Активные формы кислорода (АФК) как промоторы канцерогенеза
Точка зрения, согласно которой движущей силой промоции канцерогенеза является образование активных форм кислорода , была сформулирована вначале по аналогии с кожным канцерогенезом . Было показано, что промоторная активность форболовых эфиров коррелирует с их способностью вызывать кислородный "взрыв" у макрофагов и введение актиоксидантов препятствует промоции [ Keisary Y. et al., 1984 , Fisher S. et al., 1986 , Cerutti P., 1985 ]. Продемонстрировано также, что такой источник активных форм кислорода, как перекись бензоила , является промотором опухолей кожи [ Slaga Т. et al., 1981 ].
В дальнейшем были получены прямые указания на то, что активные формы кислорода обладают промоторными свойствами: введение в культуру инициированных гамма-облучением или бенз/а/пирен-диолэпоксидом фибробластов ксантин+ксантиноксидазы (системы, продуцирующей активные формы кислорода) увеличивало выход трансформированных клонов, а одновременное добавление каталазы и супероксиддисмутазы предотвращало промоторное действие [ Zimmerman R. and Cerrutti P., 1984 ]. Показано развитие опухоли при перевивке бестимусным мышам линии фибробластов 10Т 1/2, обработанных активированными нейтрофилами, которые продуцируют активные формы кислорода, или системой ксантин+ксантиноксидаза [ Weitzman S. et al., 1985 ]. В культуру клеток почек был встроен под промотор ген уратоксидазы , производящий фермент, окисляющий мочевую кислоту до аллантоина с образованием Н2О2. При введении в культуру мочевой кислоты происходила трансформация клеток [ Chu R. et al., 1996 ].
Введение животному, инициированному кожным канцерогеном 7,12-диметилбенз/а/антраценом , фотосенсибилизатора - дигематопорфирина с последующим ультрафиолетовым облучением кожи вызывало образование активных форм кислорода и оказывало промоторное действие [ Giri U. et al., 1996 ]. В отсутствие облучения дигематопорфирин промоторными свойствами не обладал.
Одним из показателей образования активных форм кислорода и вызываемого ими кислородного стресса является появление в среде культивирования продукта окисления гуанина в молекуле ДНК - 8-гидроксидезоксигуанидина . Это соединение обнаружено в культуре клеток, а также в печени при действии различных типов индукторов цитохрома Р-450 ( ТХДД , фенобарбитала , пролифераторов пероксисом ) [ Schulte-Hermann R. et al., 1990 , Park L. et al., 1996 , Tagaki A. et al., 1990 ]. Одновременное с индукторами введение ингибитора функций цитохрома Р-450, 7,8-бензофлавона , резко уменьшает образование 8-гидроксидезоксигуанидина [ Park L. et al., 1996 ].
В культуре мутантных клеток с дефектным Ah-рецептором , в которых индукция цитохрома Р-450 при введении индукторов семейства 1 отсутствует, добавление ТХДД не вызывало появления в культуральной среде 8-гидроксидезоксигуанидина [ Park L. et al., 1996 ].
Таким образом, приведенные результаты говорят о том, что окислительный стресс, наблюдаемый при введении индукторов цитохрома Р- 450, обусловлен функционированием изоформ этого фермента.
Окислительный стресс, связанный с окислением гуанина в молекуле ДНК, дает основание для предположения, что промоция обусловлена мутагенным действием активных форм кислорода. Имеется довольно много публикаций, обсуждающих подобный механизм действия промоторов. Однако феноменология процесса промоции свидетельствует, что он в отличие от инициации не связан с наследуемым изменением в геноме клетки. В первую очередь об этом свидетельствует способность клетки "забыть" воздействие промотора канцерогенеза после прерывания воздействия, но "помнить" инициацию.
Имеются прямые экспериментальные доказательства, свидетельствующие о том, что активные формы кислорода участвуют в промоции при действии индукторов цитохрома Р-450: маннитол - ловушка для ОН-радикалов - и антиоксиданты уменьшают количество локусов трансформации при промоторном действии ТХДД [ Wolfle D. and Marquardt H., 1996 ]. В этой же работе продемонстрировано, что механизм промоторного действия форболовых эфиров и индукторов цитохрома Р-450 различен: ингибитор ПКС подавляет промоторное действие форбол-12-миристат-13-ацетата , но не влияет на промоторное действие ТХДД .
Уже на ранних этапах изучения цитохрома Р-450 [ Kappus H., 1993 , Archakov A. and Zhukov A., 1989 ] было показано, что при функционировании цитохрома Р-450 как в микросомах, так и в реконструированной ферментной системе образуется перекись водорода . Принято считать, что ее образование связано с тем, что в процессе цитохром Р-450-зависимого окислительного цикла образующийся тройственный комплекс, включающий цитохром Р-450, субстрат и ион супероксида (оксицитохром Р-450), может, помимо основного пути превращения - внедрения кислорода в структуру субстрата, - распадаться с образованием исходного комплекса субстрат-цитохром Р-450 и высвобождением супероксида (процесс "разобщения") с последующей его дисмутацией, с образованием перекиси водорода [ Kappus H., 1993 , Archakov A. and Zhukov A., 1989 ] ( рис. 1 ). В присутствии ионов железа перекись водорода в результате одноэлектронного переноса может восстанавливаться до гидроксил-радикала - сильнейшего окислителя. Показано также, что высвобождение железа из ферритина - белка, являющегося основным депо железа в клетке, происходит в результате образования супероксида при функционировании цитохрома Р-450 [ Puntarulo S. and Cederbaum A., 1996 ].
Таким образом, супероксид, образующийся при "разобщении" на цитохроме Р-450, одновременно может быть источником перекиси водорода и генератором ионов железа из ферритина - компонентов, необходимых для образования различных активных форм кислорода. Действительно, образование супероксида, перекиси водорода и гидроксил радикала показано в реконструированных ферментных системах с использованием различных изоформ цитохрома Р-450 [ Gorsky L. et al., 1984 , Kukielka E. and Cederbaum A., 1990 , Kukielka E. and Cederbaum A., 1991 ].
Введение фенобарбитала увеличивало в микросомах печени крыс NADPH- зависимое образование активных форм кислорода (супероксида + перекиси водорода), определяемых методом хемилюминесценции [ Scholz W. et al., 1990 ]. Ингибитор функционирования цитохрома Р-450 - SKF 525A - почти на 100% подавлял хемилюминесценeцию [ Scholz W. et al., 1990 ]. Увеличение перекисного окисления липидов, вызванное образующимися активными формами кислорода, показано и в микросомах, выделенных из печени животных, обработанных пролифераторами пероксисом [ Swierczynski J. et al., 1996 ].
Как уже говорилось, гепатопромоция реализуется в результате двухфакторного действия индукторов цитохрома Р-450 : митогенного эффекта и ингибирования межклеточных коммуникаций , "отключающего" контролирующее воздействие окружающих клеток.
Смотрите также:
