Раздел медицины:
Онкология

Белки-транспортеры семейства ABC и их роль в развитии химиорезистентности при раке молочной железы

1625 0
Концепция множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) допускает, что фенотип клетки может быть приобретенным (вторичным), т. е. возникшим в процессе химиотерапии, и первичным, проявляющимся у пациенток, ранее не получавших цитостатиков.

При этом одной из наиболее частых причин МЛУ считается активация выброса противоопухолевых препаратов из клетки вследствие повышенной экспрессии белков семейства АВС-транспортеров (АТФ-зависимые транспортеры, ATP Binding Cassette transporters).

К настоящему времени в геноме человека выявлено 49 ABC-генов.

В зависимости от их доменной организации суперсемейство белков-транспортеров разделено на 7 подсемейств (ABCA-ABCG). ABC-белки содержат АТФ-связывающий (нуклеотидсвязывающий домен (НСД)) домен, а также трансмембранные домены (ТМД), обладающие способностью распознавать субстраты и путем конформационных изменений переносить данные вещества через мембрану. НСД находится в цитоплазме, где происходит связывание с АТФ, имеет фиксированную последовательность и структуру.

Нуклеотидсвязывающие домены всех транспортеров семейства ABC обладают 30-40%-ной гомологией. Минимальные структурные требования для реализации биологической активности белка-транспортера - это два НСД и два ТМД. Транспортеры, характеризующиеся (ТМД-НСД) х 2 структурой, называются полными переносчиками.

Они, как правило, локализованы в плазматической мембране клетки, в то время как «половинчатые» переносчики, содержащие только один ТМД-НСД набор, обычно находятся на внутриклеточных мембранах. Так, например, белки ABCB2 и ABCB3, имеющие (ТМД-НСД) х 1 структуру,

локализованы на мембранах эндоплазматической сети. Исключение составляет лишь «половинчатый» ABCG2-транспортер (известный также как BCRP или MXR), найденный в плазматической мембране клетки. На основании структурного анализа данных белков выдвинуто предположение, что ABC-транспортеры, имея большие гидрофобные участки, связывают субстрат благодаря комбинации гидрофобного эффекта и электростатического притяжения и в меньшей степени путем специфических взаимодействий (образования сети водородных связей и др.).

Данная гипотеза подтверждается и тем фактом, что субстратом Pgp, одного из «классических» белков-переносчиков ABC, служат липофильные вещества небольших размеров (300-2000 Да), имеющие в химической структуре ароматические кольца и несущие положительный заряд. На рис. 26 представлена схема, демонстрирующая различные механизмы действия ABC-транспортеров, способствующие лекарственной устойчивости в клетках рака молочной железы (РМЖ).

mrmj_26.jpg
Рис. 26. Схема, демонстрирующая различные механизмы действия ABC-транспортеров, способствующие лекарственной устойчивости в клетках РМЖ: а) ABC-транспортеры преимущественно локализуются в цитоплазматической мембране, обеспечивая АТФ-зависимый транспорт лекарственных средств из клетки; b) с другой стороны, также возможно, что действие ABC-транспортеров способствует компартментализации цитостатиков или что с) ABC-транспортеры облегчают проведение II фазы биотрансформации лекарственных средств путем переноса ксенобиотика в просвет эндоплазматического ретикулума. D - противоопухолевый препарат

В формировании фенотипа множественной лекарственной устойчивости из 49 известных генов ABС принимает участие 12 (ABCA2, ABCB1, ABCB4, ABCB11, ABCC1, ABCC2-6, ABCC10, ABCC11, ABCG2), однако углубленное изучение функциональной роли биологической значимости белков-транспортеров данного семейства позволяет постоянно расширять данный перечень. Наиболее изученными считаются три представителя суперсемейства ABC: ABCB1, ABCC1, ABCG2, среди субстратов которых имеется ряд противоопухолевых препаратов.

