Роль нейрегулинов и фактора роста гепатоцитов в развитии кастрационно-рефрактерного рака предстательной железы

Только 80 % больных с метастатическим раком предстательной железы реагируют на 1-ю линию гормональной терапии в виде химической или хирургической кастрации, у оставшихся больных развивается кастрационно-рефрактерный рак (КРРПЖ), что ухудшает их выживаемость [18].

Общеизвестным является факт, что развитие резистентности к антиандрогенной терапии ассоциировано с активацией сигнальных путей, которая приводит к стимуляции пролиферации раковых клеток, их миграции и инвазии, в связи с чем особое внимание уделяется тирозинкиназным рецепторам ErbB и c-Met и их лигандам, которые принимают активное участие в этих процессах [37]. С этих позиций в настоящее время активно изучаются новые патогенетические подходы для диагностики и лечения КРРПЖ.

Семейство нейрегулинов и тирозинкиназа

ErbB, роль в онкогенезе

ErbB представляет собой семейство тирозинки-наз, состоящее из 4 членов: рецептор EGFR (EGFR, ErbB1), HER2 (ErbB2, p185neu), HER3 (ErbB3) и HER4 (ErbB4). EGFR связывается с 6 различными лигандами, включающими эпидермальный фактор роста, TGF-α, амфирегулин, гепарин связывающий эпидермальный фактор роста (heparin binding epidermal growth factor – HB-EGF), бетацеллюлин и эпирегулин [12]. Кроме того, существуют и другие лиганды, способные активировать ErbB, образующие семейство херегулинов (heregulin proteins) или нейрегулины (NRG). Они связываются с ErbB3 и

ErbB4 тирозинкиназами. В настоящее время выделено 3 таких ErbB лиганда: нейрегулин-2 (NRG-2) [7] нейрегулин-3 (NRG-3) и нейрегулин-4 (NRG-4) [13, 42]. Кроме того, показано, что HB-EGF, бета-целлюлин и эпирегулин могут активировать рецепторы ErbB3 и ErbB4 [7, 13, 42]. При связывании рецептора со своим лигандом происходит активация соответствующих сигнальных эффекторов, связанных с MAPK киназным сигнальным каскадом (mitogen-activated protein kinase pathway) и одновременно с фосфотидилинозитол-3-киназным путем (PI-3K).

Посредством связывания с соответствующими мембранными белками нейрегулины оказывают свое влияние на различные ткани, вызывая рост и дифференцировку клеток. Сигнальные пути, активирующиеся при связывании нейрегулинов с тирозикиназными рецепторами на поверхности нервных клеток ErbB, играют ключевую роль в регулировке пролиферации и дифференциации Шванновских клеток, формирующих миелиновый слой в периферической нервной системе.

Считается, что система нейрегулинов играет важную роль в развитии опухолей за счет регуляции HER2 рецепторов, называемых также ErbB2 [25, 29]. Велико значение нейрегулинов и их тирозинкиназных рецепторов в развитии ряда опухолей: рака молочной железы, плоскоклеточных карцином головы и шеи, а также рака предстательной железы [9, 15, 33].

В литературе показано разнонаправленное действие NRG на жизнедеятельность клетки, которое связано с типом активированного рецептора.

Развитие процесса клеточной гибели происходит при связывании с рецепторами ErbB-2/ErbB-3, а увеличение пролиферативной активности – при связывании с рецепторами ErbB-1/ErbB-1 или ErbB-1/ErbB-2. Такая модификация передаваемого сигнала от лиганда NRG и запускающаяся следом активация соответствующих тирозинкиназ объясняются активацией сигнального пути JNK (c-Jun N-terminal kinase), что осуществляется независимо от состояния протеинкиназы m-TOR, классически участвующей в передаче сигналов с активированных рецепторов [31]. Считается, что JNK внутриклеточный каскад активируется в ответ на действие внеклеточных стрессовых сигналов, следствием чего является изменение транскрипционной активности белков, регулирующих процессы клеточного деления и апоптоз. Также известно, что активация JNK сигнального пути находится в ассоциации с экспрессией рецепторов андрогенов, уровнем ПСА [35].

