Цисплатина, Детальна інформація

Резистентність клітин до дії цисплатина може залежати від стану системи репарації пошкоджень ДНК.

Один з механізмів резистентності клітин до цисплатину – прискорена репарація цисплатин-ДНК-адуктів [54]. Чутливі до дії цисплатина клітинні лінії відрізняються зниженою здатністю ліквідувати основні адукти ДНК та цисплатина (GG-Pt та GA-Pt), а також послабленою активністю ДНК-полімераз [55,56]. Обробка резистентних до цисплатина клітин афідикоіном – інгібітором ДНК-полімераз \xF061 та \xF062 повертає чутливість до цисплатина, що стверджує роль репарації адуктів цисплатин-ДНК у формуванні резистентності [57].

На сьогодні мало відомо, щодо ліквідації продуктів платинування ДНК у мітохондріях. Вважають, що мітохондріальна ендонуклеаза G (Endo G) може брати участь у репаративних процесах цих органел [58].

Нещодавно з культуральної рідини пухлинних клітин та біопсійного матеріалу пухлин людини були виділені білки HMG (high-mobility group) та їм подібні, які зв`язуються з ДНК, що пошкоджена цисплатином, але не трансплатином чи ультрафіолетовим випроміненням [59,60]. Ці білки – висококонсервативні, локалізуються у цитоплазмі та ядрі клітини. Їх біологічна роль ще точно не встановлена. Інтенсивність зв`язування ДНК з цисплатином та HMG-подібними білками прямо пропорційна ступеню пошкодження ДНК. ДНК резистентних клітин зв`язується з цими білками більш ефективно. HMG-білки взаємодіють з платинованою ДНК, закривають пошкоджені сайти від ферментів ексцизійної репарації. Припускають, що зв`язування HMG-подібних білків з пошкодженою ДНК може викликати зупинку реплікації чи транскрипції, а також впливати на роботу систем контролю клітинного циклу при руйнуванні ДНК.

Відомо, що такі дефекти системи репарації невідповідностей (mismatch repair), як недостатня експресія білків hMSH2 чи hMLH-1, призводять до виникнення резистентності до цисплатина [61,62]. MSH2-білок сам по собі чи разом з білком GTBP/p160 розпізнає невеликі зміни у ланцюгу ДНК, наприклад, продукти платинування ДНК, і зв`язується з ними.

Априорі можна було б припустити, що відсутність якої-небудь частини системи репарації ДНК сприяє розвитку гіперчутливості до дії цисплатина, що відбувається у клітинах, дефектних за системою ексцизійної репарації. Але у випадку порушення функції системи mismatch repair клітина набуває резистентності до цисплатина. Цей феномен можна розглядати з двох позицій. По-перше, порушення системи mismatch repair може бути наслідком індукованого цисплатином випадкового мутагенезу, що в результаті обумовлює стійкість до дії цисплатина. По-друге, саме дефект у роботі цієї системи репарації може покласти початок резистентності [63,64].

Комплекс білків репарації “розпізнає” адукти у ланцюгу-шаблоні ДНК та намагається виправити ланцюг, що синтезується [65]. Так, поки існує адукт у ланцюгу-шаблоні, а підбір нових основ не ліквідує невідповідність, що існує, генерується сигнал, який запускає програму апоптозу. Якщо система mismatch repair не працює, такий сигнал не генерується, клітини стають толерантними до адуктів цисплатин-ДНК та набувають резистентного фенотипу.

У випадку порушення системи ексцизійної репарації спостерігається протилежний ефект. Клітини, дефектні по системі ексцизійної репарації значно більш чутливі до дії цисплатина, ніж нормальні клітини [66].

Показано, що цисплатин індукує експресію важливого для ексцизійної репарації гена ERCC-1. Але до активації гена ERCC-1 відбувається активації генів c-fos та c-jun, а також фосфорилювання білка c-Jun [67].

Нещодавно був відкритий новий ген BRCA1, повязаний з репарацією пошкодженої ДНК. Показано, що гіперекспресія цього гена в клітинах рака яєчника та молочної залози асоційована з резистентністю до дії цисплатина [68].

Топоізомерази І та ІІ, що релаксують спіралі ДНК, є важливими ферментами реплікації, транскрипції та рекомбінації. Вони відіграють суттєву роль у процесах усунення адуктів ДНК-цисплатин. У багатьох резистентних до дії цисплатина клітинах спостерігається підвищена активність топоізомерази ІІ [69]. Інгібітори топоізомераз І та ІІ: етопозид, камтотецин, СРТ-11, SN-38, новобіоцин – викликають сенсибілізацію резистентних клітин до дії цисплатина [70-72].

Ще одним механізмом резистентності до цисплатина на рівні ДНК може бути підвищена концентрація в клітині вільних нуклеотидів (наприклад, АТФ, АДФ), які конкурують з ДНК за зв`язування з цисплатином [73]. Таким чином, вільні нуклеотиди, концентрація яких у цитоплазмі відрізняється в різних клітинах, можуть значно впливати на чутливість пухлин до цисплатина.

Важливо також розглянути утворення зшивок ДНК-білок під дією цисплатина. Хоча кількість цих адуктів набагато менше, ніж у разі між- та внутри- ланцюгових зшивок, але відмічено, що вони також відповідальні за цитотоксичний ефект цисплатина. Наприклад, було показано, що одна резистентна до дії цисплатина клітинна лінія раку яєчника утримувала у 6 разів менше цитокератина 18, ніж чутлива лінія. Трансфекція кДНК цитокератина 18 в клітини резистентної лінії давала клони з підвищеним рівнем цього білка та у більшості випадків з чутливим фенотипом. При цьому було встановлено, що після обробки цисплатином, з ДНК у клітинах зв`язуються негістонові білки. Пізніше ці білки було ідентифіковано як цитокератини [74]. Можливо, що формування зшивок цитокератин-ДНК, асоціюється з цитотоксичністю цисплатина. Тоді зменшення продукції цитокератина 18 у резистентних клітинах веде до зменшення кількості зшивок білок-ДНК та, як наслідок, зниження чутливості до цисплатина.

Виходячи з вищенаведеного, можна заключити, що резистентність до дії цисплатина на рівні ДНК обумовлена підвищеною активністю систем репарації клітини чи її толерантністю до існуючих ДНК-Pt-адуктів.

4.4.Зміни генома, що асоційовані з резистентністю до цисплатина.

Оскільки клітинна резистентність є стійко спадковою ознакою в ряду поколінь, можна зробити висновок, що стійкість до дії цисплатина визначається генетичними особливостями клітини.

Встановлено, що основна роль в цьому феномені належить 11-й та 16-й хромосомам у людини [75]. На клітинних гібридах з різним хромосомним складом було показано, що обовязковою умовою резистентного фенотипа є наявність 16-ї хромосоми з резистентних клітин та 11-ї хромосоми з чутливих клітин. При цьому основну роль грає 16-та хромосома, а 11-та хромосома необхідна для її нормального функціонування. Ці хромосоми залучені у різні боки резистентності. На 16-тій хромосомі присутні гени MRP (multidrug resistance associated protein), LRP (lung resistance protein), гени додаткового білка ексцизійної репарації-4, металотеонеіна. На 11-їй хромосомі розташовані гени, що кодують глутатіон трансферазу \xF070\xF020(ГSТ-\xF070), а також протеін, що розпізнає специфічні послідовності пошкодженої ДНК.

Чутливість пухлинних клітин до дії цисплатина може залежати від функціональної активності генів р 53 та генів родини bcl.

На сьогодні все ще залишається відкритим питання про зв`язок лікарської резистентності з р 53-статусом клітин. Невизначеність тут існує тому, що роль білка Р 53 у хемочутливості клітин до лікарської терапії розглядають з двох протилежних точок зору: 1) експресія білка Р 53 дикого типу (wt p 53) збільшує чутливість до хіміотерапії шляхом прискорення входження клітин в апоптоз; 2) білок wt P 53 зменшує хемочутливість, оскільки після пошкодження ДНК обумовлює зупинку росту для репарації ДНК [76].

Відомо, що після дії цисплатина у чутливих клітинах збільшується рівень експресії гена р 53 та відповідно – білка Р 53. Р 53 індукує експресію білка р 21/WAF1/CIP1-інгібітора циклін залежних кіназ, що грає важливу роль у зупинці клітинного циклу у G1-фазі після генотоксичного стресу [77,78]. Під час цієї зупинки клітиною приймається “рішення”: репарувати ДНК чи входити в апоптоз, в залежності від глибини пошкодження. На сьогодні ще невідомі усі біохімічні подробиці того, як активація р 53 ініціює апоптоз.

Більшість робіт по вивченню функціональної активності Р 53 у резистентних до дії цисплатина клітинах засвідчують, що мутації гена р 53 призводять до розвитку резистентності до хіміотерапії [79-82]. Показано, що в резистентних клітинах часто порушена внутрішньоклітинна локалізація білка Р 53 [83] а також не відбувається індукція експресії Р 53 та р 21 цисплатином [84,85]. Досліди по трансфекції гена р 53 також довели, що перенос у дефектні за функцією Р 53 чи null-клітини wt p53-гена обумовлює збільшення чутливості до лікарських препаратів, а трансфекція мутантного гена mut p 53 спричиняє розвиток резистентності [86].

Досліджено, що в клітині після дії цисплатина разом з р 53 індукується експресія гена mdm 2. Продукт даного гена відрізняється властивістю утворювати комплекси з білком Р 53 , таким чином дезактивуючи частину внутрішньоклітинного Р 53. В резистентних до цисплатина клітинах іноді спостерігається гіперекспресія гена mdm 2 [87] а використання антисмислових (проти mdm 2) нуклеотидів у такій системі призводить до збільшення чутливості до лікарської терапії [88].

Таким чином, функція Р 53 може бути інактивована двома шляхами: мутаціями безпосередньо гена р 53 а також підвищеним комплексоутворенням Р 53 з MDM 2.

Але дані деяких досліджень заперечують, що мутації р 53 обов`язково спричиняють розвиток лікарської резистентності. Feudis з співавторами показали, наприклад, на 9 клітинних лініях раку яєчника з різним р 53- статусом, що в цих клітинних лініях після обробки цисплатином рівень експерсії р 21 підвищується однаковo і немає різниці у чутливості до апоптозу, індукованого дією препарата [89,90].

Однак відомо, що більш половини злоякісних новоутворень людини відрізняються мутаціями р 53, i ця ознака є важливим показником чутливості пухлин до хіміотерапії [91]. У клінічних дослідженнях показано, що рівень експресії р 53 у зразках біопсійного матеріала при раку шлунка та яєчників може бути важливим прогностичним показником захворювання [92]. Досліджено, що Р 53-позитивний фенотип пухлин асоціюється з поганим прогнозом [93,94]. Це пояснюється тим, що мутантна форма білка має подовшений час напівжиття і тому легше виявляється імуногістохімічно.

n

oe

h

H*

Eенів bcl-2 та bcl-xl у антиапоптозному ефекті, то показано, що білок Bcl-Xl має більший вплив [99].