Что такое множественная лекарственная устойчивость и как она возникает кратко

Обновлено: 06.07.2024

Авторы: О.Д. Захаров, Е.Ю. Рыбалкина, М.А. Волкова, А.А. Ставровская
ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва

Резюме
Множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) называют резистентность клеток к ряду лекарственных препаратов, различающихся по химической структуре и механизму действия. Наиболее изученным фактором, определяющим наличие у клетки феномена МЛУ, являются белки из семейства АВС-транспортеров. По данным литературы, признана роль в развитии феномена МЛУ Pgp, MRP1, BCRP, а также LRP. Мы определяли экспрессию данных белков у первичных больных ОМЛ (кроме М3). Экспрессия данных белков наблюдалась у 64,3, 46,4, 64,3 и 42,9% больных соответственно. Бластные клетки всех больных, не ответивших на терапию, экспрессировали более одного маркера МЛУ, у 80% резистентных больных отмечена экспрессия трех и четырех маркеров, в то время как в группе чувствительных больных 1–2 маркера экспрессировались у 83% пациентов.
Ключевые слова: ОМЛ, Pgp, MRP1, BCRP, LRP

За последние годы достигнут несомненный прогресс в изучении острых миелоидных лейкозов (ОМЛ). Благодаря исследованиям патологов, клиницистов, генетиков раскрыты некоторые механизмы патогенеза, определены факторы прогноза. Все это привело к тому, что заболевание, бывшее фатальным для 100% больных, в настоящее время расценивается как потенциально излечиваемое. При использовании современных схем ПХТ 5-летняя безрецидивная выживаемость составляет 45–50%, проведение аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток увеличивает этот показатель до 55–60%.Основной задачей, стоящей перед клиницистом при лечении первичного больного с ОМЛ, является достижение полной клинико-гематологической ремиссии. Современная терапия ОМЛ позволяет получить полные ремиссии у 65–80% первичных больных. По данным отечественных исследователей (Российская группа по изучению острых лейкозов), этот показатель составляет 64% [1]. Несмотря на очевидные успехи в лечении острых нелимфобластных лейкозов (ОНЛЛ), приблизительно у 10–20% пациентов при применении стандартной химиотерапии не удается получить полной ремиссии. Данная группа больных представляет большую клиническую проблему, так как эффективность схем второй линии химиотерапии, основанных, главным образом , на высоких дозах цитарабина, не превышает 20%. Использование новых препаратов, таких как ингибиторы топоизомеразы II (топотекан), производные платины (карбоплатин), флударабин, не улучшило ситуацию. Применение столь агрессивного метода лечения, как аллогенная трансплантация костного мозга, позволяет надеяться на долговременную выживаемость у 10% первично-резистентных больных. Таким образом, первичная резистентность, т.е. отсутствие полной ремиссии после проведения 1–2 курсов современной индукционной химиотерапии в адекватных дозах, является крайне неблагоприятным фактором прогноза и представляет собой одну из основных проблем современной онкогематологии, для решения которой проводятся многочисленные исследования.

В последние годы все больший интерес исследователей привлекает феномен множественной лекарственной устойчивости (МЛУ). МЛУ называют резистентность клеток к ряду лекарственных препаратов, различающихся по химической структуре и механизму действия [2]. От момента открытия данного феномена и до наших дней ОМЛ является наилучшей экспериментальной моделью для изучения механизмов устойчивости злокачественных клеток к действию цитостатиков. Это обусловлено высокой чувствительностью клеток к химиотерапии, относительной простотой их получения и культивирования.

Наиболее изученным фактором, определяющим наличие у клетки феномена МЛУ, являются белки из семейства АВС-транспортеров (ATP Binding Cassette transporters, АТФ-зависимые транспортеры; рис. 1). Данная группа объединяет трансмембранные протеины, связывающие АТФ и использующие энергию для транспортировки некоторых молекул через все виды клеточных мембран. Семейство подразделяется на подсемейства A, B, C, D, E, F, и G в зависимости от структуры АТФ-связывающих доменов и в настоящее время насчитывает около 50 белков, 3 из которых имеют значение в развитии феномена МЛУ при ОМЛ [3, 4].

Рис. 1. Структура типичного ABC-транспортера. Желтым показана билипидная мембрана, синим – трансмембранный домен, красным – связывающая последовательность нуклеотидов

Впервые связь мембранных белков-транспортеров с феноменом МЛУ была показана в исследованиях лаборатории Victor Ling при изучении белка с молекулярной массой 170 кД, названного Р-гликопротеином (Pgp), обладавшим способностью уменьшать внутриклеточное накопление и цитотоксичность структурно и функционально различных цитостатиков [5]. Pgp кодируется геном MDR1 (относится к семейству В, международное название АВСВ1), расположенным на длинном плече хромосомы 7 (7q21). Молекула белка имеет внутри- и внеклеточный компонент и 12 раз пересекает цитоплазматическую мембрану. Его функцией являются энергозависимый транспорт (эффлюкс) за пределы клетки и уменьшение внутриклеточной концентрации большого числа ксенобиотиков, в том числе лекарственных препаратов. Кроме того, последние исследования показывают, что Pgp играет роль в увеличении апоптотического порога клетки. Pgp демонстрирует широкую специфичность к веществам с различной структурой и соответственно определяет устойчивость клеток к большому числу препаратов, таких как алкалоиды барвинка, антрациклины, эпиподофиллотоксины, таксаны, актиномицин D [6, 7]. При ОМЛ гиперэкспрессия MDR1 наблюдается, по данным разных исследователей, у 20–50% первичных больных.

Таблица 1. Экспрессия Pgp и ее влияние на частоту достижения полной ремиссии (%)

D. Damiani и соавт. [13] считают Pgp независимым фактором прогноза у больных с нормальным кариотипом, поскольку имеющиеся данные убедительно показывают необходимость отнесения больных с гиперэкспрессиией Pgp и нормальным кариотипом в группу неблагоприятного прогноза.

В последние годы проводятся исследования по выявлению взаимосвязи Pgp с новыми факторами прогноза, одним из которых является мутация FLT3. Показано, что бластные клетки, одновременно экспрессирующие Pgp и имеющие мутацию FLT3, отличаются сниженной апоптотической способностью в сравнении с клетками, не имеющими данной ассоциации [14]. Вслед за открытием Pgp исследование злокачественных клеток с фенотипом МЛУ, не связанным с геном MDR1, привело к открытию S.P. Cole и соавт. [15] в 1992 г. в клеточной линии мелкоклеточного рака легкого белка MRP1 (multidrug resistance-associated protein; белок, ассоциированный с множественной лекарственной устойчивостью; класс С, ген АВСС1). Этот белок с молекулярной массой 190 кДа, кодируемый геном, расположенным на хромосоме 16 (регион 16р13.1), обеспечивает резистентность примерно к тому же кругу химиопрепаратов, что и Pgp. Он транспортирует отрицательно заряженные ионы, конъюгированные с молекулой глутатиона. В норме белок MRP1 широко распространен в органах и тканях организма, включая клетки гемопоэтической системы. Признано его участие в развитии феномена МЛУ при раке легкого, толстой кишки, молочной железы, мочевого пузыря и простаты, а также при лейкозах. Данные о частоте экспрессии и функциональной значимости белка MRP при ОМЛ весьма противоречивы. По данным D.C. Zhou и соавт. [16], проанализировавших бластные клетки 91 первичного больного ОМЛ, экспрессия MRP1 наблюдалась у 24% пациентов, полные ремиссии в данной группе были достигнуты у 22% по сравнению с 84% в группе пациентов без экспрессии MRP1. M. Filipits и соавт. [17] определяли экспрессию MRP у 121 первичного больного ОМЛ, обнаружив при этом низкий уровень экспрессии у 30% пациентов, средний и высокий – у 46 и 24% соответственно. Экспрессия MRP1 не зависела от классических факторов прогноза (включая цитогенетические аномалии) и не влияла на непосредственные результаты лечения. Показана тенденция к снижению общей выживаемости в группе с высоким и средним уровнем экспрессии MRP1 [17]. В исследовании M. Schiach и соавт. [18] при анализе данных 331 больного показано, что в отличие от Pgp, оказывавшего влияние на непосредственные результаты лечения и общую выживаемость, экспрессия MRP1 является независимым фактором прогноза для безрецидивной выживаемости. Интересные данные опубликованы в 1996 г. B.J. Kuss и соавт. [19], которые, основываясь на локализации гена MRP1 на хромосоме 16, предположили, что дезактивация этого гена при специфической мутации (inv16), характерной для М4 ФАБ-варианта ОМЛ с эозинофилией, является причиной благоприятного прогноза при данном варианте заболевания. Был проведен анализ 22 больных с inv 16, у 5 из них была обнаружена делеция гена MRP, у этих больных отмечены достоверно лучшие показатели выживаемости [19].

Некоторые исследователи высказали предположение, что феномен МЛУ в большей степени связан с коэкспрессией нескольких белковых молекул. Так, O. Legrand и соавт. [12], проанализировав данные 132 больных, показали прогностическое значение одновременного обнаружения Pgp и MRP1 в бластных клетках при ОМЛ.

Хорошо известно, что антрациклины являются базисными препаратами при лечении ОМЛ, в связи с чем значение белка BCRP при ОМЛ начало активно изучаться сразу после его открытия. Данные продолжают накапливаться. Например, в исследовании Z. Benderra и соавт. [21] (149 первичных больных ОМЛ), завершенном в 2004 г., экспрессия белка BCRP обнаружена в 52%. В данной группе частота достижения полных ремиссий составила 43% против 69% в группе BCRP-отрицательных пациентов (р=0,005). Значимой корреляции между экспрессией BCRP и Pgp обнаружено не было. Исследователи делают вывод о том, что наихудший прогноз отмечен в группе больных, бластные клетки которых экспрессировали одновременно BCRP и Pgp (45% полных ремиссий в сравнении с 90% в группе без экспрессии обоих маркеров) [21]. Этот вывод был дополнен в более поздней работе той же исследовательской группы. У 81 больного ОМЛ была определена экспрессия MRP, BCRP и Pgp и продемонстрированы достоверно лучшие показатели общей выживаемости у пациентов, в бластных клетках которых белков МЛУ не обнаружено вообще либо обнаружен 1 белок.

В 2006 г. были опубликованы результаты работы итальянской группы исследователей [13], в которую были включены 73 первичных больных ОМЛ. Экспрессия BCRP выявлена у 33% больных, причем статистически значимых различий в достижении полной ремиссии у BCRP-позитивных и BCRP-негативных больных обнаружено не было. Тем не менее, в группе BCRP-позитивных пациентов отмечена достоверно более высокая частота рецидивов (78% против 38%), причем все рецидивы были ранними. В работе вновь подчеркивается важность комплексного исследования фенотипа МЛУ.

Несмотря на отчетливую связь BCRP с транспортом антрациклинов in vitro, до последнего времени не было продемонстрировано преимуществ ни одного из них (даунорубицин, идарубицин, митоксантрон) для преодоления резистентности опухолевых клеток, обусловленной этим белком. Тем не менее в 2002 г. B.L. Abbott с соавт. [22] in vitro показали значение BCRP в развитии резистентности к митоксантрону и топотекану при сохранении чувствительности к идарубицину. Необходимо отметить тот факт, что ни в одном исследовании не было показано статистически значимой связи экспрессии BCRP с классическими неблагоприятными факторами прогноза, в том числе с цитогенетическими аномалиями, что позволяет считать данный белок независимым прогностическим фактором. Помимо вышеописанных белков из семейства АВС-транспортеров, в развитии феномена МЛУ участвует еще ряд факторов. В 1993 г. при помощи моноклонального антитела LRP56 в полирезистентной Pgp-отрицательной клеточной линии рака легкого был выделен белок с молекулярной массой 110 кД, названный белком устойчивости рака легкого – LRP (lung resistance protein). Ген LRP, расположенный на хромосоме 16 в регионе, близком к гену MRP1, является гомологом главного везикулярного белка крыс. Исследования показали, что в отличие от АВС-белков он локализован не на клеточной мембране, а в цитоплазме и ассоциирован с везикулами и лизосомами, что позволяет считать его участником ядерно-цитоплазматического транспорта. Везикулы представляют собой расположенные в цитоплазме частицы, состоящие из РНК и белка. При культивировании клеток, экспрессирующих LRP, с антрациклинами эти препараты обнаруживаются внутри везикул и выводятся из клетки путем экзоцитоза. Гиперэкспрессия LRP в норме наблюдается в тканях толстой кишки, легкого, проксимальных почечных канальцев, коре надпочечников и макрофагов, однако его физиологические функции остаются неизвестными. Белок LRP обнаруживается в клетках различных злокачественных опухолей при отсутствии экспрессии Pgp и MRP1, что аассоциируется с резистентностью к доксорубицину, винкристину, цисплатину и мелфалану.

Первые данные о значении LRP при ОМЛ появились в 1996 г. Группа исследователей под руководством A.F. List [23] на достаточно разнородной группе из 86 больных (первичный и вторичный ОМЛ, РАИБ-Т, бластный криз хронического миелобластного лейкоза) показала, что у LRP-отрицательных пациентов частота достижения полной ремиии достоверно выше (35% против 68%). Была выявлена зависимость экспрессии LRP от возраста (старше 55 лет), подтвержденная во всех последующих исследованиях. В других исследованиях была продемонстрирована взаимосвязь экспрессии LRP с лейкоцитозом. Влияние экспрессии LRP на непосредственные результаты терапии отображено в табл. 2.

Таблица 2. Влияние экспрессии LRP на частоту достижения полной ремиссии (в %).

Ряд исследователей, например M. Schaich и соавт. [18], на больших группах больных (n=331) показывают отсутствие самостоятельного значения экспрессии LRP как прогностического фактора. Неоднозначность данных и достаточно большой накопленный материал привели к тому, что в последние годы большинство исследователей, занимающихся проблемой лекарственной устойчивости, оценивают комплексный фенотип МЛУ, т.е. экспрессию двух и более белков и влияние на исход лечения их ассоциаций. Например, H.J. Huh и соавт. [26] в 2006 г., проанализировав данные 81 больного, показали прогностическую значимость коэкспрессии MRP и MDR1, а также MRP и LRP для 2-летней выживаемости, подтвердив тем самым выводы ряда предшествовавших исследований. В последних работах показано, что у больных, бластные клетки которых экспрессируют 3 и более маркера МЛУ, шанс достижения полной ремиссии при применении стандартных методов лечения чрезвычайно мал.

Отделением химиотерапии гемобластозов РОНЦ РАМН совместно с лабораторией генетики опухолевых клеток НИИ Канцерогенеза РОНЦ РАМН впервые в России проводится комплексное исследование фенотипа МЛУ у первичных больных ОМЛ (кроме М3), изучение его влияния на частоту достижения полной ремиссии, а также на возможность преодоления неблагоприятного фенотипа при использовании различных антрациклинов в схемах индукционной химиотерапии. Мы определяли экспрессию гена MDR1, белков BCRP, LRP и MRP1 в бластных клетках костного мозга в первый острый период, а также во время рецидива. На настоящий момент в исследование включены 30 больных – 18 (58%) мужчин и 12 (42%) женщин с различными ФАБ-вариантами ОМЛ (табл. 3).

Таблица 3. Распределение больных по ФАБ-вариантам

Средний возраст пациентов составил 39,5 года (разброс 15–80 лет). У 22 больных перед началом лечения выполнено цитогенетическое исследование, в соответствии с которым больные были разделены на 3 прогностические группы (табл. 4).

Таблица 4. Распределение больных по прогностическим группам в зависимости от цитогенетических аномалий

Рис. 2. Экспрессия белков МЛУ в группе больных, ответивших на лечение, и у резистентных больных

В группе резистентных больных отмечается более высокая экспрессия белков МЛУ, причем для ВСRР и LRP различия достоверны (р=0,002; рис. 2). Частота достижения полной ремиссии оказалась ниже при экспрессии любого из изучаемых белков, причем вновь для BCRP и LRP различия были статистически достоверны (р=0,004; рис. 3).

Рис. 3. Частота достижения полной ремиссии в зависимости от экспрессии белков МЛУ

В исследованной группе у всех больных выявлена экспрессия хотя бы одного белка МЛУ. Мы оценивали влияние числа экспрессированных маркеров МЛУ на процент достижения полных ремиссий. Лишь у 40% больных обнаружен только 1 АВС-белок, у большинства больных обнаружено 2 белка и более (табл. 5).

Таблица 5. Распределение пациентов в зависимости от числа экспрессируемых маркеров

Из полученных нами данных следует, что бластные клетки всех больных, не ответивших на терапию, экспрессировали более одного маркера МЛУ, у 80% резистентных больных отмечена экспрессия трех и четырех маркеров, в то время как в группе чувствительных больных 1–2 маркера экспрессировались бластными клетками у 83% пациентов (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость достижения полной ремиссии от числа экспрессируемых белков МЛУ

Более того, необходимо отметить, что у единственного больного, ответившего на лечение и экспрессировавшего все 4 белка (более 50% бластных клеток), развился ранний рецидив. Определенный интерес представляет зависимость экспрессии белков МЛУ от цитогенетической прогностической группы. Несмотря на то что в ряде исследований подобная связь отрицается, по нашим данным, у всех больных из группы с неблагоприятными цитогенетическими аномалиями бластные клетки экспрессировали более двух маркеров МЛУ.

Заключение

В связи с потенциальной курабельностью ОМЛ феномен МЛУ и пути его преодоления вызывают большой интерес исследователей во всем мире. Данные о прогностической значимости ранее известных и вновь открываемых факторов продолжают накапливаться и все еще остаются весьма неоднозначными. Ряд исследователей полностью отвергают значение описанных белковых субстанций как фактора прогноза, другие же считают необходимым ввести обследование фенотипа МЛУ в рутинную практику. Наши данные показывают, что наличие экспрессии одного белка МЛУ не является прогностически неблагоприятным признаком в условиях современной терапии, экспрессия более двух белков остается прогностически неблагоприятной.

Ответ: У бактерии, вызывающей туберкулез (ТБ), может развиваться устойчивость к противомикробным препаратам, используемым для лечения болезни. Туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ-ТБ) — это ТБ, который не реагирует, по меньшей мере, на изониазид и рифампицин, два самых мощных противотуберкулезных препарата.

Двумя основными причинами развития множественной лекарственной устойчивости является неправильное ведение ТБ и распространение от человека человеку. Большинство случаев туберкулеза излечимо при условии строгого соблюдения шестимесячного курса лекарственной терапии, предоставляемого пациентам при поддержке и под наблюдением. Ненадлежащее использование противомикробных препаратов или использование неэффективных лекарственных форм, а также преждевременное прекращение лечения могут приводить к развитию лекарственной устойчивости, которая затем может передаваться, особенно в стесненных условиях, например в тюрьмах и больницах.

Лекарственную устойчивость можно выявить путем использования специальных лабораторных тестов, проверяющих чувствительность бактерий к лекарственным препаратам или выявляющих модели устойчивости. По типу эти тесты могут быть молекулярными (таких как Xpert MTB/RIF) или культуральными. Молекулярные технологии позволяют получать результаты через несколько часов и успешно используются даже в странах с ограниченными ресурсами.

Целью новых рекомендаций ВОЗ является ускорение выявления и улучшение результатов лечения МЛУ-ТБ с помощью использования новых диагностических экспресс-тестов и укороченной и менее дорогой схемы лечения. Новая схема лечения стоимостью менее 1000 долларов США на пациента рассчитана на 9-12 месяцев. Она не только дешевле схем, используемых в настоящее время, но и предположительно улучшит результаты лечения и потенциально снизит смертность. Это станет возможным благодаря улучшению соблюдения режима терапии и уменьшению числа пациентов, потерянных из вида для последующего наблюдения.

Для борьбы с лекарственно-устойчивым ТБ необходимо:

доводить до конца лечение первичных пациентов с ТБ;
предоставлять доступ к диагностике;
обеспечивать надлежащий инфекционный контроль в лечебных учреждениях;
обеспечивать надлежащее использование рекомендуемых препаратов второй линии.

По оценкам, в 2016 г. МЛУ-ТБ развился у 490 000 человек в мире. Еще 110 000 человек с ТБ, устойчивым к рифампицину, также отвечают установленным недавно критериям для лечения МЛУ-ТБ. На Индию, Китай и Российскую Федерацию пришлось 47% от общемировой численности. По оценкам, около 6,2% из этих людей имели ШЛУ-ТБ.

Несмотря на достижения современной фармакологии, эффективность химиотерапии опухолей остается недостаточной. Это связано с важнейшей особенностью живых систем (в т.ч. опухолевых клеток) – способностью адаптироваться к изменениям внешней среды. Одно из проявлений такой пластичности – развитие в опухолевых клетках устойчивости к лекарственным препаратам. Множественная лекарственная устойчивость (МЛУ) злокачественных новообразований — сохранение клетками жизнеспособности в ответ на воздействие ряда лекарственных веществ — одна из основных причин прогрессирования болезни: опухоль нечувствительна к химиотерапии независимо от комбинации применяемых лекарств. Не будет преувеличением сказать, что МЛУ — наиболее подробно исследованный (и исследуемый) вид лекарственной устойчивости.

Основной механизм МЛУ - пониженное накопление препаратов в клетке, обусловленное активным выведением веществ в межклеточную среду [7]. Такой транспорт осуществляется белком плазматической мембраны Р гликопротеином (Pgp), кодируемым геном MDR1 (multidrug resistance 1) [6]. Этот механизм обеспечивает долговременное выживание клеток в присутствии веществ, различных по структуре и биологическому действию. Антрациклиновые антибиотики (адриамицин, даунорубицин), винкаалкалоиды (винкристин, винбластин), таксаны (таксол, таксотер), митоксантрон, ингибиторы топоизомераз (этопозид) — вот неполный перечень групп противоопухолевых препаратов, устойчивость к которым обусловлена Pgp-опосредованным транспортом. Увеличение количества иРНК MDR1 и Pgp часто служит фактором устойчивости многих типов опухолей к лечению [4, 9, 11, 15, 16, 20].

Рассмотрим два аспекта проблемы преодоления МЛУ: 1) срочное становление резистентности в ответ на действие противоопухолевых препаратов и 2) расширение роли Pgp за пределы транспортной функции и представление об этом белке как “универсальном” факторе выживания клетки. Анализ этих вопросов позволяет критически оценить подход к терапии новообразований, основанный на воздействии на конкретный механизм в опухолевой клетке.

МЛУ формируется в ответ на воздействие химиопрепаратов. Как клетка накапливает иРНК MDR1 и белок Pgp? Правомерно предположить, что устойчивые клетки несут несколько копий гена MDR1 (амплификация гена). Однако такой механизм не выявлен в опухолях человека. Следовательно, этот ген должен активироваться в ответ на внеклеточные сигналы. Действительно, однократного кратковременного (несколько часов) воздействия лекарств на культивируемые клетки достаточно, чтобы накопились иРНК MDR1 и функционирующий Pgp. Активация МЛУ подтверждена и в клинической ситуации, например, при интраоперационной перфузии адриамицином легких у больных с метастазами фибросаркомы [2]. МЛУ может развиваться в клетках различного тканевого происхождения в ответ на действие многих химиопрепаратов. В активации МЛУ участвуют многочисленные механизмы проведения внутриклеточных сигналов. Важно, что эти механизмы не уникальны для регуляции данного гена, а обеспечивают другие защитные реакции клетки на стресс.

Регуляция гена MDR1 (а значит и МЛУ) осуществляется на многих уровнях; возможны “обходы” сигналов, если тот или иной механизм не функционирует. Такая взаимозаменяемость механизмов надежно обеспечивает развитие МЛУ при действии лекарств.

Итак, МЛУ “с готовностью” развивается в клетках, переживших воздействие химиопрепаратов. Более того, активация гена MDR1 возрастает с увеличением концентрации токсина [5]. Поэтому применение высокодозных режимов лечения (оправданное потребностью повысить его эффективность) может вести к развитию МЛУ в выживших клетках. Снижение доз (с целью избежать развития МЛУ) заведомо неэффективно; концентрации же лекарств, требуемые для полной элиминации опухоли, могут оказаться выше допустимых для больного, что определяет предел эскалации доз.

МЛУ - компонент многофакторной защиты клетки. Казалось бы, один механизм устойчивости (даже обеспечивающий резистентность к нескольким веществам) не способен сильно ограничить возможности противоопухолевой терапии. Однако МЛУ оказывается не единственным фенотипом устойчивости, а Pgp — не только молекулярный транспортер. Исследования последних лет показывают, что Pgp может защищать клетку и помимо транспортной роли. Накапливаются свидетельства того, что Pgp может препятствовать гибели клетки, сопровождающейся активацией каспаз — протеолитических ферментов, вызывающих деградацию важнейших клеточных структур в ответ на действие токсинов [12]. Так Pgp выступает как один из механизмов анти-апоптоза.

Кроме того, Pgp - не единственный фактор защиты. Опухолевые клетки, пройдя отбор в организме на способность “ускользать” от контроля пролиферации и дифференцировки, накапливают механизмы, способствующие выживанию. Классические примеры - химерная тирозинкиназа Bcr-Abl в клетках острого лимфобластного лейкоза, хронического миелоидного лейкоза, стромальных опухолей желудочно-кишечного тракта, нарушения структуры и функции р53, рецепторов семейства фактора некроза опухоли и др. Это не удивительно: выдержали отбор те опухолевые клетки, в которых имеются (до лечения) молекулярные детерминанты выживаемости. Если в процессе химиотерапии в таких клетках накопится Pgp, то их резистентность будет действительно многофакторной. Таким образом, способность быстро приобретать МЛУ проявляется в уже устойчивых клетках. Как преодолеть эту плейотропную резистентность?

Механизм-специфическая химиотерапия и МЛУ. Возможно ли преодоление резистентности воздействием на конкретный механизм? Представляется дискутабельным доминирующее в современной литературе стремление к непременной идентификации клеточных мишеней в надежде на создание конкретного для отдельной опухоли (или, шире, клинической ситуации) подхода к лечению (mechanism-based therapy). Это стремление продиктовано необходимостью добиться максимального противоопухолевого эффекта при возможно меньшей обще резорбтивной токсичности. Мишенями направленной терапии служат нарушения, чаще встречаемые в опухолях (но не всегда специфичные для новообразований), чем в интактных клетках. Такие нарушения могут быть обусловлены изменениями структуры генов (например, инактивация функции р53 за счет мутаций или делеций гена) и/или эпигенетической дизрегуляцией экспрессии онкогенов и антионкогенов. Несомненно, детальное изучение механизмов выживания и смерти опухолевых клеток плодотворно и для фундаментальной биологии, и для практической онкологии. Уже сегодня в клинике применяются препараты-антагонисты конкретных механизмов регуляции пролиферации, в частности, ингибитор эпидермального фактора роста ZD1839 (Иресса) и блокатор тирозинкиназы Bcr-Abl STI-571 (Гливек). Однако безупречен ли подход к терапии опухолей, основанный на взаимодействии препарата с одной клеточной мишенью? Всегда ли целесообразно уменьшать обще резорбтивный эффект химиотерапии за счет прицельной манипуляции с конкретной структурой опухолевой клетки? Не послужит ли такая индивидуализация лечения сужению терапевтического спектра и снижению эффективности препарата?

Во-первых, специфичность взаимодействия малых молекул — а именно они составляют подавляющее большинство современных средств противоопухолевой терапии — с биологическими структурами относительна. Например, ингибиторы того или иного семейства протеинкиназ реагируют и с другими киназами. Ингибирование фермента предполагает взаимодействие малой молекулы с участком (участками) молекулы энзима, существенным для ее активности, в частности, с каталитическим сайтом или сайтом связывания АТФ. Однако структура этих районов редко бывает уникальной для конкретного фермента. Кроме того, проникновение в клетку чужеродного химического соединения вызовет ряд общих стрессорных реакций. Эти реакции (а они неизбежны как ответ на раздражитель!) в клетке налагаются на эффект взаимодействия потенциального модулятора с его основной мишенью. Еще более проблематична оценка эффекта ингибитора на уровне организма.

Второе возражение связано с биологической гетерогенностью опухоли. Экспрессия того или иного механизма может широко варьировать между участками опухоли. Поэтому неодинаковой будет и чувствительность к лечебному препарату отдельных клеток или клеток в разных зонах новообразования. Если так, то применение узко специфического агента предоставит селективное преимущество в выживании клеткам, в которых механизм-мишень экспрессирован слабее. Но тогда остаточная опухоль будет резистентна к препарату из-за отсутствия его мишени в клетках, т.е. эффект лечения оказывается заведомо неполным. Предположение же о том, что мишень, против которой действует препарат, есть единственный или главный фактор злокачественности в данной опухоли, может оказаться неправомерным. Ведь основные черты злокачественной трансформации — неконтролируемая пролиферация, способность к выживанию и делению без контакта с адгезивным субстратом, инвазия, метастазирование — обеспечиваются многочисленными механизмами, и блокирование одного фактора приведет к смене фенотипов резидуальной опухоли, но не обязательно к ее исчезновению. Как быть в случаях рецидивов опухоли в результате развития устойчивости, например, к STI571, благодаря выживанию клеток с мутацией в киназном домене Bcr-Abl [24]? А ведь МЛУ может развиваться быстро в ответ на воздействие многих веществ (см. выше); тогда рецидивная опухоль окажется резистентной и к STI571, и к ряду других препаратов.

Наконец, третье, важнейшее возражение, возвращает нас к поставленной в начале статьи проблеме необычайной пластичности опухолевой клетки как биологической системы. Функции клетки, нарушенные при злокачественном росте — пролиферация, смена фаз клеточного цикла и др. — регулируются чрезвычайно “надежно”. Мы представили это многообразие регуляторных механизмов на примере становления МЛУ; и преодоление этого фенотипа путем обхода механизмов устойчивости также обосновано сложностью (многочисленностью, взаимозаменяемостью) процессов, обеспечивающих выживание клеток. В ряде ситуаций удается блокировать приобретение клетками Pgp-опосредованной МЛУ, воздействуя на конкретный механизм [5, 12, 27]. Однако всегда остается возможность ускользания опухолевой клетки от терапевтических воздействий. Такая возможность может возрастать при прогрессии опухоли. Важнейшая особенность онкологического заболевания — именно развертывание каскадов регуляции клетки. “Вооружаясь” таким образом, клетка и получает способность ускользать от систем биологического контроля.

Приведенные соображения не умаляют значимости терапии опухолей, ориентированной на конкретный механизм. Однако постоянная возможность (или угроза) “ускользания” опухоли заставляет критически оценить стремление этой стратегии к универсальности. Многофакторная устойчивость — результат постоянного ускользания, приобретения опухолью новых возможностей надежного регулирования функций, важных для ее выживания; эта способность злокачественных клеток предполагает, что оптимизация противоопухолевой терапии может быть достигнута сочетанием механизм-специфических воздействий с активацией путей гибели, сохраняющих функцию при формировании резистентности.

Одним из таких путей является нарушение целостности плазматической мембраны. Некроз не нарушен в Pgp-экспрессирующих клетках с МЛУ [13, 25, 26]. При некрозе быстро произойдут повреждения практически любых субклеточных структур, в отличие от апоптотических каскадов, сопровождающихся последовательным расщеплением субстратов и строгой специфичностью взаимодействия протеаз с мишенями [29]. Блокирование одного или нескольких звеньев апоптотических каскадов прервет передачу сигналов на нижележащие механизмы, результатом чего станет ускользание клетки от гибели и, в итоге, формирование устойчивости. Такая возможность не исключена при формировании многофакторной резистентности, в том числе Pgp-опосредованной МЛУ. Еще и по этой причине для борьбы с МЛУ желательно, чтобы механизмы смерти были множественными и включали активацию каспаз и других протеаз (лизосомальных, протеосомальных, ядерных), путей потенцирования сигнала (митохондриальный путь) и нарушения проницаемости мембран. Таким образом, терапевтическими мишенями выступают не только отдельные молекулы, но и надмолекулярные комплексы (органеллы, плазматическая мембрана).

МЛУ — не единственный фенотип устойчивости клеток к ксенобиотикам, а Pgp — не единственный механизм, обеспечивающий выживание в присутствии токсинов. Сегодня не представляется возможным предсказать, совокупность каких факторов резистентности (транспорт веществ через плазматическую мембрану, внутриклеточный катаболизм токсинов, антиоксидантная защита и др.) определит неэффективность конкретного лечебного режима в отношении конкретной опухоли. Блокирование отдельного “специфического” механизма может оказаться заведомо недостаточным. Чем больше механизмов смерти удастся активировать в резистентных клетках, чем менее зависима такая стратегия от динамичного “молекулярного профиля” опухоли, тем надежнее конечный результат — преодоление многофакторной резистентности.

Список литературы:

1. Трунова С.А. Инициация вхождения в митоз и проблема избыточности функций митотических циклинов // XIV Всероссийский симпозиум “Структура и функции клеточного ядра”. Санкт-Петербург, 15-17 октября 2002 г.: Цитология. — 2002. — Т. 44. С. 910.

2. Abolhoda A., Wilson A.E., Ross H. et al. Rapid activation of MDR1 gene expression in human metastatic sarcoma after in vivo exposure to doxorubicin. // Clin. Cancer Res. — 1999. — Vol. 5. — P. 3352-3356.

3. Ambudkar S.V., Dey S., Hrycyna C.A. et al. Biochemical, cellular, and pharmacological aspects of the multidrug transporter // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. — 1999. — Vol. 39. — P. 361-398.

4. Arceci R.J. Clinical significance of P-glycoprotein in multidrug resistance malignancies // Blood. 1993. — Vol. 81. — P. 2215-2222.

5. Chaudhary P.M., Roninson I.B. Induction of multidrug resistance in human cells by transient exposure to different chemotherapeutic drugs // J. Natl. Cancer Inst. — 1993. — Vol. 85. — P. 632-639.

6. Chen C.-J., Chin J.E., Ueda K. et al. Internal duplication and homology with bacterial transport proteins in the mdr1 (P-glycoprotein) gene from multidrug-resistant human cells // Cell. — 1986. — Vol. 47. — P. 381-389.

7. Dano K. Active outward transport of daunorubicin in resistant Ehrlich ascites tumor cells // Biochim. Biophys. Acta. — 1973. — Vol. 323. — P. 466-483.

8. Fang B., Roth J.A. Tumor-suppressing gene therapy // Cancer Biol. Ther. 2003. — Vol. 2. — P. S115-S121.

9. Goldstein L.J., Galski H., Fojo A. et al. Expression of a multidrug resistance gene in human cancers // J.Natl. Cancer Inst. 1989. — Vol. 81. — P. 116-124.

11. Hegewisch-Becker S., Hossfeld D.K. The MDR phenotype in hematologic malignancies: prognostic relevance and future perspectives // Ann. Hematol. 1996. — Vol. 72. — P. 105-117.

12. Johnstone R.W., Cretney E., Smyth M.J. P-glycoprotein protects leukemia cells against caspase-dependent, but not caspase-independent, cell death // Blood. 1999. — Vol. 93. — P. 1075-1085.

13. Johnstone R.W., Taiinton K.M., Rueffli A.A. et al. P-glycoprotein does not protect cells against cytolysis induced by pore-forming proteins // J.Biol. Chem. 2001. — Vol. 276 — P. 16667-16673.

14. Juliano R., Ling V. A surface glycoprotein modulating drug permeability in Chinese hamster ovary cell mutants // Biochim. Biophys. Acta. — 1976. — Vol. 455. — P. 152-162.

15. Leith C.P., Kopecky K.L., Godwin J. et al. Acute myeloid leukemia in the elderly: assessment of multidrug resistance (MDR1) and cytogenetics distinguishes biologic subgroups with remarkably distinct responses to standard chemotherapy. A Southwest Oncology Group study // Blood. 1997. — Vol. 89. — P. 3323-3329.

16. Marie J.P. Drug resistance in hematologic malignancies // Curr. Opin. Oncol. 2001. — Vol. 13. — P. 463-469.

17. O'Dwyer M.E., Mauro M.J., Druker B.J. STI571 as a targeted therapy for CML // Cancer Invest. 2003. — Vol. 21. — P. 429-438.

19. Pallares-Trujillo J., Lopez-Soriano F., Argiles J.M. Lipids: A key role in multidrug resistance? // Int.J.Oncol. — 2000. — Vol. 16. — P.783-798.

20. del Poeta G., Stasi R., Aronica G. et al. Clinical relevance of P-glycoprotein expression in de novo acute myeloid leukemia // Blood. 1996. — Vol. 87. — P. 1997-2004.

21. Reddy A., Kaelin W.G.Jr. Using cancer genetics to guide the selection of anticancer drug targets // Curr. Opin. Pharmacol. — 2002. — Vol. 2. — P. 366-373.

23. Sattler M., Scheijen B., Weisberg E., Griffin J.D. // Adv. Exp. Med. Biol. 2003. — Vol. 532. — P.121-140.

24. Shah N.P., Sawyers C.L. Mechanisms of resistance to STI571 in Philadelphia chromosome-associated leukemias // Oncogene. — 2003. — Vol. 22. — P. 7389-7395.

25. Shtil A., Turner J., Durfee J. et al. Cytokine-based tumor cell vaccine is equally effective against parental and isogenic multidrug-resistant myeloma cells: the role of cytotoxic T-lymphocytes // Blood. — 1999. — Vol. 93. — P. 1831-1837.

26. Shtil A., Turner J., Dalton W., Yu H. Alternative pathways of cell death to circumvent pleiotropic resistance in myeloma cells: role of cytotoxic T-lymphocytes // Leukemia and Lymphoma. — 2000. Vol. 38. — P. 59-70.

27. Shtil A.A. Emergence of multidrug resistance in leukemia cells during chemotherapy: mechanisms and prevention. // J.Hematother. Stem Cell Res. — 2002. — Vol. 11. — P. 231-241.

28. Tamura K, Fukuoka M. Molecular target-based cancer therapy: tyrosine kinase inhibitors. // Int. J. Clin. Oncol. 2003. — Vol. 8. — P. 207-211.

29. Thornberry N.A., Lazebnik Y. Caspases: enemies within. //Science. — 1998. — Vol. 281(5381). — P.1312-1316.

30. Warmuth M., Damoiseaux R., Liu Y. et al. SRC family kinases: potential targets for the treatment of human cancer and leukemia. // Curr. Pharm. Des. 2003. — Vol. 9. — P. 2043-2059.

Copyright © Российское общество клинической онкологии (RUSSCO).
Полное или частичное использование материалов возможно только с разрешения администрации портала.

Клеточные механизмы устойчивости к цитостатикам

Вместе с тем, в клетках могут сосуществовать несколько механизмов. Поэтому можно ожидать, что для разных клеток опухоли характерно существование различных механизмов устойчивости к цитотоксическим препаратам.

Один из необъяснимых феноменов, характерных для химиотерапии рака, заключается в том, что некоторые опухоли проявляют чувствительность к цитотоксическим препаратам, в то время как другие устойчивы к ним. Эта присущая опухолям чувствительность или устойчивость проявляется для препаратов, относящихся к различным химическим группам и обладающих различными механизмами действия.
Так, для лимфом и опухолей герминативных клеток характерна крайне высокая чувствительность к лекарственным средствам.

Больные с этими опухолями успешно вылечиваются. В то же время, рак поджелудочной железы и меланома относятся к числу опухолей, устойчивых к лекарственным средствам. Такие свойства опухолей трудно объяснить существованием индивидуальных механизмов устойчивости, которые рассматриваются ниже. Скорее всего, они обусловливаются более легкой индукцией клеточной гибели (апоптоза) в некоторых опухолях в ответ на повреждения ДНК.

Некоторые механизмы лекарственной устойчивости опухолей перечислены в таблице. Необходимо подчеркнуть, что эти механизмы свойственны как здоровым, так и злокачественным клеткам.

Множественная лекарственная устойчивость (MDR) как причина устойчивости к цитостатикам

Существует мембранный гликопротеин (р-гликопротеин, pgp, gpl70) с молекулярным весом 170 кДа, выполняющий функции внутриклеточного насоса и снижающий внутриклеточную концентрацию некоторых, хотя и не всех, цитотоксических агентов.

По структуре этот белок гомологичен транспортному белку оболочки бактерий и широко распространен в природе. Он присутствует в эндотелии верхнего участка желудочно-кишечного тракта, в клетках надпочечников и почки. В клетке он выполняет функцию детоксикации. Наличие этого белка обусловливает устойчивость клеток к ряду цитоток-сических агентов, таких как алкалоиды винки, антрациклины и эпиподофиллотоксин.

Гены MDR относятся к семейству генов, кодирующих белки, которые удаляют из клетки лекарственные препараты. Существуют клинические данные, свидетельствующие о том, что экспрессия pgp в опухолях коррелирует с неблагоприятным прогнозом заболевания (например, в случае сарком мягких тканей в детском возрасте). Однако неизвестно, является ли это прямым следствием неблагоприятной реакции опухоли на действие цитотоксических препаратов.

В экспериментах in vitro эффект pgp снимается блокато-рами кальциевых каналов (например, верапамилом), однако в клинических условиях трудно создать необходимую концентрацию этого препарата в плазме крови. Поэтому клинически значимого результата блокирования механизма MDR пока не достигнуто. Проводятся испытания других соединений.

Устойчивость опухоли к лекарственным препаратам

Белок, связанный с развитием множественной лекарственной устойчивости

Этот белок функционирует как переносчик за пределы клетки конъюгата, состоящего из лекарственного препарата и глутатиона (GSH, см. ниже). Значение этого механизма в полной мере пока не установлено, однако в некоторых линиях опухолевых клеток обнаружена повышенная экспрессия белка-переносчика.

Глутатион как причина устойчивости к цитостатикам

Небольшой трипептид, представляющий собой восстанавливающий агент, содержащий SH-группы и выполняющий роль внутриклеточного детоксицирующего агента. Благодаря присутствию в цитоплазме клетки фермента глутатионредуктазы, глутатион находится в восстановленной SH-форме. Это предотвращает образование в белках случайных SS-связей, которые могут приводить к нарушению пространственной конфигурации белковых молекул.

В клетке находятся ферменты трансферазы, которые обеспечивают связывание глутатиона с токсинами. Специфичность трансфераз ко многим цитотоксическим агентам еще не вполне выяснена. Полиморфизм трансфераз обуславливает развитие острого миелоцитарного лейкоза у детей.

Уровень глутатиона и активность глутатионтрансфераз являются важнейшими факторами, обуславливающими чувствительность клеток к токсическим препаратам, в особенности к алкилирующим агентам. В клетках здоровых и опухолевых тканей уровень глутатиона широко варьирует и, вообще говоря, не коррелирует с их чувствительностью к лекарствам. Чувствительность клеток можно повысить при помощи средств, снижающих уровень внутриклеточного глутатиона или ингибирующих активность трансфераз, например таких как этакриновая кислота.

В клетках, которые приобрели устойчивость к азотистому иприту, увеличение трансферазной активности связано с амплификацией генов, однако неизвестно, какую роль играет этот механизм в клетках спонтанно возникающих опухолей.

Амплификация генов как причина устойчивости к цитостатикам

В культуре опухолевых клеток, устойчивых к цитотоксическим агентам, происходит амплификация генов, ответственных за развитие этой устойчивости. По-видимому, амплификация генов наследуется в поколениях делящихся клеток. В качестве примера приведем амплификацию гена, кодирующего синтез дигидрофолатредуктазы, в результате которой в клетке увеличивается количество этого фермента и развивается устойчивость к метотрексату. Другие примеры включают амплификацию изоформ глутатион S-трансферазы (которые ответственны за развитие устойчивости к алкилирующим агентам) и О6-алкилтрансферазы (обеспечивающие устойчивость клетки к нитрозомочевинам).

Усиление процессов репарации ДНК как причина устойчивости к цитостатикам

Аддукты, состоящие из оснований ДНК и алкилирующих агентов, связанных ковалентной связью, удаляются ферментативно. Протекающие при этом реакции носят сложный характер и происходят с участием ДНК-гликозилазы и полимеразы. Репаративный механизм включает этап эксцизионной репарации оснований, при котором гликозилаза расщепляет связь между основанием и сахарным остатком, и эксцизионную репарацию нуклеотидов, которая приводит к выщеплению более протяженных участков ДНК с последующим воссоединением концов цепи.

В отличие от клеток здоровых тканей о спектре ферментов и эффективности процессов репарации ДНК в раковых клетках известно мало. Также неизвестно, связана ли устойчивость этих клеток к лекарственным препаратам с повышенной способностью к репарации повреждений, возникающих в ДНК. Характер репаративных процессов различается в зависимости от типа повреждений, возникающих в определенных участках молекул оснований. Также их эффективность сильно зависит от локализации повреждения в гене и от его транскрипционной активности.

Ингибирование процессов активации лекарственных препаратов

Прежде чем проявить противоопухолевое действие, такие препараты, как цитозин арабинозид и 5-фторурацил (5-ФУ), должны превратиться в активные формы внутри клетки. Низкий уровень соответствующих ферментов или наличие конкурентных путей метаболизма лекарства может привести к снижению внутриклеточной концентрации его активной формы. Такие препараты, как циклофосфамид, превращаются в активную форму в клетках здоровых тканей (в данном случае печени).

Генетически-детерминированные различия в эффективности процессов активации лекарств обуславливают вариабельность концентрации и скорости образования активной формы. Эти различия не принадлежат к числу характерных для раковых клеток, однако могут объяснять снижение эффективности лекарственных средств. Внутриклеточный уровень DT-диафоразы, одного из ферментов восстановления, может играть роль критического фактора в превращении в активную форму таких восстанавливающих агентов, как хиноны.

Прочие механизмы устойчивости к цитостатикам

К числу многочисленных биохимических реакций, приводящих к разрушению лекарственных препаратов, относится их внутриклеточная деградация (например, дезаминирование цитозинарабинозида), нарушения процессов мембранного транспорта (метотрексат), и существование конкурентных метаболических процессов, например образование аспарагина под действием аспарагинсинтетазы, снижающее эффективность аспарагиназы.
Некоторые из этих механизмов рассматриваются в разделах, посвященных конкретным препаратам.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Читайте также: