального пути. Предстоит выяснить, регуляция каких именно генных продуктов опосредуется взаимодействием М с ядерными рецепторами в клетках молочной железы.

М — регулятор клеточного цикла. В ряде работ показано, что противоопухолевые эффекты М частично реализуются через специфические механизмы регуляции продолжительности клеточного цикла [42, 43].

S. Cos и соавторы [43] установили, что 5-дневная инкубация клеток линии МCF-7 c М в дозе 10 нМ увеличивает фракцию клеток в фазе G1 клеточного цикла, приводя в то же время к 50% снижению доли клеток в S-фазе. Авторы указывают на обратимость этого эффекта: добавление эстрадиола к клеткам, ранее инкубированным с М, нивелирует действие гормона.

М также увеличивает продолжительность клеточного цикла с 20,36 до 23,48 ч в клетках MCF-7 [16].

Описаны молекулярные механизмы, участвующие в регуляции М продолжительности клеточного цикла. Полагают [44], что в основе действия гормона лежит повышенная экспрессия белков р53 и р21WAF1. При этом снижение пролиферации опухолевых клеток вследствие увеличения продолжительности клеточного цикла посредством р53–р21 путине сопровождается индукцией апоптоза. В пользу этого свидетельствуют данные об отсутствии значимых изменений уровней мРНК проапоптических белков семейства Bcl-2 при повышении экспрессии белков р53 и р21WAF1. Отсутствие проапоптотического эффекта М в отношении этой же клеточной линии показано также Е. Czeczuga-Semeniuk и соавторами [45].

Участиер21WAF1 в регуляции клеточного цикла определяется его ингибирующей активностью в отношении циклинзависимых киназ. Ингибирование р21WAF1 циклинзависимых киназ 2 и 4 ведет к блокированию перехода из G1 в S-фазу клеточного цикла. Вместе с тем показан селективный контроль белком эстрогенопосредованной транскрипционной активности. Согласно

данным А. Fritah и соавторов [46] р21WAF1 снижает эстрогениндуцированную экспрессию мРНК циклина D1 в клетках MCF-7. Установлено также, что мелатонин способен взаимодействовать с промоторным участком генациклина D1 иингибировать его экспрессию. В экспериментах in vivo G. Cini и соавторы [47] показали, что М подавляет эстрогенстимулированную экспрессиюциклина D1 вклетках МCF-7. Промоторгена циклина D1 содержит не классический эстрогензависимый элемент, а имеет эстрогенчувствительный участок, содержащийцАМФ-чувствительный элемент. Активация эстрадиолом эстрогенчувствительного участка блокируется М, ингибиторный эффект которого зависит от цАМФ-чувствительного элемента. Предполагают, что в синхронизированных клетках МCF-7 ингибирование экспрессии циклина D1 опосредуется влиянием М на связывание транскрипционных факторов ATF-2 и c-JUN c цАМФ-чувствительным элементом. Таким образом, аналогично действию других антиэстрогеновмелатонин индуцированное блокирование клеточного цикла является результатом изменения баланса активаторов(циклин D1) иингибиторов(р21) циклинзависимых киназ фазы G1 клеточного цикла.

Модуляция М клеточного цикла тесно связана с его действием на активность теломеразы, фермента, ответственного за элонгацию теломеров линейных хромосом эукариот и поддержание целостности и стабильности хромосомной структуры. Повышение активности теломеразы приводит к иммортализации клеток, тогда как снижение активности фермента способствует гибели опухолевых клеток. J. Lebeau и соавторами [48] установлено, что клетки, находящиеся

в G0/G1-фазе клеточного цикла характеризуются более низкой теломеразной активностью по сравнению с активностью фермента клеток в S или G2/M-фазах. Таким образом, накопление клеток в G0/G1-фазе клеточного цикла подвлиянием М косвенно должно повлечь за собой снижение теломеразной активности.

М.М. Leon-Blanco и соавторами [49, 50] получе-

ны экспериментальные доказательства снижения теломеразной активности в клетках РМЖ под влиянием М. В экспериментах in vivo показано, что снижение роста МСF-7 ксенотрансплантатов у мышей, а также уменьшение метастазирования опухоли под влиянием М сопровождается значительным ингибированием теломеразной активности. Эксперименты in vitro, выполненные на клетках линии МСF-7 [50], показали дозозависимое снижение экспрессии мРНК каталитической субъединицы теломеразы, TERT, а также снижение экспрессии мРНК TR субъединицы теломеразы при действии физиологической дозы М. Эти авторы приводят данные об участии ядерных и мембранных рецепторов М в регуляции теломеразной активности. Показано, что агонисты как ядерных, так и мембранных рецепторов не влияют на уровень мРНК TR субъединицы теломеразы, тогда как величина экспрессии мРНК каталитической субъединицы ТЕRT фермента уменьшается при действии агониста ядерных рецепторов CGP 52608 и увеличивается под влиянием агониста мембранных рецепторов М S 20098. Поскольку экспрессия мРНК каталитической субъединицы теломеразы, как установлено К. Kirkpatrik и соавторами [51], коррелирует с теломеразной активностью в опухолевых клетках молочной железы, полученные экспериментальные данные позволяют заключить, что ингибирующий эффект М в отношении теломеразы опосредуется взаимодействием гормона с ядерными рецепторами М.


Без комментариев » Добавить комментарий