Гипоталамические нонапептиды и канцерогенез: дискуссионные вопросы

Известно, что под гормональным контролем протекают все основные этапы развития организма от момента его рождения до глубокой старости, а также все ключевые процессы его жизнедеятельности. Важным звеном в регуляции многих функций организма выступают гипоталамические нейросекреторные центры [1]. В реализации их функций большая роль отводится гипоталамическим нейропептидам, влияющим на многие процессы в организме: экспрессию генов, формирование клеточного и тканевого фенотипов, цитологическую дифференцировку тканей, поддержание гомеостаза, поведение человека и многие другие [2,3]. Основными нейропептидами являются вазопрессин и окситоцин (ОТ). В то время, как группа гормонов вазопрессина изучена достаточно хорошо, количество исследований, посвященных изучению окситоцина значительно меньшее [4]. В связи с этим, целью настоящего обзора явилось освещение данных литературы о структуре, основных свойствах и роли ОТ в регуляции физиологических и патологических процессов в организме.

ОТ впервые был извлечен H.Dale из задней доли гипофиза в 1906г. Химическая структура была установлена Du Vincaund в 1953 г., а ген, кодирующий ОТ открыт в 1983 г. H. Land [5]. Известно, что ОТ продуцируется и высвобождается крупными нейросекреторными клетками гипота-ламо-гипофизарной нейросекреторной системы, локализованной в медиальной части передней доли гипоталамуса (включающей парные пара-вентрикулярные ядра на каждой стороне дорсолатеральной стенки третьего желудочка и парные супраоптические ядра) и в задней доле гипофиза [6]. Паравентрикулярные ядра состоят, в основном, из ОТ-секретирующих нейронов. Аксоны данных пептидхолинергических нейронов идут через гипофизарную ножку в заднюю долю гипофиза, формируя гипаталамо-гипофизарный тракт с образованием аксовазальных контактов, включая формирование телец Геринга. Тельца Геринга представляют расширения терминалей аксонов нейросекреторных клеток гипоталамуса, откуда нейросекрет, по мере необходимости, поступает в общую гемоциркуляцию, оказывая значимое метаболическое действие на весь организм [7].

ОТ представляет собой нонапептид, который состоит из шестичленного кольца, замкнутого дисульфидными связями, а также боковой цепи из 3 аминокислот [8]. Наиболее вероятным предшественником ОТ можно считать аргинин-вазотоцин, сочетающий структурно-функциональные свойства гормонов окситоцинового ряда [9]. Помимо ОТ в гипоталамусе синтезируются белки носители – нейрофизины. Основной функцией нейрофизи-нов, в частности нейрофизина I, является нахождение, связывание, хранение ОТ внутри гранул до выхода в кровоток. ОТ, находящийся в гранулах высвобождается под действием ацетилхолина и катехоламинов. Имеется также небольшое количество ОТ не связанного с нейрофизином I, самостоятельно проникающего через мембрану нейросекреторных окончаний [10].

Свои физиологические свойства ОТ реализует связываясь с окситоциновым рецептором (ОТР). Его структура была впервые описана в 1992г. [11]. Рецепторы к ОТ экспрессируются в разных тканях организма, но их распространение сильно варьируется как внутри, так и между видами организмов [12]. Основная масса ОТР расположена в цитоплазматической мембране клеток миометрия и в мембране миоэпителиальных клеток молочной железы. В отличие от вазопрессина, имеющего два типа рецепторов, ОТ имеет только один тип рецептора, который кодируется хромосомой 3p26.2. [13].

ОТР представляют собой белки, которые являются представителями семейства родопсина (GPCR), и имеют семь трансмембранных доменов, которые взаимодействуют с семейством G белков [14]. G белки – внутриклеточные белки, передающие информацию с поверхности клетки вглубь нее с последующей активацией различных ферментов. Они могут усиливать или подавлять действие биологически активных веществ [15-19]. Известно три типа G-белков: Gq, Gs и Gi. Белок Gq активирует фосфолипазу С. Белки Gs и Gi, соответственно, стимулируют и ингибируют мембранный фермент аденилатциклазу [20].

