Множественная лекарственная устойчивость опухолей это

Множественная лекарственная устойчивость злокачественных опухолей

Множественная лекарственная устойчивость (МЛУ) злокачественных новообразований - одна из основных причин их клинического прогрессирования. Опухолевые клетки способны приобретать МЛУ в ответ на многие, в том числе лечебные, воздействия. Фенотип МЛУ обусловлен, как правило, P-гликопротеином - трансмембранным белком массой 140-170 кДа, основная функция которого состоит в выведении из клетки многих веществ. Накопление Р-гликопротеина связано с повышенным уровнем иРНК гена MDR1 , кодирующего этот белок в клетках человека.

Феномен МЛУ определяется как сохранение клетками жизнеспособности в ответ на воздействие различных лекарственных веществ. Это свойство опухолевых клеток известно уже несколько десятилетий, фактически с начала использования химиопрепаратов в лечении онкологических больных.

Различают два основных вида МЛУ.

Первичная МЛУ обусловлена тканеспецифической экспрессией механизмов резистентности. Следовательно, опухоли, происходящие из тканей, в которых экспрессированы механизмы защиты клетки от ксенобиотиков (в том числе лечебных препаратов), могут сохранять эти признаки при прогрессии.

Вторичная (приобретенная) МЛУ возникает в клетках, подвергнутых стрессовым воздействиям. До этих воздействий механизмы защиты в таких клетках экспрессированы слабо или отсутствуют; выживая после обработки одним токсином, клетки приобретают резистентность ко многим веществам (и, шире, к воздействиям различной природы).

Наряду с устойчивостью к физиологическим механизмам контроля роста и дифференцировки (например, эффекторам иммунитета), МЛУ служит существенным фактором прогрессии опухоли .

Первыми экспериментальными моделями изучения механизмов МЛУ служили линии трансформированных клеток, полученных ступенчатой селекцией in vitro на выживаемость в присутствии токсина. Оказалось, что при отборе на устойчивость к одному препарату может появляться перекрестная резистентность ко многим (но не к любым) веществам, различным по химической структуре и фармакологическому действию [ Dano K. 10973 , Riordan J.R., 1985 , Skovsgaard T. 1978 ].

Установлено, что важнейшей причиной МЛУ является пониженное накопление цитостатиков в клетке, обусловленное активным выведением веществ в межклеточную среду. Этот транспорт осуществляется Р-гликопротеином (Pgp) , белком плазматической мембраны, за счет энергии гидролиза АТФ [ Cornwell M.M., 1987 , Hamada H., 1988 , Higgins C.F., 1997 , Juliano R., 1976 , Kartner N., 1983 , Mechetner E.B., 1997 , Sarkadi В., 1992 ]. Доказательством принципиальной роли Pgp во множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) служат эксперименты по трансфекции экзогенного Pgp, в результате которой клетки приобретали фенотип МЛУ - резистентность к транспортируемым этим белком веществам, а также реверсия МЛУ при инактивации Pgp [ Shen D.-W., 1986 , Tsuruo T. 1991 , Ueda K., 1987 ].

У человека Р-гликопротеин (Pgp) кодируется геном MDR1 (от multidrug resistance 1), локализованным в VII хромосоме и, предположительно, сформировавшимся в эволюции как результат внутренней дупликации примордиальной нуклеотидной последовательности [ Chen C.-J., 1986 , Fojo A., 1986 , Trent J., 1985 ]. Увеличение количества иРНК MDR1 и Pgp часто служит фактором устойчивости многих типов опухолей к лечению и, следовательно, связано с клинической агрессивностью заболевания [ Borg A.G., 1998 , Chou P.M., 1995 , Dhooge C.R., 1997 , Drenou В., 1998 , Eid H., 1998 , Gottesman M.M., 1991 , Haber M., 1997 , Legrand O., 1998 , Linn S.C., 1995 , Michieli M., 1999 , Samdani A., 1996 , Stavrovskaya A., 1998 , Turkina A.G., 1999 ].

Правомерно предположить, что повышение количества иРНК MDR1 обусловлено амплификацией этого гена. Такой механизм МЛУ выявлен в культивируемых линиях клеток, прошедших селекцию на выживаемость в присутствии цитостатиков [ Roninson I.B., 1986 ]. Однако при анализе биоптатов опухолей человека амплификация гена MDR1 не обнаружена ни в первичных опухолях, ни в новообразованиях после лечения.

