Phyto-anti-estrogens are potential selective modifiers of biological reactions in breast cancer

Full Text

Эндокринотерапия является важным методом лечения гормонозависимых злокачественных опухолей репродуктивной системы (молочной, предстательной и щитовидной желез, яичников, шейки и тела матки), нейроэндокринных (карциноидных) опухолей, опухолей в перианальной зоне (гепатоид- ные). Этот вид лечения используется также при кахексии или паранеопластических синдромах [1]. Первыми были применены хирургические и лучевые способы эндокринотерапии. Еще в конце XIX века при метастатическом раке молочной железы (РМЖ) выполняли двустороннюю овариэктомию с последующей билатеральной адреналэктомией для выключения функции яичников у менструирующих женщин. Однако эти методы и предложенная позже гипофизэктомия не нашли широкого применения из- за ограниченного по продолжительности эффекта и высокой частоты тяжелых осложнений [2-9]. В середине XX века в эндокринотерапию вошли андрогены, в частности тестостерон, а при РМЖ прочное место заняли прогестины (1951). Наконец, синтез радиоактивного эстрадиола (1962) позволил обнаружить рецепторы к эстрогенам (РЭ) и определить уровень РЭ в тканях-мишенях для прогнозирования гормоночувствительности опухолей, в том числе РМЖ [10, 11]. Позже для коррекции гормонального статуса онкологических больных стали применять различные гормоны или их антагонисты: андрогены, антиандрогены, эстрогены и антиэстрогены, глюко- кортикоиды, тиреотропный гормон и т. п. [12]. Принципиальную разницу в механизме действия эндокринных и химиотерапевтических препаратов изложил Н.Н. Блохин в одной из своих лекций в конце 50-х годов: «Химиопрепараты действуют губительно на опухолевые клетки потому, что они отличаются по многим параметрам от нормальных клеток, от которых они произошли; а эндокринные препараты действуют на опухолевые клетки потому, что они сохранили ряд свойств нормальных клеток- предшественников, так как похожи на них». Таким образом, суть эндокринотерапии заключается в нейтрализации различными методами (хирургический, лучевой, медикаментозный) отрицательного влияния гормонов на развитие и/или прогрессирование гормонозависимого опухолевого процесса. Эстрогены Эстрогены - С18-стероиды, в основе которых лежит скелет эстрана. У человека выделяют 3 типа эстрогенов: эстрон, 17р-эстрадиол и эстриол. Образуются эндогенные эстрогены путем ферментативной реакции из андрогенов: эстрадиол - из тестостерона, а эстрон из андростендиона под воздействием ароматазы. Эстрон имеет более слабый эффект, чем эстрадиол, и после менопаузы его уровень преобладает. Взаимопревращение эстрадиола и эстрона в организме происходит с участием никотинамидаде- нин-динуклеотида. Основной путь их метаболизма - превращение в 16а-гидрокси-эстрадиол (эстри- ол), который является главным метаболитом. Распад эстрогенов происходит в печени. Они экскретируют- ся с мочой в виде эфиров с серной или глюкуроновой кислотой, причем эстриол выделяется преимущественно в виде глюкуронида, а эстрон - в виде эфира с серной кислотой [13]. Эстрогены обладают высокой биологической активностью в концентрациях на 1-3 порядка ниже, чем у других стероидных гормонов. С помощью транспортной системы крови эстрогены доставляются к органам-мишеням (матка, влагалище, мочеиспускательный канал, молочные железы, печень, гипоталамус, гипофиз), проникают через клеточные мембраны в цитоплазму, где связываются с РЭ. Образующийся рецепторный комплекс переходит в ядро клетки и взаимодействует с эстроген-эффекторными элементами генома и специфическими внутриклеточными белками, индуцирующими синтез мРНК, белков и высвобождение цитокинов и факторов роста. Это определяет проявление биологического эф- LITERATURE REVIEW фекта на клетки, ткани, органы-мишени и организм в целом. Эстрогены оказывают сильное феминизирующее влияние на организм, стимулируя развитие матки, маточных труб, влагалища, стромы и протоков молочных желез, формирование вторичных половых признаков по женскому типу. Они способствуют цикличному отторжению эндометрия, которое сопровождается менструальным кровотечением. Кроме того, эстрогены оказывают прокоагулянтное действие на свертывающуюся систему крови за счет индукции синтеза в печени витамин К-зависимых факторов свертывания крови (II, VII, IX, X), а также снижают концентрацию антитромбина III. Эстрогены оказывают антиатеросклеротическое действие, повышают содержание липопротеинов высокой плотности, уменьшают содержание липопротеинов низкой плотности и холестерина; при этом уровень триглицеридов повышается [14]. Эстрогены модулируют чувствительность рецепторов к прогестинам и симпатическую регуляцию тонуса гладкой мускулатуры, стимулируют переход внутрисосудистой жидкости в ткани и вызывают компенсаторную задержку в организме натрия и воды. Наряду с положительными свойствами эстрогены в зависимости от концентрации могут вызывать развитие гиперплазии и кистозно-железистое перерождение эндометрия, угнетать резорбцию костной ткани, а также приводить к возникновению злокачественных новообразований (прежде всего в молочной железе) [15]. Благодаря прямому или опосредованному (своеобразный метаболический цикл) образованию свободно-радикальных катехолэстрогенов, повреждающих ДНК и способствующих возникновению мутаций в клетках молочных желез, эстрогены являются фактором стимуляции роста и пролиферации РЭ+-клеток [16, 17]. Это послужило основанием для выделения двух типов гормонального канцерогенеза: промотор- ного и генотоксического. В первом случае эстрогены в чувствительной к ним ткани просто увеличивают число неопластических клеток, возникших в результате влияния какого-то канцерогенного фактора. Во втором, - повреждая ДНК, они сами выступают в роли канцерогенов. Антиэстрогены при РМЖ Молочная железа является мишенью для стероидных гормонов яичников, пролактина, плацентарных гормонов и опосредованно гормонов других эндокринных желез. Аутостимуляция роста является одним из признаков злокачественности опухолей, которые продуцируют различные факторы роста для связывания с соответствующими рецепторами. В случае РМЖ такими факторами выступают эстроген и прогестерон [18]. Пролиферация эпителия ацинусов, дольковых и междольковых протоков эссенциально зависит от уровня эстрогенов, тогда как андрогены в большей степени влияют на степень выраженности фиброза [19]. Считается, что наличие более 10% РЭ и рецепторов прогестерона (РП) в опухоли является благоприятным прогностическим признаком и свидетельствует о чувствительности опухоли к гормональной терапии [20]. Отсутствие рецепторов может быть связано с тем, что клетка была лишена их изначально или утратила в процессе своего роста под влиянием различных эндогенных или экзогенных факторов [21]. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Изучение уровня экспрессии РЭ является важным не только в тканях первичных опухолей, но и в метастазах, поскольку действие адъювантной гормональной терапии при РМЖ направлено на предупреждение их развития. Около 75% больных РМЖ имеют положительные РЭ и/или РП на поверхности опухолевых клеток, а взаимодействие этих рецепторов с эстрогеном стимулирует их пролиферацию и выживание [22, 23]. Последнее определило антиэстрогенную стратегию лечения путем использования ингибиторов ароматазы, сдерживающих образование эстрогенов у менопаузальных больных, а также селективных модуляторов эстрогенных рецепторов (СМЭР), блокирующих а-рецепторы эстрогенов в ткани молочной железы [24]. Ингибиторы ароматазы У женщин в менопаузе интенсивность синтеза стероидов в яичниках снижается и эстрогены в основном продуцируются в периферических тканях (жировой, мышечной, костной, печени, надпочечниках, строме), где стероидный продукт надпочечников андростенди- он превращается в эстрон и далее в эстрадиол. Превращение андрогенов в эстрогены происходит под воздействием ферментного комплекса ароматазы, состоящего из гемопротеина цитохрома Р450 и фла- вопротеина. Наряду с действием в периферических тканях ароматаза активна и в самой опухолевой ткани молочной железы, обеспечивая локальный источник эстрогенов, поэтому ингибирование ароматазы, вероятно, в большей степени может обеспечить «полную» блокаду эстрогенов, чем, например, хирургическое удаление эндокринных желез [25]. Ингибиторы ароматазы присоединяются к каталитической части, при этом подавление активности фермента агентами нестероидной структуры, например имидазолами или триазолами, взаимодействующими с цитохромной Р450-частью ферментной системы, носит обратимый характер. Первым ингибитором ароматазы был аминоглютетимид (мамомит, ориметен), имевший серьезные побочные реакции, требующие даже назначения глюкокортикоидов. В настоящее время синтезированы и используются менее токсичные нестероидные ингибиторы арома- тазы последнего поколения: анастрозол (аримидекс), ворозол, летрозол (фемара) Приниципиально новым и наиболее перспективным в лечении РМЖ на сегодняшний день представляется стероидный ингибитор ароматазы экземестан (аромазин), сходный по биохимической формуле и механизму действия с андро- стендионом и не нуждающийся в заместительной терапии глюкортикоидами [26-28]. Селективные модуляторы эстрогенных рецепторов Новые данные о влиянии эстрогенов на конформацию РЭ изменили представление о действии стимуляторов и блокаторов и позволили разработать принципиально новые препараты избирательного действия - СМЭР. Стимулятор связывается с единственным рецептором и во всех тканях-мишенях регулирует транскрипцию генов по одному и тому же механизму, а блокатор просто конкурирует с гормоном за рецептор. Они не являются эстрогенами, но способны взаимодействовать с РЭ и выступать в роли антиэстрогенов [29]. Применение СМЭР в клинической практике для профилактики и лечения ряда заболеваний основано на их специфическом эстроген-агонистическом и эстроген-антагонистиче- ском влиянии на РЭ в различных клетках. Известно, что при связывании с агонистом или антагонистом РЭ подвергается конформационным изменениям, способствующим его спонтанной димеризациии и облегчающим последующее взаимодействие димера со специфическим ответным элементом для эстрогенов, локализованном в гене-мишени [30]. Эффекты СМЭР зависят от относительного уровня экспрессии кофакторов (корепрессоров и коактиваторов). Эстроген облегчает взаимодействие РЭ с белками-коакти- ваторами, необходимыми для запуска транскрипции генов. При связывании РЭ с антагонистом, наоборот, происходит взаимодействие рецептора с белком-ко- репрессором. Связывание рецептора с различными СМЭР позволяет принять РЭ-конформацию, отличающуюся от той, которая вызывается классическими агонистами или антагонистами [31]. Особое внимание заслуживают СМЭР, обладающие антиэстрогенным влиянием на молочные железы и эндометрий. В настоящее время активно исследуются клинические возможности применения СМЭР для лечения широкого спектра заболеваний, а также для контрацепции. Уникальность фармакологии СМЭР может быть объяснена тремя взаимодействующими механизмами: 1) дифференциальной экспрессией РЭ в определенных тканях-мишенях; 2) дифференциальной конформацией РЭ при связывании с лигандом; 3) дифференциальной экспрессией и связыванием корегуляторных белков с РЭ [32]. Полагают, что относительные уровни экспрессии двух изоформ РЭа и РЭР определяют клеточный ответ на эстрогены. СМЭР могут функционировать как полные антагонисты, действуя через РЭр на гены, содержащие ответные элементы, но могут играть роль и частичных агонистов, действуя через РЭа [33]. Открыто более 20 корегуляторных белков, которые связываются с РЭ и модулируют их функцию и более 70 молекул со свойствами СМЭР, относящихся к различным группам в зависимости от фармакологической структуры [34]. Препараты класса СМЭР кломид, тамоксифен, торемифен (фарестон), ралоксифен, дролоксифен, идоксифен, лазофоксифен, циклофилин и пр. являются по своей структуре нестероидными веществами. К стероидным СМЭР относится только фульвестрант (фазлодекс). Один из первых (1971) и наиболее часто используемый тамоксифен, производное трифенил- этилена, применяют для лечения распространенного и прогрессирующего РМЖ, а также предупреждения метастазирования. Главные продукты биотрансформации тамоксифена представлены глюкуронидом и другими конъюгатами. Более активный антиэстроген, чем сам тамоксифен, - промежуточный продукт (моногидроксипроизводное), который образуется в результате гидроксилирования ароматического кольца. Наряду с доказанным лечебным эффектом тамоксифен обладает и самым широким спектром побочных эффектов. Он может вызывать снижение уровня глюкозы и лейкоцитов в крови за счет клеток лимфоцитарного ряда, уменьшение активности щелочной фосфатазы и антитоксической функции печени. При высоких дозах вызывает холестаз и образование желчных камней, негативно влияет на костную систему, увеличивая риск развития остео- пороза и переломов, частоту развития ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда и тромбоэмболий легочной артерии. При многократном приеме вызывает гиперплазию лимфоидной ткани селезенки и лимфатических узлов, извращая естественную реакцию иммунной системы организма. Значительно и длительно увеличивает уровень стероидных гормонов, стимулируя рост опухолевых клеток и в 4 раза увеличивая риск развития рака печени и, главное, эндометрия. Новые СМЭР - фитоантиэстрогены Поиски СМЭР среди других растительных объектов привели к фитоэстрогенам (ФЭ). Среди них наиболее значимы биофлавоноиды и лигнаны, которые содержатся в различных растениях, грибах и в организме человека в чистом виде или в качестве предшественников соединений с эстрогенной активностью. ФЭ имеют общий каркас в виде 2,3-дибензил-бутана и в качестве активного метаболита - энтеролактон. Они способны связываться с РЭ, проявляя при этом эстрогенное и (или) антиэстрогенное действие в зависимости от дозы. По структуре ФЭ обладают определенным сходством с 17р-эстрадиолом, природным лигандом РЭа и РЭР и имеют близкую с ним молекулярную массу. Обнаруженная способность лигна- нов энтеролактона и энтеродиола активно реагировать с РЭ клеток РМЖ позволила рассматривать ФЭ в качестве соединений, обладающих способностью мимикрировать или блокировать действие эндогенных РЭ [35-37]. Таким образом, ФЭ способны модулировать специфические ответы тканей-мишеней репродуктивных органов и, следовательно, влиять на рецепцию, продукцию и метаболизм эндогенных гормонов, а также на их действие на клеточном уровне. Гормоноподобную активность ФЭ связывают и с другими механизмами, например, с образованием в печени связывающих глобулины половых стероидов, ингибированием перехода андростендиона в эстрон, а последнего в 17р-эстрадиол, или ингибированием активности тирозин-специфической протеинкиназы, играющей важную роль в регуляции трансформации и пролиферации клеток [38-40]. В зависимости от уровня в организме эндогенных эстрогенов и метаболических форм ФЭ могут проявлять как эстрогенное (способность выступать в качестве антагониста РЭ, предотвращающего его связывание с лигандом РЭ - 17р-эстрадиолом), так и антиэстрогенное действие (способность выступать в качестве лиганда-агониста РЭ, связываясь с РЭ). Ан- тиэстрогенное действие определяют несколько факторов, в том числе состояние репродуктивной системы в момент воздействия и особенности введения ФЭ (однократно, дробно, длительно). Свойства агонистов и антагонистов эндогенных стероидов эссенциально зависят от дозы (концентрации) - чем она выше, тем более выражен антиэстрогенный эффект [41]. Фитоантиэстрогены (ФАЭ) оказывают кардио- протективное действие, предотвращают развитие остеопороза и уменьшают выраженность симптомов климактерического периода и одновременно риск развития гормонозависимых опухолей. Причиной этого является преимущественное связывание ФАЭ с РЭР, чаще встречающимися в костях, мозге, эндотелии сосудов, мочевом пузыре, в то время как связывание с РЭа, преобладающими в органах репро- LITERATURE REVIEW дуктивной системы, в 1000-10 000 раз слабее, чем эстрадиола. ФАЭ не образуют полноценный комплекс с РЭа, а только блокируют их, мешая связываться с эндогенными эстрогенами, а на те органы, где преобладают РЭР, ФЭ оказывают эстрогенное действие [42]. ФАЭ не ограничивают свой эффект РЭ и ферментами стероидогенеза. У многих из них обнаружен цитостатический эффект по отношению к гормононезависимым видам рака (молочной и предстательной желез) и к опухолям, изначально не относящимся к репродуктивной сфере: раку легкого, толстой кишки, щитовидной железы, кожи и др. На клеточном уровне показана индукция апоптоза по следующим механизмам [43, 44]: • подавление экспрессии генов, отвечающих за синтез белков Bcl-2, и возрастание коэффициента Bax/Bcl-2; • усиление конформационных изменений Bax с последующей транслокацией его из цитозоля в митохондрии, уменьшением мембранного потенциала и высвобождением цитохрома С в цитозоле с активацией каспаз 9 и 3; • подавление экспрессии гена, отвечающего за синтез белка IAPs (inhibitor of apoptosis proteins); • фосфорилирование митогенактивированной про- теинкиназы МАРК, возрастание внутриклеточного Са++ с активацией образования активных форм кислорода; • образование ДНК-комплексов с топоизомеразой I и топоизомеразой II; • усиление проапоптотического действия цитоста- тиков (апигенин + 5ФУ); • блокирование митотического цикла опухолевых клеток в S- и G2/M-фазах; Кроме того, ФАЭ свойственны антиоксидантная, антигипоксантная, противовоспалительная, иммуномодулирующая и вазоактивная активность, а также снижение уровней остеопороза, плазменного холестерина и липопротеинов низкой плотности [45-53]. Лигнаны Фармакологическое значение среди ФАЭ имеют лигнаны (1936) - дифенольные соединения растительного происхождения, состоящие из двух пропил- бензольных (С3-С6) структурных фрагментов, соединенных между собой атомами С8 и С8’ [54]. Лиг- наны образуются из фенилаланина путем димериза- ции замещенного коричного спирта (так называемые монолигнолы) до производного дибензилбутана. Реакция катализируется окислительными ферментами и регулируется специальными белками. Структурное разнообразие лигнанов обусловлено наличием присутствующих в бензольных кольцах различных функциональных заместителей при ароматических и алифатических атомах углерода, характером связи между ними, а также степенью насыщенности ядер и их боковых цепей (в частности, связи С8 и С8’) и степенью окисленности С-атомов. Наиболее часто в составе ароматических колец имеются спиртовые, альдегидные, кислотные, гидроксильные (-ОН), метоксильные (-ОСН3) группы, а дегидрируясь, последние могут давать метилендиоксигруппы (О- СНр. В некоторых случаях при окислении углеродный скелет (С3) может быть модифицирован циклизацией с образованием оксидных (тетрагидрофуран, ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Конидендрин Секоизоларицирезинол Метайрезинол V "а О "Г ^осн. ОН ОН ОСН, осн. Ларицирезинол Пинорезинол 7-гидрокси-метайрезинол Рис. 1. Лигнаны. ОН (-)-Секоизоларицирезинол Пропилбензол Углеродный скелет лигнанов Рис. 2. Секоизоларицирезинол. тетрагидрофурофуран) или лактоновых циклов [55]. Среди лигнанов хорошо известны слабые эстрогены: секоизоларицирезинол, 7-гидрокси-метайрезинол, метайрезинол, пинорезинол, конидендрин, ларици- резинол и др. В настоящее время известно более 200 представителей этой группы [56] (рис. 1). Классификация лигнанов основана на строении углеродного скелета. В настоящее время практическое применение имеют производные дибензилбу- тана (кислота гваяретовая и кубебин), дибензоциклооктадиена (схизандрин), дибензилбутиролактона (арктиин), 2,6-дифенилтетрагидрофурофурана (си- рингарезинол, его гликозид элеутерозид Е, сезамин), 1-фенилтетрагидронафталин-2,3-бутиролактона и флаволигнаны, имеющие более сложную структуру (С6-С3-С6-С3-С6) и сочетающие в себе свойства флавоноидов и лигнанов (силибин, силидианин и си- лихристин) [57]. В качестве СМЭР в настоящее время рассматривается секоизоларицирезинол (СЕКО), который прошел доклиническое изучение в ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина» Минздрава России и подготовлен для клинического изучения при раке молочной железы в качестве нового СМЭР - функционального аналога тамоксифена [58-62]. Секоизоларицирезинол СЕКО содержится в достаточных для лекарственного средства количествах в сучковых зонах лиственницы и пихты. Впервые в РФ СЕКО был выделен в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН по оригинальному методу [63]. По структуре СЕКО представляет собой дифенольное соединение, в качестве заместителей при ароматических и алифатических атомах углерода выступают О№ и OCH-группы (рис. 2). Известно, что СЕКО3 нерастворим в воде и при пероральном введении проявляет антиоксидантные, антитромбоцитарные и эндотелийпротекторные свойства, связанные со снижением вязкости крови, а также антиэстрогенные свойства, связанные со способностью блокировать. Изучение, проведенное нами на РЭ+-моделях РМЖ, показали, что СЕКО при пероральном применении в широком диапазоне доз значимо и воспроизводимо ингибирует рост опухоли и может рассматриваться как фитоантиэстроген со свойствами СМЭР [58, 61]. С помощью эпителиального маркера эстрогенеза СК19+ показано отсутствие проэстроген- ного действия СЕКО в эффективных дозах [64-66]. Заключение В обзоре проанализирована информация о свойствах различных антиэстрогенных лекарственных средств различного механизма действия в свете современных представлений об эндокринотерапии эстроген-позитивного рака молочной железы (РМЖ/ РЭ+). Приведены отдельные препараты для анти- эстрогенной терапиии РМЖ: ингибиторы ароматазы и селективные модификаторы биологических реакций (СМЭР) и пути их антипролиферативного действия. Описаны значимые лечебные и побочные эффекты, а также возможность сочетания разных антиэстрогенов. Особый упор сделан на отечественные растительные эстрогены/антиэстрогены, отличающиеся отсутствием характерной для известных СМЭР токсичности. Даны структура и свойства перспективного фитоантиэстрогена секоизоларицирезинола (СЕКО), показавшего значимое антипролифератив- ное действие на моделях эстроген-позитивного РМЖ при отсутствии проэстрогенной активности in vivo. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

About the authors

Juliya A. Borisova

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

Email: gsmir53@yandex.ru
Junior researcher of the Laboratory for combination therapy of tumors of the Research Institute of Experimental Diagnostics and Therapy of Tumors Moscow, 115478, Russian Federation

G. B Smirnova

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

Moscow, 115478, Russian Federation

I. Zh Shubina

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

Moscow, 115478, Russian Federation

Z. S Shprakh

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

Moscow, 115478, Russian Federation

E. M Treshchalina

N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center

Moscow, 115478, Russian Federation

References

Supplementary files