Отметим, что G белки по строению являются гетеротримерами, состоящими из трех субъединиц: α, β, γ. Непосредственная роль в передаче сигнала принадлежит α-субъединице, которая отличается от других субъединиц в структурном и функциональном плане, тогда как β- и γ-субъединицы имеют сходное строение. Субъединица α обеспечивает связывание любого G-белка со своим рецептором [21]. Дифференцировка G-белков происходит в зависимости от того, какая α-субъединица ассоциирована с двумя другими субъединицами.

Известно, что связывание ОТ с его рецептором приводит к активации последнего. Этот процесс реализуется тремя различными механизмами с участием G-связывающих протеинов:

• 1.    Основной механизм - Gαq11/ фосфолипазa С /инозитолтрифосфат каскад. При связывании ОТ с OTР происходит активация Gαq11 и фосфолипазы С, которая расщепляет фосфоинозитолфосфат 2 до инозитолтрифосфата и диацилглицерола. Инозитолтрифосфат связываясь с рецепторами к инозитолтрифосфату и с рианодиновыми рецепторами индуцирует высвобождение кальция из внутриклеточного депо и активацию протеинки-назы С [22].

• 2.    Активация протеина Gαq11 приводит к деполяризации мембраны и активации потенциал-зависимыx кальциевыx каналов. В результате этого происходит высвобождение внутриклеточного кальция, увеличивается его концентрации в

• 3.    Дополнительный каскад активации OTР реализуется через повышение активности ми-тоген-активированной протеинкиназы. В свою очередь митоген-активированная протеинкиназа запускает транскрипцию генов, отвечающих за пролиферативный эффект в тканях. Повышение активности митоген-активированной протеинки-назы, также стимулирует высвобождение внутриклеточного Сa2+ и секрецию простагландинов, что способствует сокращеию мышечной ткани [25, 26].

экстрацеллюлярном матриксе, что стимулирует образование протеина кальмодулина. Комплекс Ca2+/кальмодулин активирует кальмодулинки-назу, которая способствует сокращению мышц во время родов [23,24].

Установлено, что ОТР имеются в матке, молочной железе. Однако в последнее время было открыто много различных типов клеток, имеющих данные рецепторы. ОТР обнаружены на эндотелиальных клетках сосудов [27-31], в сердце [32], гипоталамусе, аденогипофизе [33, 34], почечном эпителии [35], остеобластах и астроцитах [36-38]. Кроме связывания с собственными рецепторами ОТ может связываться с вазопрессиновыми V1a- и V2-рецепторами. V1a-рецепторы расположены на гладкомышечных клетках сосудов, гепатоцитах, тромбоцитах [35]. V2-рецепторы имеются на мембране почечного эпителия и на эндотелиальных клетках [39]. При связывания с вазопрессиновыми рецепторами эффекты ОТ более слабые [40].

Эстрогены и прогестерон, соответственно, стимулируют и ингибируют синтез ОТР, поэтому концентрация этих рецепторов в гладкой мускулатуре матке возрастает к концу беременности, достигая своего максимального уровня в первом периоде родов. Подобная динамика увеличения концентрации ОТР наблюдается и в эндометрии, где ОТ стимулирует продукцию простагландинов. Простагландины оказывают влияние на миоциты матки паракринным путем за счет активации сокращений гладких мышц [41].

В молочной железе основной эффект ОТ связан с лактацией. Наличие ОТР на миоэпителиальных клетках приводит к их сокращению под действием ОТ и освобождению секрета [42-44].

Обращает на себя внимание иммуномодулирующая способность ОТ, которая опосредуется его взаимодействиями со специфическими рецепторами, находящимися на поверхности лимфоидных клеток. Так, в эксперименте клетки селезенки мышей фенотипа CD8+, стимулированные стафилококковым энтеротоксином А, продуцировали гамма-интерферон под действием ИЛ-2. При отсутствии ИЛ-2, агонисты ОТ полностью восполняли продукцию гамма-ин-терферона [45], индуцировали пролиферацию и рост Т-лимфоцитов, предохраняли их от апоптоза и препятствовали развитию иммунологической толерантности [46, 47]. Также отмечено, что многие лимфокины и цитокины способны влиять на чувствительность ОТР к ОТ. При саркоме Капоши, в развитии которой воспалительный компонент играет важную роль, цитокины, вырабатываемые CD8+ и CD4+ лимфоцитами, регулировали чувствительность ОТР к ОТ [48]. Именно с этим фактом связывают стимулирующий эффект ОТ на пролиферацию эндотелиальных клеток. В тоже время, фактор некроза опухоли α, ИЛ-2, ИЛ-6 не влияли на чувствительность рецепторов к данному нейропептиду, а ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-4 подавляли их активность [49, 50].

Важно отметить, что способность синтезировать ОТ характерна не только для клеток гипоталамуса. Установлено, что этой способностью обладают миоэпителиальные клетки молочной железы, как в норме, так и при раке [49, 51-53], а также клетки мелкоклеточного рака легкого [54].

Кроме перечисленных выше эффектов ОТ способен влиять на пролиферацию, рост и миграцию клеток. Единого мнения авторов относительно стимуляции или ингибирования ОТ этих процессов нет. Так, A.H. Taylor с соавт. отметили, что ОТ стимулирует пролиферацию клеток [30]. Это было отмечено в клетках миометрия [55], астроцитах [56], остеобластах [57]. Однако в исследовании P. Cassoni был выявлен, напротив, ингибирующий эффект ОТ на процессы клеточной пролиферации [31]. В свою очередь, Y. Ito не обнаружил влияния ОТ на пролиферацию клеток [58], а отдельные исследователи отметили, что при одинаковых условиях и дозах введения ОТ может стимулировать или подавлять пролиферацию клеток [12]. Объясняя этот факт первоначально считали, что противоположные эффекты ОТ на пролиферацию клеток могут быть связаны с активацией различных сигнальных путей, а именно, взаимодействием ОТ с собственным рецептором или рецептором к вазопрессину 2 типа. Согласно этой точке зрения взаимодействие ОТ с ОТР ингибирует пролиферацию, а с рецептором к вазопрессину – стимулирует. Взаимодействие ОТ с вазопрессиновыми рецепторами 2 типа приводит к активации цАМФ-протеинкиназного пути, который является сигнальным для данных рецепторов [59]. В результате этого происходит увеличение уровня внутриклеточного цАМФ и селективного ингибитора протеинкиназы, что в итоге приводит к антипролиферативному эффекту, так как протеинкиназа в норме стимулирует клеточную пролиферацию [60-62].

Другая точка зрения заключается в том, что влияние ОТ на клеточную пролиферацию может быть связано с концентрацией кавеолина-1 в липидном слое цитоплазматической мембраны клеток. Кавеолин-1 относится к группе мембранных белков, ответственных за процессы клеточной адгезии, роста и выживаемости. При низкой концентрации кавеолина-1 взаимодействие ОТ с ОТР ингибирует пролиферацию клеток. В случае наличия кавеолина-1 в липидном слое мембраны, ОТ обладает сильным стимулирующим действием на клеточную пролиферацию [63, 64].

Существуют работы, свидетельствующие о том, что в регуляции роста клеток под действием ОТ важна роль отводится Gα-белку (α-субъединице G-белка). Напомним, что существует три вида G-белков: Gq, Gs и Gi-белки (60). Gαi-белки расположены за пределами липидного слоя клеточных мембран, а Gαq-белки – внутри липидного слоя. Связь ОТР с Gαi-белком ингибирует рост клеток, а с Gαq-белком - приводит к активации сигнального пути фосфолипаза С/Ca2+, что приводит к стимулированию роста клеток [65].

Влияние ОТ на рост клетки также зависит от уровня холестерина в цитоплазматической мембране. При его повышении происходит стимуляция роста клетки. Примером может служить накопление холестерина в миометрии в конце беременности [66], а также его накопление в солидных опухолях [67].