Вероятная причина клинической множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) - гиперэкспрессия гена MDR1 и Р-гликопротеина (Pgp) при неизменной копийности гена. Этот важнейший аспект регуляции МЛУ обусловлен возможностью индукции гена MDR1 внеклеточными стимулами. Такой механизм регуляции (эпигенетическая активация) может обусловливать относительно быстрое становление МЛУ в опухолевых клетках в ответ на стресс. Клетки, экспрессирующие Pgp при краткосрочном воздействии раздражителя, получат селективное преимущество в выживании при повторных воздействиях и дадут начало резистентной опухоли.

Вместе с тем, в клетках могут сосуществовать несколько механизмов. Поэтому можно ожидать, что для разных клеток опухоли характерно существование различных механизмов устойчивости к цитотоксическим препаратам.

Один из необъяснимых феноменов, характерных для химиотерапии рака, заключается в том, что некоторые опухоли проявляют чувствительность к цитотоксическим препаратам, в то время как другие устойчивы к ним. Эта присущая опухолям чувствительность или устойчивость проявляется для препаратов, относящихся к различным химическим группам и обладающих различными механизмами действия.
Так, для лимфом и опухолей герминативных клеток характерна крайне высокая чувствительность к лекарственным средствам.

Больные с этими опухолями успешно вылечиваются. В то же время, рак поджелудочной железы и меланома относятся к числу опухолей, устойчивых к лекарственным средствам. Такие свойства опухолей трудно объяснить существованием индивидуальных механизмов устойчивости, которые рассматриваются ниже. Скорее всего, они обусловливаются более легкой индукцией клеточной гибели (апоптоза) в некоторых опухолях в ответ на повреждения ДНК.

Некоторые механизмы лекарственной устойчивости опухолей перечислены в таблице. Необходимо подчеркнуть, что эти механизмы свойственны как здоровым, так и злокачественным клеткам.

Существует мембранный гликопротеин (р-гликопротеин, pgp, gpl70) с молекулярным весом 170 кДа, выполняющий функции внутриклеточного насоса и снижающий внутриклеточную концентрацию некоторых, хотя и не всех, цитотоксических агентов.

По структуре этот белок гомологичен транспортному белку оболочки бактерий и широко распространен в природе. Он присутствует в эндотелии верхнего участка желудочно-кишечного тракта, в клетках надпочечников и почки. В клетке он выполняет функцию детоксикации. Наличие этого белка обусловливает устойчивость клеток к ряду цитоток-сических агентов, таких как алкалоиды винки, антрациклины и эпиподофиллотоксин.

Гены MDR относятся к семейству генов, кодирующих белки, которые удаляют из клетки лекарственные препараты. Существуют клинические данные, свидетельствующие о том, что экспрессия pgp в опухолях коррелирует с неблагоприятным прогнозом заболевания (например, в случае сарком мягких тканей в детском возрасте). Однако неизвестно, является ли это прямым следствием неблагоприятной реакции опухоли на действие цитотоксических препаратов.

В экспериментах in vitro эффект pgp снимается блокато-рами кальциевых каналов (например, верапамилом), однако в клинических условиях трудно создать необходимую концентрацию этого препарата в плазме крови. Поэтому клинически значимого результата блокирования механизма MDR пока не достигнуто. Проводятся испытания других соединений.


Этот белок функционирует как переносчик за пределы клетки конъюгата, состоящего из лекарственного препарата и глутатиона (GSH, см. ниже). Значение этого механизма в полной мере пока не установлено, однако в некоторых линиях опухолевых клеток обнаружена повышенная экспрессия белка-переносчика.

Небольшой трипептид, представляющий собой восстанавливающий агент, содержащий SH-группы и выполняющий роль внутриклеточного детоксицирующего агента. Благодаря присутствию в цитоплазме клетки фермента глутатионредуктазы, глутатион находится в восстановленной SH-форме. Это предотвращает образование в белках случайных SS-связей, которые могут приводить к нарушению пространственной конфигурации белковых молекул.

В клетке находятся ферменты трансферазы, которые обеспечивают связывание глутатиона с токсинами. Специфичность трансфераз ко многим цитотоксическим агентам еще не вполне выяснена. Полиморфизм трансфераз обуславливает развитие острого миелоцитарного лейкоза у детей.

Уровень глутатиона и активность глутатионтрансфераз являются важнейшими факторами, обуславливающими чувствительность клеток к токсическим препаратам, в особенности к алкилирующим агентам. В клетках здоровых и опухолевых тканей уровень глутатиона широко варьирует и, вообще говоря, не коррелирует с их чувствительностью к лекарствам. Чувствительность клеток можно повысить при помощи средств, снижающих уровень внутриклеточного глутатиона или ингибирующих активность трансфераз, например таких как этакриновая кислота.

В клетках, которые приобрели устойчивость к азотистому иприту, увеличение трансферазной активности связано с амплификацией генов, однако неизвестно, какую роль играет этот механизм в клетках спонтанно возникающих опухолей.

В культуре опухолевых клеток, устойчивых к цитотоксическим агентам, происходит амплификация генов, ответственных за развитие этой устойчивости. По-видимому, амплификация генов наследуется в поколениях делящихся клеток. В качестве примера приведем амплификацию гена, кодирующего синтез дигидрофолатредуктазы, в результате которой в клетке увеличивается количество этого фермента и развивается устойчивость к метотрексату. Другие примеры включают амплификацию изоформ глутатион S-трансферазы (которые ответственны за развитие устойчивости к алкилирующим агентам) и О6-алкилтрансферазы (обеспечивающие устойчивость клетки к нитрозомочевинам).

Аддукты, состоящие из оснований ДНК и алкилирующих агентов, связанных ковалентной связью, удаляются ферментативно. Протекающие при этом реакции носят сложный характер и происходят с участием ДНК-гликозилазы и полимеразы. Репаративный механизм включает этап эксцизионной репарации оснований, при котором гликозилаза расщепляет связь между основанием и сахарным остатком, и эксцизионную репарацию нуклеотидов, которая приводит к выщеплению более протяженных участков ДНК с последующим воссоединением концов цепи.

В отличие от клеток здоровых тканей о спектре ферментов и эффективности процессов репарации ДНК в раковых клетках известно мало. Также неизвестно, связана ли устойчивость этих клеток к лекарственным препаратам с повышенной способностью к репарации повреждений, возникающих в ДНК. Характер репаративных процессов различается в зависимости от типа повреждений, возникающих в определенных участках молекул оснований. Также их эффективность сильно зависит от локализации повреждения в гене и от его транскрипционной активности.

Прежде чем проявить противоопухолевое действие, такие препараты, как цитозин арабинозид и 5-фторурацил (5-ФУ), должны превратиться в активные формы внутри клетки. Низкий уровень соответствующих ферментов или наличие конкурентных путей метаболизма лекарства может привести к снижению внутриклеточной концентрации его активной формы. Такие препараты, как циклофосфамид, превращаются в активную форму в клетках здоровых тканей (в данном случае печени).

Генетически-детерминированные различия в эффективности процессов активации лекарств обуславливают вариабельность концентрации и скорости образования активной формы. Эти различия не принадлежат к числу характерных для раковых клеток, однако могут объяснять снижение эффективности лекарственных средств. Внутриклеточный уровень DT-диафоразы, одного из ферментов восстановления, может играть роль критического фактора в превращении в активную форму таких восстанавливающих агентов, как хиноны.

К числу многочисленных биохимических реакций, приводящих к разрушению лекарственных препаратов, относится их внутриклеточная деградация (например, дезаминирование цитозинарабинозида), нарушения процессов мембранного транспорта (метотрексат), и существование конкурентных метаболических процессов, например образование аспарагина под действием аспарагинсинтетазы, снижающее эффективность аспарагиназы.
Некоторые из этих механизмов рассматриваются в разделах, посвященных конкретным препаратам.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Литвяков Н. В.

МНОЖЕСТВЕННАЯ ЛЕКАРСТВЕННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ. МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАРКЕРЫ

ГУ НИИ онкологии Томского научного центра СО РАМН

Множественная лекарственная устойчивость (МЛУ) - наиболее распространенный вид лекарственной резистентности клеток опухоли. При этом установлен широкий спектр перекрестной устойчивости (кроссрезистентности) клеток к различным веществам, отличающимся по химической структуре и механизму действия. МЛУ представляет собой серьезное препятствие на пути успешного лечения злокачественных новообразований, с ней нередко связывают неудачи лечения злокачественных новообразований.

Наиболее изученными механизмами, обеспечивающими феномен МЛУ, клиническая значимость которых выявлена при некоторых формах новообразований, являются следующие: 1) активация системы трансмембранных транспортных белков, выводящих различные вещества из клетки; 2) активация ферментов глутатион-зависимой системы биотрансформации, детоксифицирующей препараты; 3) изменение активности системы ДНК топоизомеразы II, осуществляющей крупнофрагментарную фрагментацию хромосом на начальных этапах апоптоза; 4) изменения самих генов и белков, контролирующих апоптоз и выживаемость клетки, в первую очередь р53 и Вс1-2 (Ставронская А.А., 2000, Leslie E.M., et al., 2004).

Главной характеристикой клеточных линий, обладающих МЛУ, является снижение накопления лекарственных веществ в клетке. Наиболее часто это обусловлено гиперэкспрессией гликопротеина с молекулярной массой 170кДа (Р-Гликопротеин, gp170, Pgp). Р-Гликопротеин функционирует как энергозависимый насос, выкачивающий из клетки токсические соединения. Р-Гликопротеин принадлежит к суперсемейству ABC-транспортеров (ATP-Binding Cassette). Pgp человека кодируется геном MDR1, принадлежащим к семейству MDR (Multi-drug Resistence), локализованным в хромосоме 7 (7q21.1).

Ген MDR1 является индуцибельным геном. К развитию МЛУ может приводить как изменение экспрессии гена MDR1, так и амплификация (увеличение числа копий) участка генома, содержащего ген MDR1 и еще пять или шесть сцепленных с ним генов (Borst P., 1991). К МЛУ могут приводить также стабилизация мРНК MDR1, регуляция на уровне синтеза и процес-

синга белка (Bosh I., 1996). Транскрипционная активность гена MDR1 возрастает в ответ на самые разные воздействия, включающие влияние химиотерапевтических препаратов, в том числе и не являющихся субстратами Pgp (Chaudhary P.M., 1993). Очевидно, однако, что индуцибельность гена MDR1 зависит от гистогенеза клетки, уровня дифференцировки и других факторов: разные индукторы по-разному влияют на активность этого гена в разных клетках. Химические канцерогенные вещества индуцируют активность гена MDR1 в клетках крысиной печени, после частичной гепатоэктомии в регенерирующей печени крыс возрастает активность MDR1 (Burt R.K., 1988). Некоторые цитокины в некоторых типах культивируемых клеток могут оказывать влияние на Pgp- MDR. Было найдено, что тепловой шок, агенты, индуцирующие дифференцировку, влияют на активность MDR1/Pgp (Bosh I., 1996). Ген MDR1 и его продукт P-гликопротеин определяют резистентность опухолевых клеток к антрациклинам, винка-алкалоидам, таксанам.

Другой ген МЛУ - MRP (Multidrug Resistance associated Protein), его продукт - белок с молекулярной массой 190 кДа принадлежит к семейству ABC-транспортеров и также является энергозависимым насосом, выкачивающим из клетки токсические соединения (Loe D.W. et al., 1996). Функция транспортера MRP отличается от активности Pgp: обнаружено, что для функционирования MRP необходим глутати-он клетки. Это показывает, что этот белок является одним из транспортеров конъюгатов глутатиона (насосы, обозначаемые GS-X) (Deeley R., 1997; Borst P. et al., 1997). Белок MRP определяет устойчивость клеток к адриомицину, доксорубицину, винкристину, ве-пезиду. Клетки, экспрессирующие MRP, обычно проявляют гораздо меньшую кросс-резистентность к так-солу, чем клетки с Pgp- MDR (Deeley R., 1997).

B отличие от мембраносвязанных белков Pgp и MRP, открытый в 1993 г. белок МЛУ LRP (lung-resistance-related-protein; молекулярная масса 110 кДа) с помощью антител обнаруживается не на клеточной мембране, а в цитоплазме. Его экспрессируют клетки нормального эпителия и клетки тканей, которые подвергаются токсическим воздействиям. Он

СИБИГСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУГНАЛ. 2005. №4 (16)

Множественная лекарственная устойчивость. Механизмы возникновения и молекулярные ______________________________________маркеры_______________________________________

В клетке белок LRP нередко ассоциирован с везикулами и лизосомами, что позволяет связывать его функцию с транспортом лекарств и их секвестрацией внутри везикул. Полагают, что в дальнейшем препарат может выводиться из клетки путем экзоцитоза (Isquierdo M.A. et al., 1996). Имеются данные, свидетельствующие, что экспрессия LRP может быть причиной МЛУ при раке яичника и остром миелолейко-зе (Isquierdo M.A. et al., 1995; List A.F. et al., 1996).

Глутатион - небелковый тиол, который связывается реактивной группой химиопрепарата с образованием водорастворимых конъюгатов, которые выбрасываются из клетки с помощью белков-транспортеров GS-X, в том числе MRP. Химические взаимодействия между глутатионом и химиопрепаратами катализируются группой ферментов глутатион^-транс-фераз (GST). Повышенное количество этих ферментов обнаруживается в клеточных линиях, резистентных эм-бихину, хлорбутину, мелфалану, циклофосфамиду, цисплатину, нитрозомочевине и др. (Tew K.D., 1994).

Важнейшим элементом ответа клетки на стрес-сорные воздействия, в том числе на воздействие химиотерапевтических препаратов, является ген р53 и регулируемые им гены. Нормальный р53 активируется в ответ на различные повреждающие клетку воздействия, что приводит к остановке пролиферации клеток или к апоптозу. Таким образом, поврежден-

ные клетки либо удаляются из популяции, либо у клеток появляется возможность репарировать поврежденную ДНК.

Изменения р53, весьма часто наблюдаемые в опухолях, обусловливают нарушения его нормальной функции и нарушение способности клеток вступать в апоптоз или останавливаться в некоторых точках клеточного цикла в ответ на повреждение с целью репарации. Таким образом, нарушения функции р53 могут привести к изменениям чувствительности опухолевых клеток к воздействию химиотерапевтических препаратов, в частности к развитию феномена множественной лекарственной устойчивости. Было показано, что клетки с мутантным геном р53 чаще всего были более резистентными к препаратам с разным механизмом действия (например, к цисплатину и 5-фторурацилу), чем клетки, обладавшие нормальным р53 (O’Connor P.M. et al., 2003). В последнее время было показано прямое взаимодействие гена р53 с генами MDR и MRP, нормальный р53 репрессирует активность генов МЛУ, в то время как мутантный р53, наоборот, способствует усилению их активности.

В настоящее время накоплен достаточно серьезный материал по молекулярным механизмам действия многих генов МЛУ В то же время клиническая значимость экспрессии этих генов в развитии лекарственной устойчивости опухолей различных локализаций подтверждена в основном для гена MDR1. Функции MRP, LRP, BCRP, GST и др. еще до конца не ясны, и сейчас в мире идут исследования по определению их клинической значимости и оценке возможности их регуляции с целью повышения эффективности терапии.

СИБИРСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. 2005. №4 (16)

Устойчивость опухолевых клеток к цитостатическим и цитотоксическим препаратам является главной причиной неэффективности химиотерапии при лечении большинства злокачественных новообразований.

Выяснение причин устойчивости является одной из наиболее актуальных проблем онкологии и исследования в этом направлении являются приоритетными.

Лекарственную устойчивость опухолевых клеток можно разделить на предсуществующую (наблюдается уже до применения лечения) и приобретенную (рис. 9.16).



Рис. 9.16. Основные типы лекарственной устойчивости [Заридзе Д.Г., 2004].

При предсуществующей обычно все клетки не чувствительны к терапии вследствие их тканевой специфичности или генетических изменений, вызвавших данное новообразование.

Так, известно, что опухоли мозга резистентны к химиотерапии из-за гематоэнцефалического барьера. Значимый фактор в развитии генетической устойчивости к действию препаратов — гетерогенность опухоли, что делает вероятным исходное существование клеточных линий, резистентных к химиотерапии. По мере гибели чувствительных к цитостатикам клеток химиорезистентные получают избирательное преимущество в росте.

Приобретенная при химиотерапии лекарственная устойчивость возникает за счет отбора или адаптации В основе отбора лежат мутации и селекция под воздействием цитостатика генетически резистентных вариантов клонов опухолевых клеток.

При адаптации устойчивость развивается за счет временной активации цитогенетических защитных механизмов клеток, таких, как снижение накопления препарата или повышение его обезвреживания в клетке и др. Лекарственная устойчивость может возникнуть к одному, но чаще к нескольким (многим) препаратам.

Множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) называют резистентность клеток к нескольким (многим) препаратам, различающихся по химической структуре и механизму действия.

К настоящему времени изучены основные механизмы развития резистентности злокачественных клеток к лекарственным препаратам, колебания индивидуальной чувствительности опухолей или снижения их чувствительности к цитостатикам в процессе лечения.

Прежде всего, следует назвать фармакокинетические факторы резистентности, вследствие которых препарат может не дойти до клетки в адекватной и активной форме или концентрация онколитика в клетках опухоли будет недостаточна.

Однако считается, что основной причиной развития множественной лекарственной устойчивости являются молекулярно-генетические изменения в опухолевых клетках.

В таблице 9.6 представлены основные этапы реализации в опухолевой клетке повреждающего действия цитостатика, завершающиеся в большинстве случаев апоптозом либо длительной задержкой клеточного цикла.

Таблица 9.6. Основные этапы реализации цитотоксического действия лекарственных препаратов и основные механизмы лекарственной устойчивости опухолевых клеток [Заридзе Д.Г., 2004]

Перечень приводящих к лекарственной устойчивости изменений показывает, что опухолевые клетки могут прерывать путь реализации лекарственного повреждения на любом из этих этапов, используя для этого разнообразные механизмы.

Естественно, на первый план выходят исследования некоторых ключевых и наиболее часто встречающихся причин развития множественной лекарственной устойчивости.

Среди них важнейшее значение имеют механизмы снижения накопления препаратов в клетке, нарушения обезвреживания уже попавших в клетку, а также изменения генов и белков, контролирующих апоптоз и выживаемость (репарацию) опухолевых клеток, в первую очередь изменения р53 и BCL-2.

Лекарственная устойчивость вследствие снижения накопления препарата в клетке

Снижение накопления лекарства в клетке a priori может быть результатом как уменьшения его поступления в клетку, так и увеличения выведения из клетки. Подавляющее большинство химипрепаратов приникают в клетку путем простой диффузии через плазматическую мембрану.

Следовательно, поступление лекарства в клетку может снизиться в случае изменения структуры клеточной мембраны. Однако сведений об изменениях поступления лекарств в клетку немного.

Большинство исследований посвящено изучению другого механизма — выбросу (откачке) токсичных веществ (в том числе и лекарств) из резистентных клеток. Выброс веществ из клеток связан с функционированием транспортных белков, к которым принадлежат Р-гликопротеин, транспортеры семейства MRP, а также некоторые другие белки.

Р-гликопротеин (Рgр, Рдр) — трансмембранный транспортный белок, легко перемещающийся через плазматическую мембрану клетки. Предполагается, что молекула цитостатика связывается с Рgр внутри липидного бислоя плазматической мембраны и благодаря энергии, полученной в результате гидролиза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), выбрасывается наружу.

Рдр связывает различные вещества — химиопрепараты. другие лекарственные препараты, многие флюоресцентные красители. Эти вещества объединяет то, что все они растворимы в липидах мембраны. Понятно, что чем больше в опухолевой клетке содержится Рдр, тем большее количество химиопрепарата он из нее будет удалять, тем больше эта клетка будет устойчива.

Считается, что наличие в плазматической мембране опухолевых клеток высокого уровня Рgр является одним из основных механизмов клинической химиорезистентности опухолей человека.

С Рgр связана резистентность опухолевых клеток к антрацикпиновым антибиотикам, актиномицину, алкалоидам растительного происхождения. Полагают, что данные химиопрепараты являются индуктором экспрессии гена MDR1 и его продукта Р-гликопротеина в злокачественных клетках.

Рдр человека кодируется геном MDR1, который получил название гена множественной лекарственной устойчивости. Установлено, что этот ген экспрессируется в организме всюду, без исключения. Защитная система клетки MDRI/Pgp жизненно важна.

Активность MDR1 легко возрастает в ответ на самые разные стрессорные воздействия, в том числе и химиопрепараты. Полагают, что физиологическая роль Рgр в организме заключается в защите клеток от вредных веществ (содержащихся, например, в полости кишечника), в функционировании гематоэнцефалического барьера.

Уровень Рgр, в нормальных тканях и клетках различается в десятки раз — от очень низкого (клетки эпидермиса, пневмоциты) до высокого (клетки коры надпочечника, слизистая оболочка кишечника). Ясно, что новообразования, происходящие из клеток с высоким уровнем Рgр, будут обладать предсуществующей устойчивостью, а те, которые произошли из клеток с низким уровнем Рgр, изначально ею не обладают.

К лекарственной устойчивости может приводить повышение экспрессии гена MDR1 или увеличение его количества (амплификация) Действительно, в клетках новообразований нередко обнаруживают экспрессию активного Рgр (или гиперэкспрессию кодирующего его гена MDR1), которые возрастают после курсов лекарственного лечения.

Показано, что экспрессия MDR1/Pgp опухолевыми клетками коррелирует с неэффективностью терапии и является плохим прогностическим признаком. Экспрессия Рgр в злокачественных клетках часто имеет место в опухолях пищевода, толстой кишки, мочевого пузыря, надпочечников, немелкоклеточного рака легкого, саркомах мягких тканей и др. Возможно, именно этот фактор и является одной из причин низкой эффективности химиотерапии при указанных новообразованиях.

В связи с клинической значимостью Рgр, основные усилия по преодолению лекарственной устойчивости в настоящее время связаны с поисками веществ, способных, прямо или косвенно снижать активность Рgр.