В ряде работ представлены данные о том, что ErbB3 связывающий протеин 1 (ErbB3 binding protein 1 – EBP1) осуществляет регуляцию экспрессии андрогеновых рецепторов (AR) и связанных с ними генов. H. Zhou (2011) предполагает, что одним из возможных механизмов развития КРРПЖ является отсутствие белка EBP1, что приводит к инициации транскрипции неактивных или поврежденных белков, составляющих AR [43]. Дополнительным действием ростовых факторов NRG является их влияние на процесс ангиогенеза. Нейрегулины способны усиливать продукцию VEGF за счет активации ErbB3 через аутокринные и паракринные механизмы, а именно за счет стимуляции p85 PI-3K/Akt, ERK1/2 (MAPK3/MAPK1) и p38 MAPK путей (MAPK14, MAPK11, MAPK12/ERK6 и MAPK13) [40].

Показано значение нейрегулинов в прогнозировании исхода рака предстательной железы. Высокое содержание лигандов связано с благоприятным прогнозом заболевания и увеличением безрецидивной и общей выживаемости больных. При этом снижение их экспрессии ассоциировано с развитием КРРПЖ [11].

С этих позиций становится понятным интерес исследователей к изучению применения препаратов, влияющих на выбранные сигнальные мишени. Так, в экспериментальных условиях показано, что длительная андрогенная аблация на культуре опухолей предстательной железы приводит к активации тирозинкиназ, Akt-m-TOR сигнального пути. При этом использование гормональной терапии на фоне применения ингибиторов m-TOR способствует увеличению цитотоксического эффекта и апоптозу опухолевых клеток, что, вероятно, обусловлено увеличением чувствительности опухоли к данным препаратам [28]. Также показано, что развитие нечувствительности к терапии ингибиторами тирозинкиназ на культуре клеток, резистентных к действию антиандрогенной терапии, связано с HER3 рецептором (ErbB3) [6]. В экспериментальных работах D. Carrion-Salip et al. (2012) представлен факт того, что ингибирование HER3 моноклональным антителом снижает уровень активации Akt-m-TOR сигнального пути и способствует восстановлению чувствительности данных клеток к действию ингибиторов тирозинкиназ.

Фактор роста гепатоцитов (HGF)

и его рецептор c-Met, роль в онкогенезе

Протоонкоген c-Met локализован на 7 хромосоме 7q21-31, его продуктом является тирозинкиназа c-Met. Этот рецептор расположен в большинстве эпителиальных клеток таких органов, как печень, поджелудочная железа, предстательная железа, почки [8]. Его лигандом является фактор роста гепатоцитов (HGF), который оказывает разнообразное действие на жизнедеятельность клеток, в том числе на их способность к миграции, процессы клеточной дифференцировки и морфогенеза тканей [5]. Данный ростовой фактор секретируется мезенхимальными клетками в качестве предшественника, который при действии экстраклеточных протеаз превращается в его активную форму.

При связывании рецептора с его лигандом происходит фосфорилирование тирозинкиназ, находящихся в составе рецептора, что сопровождается активацией сигнальных эффекторов, таких как рецептор ростового фактора, связанный с протеином 2 (growth factor receptor-bound protein 2 – GRB2), Src, представленный гомологом 2 (Src homology-2-containing – SHC) и других. Результатом подобного действия является активация различных сигнальных каскадов: MAPK, связанного с пролиферацией клеток, изменением клеточной подвижности и регуляцией клеточного цикла [27]; PI3K/Akt, JNK, [10], STAT3 [38], что сопровождается активацией процессов инвазии и распространения опухолевых клеток [34].

В последнее время большое значение придается взаимодействию между изучаемыми ростовыми факторами [20]. Так, тирозинкиназа c-Met связана с системой эпидермального фактора роста (EGFR). Выявлена активация c-Met при связывании EGFR с соответствующими лигандами (EGF, TGF-α) [17]. Существуют доказательства связи с-Met c другими членами EGFR семейства, такими как ErBb2 и ErbB3 [3]. Также существуют свидетельства его связи с рецепторами тромбоцитарного фактора роста (platelet-derived growth factor receptor – PDGFR) и Axl, что играет важную роль в развитии рака мочевого пузыря [39].

Фактор роста гепатоцитов и его рецептор c-Met играют важную роль в прогрессировании рака предстательной железы. В ряде работ показан высокий сывороточный уровень фактора при развитии метастатического рака предстательной железы [26], что ассоциировано с плохим исходом заболевания [14]. Активация с-Met выявлена в 75– 100 % метастатических опухолей и ассоциирована с развитием КРРПЖ [19]. В целом высокий уровень экспрессии c-Met, по мнению ряда авторов, может рассматриваться в качестве дополнительного информативного показателя, позволяющего идентифицировать больных с неблагоприятным прогнозом заболевания [30].

Учитывая важную роль гиперактивации c-Met в развитии гормонрезистентного рака предстательной железы, в настоящее время формируются подходы для оценки в качестве мишеней таргетной терапии основных метаболитов этого сигнального пути [21]. В условиях эксперимента показано, что применение ингибиторов c-Met в комбинации с антиандрогенной терапией демонстрирует противоопухолевую активность на культуре клеток рака предстательной железы [36], а также способствует увеличению чувствительности клеток опухоли к ионизирующему излучению [41].

На основании данных патогенетических механизмов разрабатываются подходы к развитию таргетной терапии КРРПЖ [37]. Так, известно, что препарат лапатиниб (lapatinib) может снижать уровень активации ErbB при их связывании с лигандом NRG, а кризотиниб (crizotinib) – с-MET при связывании с HGF. Результатом подобного действия является снижение активации сигнального метаболита Akt и снижение пролиферативной активности опухолевых клеток.

Протеолитическая регуляция ErbB и c-Met сигнальных путей

Важное регулирующее влияние на каскады сигнальных систем в клетке оказывают внутриклеточные протеиназы [1]. Известна роль протеасом в модификации и расщеплении основных компонентов сигнальных каскадов, активируемых тиро-зинкиназой ErbB. Показано, что 26S протеасомы осуществляют разрушение убиквитинированного белка p185HER2 – одного из компонентов мембранной части рецептора эпидермального фактора роста, что коррелирует с интенсивностью эндо-цитоза самого рецептора [24]. Значимое влияние на направленность и интенсивность протеолитической регуляции оказывают интегрины. Так, интегрин alpha6/beta1 способствует протеасом-зависимому разрушению лиганда Erb2 в опухоли молочной железы [32].

В настоящее время показано участие изучаемых лигандов в функционировании самой протеасом-ной системы. Имеются данные о том, что под влиянием нейрегулина происходит активация синтеза S4 АТФ-зависимой субъединицы 26S протеасом [4]. В ряде работ представлены данные о роли протеасом как основного регуляторного механизма связи нейрегулинов с компонентами других сигнальных систем. Отмечается зависимость между функционированием белков теплового шока Hsp70 и снижением нейрегулин-зависимой активации за счет усиления протеасомной деградации компонентов c-Jun сигнального пути [22].

Рис. 1. Схема протеолитической регуляции тирозинкиназ ErbB, с-Met в клетке.

Примечание: NRG – нейрегулин; c-Met – тирозинкиназа c-Met; HGF – фактор роста гепатоцитов; ErbB – тирозинкиназа ErbB; PI-3K – фосфатидилинозитол-3-киназа; AKT – протеинкиназа B; ERK1/2 – митоген-активируемая киназа (MAPK3/MAPK1);

JNK–c-Jun N-терминальная киназа

Протеолитическая регуляция системы фактора роста гепатоцитов (HGF) и его непосредственного рецептора также возможна при помощи протеасом. Цитоплазматическая часть рецептора c-Met разрушается в протеасомах, в то время как C-терминальные и N-терминальные части деградируют за счет презелин-регулируемого внутримем-бранного протеолиза (PS-RIP, presenilin-regulated intramembrane proteolysis) или при участии лизосом [16, 2]. Также выявлено, что бортезомиб – ингибитор протеасом – способен снижать уровень экспрессии HGF в клетках множественной миеломы в условиях эксперимента [23].

Можно полагать, что протеолитическая регуляция тирозинкиназ ErbB и c-Met возможна при участии протеасом на разных уровнях (рис. 1). Основными ключевыми мишенями протеолиза являются как сами рецепторы, так и компоненты сигнальных путей: PI-3K/Akt, ERK1/2 (MAPK3/ MAPK1). Стоит отметить, что существуют данные о том, что регуляторные взаимосвязи могут иметь непрямой характер за счет влияния лигандов на