Интересно влияние ОТ процессы ангиогенеза и клеточной миграции. В частности отмечено, что ОТ стимулирует миграцию эндотелиальных клеток, подобно фактору роста эндотелия сосудов [68]. ОТ связываясь с ОТР, через взаимодействие с Gq-белком, активирует фосфолипазу С. Это приводит к повышению концентрации внутриклеточного кальция. Кальций связывается с кальмодулином и этот комплекс (Ca2+/кальмо-дулин) активирует эндотелиальную синтазу азота (eNOS), что ведет у продукции NO, активации изонилатциклазы и стимуляции миграции. Также ОТ активирует фосфатидилиозитол-3-киназа/АКТ сигнальный путь, который обеспечивает клеточную миграцию через фософолипаза С механизм

Стимуляция миграции эндотелиальных клеток в норме и при раке молочной железы происходит с участием протеаз, которые участвуют в разрушении базальной мембраны и ВКМ [69-73].

Учитывая связь ОТ с процессами клеточной пролиферации и миграции особый интерес представляет изучение его роли при злокачественных новообразованиях. Важность этих исследований подчеркивает то, что рецепторы к ОТ были обнаружены в опухолевой ткани при многих злокачественных новообразованиях, например, при раке молочной железы [19, 30, 31, 58], раке толстой кишки [22], при саркоме Капоши [5], раке яичника [67], раке эндометрия [78, 79], раке простаты [80-82], мелкоклеточном раке легкого

[83, 84], нейробластоме [85], остеосаркоме [86], хориокарциноме [83, 84]. Однако представленные данные весьма противоречивы. В ряде работ показана способность ОТ стимулировать пролиферацию эндотелиальных клеток [87, 88], в частности, при саркоме Капоши [89], карциноме толстой кишки [90], нейробластоме и глиобластоме [91], остеобластоме [90]. Эти данные могут свидетельствовать о влиянии ОТ на процессы опухолевого ангиогенеза.

Ряд исследований свидетельствует о том, что ОТ может способствовать пролиферации опухолевых клеток при хориокарциноме [92] и мелкоклеточном раке легкого [83, 84]. В тоже время в большинстве исследований показано, что ОТ может ингибировать клеточную пролиферацию. Этот эффект был отмечен при раке молочной железы [31, 78, 90-93], в частности через эффекты эстрогенов [94], опухолях нервной системы [96], раке эндометрия [60, 78, 79], карциноме толстой кишки [90], раке яичника [67, 96-100], раке простаты [80, 81], нейробластоме [85], остеосаркоме [86]. При остеосаркоме ОТ может обладать двойным эффектом, стимулируя или подавляя клеточную пролиферацию [86].

Относительно влияния ОТ на инвазию опухолевых клеток известно значительно меньше, а полученные данные противоречивы. Ряд авторов свидетельствует об усилении инвазивных свойств клеток рака яичника под воздействием ОТ [101, 102]. Этот факт они объясняют тем, что ОТ способен активировать циклоксигеназа 1 и ци-клоксигеназа 2, которые являются активаторами матричных металлопротеиназ (ММР-14 и ММР-2). Известно, что ММР участвуют в разрушении клеточных мембран и экстрацеллюлярного матрикса. Повышение их уровня способствует инвазии и метастазированию опухолевых клеток [69-75, 97, 98]. В тоже время, Luo J. et al сообщили, что увеличение концентрации Е-кадгерина напротив, способен подавлять активность ММР-2, что приводит к снижению инвазии при раке яичника и простаты [103-105].

Процессы инвазии тесно связаны со способностью опухолевых клеток к миграции. Стимулирующий эффект ОТ на миграцию клеток был отмечен при раке простаты [106]. Однако, при раке яичника получены противоположные результаты [107]. При внутрибрюшинном введении ОТ подавлял миграцию клеток рака яичника и препятствовал их распространению.

Таким образом данные литературы свидетельствуют о том, что ОТ тесно связан с процессами клеточной пролиферации, миграции и ангиогенеза, которые, как известно, играют ключевую роль в опухолевой прогрессии. Рецепторы к ОТ обнаружены в опухолевой ткани при многих локализациях злокачественных опухолей. Однако противоречивость полученных данных, наличие различных сигнальных путей взаимодействия ОТ с клетками-мишенями свидетельствует о необходимости дальнейших исследований ОТР в опухолевых тканях различного генеза. Эти работы могут способствовать познанию механизмов опухолевой прогрессии и поиску новых направлений в лечении злокачественных новообразований.