Ингибирования апоптоза
Ингибирование апоптоза является одним из самых важных путей развития множественной лекарственной устойчивости. 5-фторурацил, наиболее широко используемое для лечения рака прямой кишки вещество, оказывает свое цитотоксическое действие путем индукции апоптоза. Но это же вещество способствует развитию устойчивости у опухоли, так как оно активирует семейство транскрипционных факторов NF-κB. Применяемый при раке поджелудочной железы гемцитабин тоже активирует этот проапоптический сигнальный путь [1]. С развитием лекарственной устойчивости у многих видов опухолей к различным веществам, таким, как сорафениб и эрлотиниб, связан сигнальный путь PI3K/Akt [1].
В процесс ингибирования апоптоза вовлечено множество белков, хотя в большинстве раковых клеток главную роль в нем играет белок BCL2 [7]. BCL2 блокирует высвобождение цитохрома с из митохондрий и последующую активацию каспаз, основных эффекторов апоптоза. Как видно из рис. 3 [1], NF-κB и Akt-пути в конечном итоге приводят к активации BCL2.
Рис. 3 Роль NF-κB и Akt-каскадов в развитии лекарственной устойчивости у опухолевых клеток [1]
Для развития процесса апоптоза необходимо уменьшение объемов клетки, а нарушение этого процесса вследствие увеличения содержания антиапоптических и уменьшения содержания проапоптических ионных каналов также может приводить к подавлению апоптоза, и, соответственно, развитию лекарственной устойчивости [11].
2.3 Другие механизмы
Помимо вышеперечисленных механизмов опухолевая клетка способна защищаться от цитотоксического вещества при помощи множества других механизмов. Например, если производится терапия цисплатином, не являющегося субстратом для ABC-транспортеров, то в процессе развития устойчивости происходит снижение уровня экспрессии медного транспортера COP1, осуществляющего транспорт цисплатина внутрь клетки. В раковых клетках могут активироваться системы детоксикации ксенобиотиков, в том числе глутатион-S- и UDP-трансферазы, антиоксидантная система [7].
Далее приведены данные из обзорной статьи [3], в которой довольно подробно описываются изменения pH и физических свойств плазмалеммы, происходящие при канцерогенезе. Согласно мнению ее авторов, экспрессия ABC транспортеров не является пусковым механизмом в развитии множественной лекарственной устойчивости, а одну из ключевых ролей в развитии устойчивости играет изменение кислотности цитозоля и окружающей клетку среды.
В опухолевой клетке активно протекает процесс гликолиза, даже при отсутствии недостатка кислорода. Это явление было названо по имени его открывателя эффектом Варбурга. Варбург также впервые обнаружил, что в опухоли происходит изменение кислотности среды. Внутри опухолевых клеток происходит повышение pH, сопровождающееся закислением окружающей их среды. Это является следствием активного протекания гликолиза, продуктом которого является молочная кислота. Накопление кислоты внутри клетки способно привести к образованию активных форм кислорода и активации каспаз, участвующих в процессе апоптоза, поэтому опухолевые клетки транспортируют лактат наружу.
Низкие значения pH окружающей опухолевые клетки среды и гипоксия нарушают апоптический контроль через внутриклеточные ферментативные каскады, например, ERK1/2 путь (от extracellular-signal-related kinase). Изменение кислотности приводит к усиленному фосфорилированию ERK1/2, что приводит к активации этого фермента и всего каскада, играющего важную роль в трансформации, пролиферации, выживании опухолевых клеток и ангиогенезе.
Также гипоксия и закисление среды приводит к индукции образования кислых протеаз (катепсина В, MMP2, MMP9) и их активации. Данные протеазы обеспечивают процесс расщепления внеклеточного матрикса, тем самым способствую инвазии в другие ткани и образованию метастазов.
Кислая среда способна оказывать защитное действие не только как индуктор ферментативных процессов. Если лекарственное вещество, например, доксорубицин или митоксантрон, представляет собой слабое основание, то в кислой среде происходит реакция нейтрализации, и вещество теряет свою активность.
На развитие некоторой устойчивости к токсическому веществу влияют и физические характеристики клеточной мембраны. Изменение кислотности среды приводит к тому, что отрицательный заряд фосфатидилсерина, находящегося во внутреннем листке плазмалеммы, не нейтрализуется положительно заряженными протонами, что приводит к изменению упаковки мембраны и механическим затруднениям для проникающих лекарственных веществ. Внутренний листок плазмалеммы опухолевой клетки содержит гораздо большее количество молекул фосфолипидов по сравнению с нормой. Это уже механически затрудняет диффузию и увеличивает вероятность того, что вещество после проникновения в мембрану будет связано P-гликопротеином и выведено из клетки. Избыток молекул во внутреннем листке плазмалеммы увеличивает частоту эндоцитоза в опухолевых клетках с фенотипом множественной лекарственной устойчивости в 2-10 раз. Эндосомы имеют внутри содержимое с низким значением pH, поэтому поглощенное вещество с большой долей вероятности инактивируется в нем [3].
Было показано, что молекулы BCRP расположены в липидных рафтах, и их активность значительно снижается при недостатке холестерола. Схожие результаты и для Pgp, в то время как MRP является рафт-независимым белком [8].