Onkologiya-

B.P.Kopnin

Руската Cancer Research Center. Блохин RAM памети, Москва

източник RosOncoWeb.Ru

01 0203 04
4. онкогени, туморни супресори и клетъчни разстройства morfogeneticheskihreaktsy

Bright отличителна черта на неопластични клетки е"необществен" типа на поведение, който е свързан в първите ochereds увреждане на нормални морфогенни реакции - загубата на отглеждане kontaktnogotormozheniya, придобиване на способността да proliferatsiinezavisimo на свързване към субстрата, променя adgezionnyhvzaimodeystvy, форма и мотилитета на клетките, и т.н. Това narusheniyavmeste с някои други свойства, по-специално sposobnostyusekretirovat протеолитични ензими и ангиогенни фактори на растежа predopredelyayutinvazivny характер (проникване в заобикалящата zdorovyetkani) и след метастаза (vtorichnyhochagov образуване на тумори) [118]. Основната роля в vozniknoveniiukazannyh горе разстройства морфогенни реакции играят izmeneniyafunktsii протоонкогените и / или туморен супресор (фиг.7, 8).

Фиг. 7. Промени в активността на супресорни протеини и kontroliruemyhprotoonkogenami сигнални пътища, които определят закрепване на зависимостта kletokot към субстрата и контакт репродуктивно инхибиране (обяснение в текста)

Фиг. 8. Регулируеми онкогенни сигнални пътища otvetstvennyeza променя морфологията и фенотип на опорно-двигателния neoplasticheskihkletok (обяснение в текста)

Присъща нормална инхибиране на клетъчния контакт на репродукцията (спиране на пролиферация в контакт okruzhayuschimikletkami) се отнасят главно до повишена експресия на p16INK4a и opuholevyhsupressorov p27KIP1 [37119120], че obuslovlivaetnedofosforilirovanie PRB и блокиране на входа в S-фаза [17] (раздел 1). сигнал трансдукция от плазмената мембрана kingibitoram циклин-зависими кинази са неясни. Само че увеличаването на експресията в епителните клетки на Е-кадхерин поради генна трансдукция, което води до натрупване на p27KIP1 iostanovke клетъчен растеж [121]. Напоследък има доказателства за съществуването на епителните клетки на друг начин за блокиране kletochnogotsikla в отговор на създаването на контактите клетка-клетка. Доказано е, че образуването на епителната слой води до натрупването на р53, докато мутации на E-кадхерина и / или дисоциация на контактите клетка-клетка, а напротив, да предизвика destabizatsiyu р53 и, като следствие, въздействието prekraschenieingibiruyuschego p21WAF1 на циклин - Cdk. Тъй като с това е възможно, че онкогенен потенциал на Е-кадхерин мутации, отговорни за развитието на стомашни и наследствени форми на ракови тумори mnogihdrugih [122] поне частично obuslovlenizmeneniyami регулиране на клетъчния цикъл, апоптоза и контрол geneticheskoystabilnosti [123].

Заедно с инактивиране на редица туморни супресори (Е-кадхерин, р53, p27KIP1, PRB), индуцирани мутации или свързване към virusnymionkobelkami (PRB - в Е1А, Е7, Т-SV40- р53 - в Е1В, Е6, Т-SV40-p27KIP1 - в Е1А и т.н. [7,10,124]), до загуба на контакт може да доведе tormozheniyarazmnozheniya протоонкогените и хиперфункция, modifitsiruyuschihaktivnost сигнален път Cdk-PRB-E2F. По-специално, mozhetbyt причинено от повишена експресия или активиране на Мус protoonkogenaRas (първи причинява разграждане и p27KIP1 трансактивиране Cdc25a, вторият - p27KIP1 разграждане и повишена експресия на циклин D1, виж 1.).