Было найдено немало разнообразных соединений, преодолевающих в эксперименте Рgр-устойчивость: блокаторы кальциевых каналов (верапамил, нифедипин и др.), гипотензивные средства (резерпин), антибиотики (цефалоспорины, грамицидин, пуромицин), иммуносупрессоры (циклоспорин и его производные) и многие другие препараты.

Однако клиническая эффективность этих препаратов невелика. В связи с этим, предлагается использование препаратов, транспортирующие онколитики в клетку за счет эндоцитоза, а не диффузии, что и делает их мало доступными для Р-гликопротеина, как белка трансмембранного переноса.

Для функционирования MRP1 необходим глутатион и это предполагает, что в нормальных клетках белки семейства MRP являются транспортером конъюгатов веществ с глутатионом (возможно и других конъюгатов), которые играют роль в жизнедеятельности клетки и в воспалительных процессах.

В настоящее время выявлены и изучаются и другие мембранные транспортные белки, с активностью которых связывают развитие множественной лекарственной устойчивости.

Лекарственная устойчивость вследствие снижения обезвреживания препарата в клетке

Одной из важнейших систем клетки, позволяющей ей обезвреживать цитостатики, является система глутатиона. Глутатион — небелковый тиол, который контролирует образование конъюгатов препарата с глутамином. Эти конъюгаты менее активны, более водорастворимы и выбрасываются из клетки с помощью белков MRP.

Таким образом, количество глутатиона в клетке коррелирует с уровнем резистентности к лекарствам. Естественно, угнетая синтез конъюгатов или синтез глутатиона, можно влиять на резистентность клеток к цитостатикам.

Препараты, снижающие внутриклеточный уровень глутатиона или образование конъюгатов (бутионин сульфоксамин, этакриновая кислота), рассматриваются как наиболее перспективные модификаторы данного типа лекарственной устойчивости.

Лекарственная устойчивость вследствие повышения репарации поврежденной ДНК

В нормальной клетке за структурную организацию, репликацию и репарацию ДНК отвечают толоизомеразы I и II. На подавлении активности топоизомераз основано применение препаратов при лечении рака. Ингибиторы топоизомераз стабилизируют комплекс толоизомераза-ДНК (в нормальных условиях он быстро распадается), и этим превращают клетку в неспособную к синтезу ДНК.

В опухолевых клетках, резистентных за счет изменений толоизомераз, обнаруживают либо снижение активности этого фермента, либо снижение его количества, что повышает эффективность репарации поврежденной ДНК, играющий важную роль в развитии резистентности.

Препаратами, к которым возникает этот тип резистентности, являются ингибиторы топоизомеразы II g этопозид (VP-16) и тенипозид (VP-26), адриамицин, рубомицин, митоксантрон, амсакрин, а также бифункциональные агенты (соединения платины и нитрозометилмочевины).

Лекарственная устойчивость вследствие нарушения генов, контролирующих апоптоз

Многочисленные исследования показали, что различные нарушения ключевых генов, регулирующих апоптоз и выживаемость опухолевых клеток, существенно влияют на их чувствительность к химиотерапии Среди таких генов наибольшее внимание привлекает р53.

Как известно, нормальный р53 активируется в ответ на повреждающие воздействия, что ведет к остановке пролиферации клеток или к апоптозу. если они не восстановили поврежденную ДНК. Весьма частая в опухолях инактивация Р53 нейтрализует способного клеток вступать в апоптоз или останавливаться в чекпойнтах клеточного цикла.

Поэтому в основе онколитического действия многих цитостатиков лежит активация р53. ведущая к апоптотической гибели опухолевых клеток или длительной остановке их в клеточном цикле. Следовательно, какие либо нарушения функции р53 a priori могут вызвать снижение чувствительности опухолевых клеток к химиопрепаратам и приводить к лекарственной устойчивости.

Показана также важная роль в развитии лекарственной устойчивости антионкогена PTEN. Его активация может повысить чувствительность опухолевых клеток к химиотерапии, а инактивация — приводить к лекарственной резистентности. Белок онкогена BCL-2. способный тормозить р53-индуцированный апоптоз, придает клеткам лекарственную устойчивость к различным химиопрепаратам.

Таким образом, резистентность злокачественных клеток к действию химиотерапевтических препаратов может быть связана с потерей их способности подвергаться апоптозу. Последний обусловлен нарушением в опухоли баланса контролирующих апоптоз генов (проапоптотических — р53, PTEN и антиапоптотических — семейства BCL-2).

В связи с этим идет разработка терапевтических подходов, направленных на уменьшение активности антиапоптотических генов семейства BCL-2, усиление апоптоза и восстановление тем самым чувствительности опухолевых клеток к цитостатикам. Несколько таких препаратов уже находятся на I фазе клинического изучения.

Изложенные выше данные показывают, что в основе лекарственной устойчивости опухолевых клеток лежат множественные и разнообразные механизмы, которые значительно затрудняют диагностику причин такой устойчивости и выработку оптимальных протоколов по ее преодолению.

Нельзя забывать, что, хотя и существуют определенные механизмы устойчивости клеток к данному препарату, чаще всего резистентность к конкретному веществу может определяться несколькими разными причинами. Вероятно, количество факторов, ведущих к развитию резистентности, значительно больше, чем вышеперечисленные.

Кроме того, существует также понятие резистентности негенетического происхождения, которая определяется характеристикой роста опухоли, ее массой и гистологическим вариантом. Так, в ряде случаев резистентность к цитостатикам может быть связана с соотношением различных типов клеток (фракций), составляющих массу опухоли.

Если преобладает фракция активно пролиферирующих клеток — источник роста новообразования и объект воздействия цитостатиков, то такая опухоль обычно обладает высокой чувствительностью к онколитикам. Исходно низкое содержание в опухоли пролиферирующей фракции в значительной степени определяет низкий эффект химиотерапии.

Остальные фракции в опухоли, как известно, представлены временно не делящимися (покоящиеся клетки) и дифференцированными, потерявшими способность к делению (необратимо постмитотические, потенциально отмирающие) клетками. Эти две фракции клеток практически полностью устойчивы к цитостатикам. Соотношения между фракциями весьма динамичны и могут меняться в процессе роста опухоли.

О чувствительности новообразования к химиотерапии косвенно может свидетельствовать показатель времени удвоения (ВУ) объема опухоли, т. е периода, за который ее объем увеличивается в 2 раза. Время удвоения отражает содержание пролиферирующих клеток и не постоянно на всех фазах роста опухоли.

В раннем (доклиническом) периоде ВУ достаточно короткое. По мере роста содержание пролиферирующей фракции клеток в новообразовании уменьшается, а Время удвоения увеличивается и, как следствие, чувствительность к значительной части цитостатиков снижается.

Известно, что ВУ варьирует от нескольких дней (лейкозы) до 3-7 мес (некоторые солидные раки). К примеру, для рака молочной железы время удвоения исчисляется в 43 дня, меланомы — 14,2 дня, а лимфомы Беркитта — всего в 1,5 дня. С этих позиций выявленные закономерности позволяют объяснить высокую чувствительность гемоблостозов к цитостатикам, в то время как солидные новообразования в целом менее чувствительны.

Установлена также обратная зависимость эффекта химиотерапии от массы новообразования. Считается, что небольшие опухоли принципиально чувствительны к цитостатикам, по сравнению с превышающими их во много раз по объему.

Объяснением меньшей эффективности химиотерапии при значительной массе опухоли могут быть снижение ее васкуляризации, что затрудняет доступ препарата к опухолевым клеткам; низкое содержание пролиферирующей фракции клеток, а также особенности индуцированной онколитиком кинетики гибели клеток новообразования.

С целью повышения эффективности химиотерапии в настоящее время предлагаются различные методы оценки индивидуальной чувствительности клеток опухоли к цитостатикам.

Для этого используют приготовленные из удаленной опухоли пациента краткосрочные культуры клеток. На таких культурах выполняют тесты для оценки влияния препаратов на размножение клеток (эффективность клонирования клеток, включение в клетки меченого тимидина и др.), на целостность клеточной мембраны (DiSC-метод); для изучения экспрессии отдельных белков или генов лекарственной устойчивости (в частности, Pgp, BCL-2, ферментов системы глутатиона) и другие.

Предложен также метод культивирования фрагментов удаленной опухоли в специальной камере, имплантированной в брюшную полость лабораторным животным (крысам, мышам), и оценкой воздействия введенного в брюшную полость цитостатика на клетки данной опухоли методом авторадиографии.

Так как цитостатик вводится животному, этот метод позволяет испытывать действие на опухоль не только самих цитостатиков, но и продуктов их метаболизма, что делает его наиболее приближенным к реальным условиям клиники. Комплексное применение таких тестов позволяет выбрать адекватные схемы лекарственной терапии конкретному больному.

Однако сегодня возможности преодоления резистентности к противоопухолевым препаратам в клинике не очень широки. Чаще всего с этой целью используются рациональный подбор цитостатиков, оптимальные режимы введения и дозы химиопрепаратов и другие способы.

Угляница К.Н., Луд Н.Г., Угляница Н.К.

Читайте также: