Диссертация (Способы коррекции ранних механизмов канцерогенеза в органах репродуктивной системы), страница 7

S фазепредшествует временной промежуток, который называется G1, в течениекоторого клетка готовится к синтезу ДНК. Время от окончания синтеза ДНК идо начала митоза называется G2-периодом. Клетки в G1 фазе могут такженаходиться в состоянии покоя G0.

Основная часть клеток организма человека,которые не растут и не размножаются, находятся в G0 фазе.31Переход от одной фазы клеточного цикла к другой происходит вопределенном порядке и регулируется различными клеточными белками.Основными регуляторными белками считаются циклин-зависимые киназы(CDK), представляющие собой серин/треониновые протеинкиназы, которыеактивируются в определенных точках клеточного цикла.

Для периода G1характерна активность CDK4, CDK6 и CDK2, в S-фазу – CDK2, в G2 и Mпериоды – CDK1. Уровень CDK остается стабильным в течение клеточногоцикла, в отличие от регуляторных белков циклинов, активирующих CDK.Уровень циклинов, функционирующих в делящихся клетках, поднимается иопускается в течение клеточного цикла, что приводит к периодическойактивации CDK [Rank K.B., 2000; Pines J., 1994].

Различные циклинынеобходимы на различных фазах клеточного цикла. Циклины D1, D2 и D3связываются с CDK4 и CDK6 и образующиеся CDK-циклин D комплексы служатсигналом для вступления в G1 [Sherr C.J., 1994]. В отличие от других циклинов,циклин D экспрессируется не периодически. Синтез данного циклинапродолжается в течение всего периода стимуляции под действием фактора роста[Assoian R.K., 1997]. Циклин Е ассоциируется с CDK2, регулируя переход от G1к S фазе.

Комплекс циклина A с CDK2 необходим во время S фазы. Наконец,циклин A, взаимодействуя с CDK1, обусловливает вступление в митоз. Этапмитоза регулируется также циклином B в комплексе с CDK1.Активность CDK может быть нейтрализована белками-ингибиторамиклеточного цикла CKI, которые связываются либо непосредственно с CDK, либос CDK-циклин комплексами, регулируя активность CDK [Kamb A., 1998].Известно два различных семейства ингибиторов CDK: семейство INK4 иCip/Kip. Семейство INK4 включает в себя p15 (INK4b), p16 (INK4A), p18(INK4c), p19 (INK4d), которые специфично инактивируют G1 CDK (CDK4 иCDK6).

Образующиеся устойчивые комплексы CKI и CDK предотвращаютассоциацию с циклином D. Второе семейство ингибиторов Cip/Kip включает p57(Kip2), p21 (Waf1, Cip1) и p27 (Cip2). Они деактивируют комплексы CDK32циклин, характерные для G1 фазы, и в меньшей степени, CDK1-циклин Bкомплексы. p21 также ингибирует синтез ДНК. CKI регулируются внутреннимии внешними сигналами, в частности, экспрессия и активация p15 и p27,возрастает в ответ на трансформирующий фактор роста β (TGF-β), что приводитк остановке роста.Активность комплексов CDK-циклин регулируется протеинкиназамиСАК, которые активируют их путем фосфорилирования [Fisher R.P., 1994].Существенная роль САК как активатора комплексов CDK-циклин приурочена кG1/S-переходу.Здоровые клетки нуждаются в митогенных ростовых сигналах – факторах,вызывающих переход клеток из G0-фазы к клеточному делению.

Эти сигналыпередаются в клетку при помощи трансмембранных рецепторов, которыесвязываютразличныеклассысигнальныхмолекул:факторыроста,внеклеточные матричные компоненты, молекулы клеточной адгезии.Инактивация генов-супрессоров опухолей, таких как p53 и pRb, приводитк дисфункции белков, которые в нормальном состоянии ингибируютпрогрессирование клеточного цикла. Дерегулирование клеточного цикла прираке происходит и в результате мутации ключевых белков клеточного цикла.Мутации были обнаружены в генах, кодирующих CDK, циклины, CDKактивирующие киназы, CKI, субстраты CDK, чекпойнт-белки [McDonald E.R.,2000].

Активация CDK регулируется дефосфорилированием фосфатазамисемейства cdc25, в частности, на этапе G1/S фазы. При РМЖ наблюдаетсягиперэкспрессия cdc25B в 32% случаев, а также амплификация генов,кодирующих циклины D и E [Nilsson I., 2000; Hall M. 1996].Гиперпролиферация в условиях нарушения регуляции клеточного циклаявляется одной из причин развития неоплазий на ранних этапах канцерогенеза.При развитии неоплазий различных локализаций имеет место экспрессия тех илииных онкогенов, факторов роста, рецепторов к ним, транскрипционныхфакторов и тд.33В исследовании [Bortner D.M., 1997] у мышей, имеющих трансген βлактоглобулин-циклин E, наблюдалось развитие гиперплазии МЖ и ракалегкого.

Тем не менее, рак развивается только у 10% животных последлительного латентного периода (8-13 месяцев). Это указывает на то, что циклинЕ участвует в многоступенчатом развитии опухоли, но не является достаточнымфактором для развития рака. Предполагается, что дополнительные мутациимогут превратить трансген в онкоген. Одним из таких событий может быть Rasактивация.