Независимост от прикрепването на извънклетъчната матрица (anchorageindependence). За да оцелеят и да пролиферират, нормални видове kletkibolshinstva трябва да бъдат прикрепени към извънклетъчния matriksu.Dva основните фактори в основата на това явление: nesposobnostrostovyh фактори активират неприкрепени клетки kompleksytsiklin E - CDK2, отговорни за влизане в S-фаза [125], и в много induktsiyaapoptoza видове клетки в отсъствието на адхезивни взаимодействия (този тип апоптоза има специално име "anoikis") [126]. И потискане на пролиферацията и индуциране на апоптоза в neprikreplennyhkletkah могат да бъдат свързани с активиране на р53 индуцира otkrepleniemkletok от субстрата и липсата на сигнали от интегринови рецептори [58.127]. За въвеждане на потискане в S-фаза допълнение signalnogoputi активиране на р53-p21WAF1, изглежда отговаря akkumulyatsiyap27KIP1 и модел се наблюдава в отсъствието на kontaktovkletok матрицата [127,128]. Въпреки това, освен пролиферация старта контрол mehanizmovnegativnogo (блокиране на входа на S-фаза е индуцирането на апоптоза) в отговор да се отделят клетките от matriksasuschestvuyut и независими механизми регулира оцеляването клетъчна пролиферация инициира чрез свързването на интегрини да belkamivnekletochnogo матрица и последващо активиране neretseptornoytirozinkinazy FAK (фокална адхезионна киназа - ключ uchastnikaperedachi сигнали от интегринови рецептори физически vzaimodeystvuyuschegos цитоплазмен домен на В-субединица на интегрин [118 , 126]) Първо, свързване на интегрини за матрица и FAK активиране neobhodimydlya преминаване митогенен сигнал от рецептори на растежния фактор (EGF, PDGF) окончателните MAP киназите -. ERK1 / 2. (В neprikreplennoykletke сигнали от тези растежни фактори са блокирани на promezhutochnoyMAR киназа МЕК1, които поради някои неизвестни причини още да фосфорилира целта си -. ERK1 / 2 [64]) Второ, aktiviruyaRas чрез адаптер протеин Shc, интегринови рецептори не tolkostimuliruyut митогенна сигнал, но също така потискат anoikis (апоптоза), изглежда, че се дължи на активирането на Ras-сигнален път PI3K-PKB / Akt [126] (виж фиг. 2 раздел).

Ако започнем от съществуването на няколко механизма, opredelyayuschihzavisimost жизнеспособност и / или разпространение на клетки от тяхната svyazyvaniyas матрица, става ясно, че за появата на harakternoydlya тумор независимост клетки от адхезия vzaimodeystviyneobhodimo, очевидно, няколко събития, които, от една страна, позволява Would за преодоляване ефекти супресор р53 (мутации / deletsiietogo ген, свръхекспресия на MDM2 онкоген и др.) и / или p27KIP1 (мутации / deletsii- свръхекспресия на онкогени RAS и MYC, privodyaschayak Дегра носеща на протеина, и т.н.), а другата -. байпас preryvaniemitogennogo сигнал на МЕК1 киназа (например, поради aktivatsiibelkov Src или Мус, което води до активиране на циклин Е -Cdk2) и блок anoikis чрез сигнална пътека Ras-PI3K-РКВ / Akt.

Промени във формата и подвижността на клетка. Промяна на формата (морфология) - характеристика собственост на туморни клетки, което позволява на mikroskopicheskomissledovanii диагностициране на злокачествена трансформация. Vosnove морфологични разстройства са свързани помежду izmeneniyatsitoskeleta, адхезивни взаимодействия на клетки с един друг UC извънклетъчната матрица. Накратко, те са изразени в нарушение formirovaniyafokalnyh контакти и влошаване на свързване на клетките към матрицата на дезорганизация на актин микрофиламент система. Това privoditk промени в активността на псевдопод и движение характер kletok.V обикновено наблюдава модел наподобява промените произход нормални клетки чрез действието на цитокини motogenic - фактори, които стимулират движение клетка. Въпреки това, така наречените lokomotornyyfenotip в неопластични клетки обикновено са силно преувеличени, което позволява да се разграничат морфологично от туморни клетки dvizhuscheysyanormalnoy клетки.

Молекулните механизми, лежащи в основата на появата lokomotornogofenotipa както в нормални клетки в motogenic стимули извърши по време на неопластична трансформация, е все още далеч от ясно. Vyyavlenylish някои основни възли в припокриващи сигналните вериги, отговорни за появата на тези промени. Както е известно, mnogietsitokiny (например, HGF / SF, EGF, FGF, PDGF, IGF-1, и т.н.). Yavlyayutsyaodnovremenno и митогени, motogenic и [118]. По този начин, HGF / SF (HepatocyteGrowth фактор / разсейващ фактор) е мощен митоген за хепатоцити, но motogenic за различни епителни клетки, по-специално kletokmolochnoy жлеза ендотелни клетки и др. Motogenic ефект на HGF / SFzavisit от предизвиква стимулиране на Ras-Raf-МАРК сигнални пътища : това се доказва от неговото премахване на инхибиране на МЕК1 сигнални функции за блокиране на ERK1 / 2 [129-131]. В същото vremyaodnogo увеличи само Raf активност, очевидно nedostatochnodlya демонтаж в епителните клетки на Е-кадхерин и mezhkletochnyhkontaktov стимулиране на придвижване на клетки - нужда odnovremennayaaktivatsiya и PI3K, която, когато HGF / SF може да действа indutsirovatsyakak на Ras-зависим и Ras- от независими сигнални пътища [130,132]. Ефектори на PI3K, отговорни за непознатото за изпълнение motogennogoeffekta. Само че не PKB / Akt, или Rac samipya себе си не е дало [130], въпреки че aktivnostiRac базалната ниво изглежда е необходимо за изпълнението на пренареждане tsitoskeletai разделяне клетка-клетка контакт необходимо за придвижване [132]. Той също така е показано, че един от важните ефекти vyzyvaemyhHGF / SF клетки LMS се понижаващи ekspressiigena фибронектин, които могат да променят адхезия взаимодействието между матрицата и придвижване [133]. Мутации на генен рецептор HGF / SF (protoonkogenaMet) води до постоянно стимулиране неговите tirozinkinaznoyaktivnosti са онкогенни те могат да причинят morfologicheskuyutransformatsiyu в култивирани ин витро клетки [134] и otvetstvennyza развитие на наследствен, папиларен рак на бъбреците, както и nekotoryhdrugih човешки заболявания (Таблица 1). , Молекулно основа motogennyheffektov други цитокини изследвани по-лошо, но се предполага, че, както е в случая на HGF / SF, те са свързани с стимулиране на Ras-Ras-MAPK PI3Ki сигнални пътища [135-139].

Конститутивна експресия на активиран Ras онкогени vyzyvaeti в фибробласти и епителни клетки и драматично увеличение lokomotornoyaktivnosti устойчиви морфологични промени, характерни dlyaneoplasticheskih клетки [140141] (внимание, обаче, че тези izmeneniyahorosho явна само в клетки с анормален р53 и / или p16INK4a пътеки reguliruemyhsignalnyh - в други случаи, в отговор на Ras permanentnuyugiperekspressiyu може да бъде предизвикано от или апоптоза или ostanovkav G1, което намалява тежестта на Ras-индуцирана морфологичен hizmeneny [117,142]. Предполага се, че няколко effektorovRas предимно Raf и GTPase семейството на Rho (Rac, Cdc42, Rho), отговорен за проява на морфологично трансформация на стимулиране на локомоторната активност на неопластични клетки [20,143] (фиг. 8). Както motogenic ефекти на цитокини klyuchevuyurol тук, очевидно играе активирането на две сигнални пътища :. Ras-PI3K-RAC и Ras-Raf-ERK [20,143-145] за трансформирането на фибробласти, очевидно достатъчно конститутивно активиране на някоя от тези putey.Deystvitelno, трансдукция на активен RAC1, като активно rovannyhRaf, Mos (като Raf стимулира МЕК1), или от МЕК1 mozhetvyzyvat морфологичен трансформация на фибробласти на гризачи [146-150], и блокиране в Ras-трансформирани клетки или функция МЕК1, или Rac, въпреки че води до частично връщане morfologicheskihizmeneny но не пречи на превръщането на [148,151]. В zhevremya в епителни клетки, трансформиращ добри onkogenomRas активиране Raf-ERK-каскада е недостатъчна, за да предизвика morfologicheskuyutransformatsiyu [149]. Експресия на активен Rac прикрепен epitelialnysmkletkam някои признаци на трансформирания фенотип (като pervuyuochered образуването на ламелиподии и raffling мембрани [143,152]), но се постига силно морфологичен трансформация, както изглежда, само когато активиране съвместно Rac-зависими и Raf-ERK signalnyhputey [144,153].