Экспрессия Р-гликопротеина (ABCB1, MDR1) при раке молочной железы

Ген множественной лекарственной устойчивости ABCB1 (MDR1) кодирует Р-гликопротеин (Pgp 170), который представляет собой первый очищенный человеческий ABC-транспортный белок и наиболее изученную молекулу, участвующую в развитии МЛУ. MDR1 содержит 28 экзонов, находится на хромосоме 7q21.12. Известно более 50 одиночных нуклеотидных полиморфизмов (SNP) данного гена.

Среди них С3435Т SNP на 26-м экзоне (замена в нуклеотидной последовательности в положении 3435 цитози-нового нуклеотида на тиминовый), считающийся «молчащей» мутацией, влияющей на экспрессию MDR1, а значит, и на лекарственную устойчивость клеток.

Структурно MDR1 кодирует белок-транспортер, который состоит из 1280 аминокислотных остатков, формирующих (ТМД-НСД) х 2 конфигурацию, имеет внутреннюю АТФ-азную активность, участвует в энергозависимом обратном транспорте гидрофобных веществ, в том числе цитостатиков из клетки. Субстратами для Pgp из цитостатиков служат доцетаксел, этопозид, паклитаксел, винбластин, топотекан, а также антрациклины. К множественной лекарственной устойчивости может приводить как изменение экспрессии гена MDR1, так и амплификация участка генома, содержащего MDR1 и еще 5 или 6 сцепленных с ним генов.

Экспрессия Pgp при раке молочной железы активно изучалась в последние два десятилетия. Так, в 1997 г. B. J. Trock et al. был проведен метаанализ, объединяющий 31 исследование, результаты которого показали, что в 41,2% случаев опухоли молочной железы были Pgp-положительными.

F. Leonessa и R. Clarke проанализировали публикации, касающиеся определения уровней экспрессии Pgp в опухолевой ткани молочной железы с использованием различных методов. В 29 работах проводилась иммуногистохимическая оценка уровней экспрессии Pgp. При этом, как и в исследовании B. J. Trock, частота выявления Pgp составила 40% (744/1840).

В четырех исследованиях, в которых экспрессия белка определялась с помощью вестерн-блоттинга, количество Pgp-положительных опухолей составило 32,6% (80/245). Обнаружение Pgp методом мРНК MDR1 обратно-транскриптазной полимеразной цепной реакцией (ОТ-ПЦР) показало более высокий уровень чувствительности, чем при определении Pgp иммуногистохимическим методом. Экспрессия MDR1 была выявлена в 63% случаев.

По данным M. Filipts et al., сопряженность между результатами обнаружения Pgp иммуногистохимическим методом и методом мРНК MDR1 ОТ-ПЦР показана в 73% случаев.

Что касается взаимоотношения экспрессии Pgp с клинико-морфологическими характеристиками опухоли, то, по данным, этот показатель не связан с метастатическим поражением регионарного лимфатического аппарата, рецепторным статусом опухоли, ее размерами и степенью злокачественности клеточных элементов. Лишь в одной публикации показано, что значительная экспрессия MDR1/Pgp ассоциирована с высокой агрессивностью опухоли и низкой выживаемостью пациентов.

Однако с клинической точки зрения наиболее актуально изучение сопряженности экспрессии Pgp с химиорезистентностью опухоли. В работе F. Leonessa и R. Clarke проанализировано 13 публикаций, посвященных взаимосвязи экспрессии Pgp с эффективностью применения цитостатиков.

При оценке обобщенных данных показатель наличия или отсутствия Pgp в опухоли до лечения достоверно ассоциирован с частотой морфологически полных ответов (14% при Pgp-положительных опухолях и 36% в Pgp-отрицательных). Эта информация согласуется с данными B. Trock et al. и S. Chintamani et al., согласно которым пациентки с Pgp-положительными опухолями значительно чаще не реагировали на химиотерапию.

Полученные данные подтверждаются рядом других исследований, в ходе которых выявлено отсутствие различий в частоте морфологически полных ответов у пациенток с Pgp-положительными и Pgp-отрицательными опухолями при проведении лечения не-MDR субстратами (CMF, циклофосфамид, метотрексат и 5-фторурацил).