Действительно, было обнаружено, что активированный Rasвзаимодействует с циклином Е, синергично кооперируя с ним в процессеонкогенеза [Haas K., 1997].Апоптоз или программируемая клеточная гибель сопровождаетсясовокупностью биохимических и физиологических изменений в цитоплазме,ядре и плазматической мембране. Ключевые ферменты, задействованные впроцессе апоптоза – цистеин-аспартат протеазы (каспазы). Начальный синтезкаспаз происходит в форме проферментов, т.н. прокаспаз. С точки зрения ихсубстрата различают инициаторные каспазы, и эффекторные (исполняющие)каспазы. Инициаторные каспазы способны расщеплять и активироватьэффекторные каспазы, которые разрушают клеточные мишени, что в конечномитоге приводит к гибели клетки.Одним из основных путей инициации программы апоптоза являетсярецептор-опосредованныйиливнешнийпуть.Внеклеточныелигандыактивируют процесс апоптоза при связывании с рецепторами, которые находятсяв плазматической мембране клетки, так называемыми рецепторами смерти (deathreceptors, DR).

Их отличительной чертой является наличие внеклеточной части,содержащей повторы, богатые цистеином – CRD (cystein rich domain). Наиболеедетально охарактеризованными DR вляются рецептор Fas (также называемыйАро-1 или CD95) и рецептор фактора некроза опухоли TNF-R, содержащиецитозольный домен смерти DD.

Fas-сигнализация сопровождается связываниемлиганда FasL с Fas, что приводит к тримеризации рецептора. Далее к34цитозольному «домену смерти» Fas через собственные DD присоединяетсяадаптерный белок FADD (fas associated death domain). FADD в дополнениесодержит эффекторный домен смерти (DED), способный взаимодействовать спрокаспазой-8(инициаторнойкаспазой).Рецептор-опосредованныйпутьсопровождается рекрутированием каспаз-8 с образованием комплекса DISC,состоящего из Fas, FasL, FADD и прокаспазы-8 (death inducing signaling complex),который вызывает активацию каспазы-8, запуская каспазный каскад (активируяэффекторную каспазу-3), приводящий к клеточной смерти.Другим путем индукции апоптоза является митохондриальной путь.

Вответ на ряд проапоптотических сигналов из митохондрий высвобождаетсяцитохром С, который активирует белок Apaf1, запуская формированиеапоптосомы,представляющейсобойолигомерныйкомплекс.Apaf1осуществляет активирующий протеолиз инициаторной каспазы-9, которая, всвою очередь, активирует эффекторную каспазу-3, разрушающую клеточныесубстраты [Lawen A., 2003].Регуляция процесса апоптоза осуществляется за счет изменения балансавнутри семейства белков Bcl, одни из которых представляют собой антиапоптотические белки, а другие являются про-апоптотическими белками. Так,белок Bcl-2 защищает клетку от гибели за счет антиапоптотического потенциала,а белок Bax, наоборот, определяет чувствительность клеток к апоптозу [AdamsJ.M., 1998].

В исследованиях in vitro показано, что гиперэкспрессия Bcl-2 играетважную роль в развитии эпителиальных опухолей [Quddus M.R., 1999]Нарушение баланса процессов пролиферация/апоптоз – один из ключевыхмеханизмов раннего канцерогенеза, который ведет к неограниченному ростутрансформированных клеток.механизмов регуляцииИсследование клеточных и молекулярныхпролиферациииапоптоза являетсяодним изприоритетных направлений при разработке терапии неопластических процессоврепродуктивной системы человека.351.3.5.

Воспаление, цитокины и факторы ростаВ настоящее время считается общепризнанным, что хроническоевоспаление является одним из предрасполагающих факторов большого числаопухолевых заболеваний, в том числе гипер- и неопластических заболеванийорганов репродуктивной системы.Фактором развития около 15% всех форм рака, в том числе РШМ и РЯ,является хроническое воспаление инфекционного происхождения [Parkin D.M.,1999].

Хроническое воспаление создает новое клеточное микроокружение сцелью элиминации инфекционных агентов, а также измененных клеток[Coussens L.M., 2000]. К основным компонентам, характеризующим взаимосвязьвоспаления и канцерогенеза, относят лимфоциты, инфильтрующие опухоль,опухоль-ассоциированные макрофаги (TAMs), и цитокины (например, факторнекроза опухоли (TNF), интерлейкины (IL) - IL-1, IL-6, или хемокины CCL2 иCXCL8), а также тканевое ремоделирование и ангиогенез.Продукты воспаления контролируют экспрессию ряда онкосупрессорныхгенов и онкогенов, и активируют вовлеченные в опухолевый процесс сигнальныемолекулы.

В первую очередь стоит отметить NF-kB, гипоксия-индуцибельныйфактор (HIF-1α), и активатор транскрипции STAT3. Мишенями этих факторовявляются гены цитокинов и энзимов воспаления (синтаз оксида азота,циклооксигеназы-2).Всвоюочередь,итрансформированныеклеткивырабатывают медиаторы и энзимы воспаления, создавая тем самымпровоспалительное микроокружение. Регуляция NF-kB в свою очередь можетосуществляться под воздействием цитокина TNF.Свободные радикалы – высокореактивные формы кислорода и азота,которые образуются в ответ на воспаление, провоспалительные цитокины,тканевые металлопротеиназы, а также в процессе метаболизма канцерогенов.Свободные радикалы, индуцируя окислительное повреждение, обусловливаютбольшинство воспалительных и дегенеративных заболеваний [Lushchak V.I.,2015].36Одним из молекулярных механизмов этого процесса может быть индукцияреактивного кислорода.