На молекулни събития, отговорни за морфологична активиране transformatsiyupri Rac и Raf-ERK пътища сигнални известни много malo.Stimulyatsiya MAP кинази ERK1 / 2 води, както е известно за активиране ryadatranskriptsionnyh фактори, по-специално Elk-1, Fos, SRF. Имайте предвид, че един от най-важните последици от хиперфункция Rac е stimulyatsiyadrugogo MAP киназа каскада (Фигура 8.), крайният продукт JNK kotorogo- - причинява активиране на транскрипционни фактори юни и ATF2.Takim начин, и Raf-ERK-, и Rac-JNK-сигнални пътища reguliruyutaktivnost АР-1 транскрипционни комплекси (състоящи се от gomodimerovJun / Jun хетеродимери или юни / Fos), чиято функция predstavlyaetsyavesma важно за индуциране на морфологични промени. На etomsvidetelstvuyut като способността на онкогена да причини юни transformatsiyukletok [154,155], и обръщане на функция потискане трансформира fenotipapri юни [156,157]. Възможно е, обаче, chtotransformiruyuschy потенциал юни (АР-1) не е свързан с директен цел deystviemna, регулиращи адхезивни взаимодействия, organizatsiyutsitoskeleta и придвижване, и да образуват автокринен производство линия obuslovlennoystimulyatsiey на растежни фактори / motogenic (EGF и др.), Които от своя свой ред активира Ras и неговите ефектори в chastnostiRac друго семейство GTPase Rho (Cdc42, RhoA), промени морфология otvetstvennyeza [155,157] (фиг. 8). Така че се предполага, че образуването на ламедиподии осигурява Рац и rafflinga, Cdc42- причинява образуването на Филоподия и RhoA участва в formirovaniifokalnyh контакти и стрес влакна [143.152].

Съществуващите модели считат образуването на ламелиподии kaksledstvie Rac-индуцирано увеличение на активността на протеина Por1 [126,152], поява на стрес филаменти - като следствие aktivatsiimiozinfosfatazy под действието на Rho-киназа и образуване fokalnyhkontaktov - в резултат на свързването на цитоскелета на актин и гелсолин belkovprofilina стимулирани fosfatidilinozitolbifosfatom- една от мишена Rho [126,152]. Не е ясно, обаче, всички тези реакции obespechivayutsyali сигнализация изключително между tsitoplazmaticheskimibelkami или промяна на набор от активното транскрипция faktorovtakzhe допринесе за тези процеси.

По този начин, доминираща роля в придобиването на морфологично трансформация фенотип локомоторната играе очевидно протоонкогените, промени, които водят до активиране активност semeystvaRas протеин и / или неговата ефекторна - PI3K, Raf и евентуално RalGDS. Очевидно е, че само съвкупността те причиняват промени в регулацията на aktivnostipsevdopody, монтаж / демонтаж на цитоскелета и фокусно kontaktovpri едновременна промяна в дейността на голям набор от transkriptsionnyhfaktorov предвижда евентуално закупуване taknazyvaemogo клетки "напълно преобразен" фенотип, който определя агресивен характер на растеж. Следва обаче да се има предвид, че за проява на тези промени изискват инактивиране opuholevyhsupressorov (р53 p19ARF и / или p16INK4a), защита на поява organizmot него на клонове от клетки с конститутивни aktivirovannymiRas-MAP киназа сигнални пътища. В допълнение, трансформация vyrazhennostmorfologicheskoy придвижване и способността да се увеличи експресията umenshayutsyapri друг тумор supressorov- Е-кадхерин [118] и PRB [158]. Освен това, две други неопластични клетки vazhneyshihpriznaka - облекчаване tormozheniyarazmnozheniya контакт и покупка от независимостта на субстрата - zavisyatv предимно върху инактивирането на някои туморни супресори (р53, p27Kip, Rb, E-кадхеринови). Следователно е очевидно, chtodlya вид характеристика на туморни клетки izmeneniymorfogeneticheskih реакции изискват множество генетични събития (мутации), които засягат и туморни супресори и прото-онкогени.

5. онкогени и туморни супресори в неоангиогенеза

Неоангиогенеза - образуване на мрежа от капиляри endotelialnyhkletok лигавицата малките венулите - предпоставка за туморния възел dalneyshegorosta достига диаметър от 2-4 mm [118,159] .Priobretenie способност stimulirovatproliferatsiyu неопластични клетки и миграцията е очевидно, свързани с две основни събития: прекратяване на секреция фактори, които инхибират ангиогенезата (тромбоспондин и др.), и uvelicheniemproduktsii цитокини са растежни фактори и motogenic dlyaendoteliotsitov (по-горе за променлив VEGF, FGF и, EGF, TGF-а), придружен от повишена секреция и / или активността на протеази, които предоставят извънклетъчната матрица протеолиза и тъканна инвазия endoteliotsitovv неоплазма.

Ключова роля в началото на ангиогенен фенотип neoplasticheskihkletok играе очевидно тумор функция supressorar53 инактивиране, който контролира експресията на няколко инхибитори и stimulyatorovangiogeneza. По този начин, гените тромбоспондин 1 и 2 е mishenyutransaktivatsionnogo стъпки р53 [160,161], и р53 transkpitsiyu genaVEGF, обратно, инхибира [162,163]. Заедно с sposobnostyur53 активирани в отговор на хипоксия [164], този predopredelyaetesche един механизъм, чрез който нормално funktsionirovanier53 може да защити срещу туморния растеж: хипоксия, voznikayuschayav център неопластично възел индуцира р53 и как sledstvieapoptoz или спиране на клетъчния цикъл, придружен povysheniemsekretsii тромбоспондин и намаляване на VEGF експресия, които dolzhnopredotvraschat неоваскуларизация възел. Естествено, следователно, chtoinaktivatsiya p53 може да бъде важна стъпка в ангиогенеза придобиване sposobnostistimulirovat. Всъщност, анализът на mehanizmovvozniknoveniya ангиогенен фенотип в човешки fibroblastahbylo установено, че в повечето случаи inaktivatsiyar53 е първоначално събитие [165].

За да се подобри способността за стимулиране на ангиогенезата mozhetprivodit експресия на онкогени, особено semeystvaRAS онкогени, което води до активиране на транскрипцията на АР-1 комплекс и, като следствие, от една страна, увеличаването на секрецията на VEGF, kotorogosoderzhit генни чувствителни елементи за АР-1 [165-169], и от друга, - редица увеличеното производство на матрични металопротеинази (ММР-9 / kolllagenazaIV, ММР-1 и др.) [169-171], чиито гени са регулирани от АР-1 [172,173] и други Ras-индуцируеми транскрипционни фактори, по-специално Ets1 [172,173].

Трябва да се отбележи, че последователността от събития privodyaschihk развитие на ангиогенен фенотип може да бъде различна: в fibrosarkomahu трансгенни мишки външен вид ангиогенен фенотип initsiirovalosne мутации на р53 и повишена експресия Junb и с-Jun komponentovkompleksa АР-1 и последващото увеличение на секрецията на opuholevyhkletok FGFb [174] , Данните за ролята на онкогени и други iopuholevyh заглушители в регулацията на ангиогенезата. По този начин, Мус podavlyaettranskriptsiyu тромбоспондин 1 [26], като има предвид, тумор supressorVHL, мутации, които причиняват синдром фон Hippel-Lindau (razvitiemnozhestvennyh хемангиоми) и бъбречен карцином [175] (Таблица 2), osuschestvlyaetnegativnuyu регулиране на VEGF генна експресия в стромален kletkahgemangiom [176] и бъбречни епителни клетки [177]. Така, очевидно е, че промените в активността на някои тумор supressorovi онкогени играят основна роля в стимулирането на ангиогенезата.

6. Ролята на онкогени и туморни супресори в придобиване sposobnostik метастази

Метастаза - образуването на вторични огнища на тумор rosta- най-опасното проява на прогресия на тумори, yavlyayuscheesyaosnovnoy причина за смърт при пациенти с рак. За да се даде метастази, клетката трябва да придобие имоти: способността да проникне в glubinuokruzhayuschih нормални тъкани (включително кръв и limfaticheskiesosudy), способността да оцелее след като е бил ударен в съдовете и ги zatempenetrirovat и да се размножават в необичайно за този tipakletok микросреда, давайки нов фокус на туморния растеж [118] .tak, способността да метастазират образува izkompleksa прости характеристики значителна част които също така придобиване локомоторната фенотип и увеличава протеолитичната активност, способност да стимулират ангиогенезата и да се създаде авариен маршрут temsamym туморни клетки от първичния тумор, vozniknovenienezavisimosti от субстрата и потискане на апоптоза - вече rassmotrenav предишните раздели. Външният вид на всеки един от тези признаци uvelichivaetveroyatnost развитие на метастатичен потенциал. Въпреки naiboleevazhnymi представени гени и протеини, такива като р53, Ras и Src, промени, които водят до vozniknoveniyusrazu активност на няколко компоненти на метастатичен фенотип, както и, Krometogo - за генетична нестабилност, която улеснява поникване dopolnitelnyhpriznakov необходима за метастази. Интересното е, че р53, което значително увеличаване дисфункция sposobnostkletok метастазират в моделни системи ин виво [58178179], наред с други неща директно активира транскрипция наскоро otkrytogogena KAI1 [180] - трансмембранния протеин образуване kompleksys Е-кадхерин. Загуба на експресия на протеина KAI1 поради vtom включително инактивиране на р53 [180], естествено obnaruzhivaetsyav различни човешки тумори в късните стадии на болестта (60-90% от случаите на рак на простатата, рак на панкреаса и млечните жлези, melkokletochnogoraka на белия дроб, хепатоцелуларен рак, и т.н.). [181- 185], и експресия vosstanovlenieego причинява инхибиране на метастазен процеса [186-188]. Калциев-свързващ протеин S100A4 / MTS1 / CAPL (metastazin), напротив, е свръхекспресиран в края на етапа на razlichnyhnovoobrazovany човешко развитие [189], и има способността да нахлуе и pridavatkletkam метастатичен потенциал [190-192]. Egoekspressiya също индуцира плейотропни ефекти: води съдържание kumensheniyu на Е-кадхерин [193], инхибиране на синтеза на ingibitorametalloproteinaz TIMP-1 [194], промени в динамиката на регулиране reorganizatsiytsitoskeleta в резултат на инхибиране на фосфорилирането tyazheloytsepi миозин [195] и, евентуално, на улавянето и funktsionalnoyinaktivatsii р53 [ 189].

Разбира се, промените, описани по-горе не са изчерпателни perechenkontroliruemyh туморни супресори и / или protoonkogenamipriznakov, които могат да играят значителна роля в priobreteniisposobnosti да метастазират. По този начин, значителен интерес predstavlyaetopisanny G.I.Deychman т.нар "H2O2CA + PGES"фенотип се състои в увеличаване на антиоксидантна активност sekretsiiprostaglandina Е2 и като резултат, дори в bolsheyustoychivosti за придобиване на фактори на естествен имунитет придобитата резистентност антитуморен [196,197]. Този фенотип indutsiruetsyav култивирани ин витро клетки чрез трансдукция opredelennyhizoform онкоген V-Src, но не други изследвани гени (aktivirovannyyH-Ras, тус, BCL2, мутант р53, Е1А, LT SV40) или възниква vprotsesse туморния растеж ин виво, където метастатичен sposobnostkletok корелира с това. Очевидно е, че в следващите няколко години чакаме други важни открития, които хвърлят светлина върху механизмите metastazirovaniyai роля в тези процеси на потисниците на тумора и онкогени.