Согласно результатам метаанализа F. Leonessa и R. Clarke, экспрессия Pgp после лечения антрациклинсодержащими режимами - более важный предиктор ответа на химиотерапию, чем экспрессия этого маркера до применения цитостатиков. При оценке обобщенных данных частота объективного ответа составила 93% (56/60) среди пациенток с Pgp-отрицательными опухолями и 52% (45/82) среди пациенток с Pgp-положительными новообразованиями, а частота полного морфологического ответа - 17 и 7,5% соответственно.

B. Trock et al. показали нарастание экспрессии MDR1/ Рgp170 после химио- и гормонотерапии (относительный риск (ОР) = 1,77; 95%-ный доверительный интервал (ДИ) = 1,46-2,15). M. Arnal et al. также отметили аналогичный эффект, причем не только в раковых клетках, но и в прилежащих нормальных тканях молочной железы.

Представляют интерес данные S. Chevillard et al. о наличии значительной связи между быстрой индукцией Pgp (быстрый рост Pgp в течение 8 дней после начала лечения) и более низкими уровнями безрецидивной и общей выживаемости.

Между тем в исследованиях L. Moureau-Zabotto et al., S. Lizard-Nacol et al., X. Yang не обнаружено связи между экспрессией Pgp, безрецидивной и общей выживаемостью.

С 2000 г. акценты в изучении MDR1 сместились в сторону определения клинической значимости полиморфизма данного гена. В исследовании M. Taheri et al. не обнаружено статистических различий в частоте С3435Т SNP у пациенток с карциномой молочной железы и у здоровых женщин, однако имелась значительная связь между С3435Т SNP и уровнем экспрессии MDR1.

В 2012 г. было выполнено два метаанализа для получения более точной оценки взаимосвязи полиморфизма MDR1 и риска развития РМЖ. В одной работе, где был проведен анализ результов 34 исследований, достоверный риск развития рака молочной железы был ассоциирован с ТТ по сравнению с СС генотипом (ОР = 1,66; 95%-ный ДИ = 1,24-2,21). В другой публикации, где был проведен анализ результов 39 работ, получены аналогичные данные о повышенном риске развития РМЖ у женщин - носительниц ТТ генотипа (ОР = 1,42; 95%-ный ДИ = 1,04-1,94; p = 0,018). Этот факт отмечен также в статье J. George et al..

Ряд исследований, проведенных в последние годы, касался определения роли полиморфизма С3435Т MDR1 как предиктора ответа на химиотерапию. В исследовании A. Ashariati установлено, что пациентки - носительницы ТТ генотипа более химиочувствительны к антрациклинсодержащим режимам химиотерапии, чем женщины с генотипом СТ. По данным G. Chen et al., в 7 работах с помощью метаанализа была исследована сопряженность между полиморфизмом С3435Т MDR1 и риском химиорезистентности при РМЖ, однако связи с ответом на химиотерапию не выявлено.

Изложенное выше показывает, что экспрессия Pgp до и после лечения химиопрепаратами - субстратами данного белка может считаться предиктором ответа на цитостатическую терапию, но при этом она не связана с другими клинико-морфологическими характеристиками. Изучение С3435Т полиморфизма MDR1 представляется перспективным в определении риска развития рака молочной железы, однако сомнительным в отношении прогноза исходов лечения.

Экспрессия ABCC1 (MRP1) при раке молочной железы

Вторым наиболее часто исследуемым ABC-транспортером, вовлеченным в развитие МЛУ при онкологических заболеваниях, в частности при рака молочной железы, является впервые описанный в доксорубицинустойчивых клетках рака легкого белок, названный протеином, ассоциированным с множественной лекарственной устойчивостью (MRP), а после обнаружения ряда гомологичных белков получивший название MRP1 или ABCC1.

Ген MRP1 кодирует 190 кДд мембраносвязанный протеин, состоящий из 1531 аминокислотного остатка. Белок - продукт MRP1 содержит в дополнение к (ТМД-НСД)2-конфигурации Pgp дополнительный ТМД (ТМД0), состоящий из 5 трансмембранных-спиралей, и имеет, таким образом, [ТМД0(ТМД-НСД)2] конфигурацию.

С точки зрения канцерогенеза представляют интерес полученные R. Lacave et al. данные о возможной ассоциации между экспрессией MRP и GSTp, что позволяет предположить корегуляцию этих генов во время развития опухоли молочной железы (в том числе до воздействия цитостатиков) и в дальнейшем их участие в проявлении фенотипа МЛУ. Среди субстратов MRP1 из химиопрепаратов следует отметить антрациклины, винкаалкалоиды, эпиподофиллотоксины, а также метотрексат.

Экспрессия MRP1 при РМЖ определялась в ряде исследований как методом ОТ-ПЦР, так и иммуногистохимически. При исследовании методом ОТ-ПЦР мРНК MRP1 была обнаружена в 70-100% случаев, в то время как при определении экспрессии белка MRP1 иммуногистохимическим методом частота MRP1-позитивных карцином варьировалась в более широких пределах - от 34% до 80%.

Определенный интерес представляют данные S. Zochbauer-Miiller et al., согласно которым в метастатических лимфатических узлах отмечается более высокая экспрессия MRP1, чем в первичной опухоли.

В ряде исследований экспрессия MRP1 не была ассоциирована с поражением регионарного лимфатического аппарата, рецепторным статусом, размерами и степенью злокачественности опухоли. В то же время, по данным, положительная связь между экспрессией MRP1 сопряжена с большими размерами новообразований (T3 и T4) и наличием отдаленных метастазов.

Ассоциация MRP1 с химиочувствительностью опухоли также изучалась рядом исследователей. В одной из таких работ установлено, что пациенты с MRP1-негативными карциномами имели более высокую общую и безрецидивную выживаемость. В аналогичном исследовании оценивалось влияние экспрессии MRP1 иммуногистохимическим методом на исходы адъювантной химиотерапии (CMF) у пациенток с I-II стадией гормонопозитивного рака молочной железы. Показано, что повышенная экспрессия MRP1 взаимосвязана с меньшей безрецидивной (ОР = 1,48; 95%-ный ДИ = 1,16-1,88) и общей (ОР = 1,82; 95%-ный ДИ = 1,10-3,01) выживаемостью пациенток.

Сходные данные получены в исследовании K. Nooter et al.. Согласно полученным авторами результатам, экспрессия MRP1 у пациенток с небольшими размерами опухоли (T1), получавших адъювантную химиотерапию CMF, вне зависимости от состояния лимфатических узлов, определяла меньшую безрецидивную выживаемость. При этом экспрессия MRP1 также была ассоциирована с меньшей общей выживаемостью у пациенток с T1N0 (но не у больных с поражением регионарного лимфатического аппарата).

Представляет интерес тот факт, что в одной работе найдена взаимосвязь между экспрессией MRP1 и беспрогрессивной выживаемостью пациенток, получавших антрациклинсодержащие режимы химиотерапии (FAC/FEC), но не CMF, в то время как в другой работе эта взаимосвязь не выявлена.

Нам удалось найти только одно исследование (M. Rudas et al.), в котором оценивалась экспрессия MRP1 до и после проведения неоадъювантной химиотерапии (НПХТ) и ее ассоциация с химиочувствительностью. Авторами отмечено нарастание экспрессии MRP1 после проведения цитостатической терапии (62 и 88% соответственно), однако при этом не выявлено связи между пре- или постхимиотерапевтическим уровнем экспрессии MRP1 и ответом на НПХТ. Между тем экспрессия MRP1 до химиотерапии была сопряжена с менее продолжительной безрецидивной выживаемостью.

Таким образом, в связи с противоречивостью полученных данных вопрос о клинической значимости экспрессии MRP1 остается невыясненным.

Ю.Е. Демидчик, С.А. Костюк, И.Ю. Третьяк
Похожие статьи
показать еще
 
Категории