Инвазия опухолевая: протеазы
В опухолевой инвазии задействованы четыре класса протеаз:
- металлопротеазы ( коллагеназы , желатиназы и стромелизины );
- цистеиновые протеазы ( катепсины B и катпсины L );
- аспартиловая протеаза ( катепсин D );
- сериновые протеазы ( плазмин , активатор плазминогена тканевого типа t-PA и активатор плазминогена урокиназного типа u-PA ) [ Stetler-Stevenson, W.G. et al. (1993) , Schmitt, M. et al. (1995) ].
Наряду с протеазами широкого спектра действия в инвазии важную роль играют высокоспецифические протеазы, обеспечивающие деградацию определенных компонентов внеклеточного матрикса, например коллагеназа , специфически действующая на коллаген IV (компонент базальных мембран ) [ Stetler-Stevenson, W.G. et al. (1993) , Liotta, L.A. et al. (1980) , Garbisa, S. et al. (1987) ].
Некоторые из протеаз секретируются опухолевыми клетками во внеклеточное пространство (например, коллагеназа или эластаза ), другие оказываются связанными с поверхностью опухолевых клеток (например, протеазы, деградирующие фибронектин внеклеточного матрикса) и, наконец, имеются протеазы, которые могут как секретироваться, так и быть связанными с поверхностью опухолевых клеток, например u-PA [ Liotta, L.A. et al. (1980) , Laug, W.E. et al. (1983) , Chen, J W., and Chen, W.T. (1987) , Pollanen, J. et al. (1987) , Kataoka, H. et al. (1989) , Conese, M., and Blasi, F. (1995) ]. Все члены семейства металлопротеаз секретируются в виде проэнзимов и нуждаются в активации (во внеклеточном матриксе) для проявления своего протеолитического действия [ Stetler-Stevenson, W.G. et al. (1993) ].
Эффективность действия многих связанных с опухолью протеаз в значительной мере зависит от активности их специфических ингибиторов в тканях или плазме, таких как тканевые ингибиторы металлопротеаз или ингибиторы активатора плазминогена ( PAI ) [ Stetler-Stevenson, W.G. et al. (1993) , Ray, J.M., and Stetler-Stevenson, W.G. (1994) , Pappot, H. et al. (1995) ]. Например, протеолиз внеклеточного матрикса раковыми клетками может контролироваться стромальными элементами опухоли, продуцирующими ингибитор активатора плазминогена первого типа ( PAI-1 ) [ Sordat, В. et al. (1990) , Pappot, H. et al. (1995) , Andreasen, P.A. et al. (1997) ]. Со снижением уровня ингибитора активатора плазминогена второго типа ( PAI-2 ) в карциноме легких и карциноме молочных желез у человека коррелируют инвазивная и метастатическая активности этих опухолей [ Dear, A.E., and Medcalf, R.L. (1995) ]. Ингибиторы протеолиза (антитела к активатору плазминогена u-PA или к коллагеназе, тканевые ингибиторы металлопротеаз) тормозят опухолевую инвазию внеклеточного матрикса in vitro [ Sordat, В. et al. (1990) , Albini, A. et al. (1991) , De Clerck, Y.A. et al. (1991) , Melchiori, A. et al. (1992) ]. Высокая активность ингибиторов специфических протеаз в некоторых тканях (например, в хряще или в артериях), возможно, объясняет их относительную резистентность к инвазии опухолевыми клетками.
Протеазы, связанные с поверхностью опухолевых клеток, более эффективно осуществляют локальный протеолиз внеклеточного матрикса (по сравнению с протеазами, секретируемыми во внеклеточное пространство), но, будучи сосредоточенными на малых участках клеточной поверхности, они, возможно, оказываются более чувствительными к действию тканевых ингибиторов протеаз. Секретируемые протеазы, вероятно, менее уязвимы для ингибиторов, хотя и не столь эффективны для обеспечения инвазии в локальных участках матрикса.
Активность опухолевых протеаз регулируется не только их ингибиторами, но также различными цитокинами, действующими на позитивные или негативные регуляторные элементы генов этих энзимов [ Ries, C., and Petrides, P.E. (1995) ]. Экспрессия и секреция ингибиторов протеаз также находятся под влиянием цитокинов [ Ries, C., and Petrides, P.E. (1995) ]. На локальную активность ряда протеаз, обладающих чувствительностью к изменениям рН, могут оказывать влияние различия в рН разных участков тканевого микроокружения [ Sordat, В. et al. (1990) ].
Роль онкогенной активации в повышении экспрессии или активности протеаз с приобретением клеткой инвазирующего фенотипа пока точно не выяснена. Экспрессия генов металлопротеаз регулируется сигналами от интегриновых рецепторов [ Heino, J. (1996) ]. Трансфекция клеток активированным онкогеном ras-семейства стимулирует экспрессию металло- и цистеиновых протеаз и снижает экспрессию их ингибиторов, однако не у всех ras-трансфицированых клеток [ Chambers, A.F., and Tuck, A.B. (1993) ]. Появление инвазирующих свойств связывают также с экспрессией протоонкогена c-ets1 , кодирующего транскрипционный фактор, регулирующий энхансер гена активатора плазминогена u-PA , а также промоторы гена коллагеназы-1 и гена стромелизина-1 [ Vandenbunder, В. et al. (1994) ].
Данные о роли протеаз и их ингибиторов в опухолевой инвазии пытаются использовать в онкологической практике. Так, у онкологических больных в прогностических целях определяют уровни металлопротеаз, u-РA и PAI-1, а также рецептора для u-РA на клеточной поверхности [ Schwartz, G.K. (1996) , Schmitt, M. et al. (1995) , Conese, M., and Blasi, F. (1995) ]. Проходят клиническую проверку в целях ингибирования инвазии агенты- ингибиторы металлопротеаз (поскольку металлопротеазы участвуют в ангиогенезе, то эти ингибиторы подавляют также ангиогенез в опухоли) [ Takigawa, M. et al. (1990) , Moses, M.A., and Langer, R. (1991) , Kohn, E.C., and Liotta, L.A. (1995) , Sledge, G.W., Jr. (1996) ]. Уже делаются попытки использовать в лечебных целях рекомбинантные или синтетические аналоги u-РA или ее рецептора для подавления их экспрессии [ Schmitt, M. et al. (1995) ].
