CYP1: механизм индукции
Наиболее детально изучен механизм индукции CYP1 ( цитохром Р450 , семейство 1), который синтезируется de novo после проникновения в липидный слой клеточных мембран гидрофобного лиганда и его взаимодействия с Ah-рецептором ( AhR ).
AhR представляет собой транскрипционный фактор, активируемый многими лигандами: ПАУ , диоксином, полигалогенизированными ароматическими углеводородами, а также индолами, растительными бензофлавононами, некоторыми эндогенными производными триптофана и липопротеинами низкой плотности [ McMillan, 2007 ]. В эндоплазматическом ретикулуме Ah-рецептор находится в неактивной форме в комплексе с молекулой белка теплового шока HSP90 и рр60 - продуктом гена src . В таком комплексе Ah-рецептор имеет оптимальную конфигурацию для взаимодействия с лигандом.
После присоединения лиганда HSP90 и рр60 отщепляются, комплекс рецептора с лигандом фосфорилируется и присоединяет транспортный белок ARNT (Ah receptor nuclear translocator). Этот комплекс переносится в ядро, где положительно заряженные области белков взаимодействует с энхансером XRE (xenobiotic-resposive element), в результате чего начинается транскрипция мРНК гена CYP1.
Активация проканцерогенов может происходить и помимо индукции CYP через Ah-рецептор. В частности, в тканях нокаутных мышей Ahr(-/-), у которых не индуцируется синтез CYP1 в ответ на введение бенз(а)пирена, образуется больше метаболитов этого канцерогена и аддуктов ДНК, чем у мышей Ahr(+/-) и Ahr(+/+) [ Sagredo, 2006 ]. Парадоксально, что при этом мыши Ahr(-/-) резистентны к канцерогенному действию ПАУ и диоксина [ Nebert, 2004 ]. Возможно, это связано с тем, что помимо активации ферментов, метаболизирующих его лиганды, этот рецептор принимает участие в таких важных для канцерогенеза процессах, как регуляция клеточного цикла и апоптоз , и его выключение может ингибировать некоторые необходимые стадии канцерогенеза ( схема 4 ) [ Nebert, 2000 ].
В случае нокаута Сyp1а2 также наблюдается парадокс. CYP1A2 активирует ряд канцерогенов человека ( 4-аминобифенил и др.). В культурах клеток, экспрессирующих этот фермент, образуется значительное количество аддуктов канцерогенов и наблюдается выраженный мутагенный эффект. Можно было ожидать, что мыши с нокаутированным CYP1A2 будут резистентны к этим канцерогенам, однако они оказались чувствительными [ Nebert, 2004 ]. У мышей Cyp1a1(-/-) и Сур1а1Сур1b1(-/-) реакция на введение бенз(а)пирена оказалась также достаточно парадоксальной. Вместо ожидаемой резистентности к канцерогену они оказались более чувствительными к его иммунотоксическому действию, и в их органах накапливалось значительно больше аддуктов бенз(а)пирена, чем у диких особей [ Uno, 2004 ]. Как выяснилось в дальнейшем, в условиях организма CYP1A1, наиболее активный в печени и кишечнике, ответствен за метаболическую детоксикацию, a CYP1B1, активный в селезенке и костном мозге, - за метаболическую активацию этого канцерогена. Следствие экспрессии CYP1B1 в отсутствие CYP1A1 - гибель иммунных клеток.
Таким образом, в организме выраженность токсического и, по-видимому, канцерогенного действия бенз(а)пирена определяется балансом тканеспецифической экспрессии CYP1A1 и CYP1B1, и данные, получаемые в культуре ткани, где обе изоформы превращают бенз(а)пирен в генотоксические метаболиты, не полностью отражают ситуацию в организме. В связи с этим испытание агентов на канцерогенную активность in vivo имеет преимущество перед таковым in vitro и в культуре ткани.
Источником канцерогенных метаболитов в организме могут быть и эндогенные субстраты, например стероиды . Это происходит в случае возникновения мутантных форм ферментов CYP, которые будут метаболизировать стероиды по эпоксидодиольному пути с образованием промежуточного эпоксида, обладающего мутагенной активностью. Кроме того, генотоксические производные образуются CYP1 и из липидов при их перекисном окислении.
