CC BY
56
124
обзоры
ОБЗОРЫ
DOI: 10.23868/201906022
сигнальная система kiss1/kiss1r и ее роль в канцерогенезе
М.В. Мнихович1, 2, Т.В. Безуглова1, Л.В. Кактурский1, 2, К.В. Буньков3, А.С. Тучкова2, М.И. Трифонов2, Е.С. Мишина4
1 ФГБНУ НИИ морфологии человек, Москва, Россия
2 РНИМУ им. Н.И. Пирогова, Москва, Россия
3 Смоленский областной институт патологии, Смоленск, Россия
4 Курский государственный медицинский университет МЗ России, Курск, Россия
KISS1/KISS1R SIGNAL SYSTEM AND ITS ROLE IN THE CARCINOGENESIS
M.V. Mnikhovich1' 2, T.V. Bezuglova1, L.V. Kaktursky1, 2, K.V. Bunkov3, A.S. Tuchkova2, M.I. Trifonov2, E.S. Mishina4
1 FSBSIRI of Human Morphology, Moscow, Russia
2 N.I. Pirogov RNRMU, Moscow, Russia
3 Smolensk Regional Institute of Pathology, Smolensk, Russia
4 Kursk State Medical University of the MH of Russia, Kursk, Russia
e-mail: mnichmaxim@Yandex.ru
Сигнальная система KISS1/KISS1R может служить регулятором метастазирования опухолей и является потенциальным прогностическим маркером опухолевых процессов. Воздействие кисспептина 10 на Era-отрицательные, не злокачественные, клетки эпителия молочной железы или синтез KISS1R в этих клетках могут индуцировать переход клеток к мезенхи-мальному фенотипу и стимулировать их инвазивность. Уровень экспрессии гена KISS1 в отдалённых метастазах рака молочной железы ниже, чем в первичной опухоли: метилирование промотора гена KISS1 может быть одной из причин снижения синтеза мРНК белка KISS1 в клетках метастазов рака молочной железы в головном мозге. Клиническая значимость белка KISS1 заключается в прогнозировании вовлечения в опухолевый процесс лимфоузлов. Особенности экспрессии KISS1/KISS1R в ERa-позитивных опухолях дают шанс на появление новых подходов лечения данных опухолей. Уровень синтеза KISS1 может служить молекулярным маркером, позволяющим предсказать качество ответа опухоли на терапию Тамоксифеном, особенно у женщин в постменопаузальном периоде.
ключевые слова: KISS1, KISS1R, ERa, EGFR, онкомарке-ры, рак молочной железы, метастазы, эпителиально-мезенхи-мальный переход.
введение
В настоящее время известны 23 гена-супрессора метастазов, одним из которых является ген KISS1, кодирующий группу биологически активных пептидов, известных как кисспептины (kisspeptins, KISS1, KPs). Полная характеристика пептидных продуктов KISS1 была получена в 2001 г. [1, 2].
В ряде исследований показано, что антиметастатический ген KISS1 подавляет развитие отдаленных метастазов, не оказывая влияния ни на туморогенность, ни на рост первичной опухоли [3-5]. Антиметастатическая функция KISS1 подтверждена для различных типов опухолей, в частности для меланомы, опухолей желудка, желчного пузыря, поджелудочной и щитовидной желез [6-8]. Однако для рака молочной железы (РМЖ) повышенная экспрессия KISS1 коррелирует с прогрессией опухоли и неблагоприятным прогнозом. Анализ клинического материала выявил, что в клетках РМЖ уровень экспрессии KISS1 выше, чем в нормальной ткани молочной железы (МЖ). Важно отметить, что в клетках первичного РМЖ часто отмечается очень высокий уровень экспрессии гена KISS1 при наличии метастазов опухоли в головном мозге (ГМ), но в клетках метастазов уровень экспрессии KISS1 понижен [5, 8].
The KISS1 / KISS1R signaling system can serve as a regulator of metastasis of tumors and is a potential prognostic marker of tumor processes. The action of kisspeptin10 on the Era-negative non — malignant breast epithelial cells or KISS1R expression in these cells can induce passage to the mesenchymal phenotype and to stimulate the invasiveness. The level of expression of KISS1 in remote breast cancer metastases is lower than in the primary tumor: methylation of the KISS1 promoter may be one of the reasons for the decrease of the expression of mRNA and KISS1 protein in the cells of breast cancer metastases in the brain. The clinical significance of KISS1 lies in the prediction of involvement in the neoplastic process in the lymphnodes. Features of expression of KISS1 / KISS1R in Era-positive tumors give hope for the emergence of new approaches to the treatment of these tumors. The level of KISS1 expression can serve as a molecular marker predicting the quality of tumor response to Tamoxifen therapy, especially in postmenopausal women.
Keywords: KISS1, ERa, EGFR, oncomarkers, breast cancer, metastasis, epithelial-mesenchymal transition.
При неконтролируемом синтезе трансмембранного рецептора KISS1R наблюдается потеря эстрогенового рецептора a (ERa) клетками МЖ, которая приводит к избыточной активации KISS1 / KISS1 R-сигнального пути, что, в свою очередь, способствует формированию мезенхимального фенотипа опухолевых клеток, увеличению их инвазивной способности и активации мембранных металлопротеиназ (MMP). Эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП, обратимое изменение эпидермального фенотипа клетки на мезодермальный фенотип) служит первым шагом на пути к метастазиро-ванию. Роль сигнального пути KISS1 / KISS1R в повышении метастатического потенциала клеток РМЖ доказана и в исследованиях, проведенных in vitro. Более высокий уровень экспрессии KISS1, указывающий на неблагоприятный прогноз, отмечен в ERa-отрицательных клеточных линиях РМЖ, в отличие от клеточных линий РМЖ, экс-прессирующих ERa [9, 10].
Гипотеза о существовании молекул, блокирующих процесс метастазирования, не предотвращая рост первичной опухоли, была встречена со значительной долей скептицизма. Но со временем многие лаборатории, используя различные модельные системы, обнаружили протеины, которые могут значительно уменьшать
обзоры
125
количество метастазов, не оказывая влияния на рост первичной опухоли [11]. Эти исследования позволили понять, что процесс метастазирования, служащий неопровержимым доказательством потенциала злокачественности опухоли, включает в себя несколько этапов патологического процесса. Ингибирование одного из этапов в метастатическом каскаде должно приводить к подавлению процесса метастазирования [12].
KISS1: строение, расположение,
молекулярные взаимодействия
Ген KISS1 расположен на длинном плече 1 хромосомы (локус 1q32.1) и кодирует пептид из 145 аминокислот, который расщепляется прогормон-конвертазами до 54-аминокислотного пептида (метастина, KP-54), а затем до коротких, но более активных пептидов по 14, 13 и 10 аминокислотных остатков [10, 13, 14]. Продукты гидролиза первичного белка называются кисспепти-нами (в литературе используются термины kisspeptins, KISS1 peptide, kP) [15]. KP-10, состоящий из последних 10 аминокислот первичного 145-аминокислотного пептида, является самым биологически активным пептидом из всех коротких пептидов [16].
Кр — это эндогенные лиганды трансмембранного рецептора KISS1R, сопряжённого с G-белком (G-protein-coupled receptor, GPCR) [15]. Взаимодействие КР и KISS1R (рис. 1) приводит к изменению конформации последнего, сигнал передается на G-белок, от которого отщепляются р- и у-субъединицы. Оставшаяся aq/11-субъединица G-белка активируется в результате фос-форилирования ГДФ до ГТФ. затем а^-субъединица активирует фосфолипазу С, которая расщепляет фос-фатидилинозиндифосфат (ФИФ2) до двух вторичных мессенджеров — инозитолтрифосфата (ИФ3) и диацил-глицерола (ДАГ). Под воздействием ИФ3 открываются кальциевые каналы эндоплазматического ретикулума и высвобождаются ионы кальция. Увеличение их концентрации в цитоплазме активирует протеинкиназу С и внеклеточную сигнал-регулируемую киназу ^RK1/2), «хрупкий» регулятор KP/KISS1 R сигнализации, играющий важную роль в канцерогенезе [17].
Известно, что KISS1R, как и другие рецепторы семейства GPCR, взаимодействует с GPCR-киназами-2 и р-аррестинами-1 и -2 (рис. 2) [17]. Фосфорилирование внутриклеточного домена GPCR про-теинкиназой С или GPCR-киназами приводит к высокоаффинному связыванию р-аррестинов-1 и -2 с рецептором и невозможности его дальнейшего взаимодействия с G-белками. p-Аррестины играют существенную роль в процессе интернализации GPCR, так как их связывание приводит к клатрин-зависимому эндоцитозу рецептора за счет взаимодействия с компонентами эндоцитозного механизма: клатрином и адаптерным белковым комплексом AP-2 [18, 19]. Сформировавшиеся покрытые кла-трином пузырьки, содержащие рецептор, отсоединяются от цитоплазматической мембраны при помощи белка динамина, стягивающего горлышко формирующихся пузырьков. Интернализованный комплекс рецептора с лигандом, отделившийся в составе пузырьков, подвергается внутриклеточному транспорту. Далее большая часть интернализованного KISS1R возвращается на поверхность клетки после быстрой рециркуляции рецептора (ресенситизация), а меньшая подвергается разрушению в лизосомах, как происходит при даун-регуляции [14, 20, 21]. Таким образом, происходит десенсибилизация GPCR — блокирование дальнейшей передачи сигнала по KP/KISS1R пути. Динамичная рециркуляция рецепторов позволяет поддерживать активный пул
KISS1R на поверхности клетки, препятствуя непрерывной десенсибилизации рецепторов [22]. В некоторых случаях интернализованный рецептор все еще остается доступным для молекул внутриклеточного сигнального каскада и, следовательно, может продолжать передавать сигнал так же, как и при локализации на мембране [21].
Особенности передачи различных сигналов внутрь клетки являются возможными причинами опухолевой прогрессии. В частности рецепторы, сопряженные с G-белками, способны трансактивировать тирозин-киназный рецептор эпидермального фактора роста (epidermal growth factor receptor, EGFR) посредством фосфорилирования ферментов протеинкиназой С [1 7], увеличением уровня внутриклеточного кальция и взаимодействием с p-аррестином, ингибирование которого в экспериментах действительно снижает инвазию РМЖ [23]. Общеизвестно, что сигнальные пути, которые начинаются с активации EGFR, приводят к увеличению пролиферации и инвазии опухолевых клеток, двум характерным признакам метастатического процесса [24].
ERa, EGFR статус РМЖ и KISS1
Уровень эстрогенового рецептора ERa является важным прогностическим показателем при РМЖ, поскольку известно, что его лиганды (эстрогены) стимулируют прогрессию опухоли [25]. Эстрогены — стероидные женские половые гормоны, которые синтезируются в основном в яичниках и отвечают за развитие женской репродуктивной системы, формирование вторичных половых признаков, фертильность, способность выносить и родить ребенка.
Образование эстрогенов происходит из андрогенов с помощью фермента ароматазы. У женщин с РМЖ наибольшая концентрация ароматазы обнаружена в квадрантах, пораженных опухолью [26]. Это объясняется тем, что опухолевые клетки продуцируют простаглан-дины и такие провоспалительные цитокины, как ИЛ-6, ИЛ-11 и ФНО-a, которые через цАМФ-опосредованный путь увеличивают экспрессию гена ароматазы CYP19 в фибробластах опухолевой ткани [6].
По наличию ERa и (или) прогестерона выделяют позитивный РМЖ [27]. Клетки новообразований, имеющие такие рецепторы, гормонально зависимы, они, как правило, высокодифференцированы, с низкой пролифе-ративной активностью, меньшей частотой анэуплоидии, амплификации онкогена HER2 и сопутствующей потерей опухолевого супрессора гена белка p53 [28, 29]. C одной стороны, эстрогены стимулируют рост и метастазиро-вание ERa-позитивных опухолей МЖ, поэтому значительное повышение их уровня в плазме крови, особенно в постменопаузе, увеличивает риск развития РМЖ [30].
С другой стороны, синтез ERa в опухолевых клетках может снижаться вследствие метилирования ДНК и других экзогенных факторов, как это происходит в клетках ERa-негативного РМЖ. Снижение синтеза ERa ведет к «растормаживанию» экспрессии KISS1R и увеличению сигнализации через KISS1R, что индуцирует ЭМП и приобретение аномально функционирующими клетками мигрирующего фенотипа. Другими словами, ERa-статус регулирует К^^-сигнализацию и способность клеток к миграции. В клетках РМЖ эстрогены регулируют транскрипцию KISS1 независимо от ERa взаимодействием с РНК-полимеразой II в промоторе KISS1 [31].
Эстрогены захватываются клетками ERa-позитивных опухолей либо из микроокружения, либо непосредственно из плазмы. В ядре клетки эстроген связывается с рецептором, после чего образует с другим таким же комплексом димер, способный взаимодействовать с коактиваторами либо корепрессорами
КР
egfr
kiss1r
Л\
Пролиферации
Ивазии
Метастазиро-
Са
Ca
DAG
Активация р|3-управляемых
Ca каналов ЭПР Р13 Ca
Ge
С
GTP GDP
Gy
Gß
PP
N
Факторов Выживаемости Пролиферации Ангиогенеза
Рис. 1. Схема взаимодействия кисспептинов и трансмембранного рецептора KISS1R: КР — кисспептины; KISS1R — трансмембранный рецептор, сопряжённый с G-белком (G-protein-coupled receptor, GPCR); EGFR (epidermal growth factor receptor) — рецептор эпидермального фактора роста; Ga ,Gp- и Gy-субьединицы G-белка; G-белок — регуляторный белок, связывающий при активации GTP; GTP — гуанозинтрифосфат (ГТФ); GDP — гуанозиндифосфат (ГДФ); ФЛ-С - фосфолипаза С; PIP2 -фосфатидилинозиндифосфат,ФИФ2 (мембранный фосфолипид); DAG — диацилглицерол (вторичный мессенджер); РК-С — протеинкиназа С; Pl3— инозитолтрифосфат; ИФ3 (вторичный мессенджер); Са — кальций; ЭПР — эндоплазматический ретикулум
вания
1. Фосфорилирование киназами внутриклеточного домена ЮЭЭт
2. Необратимое связывание К13Э1и р-аггеэйп под действием РК-С
3. Потеря возможности К1Э31 связываться с 6-белком
4. Везикуляция К1331
5.1. Рециркуляция рецептора
5.2 Лизирование рецептора
(меньшая часть рецепторов)
Рис. 2. Механизм блокирования передачи сигнала по KP/KISS1R пути: KISS1R — трансмембранный рецептор; PK-C -протеинкиназа С; GPCR (G-protein-Mupled receptor) — рецептор, сопряженный с G — белком; G-белок — регуляторный белок, связывающий при активации GTP (гуанозинтрифосфат); GPCR киназа — протеинкиназа, фосфорилирующая внутриклеточные домены рецепторов, сопряжённых с G-белком; ß — arrestin (белок, важный для передачи сигнала на рецепторы, связанные с G-белком)
транскрипции с участием рНК-полимеразы-II [29, 32]. регуляция эстрогенового рецепторного пути осуществляется фосфорилированием коактиваторов и косу-прессоров МАр-киназами [33, 34], мембранными рецепторами тирозин-киназами, в том числе EGFR, HER2 и рецептором инсулиноподобного фактора роста (insulin-like growth factor receptor, IGF1-R) [28], причем эстроген уменьшает экспрессию EGFR и HER2, но увеличивает экспрессию IGF1 [35, 36].
В ряде исследований продемонстрировано, что между экспрессией К1ББ1 / К1ББ1Н и действием эстрогена прослеживается отрицательная корреляция. Например, при лечении ERa-позитивного рМЖ у женщин в постменопаузе тамоксифеном, антагонистом ERa, наблюдалось увеличение экспрессии мрНК К1ББ1 / К1ББ1Н и снижение безрецидивной выживаемости пациенток [34]. В то же время трансгенная сверхэкспрессия ЕЯа в клетках ERa-негативного рМЖ сопровождалась снижением
обзоpы
127
уровня мРНК и KISS1R [8, 34]. В результате того, что КР-10 стимулирует инвазию клеток ERa-негативного РМЖ посредством лиганд-независимой трансактивации EGFR и индукции синтеза ММР-9 (матриксной металло-протеиназы-9), сверхэкспрессия KISS1R клетками ERa-негативного РМЖ является триггером инвазии и экс-травазации in vivo. При воздействии КР-10 на клетки ERa-позитивного РМЖ in vitro таких эффектов не отмечено [8]. Из сказанного выше становится очевидной зависимость трансактивации EGFR от ER-статуса клеток эпителия МЖ. Этот факт дает основания предположить, что миграция, инвазия и трансактивация EGFR, ERa-РМЖ регулируется экспрессией KISS1R [8].
Ключевым моментом эффективности лечения РМЖ, нацеленной на регуляцию KISS1 / KISS1 R-сигнального пути, безусловно, является ингибирование трансактивации EGFR. Для этого необходим многосторонний подход. В настоящее время неизвестен уровень КР-10 в норме и при онкопатологии. Но при агрессивном течении трижды-негативного РМЖ была обнаружена корреляция уровня КР-10 с уровнем экспрессии мРНК KIsSl [34]. Уровень КР-54 в плазме крови больных раком поджелудочной железы намного выше, чем у здоровых людей, что позволяет говорить о возможности использования КР в качестве индикаторов злокачественности рака молочной и поджелудочной желез [37]. Следовательно, KP могут быть одной из мишеней таргетной терапии РМЖ.
В экспериментах на животных уже показана эффективность антагониста КР-10 — полипептида Р-234 (peptide 234], полученного в результате замены аминокислотной последовательности в КР-10. Полипептид Р-234 вызывает эффекты, противоположные эффектам КР-10, в частности он ингибирует КР-10-индуцированную трансактивацию EGFR. P-234 активно применяется при экспериментальном изучении экспрессии гена KISS1. С его помощью обнаружено, что трансформирующий фактор роста ß (transforming growth factor ß, TGFß) в клетках трижды-негативного РМЖ стимулирует экспрессию KISS1, а блокада экспрессии KISS1 антагонистом Р-234 подавляет активность MMP. Следовательно, KISS1 может принимать активное участие в опухолевой прогрессии [38].
Таким образом, потеря ERa клетками МЖ сопровождается увеличением синтеза KISS1R, которое приводит к избыточной активации KISS1/KISS1 R-сигнального пути, что, в свою очередь, способствует формированию мезенхимального фенотипа и увеличению инвазив-ности: образованию инвадоподий и активации MMP. MMP — своего рода ключ к потере тканевой организации и малигнизации [39]. Супрессия MMP-9 способствует восстановлению тканевой апикально-базальной полярности и подавлению канцерогенеза.
Очевидно, что для подавления опухолевой прогрессии РМЖ необходимо восстановление экспрессии KISS1 в KISS1 -дефицитных клетках. Экспериментально это удалось сделать с помощью искусственно созданного условно-репликативного аденовируса человека типа 5, несущего ген KISS1. Экспрессия трансгена KISS1 в клетках опухоли стимулирует секрецию клеточных факторов, ответственных за подавление ангиогенеза и противоопухолевые иммунные реакции. Полученные результаты демонстрируют, что восстановление экспрессии гена KISS1 может стать эффективным методом лечения ER-негативного РМЖ [40].
Семейство тирозинкиназных рецепторов EGFR состоит из четырех рецепторов: ErbB1 (EGFR, HER1], ErbB2 (EGFR2, HER2], ErbB3 (HER3), ErbB4 (HER4). Каждый из них имеет внеклеточный, трансмембранный, внутриклеточный, тирозинкиназный домены
и С-концевую регуляторную область [41]. При связывании с лигандом EGFR происходит гомо- или гетеродиме-ризация рецептора, интернализация, аутофосфорили-рование цитоплазматических доменов тирозинкиназы и формирование сайтов связывания для ферментов. Эти процессы способствуют генерации множественных координированных клеточных ответов сигнальными системами, но эти же пути подвержены дисрегуляции при различных патологических процессах.
В опухолевых клетках наиболее часто отмечается гиперэкспрессия EGFR, что приводит к более агрессивному росту опухоли и увеличению её метастатического потенциала. Мутации EGFR обнаруживаются редко, но если они есть, то прогноз более неблагоприятный. Например, у 67% женщин с диагнозом трижды-негативного РМЖ и характерной для него мутацией гена BRCA1 обнаруживается сверхэкспрессия EGFR [42].
Ингибирование EGFR имеет ограниченный антиметастатический эффект, в связи с возможностью его трансактивация через рецепторы семейства GPCR, среди которых KISS1R, протеаза-активированный рецептор 1 (protease-activated receptor-1, PAR-1] [43], рецептор лизофосфатидной кислоты 1 (lysophosphatidic acid receptor, LPA1-R] [44], бомбезин и хемокиновый рецептор 4 (chemokine receptor 4, CXCR4] [45].
Перекрестную активацию KISS1R и EGFR в клетках РМЖ регулирует белок IQGAP1 (IQ motif containing guanine triphosphatase activating protein] [41-43], относящийся к семейству скаффолд-белков, в состав которых входит IQ-мотив. Белки IQGAP1, IQGAP2 и IQGAP3 являются компонентами многих сигнальных систем [46]. В частности, IQGAP1 связывается с разнообразными сигнальными и структурными белками, регулирующими многочисленные процессы, такие как поляризация клеток, подвижность, инвазия, подержание архитектуры цитоскелета и Е-кадгерин-опосредованной адгезии «клетка-клетка». Эндогенный KISS1R локализуется вместе с эндогенным IQGAP1 в ламеллоподиях подвижных клеток РМЖ и регулирует их инвазивный потенциал [8, 47]. При этом более 50% связывающихся с IQGAP1 белков участвуют в ЭМП и опухолевой прогрессии. Например, взаимодействие IQGAP1 с р-катенином нарушает связь последнего с Е-кадгерином, белком плотных контактов эпителиоцитов, что способствует нарушению клеточной адгезии. Таким образом, IQGAP1 функционирует как онкоген, сверхэкспрессия которого стимулирует опухолевую прогрессию и инвазию, особенно в HER2-позитивных, резистентных к трастузумабу опухолях МЖ. Трастузумаб — моноклональное антитело к внеклеточному домену EGFR2 (HER2]. Препарат особенно эффективен в отношении гомодимеризованных рецепторов HER2. IQGAP1 — потенциальная мишень терапии пациентов с HER2-позитивным РМЖ: снижение экспрессии IQGAP1 увеличивает эффективность трастузумаба даже в случаях уже имеющейся к нему резистентности [46].
Принципиально новые возможности влияния на процессы миграции, инвазии и метастазирования появляются в связи с открытием механизма регуляции экспрессии гена KISS1 белками семейства Wiskott-Aldrich. Исследования in vivo показали, что сверхэкспрессия WASF3 четко коррелирует с развитием РМЖ и рака предстательной железы, а эксперименты, проведенные на клеточных моделях in vitro, на сегодняшний день свидетельствуют о том, что его инактивации приводит к подавлению инвазии и метастазирования [48, 49].
В клетках регионарных и отдаленных метастазов РМЖ была обнаружена сверхэкспрессия онкогена WASP3, кодирующего белки Wiskott-Aldrich [48, 50]. Избыточная
экспрессия WASP3 способствует дизрегуляции факторов транскрипции ZEB-1/-2 (Zinc finger E-box-binding homeobox) в клетках нормальных эпителиоцитов. Наличие цинк-содержащих доменов («цинковых пальцев») в структуре факторов транскрипции ZEB-1/-2 способствует экспрессии генов 1 хромосомы, в составе которой также находится KISS1 [50]. Поскольку экспрессия генов 1 хромосомы поддерживает должный уровень Е-кадгерина, вероятно сверхэкспрессия онкогена WASP3 индуцирует эМп. Таким образом, WASP3 может стать потенциальной мишенью для подавления инвазии РМЖ.
Роль KISS1/KISS1R в метастазировании
Одно из первых исследований антиметастатической роли №s было проведено на клетках меланомы. Мутации в гене KISS1 объясняют высокую степень предрасположенности клеток меланомы к метастазированию [51]. Нужно отметить, что помимо генетических событий, важную роль в канцерогенезе играют эпигенетические события, не затрагивающие первичную структуру ДНК, но значительно изменяющие экспрессию генов [52]. Аберрантное гиперметилирование регуляторных участков генов, которое приводит к снижению экспрессии мРНК KISS1 — один из важнейших механизмов инактивации опухолевых супрессоров и характерная особенность РМЖ и её метастазов [53, 54]. В клетках меланомы уровень мРНК KISS1 действительно был снижен и в первичной опухоли, и в метастазах [51]. Однако было наглядно продемонстрировано, что, в отличие от меланомы, сверхэкспрессия мРНК KISS1 и KISS1R при гепатоцеллюлярном раке [55] и в клетках первичной опухоли РМЖ [8, 32] прямо коррелирует с увеличением опухоли и ухудшением клинического прогноза.
Полученные данные позволяют предположить, что уровень экспрессии гена KISS1 может служить независимым показателем степени прогрессирования опухоли [55]. Тем не менее, иногда наблюдаются и обратные корреляции. Например, уровни экспрессии мРНК KISS1 [56] и KISS1R в клетках отдаленных метастазов у пациентов с диагностированным раком желудка были значительно ниже по сравнению с таковыми в клетках первичной опухоли [42, 57]. Аналогичная закономерность отмечалась и у больных РМЖ с метастазами в ГМ. C помощью метилчувствительной полимеразной цепной реакции наиболее высокая частота аберрантного метилирования промоторного участка гена KISS1 была выявлена в клетках метастазов РМЖ в ГМ (90,9%). В клетках первичного РМЖ гиперметилирование наблюдалось в 41% клинических образцов, что тоже является высоким показателем. Доказано, что экспрессия мРНК гена KISS1 в клетках метастазов в ГМ в 11 раз ниже, чем в клетках первичного РМЖ. Полученные результаты подтверждают, что метилирование промотора гена KISS1 может быть одной из причин снижения синтеза мРНК и белка KISS1 в клетках метастазов РМЖ в головном мозге и коррелирует с наиболее неблагоприятным прогнозом для больных РМЖ. В свете вышесказанного определение уровня метилирования KISS1, вероятно, может использоваться в клинической практике для ранней диагностики РМЖ и метастазирования первичной опухоли [54]. Однако следует заметить, что в ряде исследований более высокий уровень экспрессии KISS1 был выявлен в первичной опухоли, а уровень KISS1R — в метастазах.
Ранее считалось, что при РМЖ, как и при меланоме, KISS1 играет роль исключительно антиметастатического фактора [58]. Но последующие исследования функций KP показали, что регуляция компонентов сигнальной
системы KP / KISS1R может быть направлена как на подавление метастазирования, так и на дальнейшую опухолевую прогрессию. S.G. Cho и соавт. (2009) продемонстрировали, что гетерозиготность по KISS1R (KISS1R+/-) задерживает развитие и метастазирование РМЖ у мышей [57]. У иммунодефицитных мышей, которым инъекцировали клетки первичного KISS1R+/-РМЖ, наблюдалось заметное снижение роста первичной опухоли по сравнению с мышами, которым вводили клетки KISS1R+/+РМЖ. Следовательно, снижение экспрессии KISS1R ингибирует рост опухоли in vivo [54].
Ключевую роль в опухолевой прогрессии играет ERa-статус клеток: при наличии ERa KISS1R действительно может действовать антиметастатически, предотвращая инвазию и миграцию клеток первичной опухоли. Это происходит благодаря подавлению активности ММР-9, увеличению синтеза тканевого ингибитора металло-протеиназ (TIMP, tissue inhibitor of metalloproteinases), активации фокальной киназы адгезии (focal adhesion kinase, FAK), приводящих к образованию очаговых спаек и стресс-волокон, уменьшающих подвижность раковых клеток [15]. Также отмечается, что при стабильной экспрессии ERa КР-10 не инициирует перекрестную активацию EGFR через KISS1R [10]. И напротив, избыточная стимуляция KP-10 ER-негативных клеток повышает стабильность ключевого для трансактивации рецептор-ного комплекса KISS1R и EGFR [13]. Из этого следует, что положительный ER-статус подавляет пролиферацию и инвазию опухолевых клеток [10].
В то же время сигнальный путь KISS1 / KISS1R не влияет на канцерогенез [22], поскольку непосредственно не связан с факторами, регулирующими клеточный цикл и пролиферацию: HER-2, VEGF, p53 [47]. Однако при генетических и эпигенетических нарушениях регуляции экспрессии KISS1 возможно усиление опухолевой агрессии. Исследования M. Sanchez-Carbayo с соавт. (2003) показали, что мутация гена KISS1 (гомозиготная делеция 1 хромосомы) может способствовать увеличению инва-зивных свойств опухолевых клеток [52].
На сегодняшний день имеются данные о наличии положительной корреляции между метастазирова-нием, прогрессией РМЖ и экспрессией KISS1R [32]. Первым шагом на пути к метастазированию клетки служит ЭМП, в ходе которого тканевой фенотип эпидермальной клетки обратимо изменяется на мезо-дермальный фенотип. В основе этого процесса лежит ингибирование промоторов одних и активация промоторов других генов факторами транскрипции SNAIL-1 и Slag, которые играют ключевую роль в ЭМП. Именно они, связываясь с промотором гена, маркера эпителиальных клеток E-кадгерина, способствуют подавлению его транскрипции. E-кадгерин — мембранный белок, участвующий в образовании плотных контактов между эпителиоцитами. Внутриклеточным доменом он связан с р-катехином, который таким образом закрепляет белки цитоскелета в цитоплазматиче-ской мембране. При гипоксии наблюдается увеличение синтеза SNAIL-1 и, следовательно, снижение количества Е-кадгерина. Оказавшись в свободном виде в цитоплазме, р-катехин транспортируется в ядро, где выполняет роль кофактора транскрипционных факторов, регулирующих гены клеточного цикла. Очевидно, SNAIL-1 обеспечивает устойчивость нормальных клеток в условиях гипоксии, но в то же время стимулирует инвазию, способствуя формированию мезенхималь-ного фенотипа. Также обнаружено, что SNAIL-1 усиливает передачу сигналов через трансформирующий фактор роста-p (TGFp) и снижает экспрессию ERa.
обзоры
129
Противоположными эффектами обладает активация Б2/БПа-сигнального пути. Регуляция этого сигнального пути в клетках РМЖ может ингибировать ЭМП и каскад Е-кадгерин-SNAIL-SLUG, необходимые для прогрессиро-вания опухоли: инвазии и метастазирования [46].
Синтез KISS1R происходит и в здоровых клетках эпителия МЖ, но данных о том, как сигнальный путь KP-10 / KISS1R влияет на пролиферацию таких клеток, нет, поэтому результат воздействия KISS1 R на них неясен. Эффект KP / KISS1R на эпителиальные клетки МЖ изучали на клетках линии MCF10A, сохраняющих свойства железистого эпителия in vitro, в трехмерных мембранных кластерных структурах. Клетки этой линии являются ERa-отрицательными [59] и эндогенно экс-прессируют KISS1R. Введение в культуральную среду КР-10 индуцировало у них ЭМП и стимулировало образование инвазивных структур, что не наблюдалось у необработанных клеток [26]. Такие же эффекты были обнаружены и без введения КР-10 в культуральную среду при стабильной экспрессии KISS1R в этих клетках.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что при патологических состояниях (РМЖ, потеря
ЛИТЕРАТУРА:
1. Muir A.I., Chamberlain L., Elshourbagy N.A. et al. AXOR12, a novel human G protein-coupled receptor, activated by the peptide KiSS-1. J. Biol. Chem. 2001; 276: 28969-75.
2. Ohtaki T., Shintani Y., Honda S. et al. Metastasis suppressor gene KiSS-1 encodes peptide ligand of a G-protein-coupled receptor. Nature 2001; 411: 613-7.
3. Kostadima L., Pentheroudakis G., Pavlidis N. The missing KiSS of life: tran-scriptional activity of the metastasis suppressor gene KiSS-1 in early breast cancer. Anticancer Res. 2007; 27: 2499-504.
4. Shengbing Z., Feng L.J., Bin W. et al. Expression of KiSS-1 gene and its role in invasion and metastasis of human hepatocellular carcinoma. Anat. Rec. 2009; 292: 1128-34.
5. Ulasov I.V., Kaverina N.V., Pytel P. et al. Clinical significance of KISS-1 protein expression for brain invasion and metastasis. Cancer 2012; 118: 2096-105.
6. González C. Deepening on Breast Cancer Metastasis: The ER-Mediated Modulation of KISS/KISS1R System. Endocrinology 2013; 154(6): 1959-61.
7. Tiana J., Al-Odainia A.A., Wangb Y. et al. KiSS1 gene as a novel mediator of TGFp-mediated cell invasion in triple negative breast cancer. Cellular Signalling 2018; 42: 1-10.
8. Cvetkovic D., Dragan M., Leith S.J. et al. KIS1R induces invasiveness of estrogen receptor-negative human mammary epitelial and breast cancer cells. Endocrinology 2013; 154(6): 1999-2014.
9. Miller W.R., Forrest P.M. Oestradiol synthesis by a human breast carcinoma. The Lancet 1974; 2(7885): 866-89.
10. Yoshida B.A., Sokoloff M., Welch D.R. et al Metastasis-suppressor genes: a review and perspective on an emerging field. J. Nat. Cancer 2000; 91(21): 1717-30.
11. Stathakia M., Stamatioua M.E., Magiorisaet G. et al. The role of kis-speptin system in cancer biology. Critical Reviews in Oncology/Hematology 2019; 142: 130-40.
12. Eccles S.A., Welch D.R. Metastasis: recent discoveries and novel treatment. Lancet 2007; 369: 1742-57.
13. Slack B.E. The m3 muscarinic acetylcholine receptor is coupled to mitogenactivated protein kinase via protein kinase C and epidermal growth factor receptor kinase. Biochem. J. 2000; 348(2): 381-7.
14. Krupnick J.G., Benovic J.L. The role of receptor kinases and arres-tins in G protein-coupled receptor regulation. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1998; 38: 289-319.
15. Kotani M., Detheux M., Vandenbogaerde A. et al. The metastasis suppressor gene KiSS-1 encodes kisspeptins, the natural ligands of the orphan G protein-coupled receptor GPR54. The Journal of biological chemistry 2001; 276(37): 34631-6.
16. Gutiérrez-Pascual E., Leprince J., Martínez-Fuentes A.J. et al. In vivo and in vitro structure-activity relationships and structural conformation of Kisspeptin-10-related peptides. Mol. Pharmacol. 2009; 76(1): 58-67.
17. Pampillo M., Camuso N., Taylor J.E. et al. Regulation of GPR54 signaling by GRK2 and (betaj-arrestin. Mol. Endocrinol. 2009; 23(12): 2060-74.
18. Goodman O.B., Jr., Krupnick J.G., Santini F. et al. Beta-arrestin acts as a clathrin adaptor in endocytosis of the beta2-adrenergic receptor. Nature 1996; 383: 447-50.
19. Laporte S.A., Miller W.E., Kim K.M. et al. Beta-arrestin/AP-2 interaction in G proteincoupled receptor internalization: identification of a betaar-restin binging site in beta 2-adaptin. J. Biol. Chem. 2002; 277: 9247-54.
БПа] происходит дисрегуляция сигнального пути К1881 / К1Э81П, приводящая к ЭМП, увеличению способности клеток к инвазии и миграции, что способствует их метастазированию [60].
заключение
На основании проанализированных литературных данных можно сказать, что сигнальная система К1Э81 / К1Э81П играет важную роль в возникновении сигнальных каскадов, стимулирующих повышенную способность клеток к миграции и инвазии, что приводит к развитию метастазов. Понимание основных механизмов того, как эта сигнальная система регулирует этапы метастазирования, как БПа статус эпителия МЖ влияет на сигналы ЮЭЭНЗ, вероятно, даст возможность прогнозировать, будет ли тар-гетная К1Э81П терапия эффективна, в частности, при РМЖ.
В настоящее время продолжается активное изучение КРэ, как потенциальных антиметастатических агентов, а также факторов, оказывающих влияние на уровень их синтеза в опухолях различного гистогенеза. Показано, что КРэ могут блокировать ЭМП, связанный с прогресси-рованием рака и возникновением метастазов.
20. Попова Н.В., Деев И.Е., Петренко А.Г. Клатрин-зависимый эндо-цитоз и белки-адаптеры. Acta naturae 2013; 5(3): 66-77. [Popova N.W., Deev I.E., Petrenko A.G. The Klatrin-dependent endocytosis and proteinadapters. Acta Naturae 2013; 5(3): 66-77. (In Russ.)].
21. Calebiro D., Nikolaev V.O., Persani L. et. al. Signaling by internalized G-protein-coupled receptors. Trends Pharmacol. Sci. 2010; 31: 221-8.
22. Freedman N.J., Lefkowitz R.J. Desensitization of G protein-coupled receptors. Recent Prog. Horm. Res. 1996; 51: 319-51.
23. Zajac M., Law J., Cvetkovic D.D. et al. GPR54 (KISS1R) transactivate EGFR to promote breast cancer cell invasiveness. PLoS One 2011; 6(6): e21599.
24. Thomas S.M., Bhola N.E., Zhang Q. et al. Cross-talk between G protein-coupled receptor and epidermal growth factor receptor signaling pathways contributes to growth and invasion of head and neck squamous cell carcinoma. Cancer Res. 2006; 66(24): 11831-9.
25. Clarke R.B., Anderson E., Howell A. Steroid receptors in human breast cancer. Trends Endocrinol. Metab. 2004; 15(7): 316-23.
26. Miller W.R., O'Neill J.S. The importance of local synthesis of estrogen within the breast. Steroids 1987; 50(4-6): 537-47.
27. Stingl J. Estrogen and progesterone in normal mammary gland development and in cancer. Horm. Cancer 2011; 2: 85-90.
28. Carey L.A., Perou C.M., Livasy C.A. et al. Race, breast cancer subtypes, and survival in the Carolina Breast Cancer Study. JAMA 2006; 295: 2492-502.
29. Schiff R., Osborne C.K., Fuqua S.A. Clinical aspects of estrogen and progesterone receptors. In: Harris J.R., Lippman M.E., Morrow M. et al. editors. Diseases of the Breast. 4th ed. Philadelphia: Wolters Kluwer/Lip-pincottWilliams & Wilkins; 2009. p. 408-30.
30. Key T.J. Endogenous sex hormones and breast cancer in postmenopausal women: reanalysis of nine prospective studies. Journal of the National Cancer Institute 2002; 94(8): 606-16.
31. Huijbregts L., de Roux N. KISS1 is down-regulated by 17beta-estradiol in MDA-MB-231 cells through a nonclassical mechanism and loss of ribonucleic acid polymerase II binding at the proximal promoter. Endocrinology 2010; 151: 3764-72.
32. Klinge С.М. Estrogen receptor interaction with estrogen response elements. Nucleic Acids Research 2001; 29(14): 2905-19.
33. Schiff R., Massarweh S.A., Shou J. et al. Cross-talk between estrogen receptor and growth factor pathways as a molecular target for overcoming endocrine resistance. Clin. Cancer Res. 2004; 10(1): 331-6.
34. Marot D., Bieche I., Aumas C. et al. High tumoral levels of Kiss1 and G-protein-coupled receptor 54 expression are correlated with poor prognosis of estrogen receptor-positive breast tumors. Endocr. Relat. Cancer 2007; 14: 691-702.
35. Massarweh S., Osborne C.K., Creighton C.J. Tamoxifen resistance in breast tumors is driven by growth factor receptor signaling with repression of classic estrogen receptor genomic function. Cancer Res. 2008; 68: 826-33.
36. Yarden R.I., Wilson M.A., Chrysogelos S.A. Estrogen suppression of EGFR expression in breast cancer cells: a possible mechanism to modulate growth. J. Cell. Biochem. Suppl. 2001; 36: 232-46.
37. Guan-Zhen Y., Ying C., Can-Rong N. et al. Reduced protein expression of metastasis-related genes (nm23, KISS1, KAI1 and p53) in lymph node and liver metastases of gastric cancer. Int. J. Exp. Pathol. 2007; 88: 175-83.
130
обзоры
38. Pineda R., Garcia-Galiano D., Roseweir A. et al. Critical roles of kiss-peptins in female puberty and preovulatory gonadotropin surges as revealed by a novel antagonist. Endocrinology 2009; 151: 722-30.
39. Kirby H.R., Maguire J.J., Colledge W.H. et al. International Union of Basic and Clinical Pharmacology. LXXVII. Kisspeptin receptor nomenclature, distribution, and function. Pharmacol. Rev. 2010; 62: 565-78.
40. Platonov M.E., Borovjagin A.V., Kaverina N. et al. KISS1 tumor suppressor restricts angiogenesis of breast cancer brain metastases and sensitizes them to oncolytic virotherapy in vitro. Cancer Lett. 2018; 417: 75-88.
41. Lurje G., Lenz H.J. EGFR signaling and drug discovery. Oncology 2009; 77(6): 400-10.
42. Mitchell D.C., Stafford L.J., Li D. et al. Transcriptional regulation of KiSS-1 gene expression in metastatic melanoma by specificity pro-tein-1 and its coactivator DRIP-130. Oncogene 2007; 26: 1739-47.
43. Maguire J.J., Kirby H.R., Mead E.J. et al. Inotropic action of the puberty hormone kisspeptin in rat, mouse and human: cardiovascular distribution and characteristics of the kisspeptin receptor. PloS One 2011; 6(11): e27601.
44. Shida D., Fang X., Kordula T. et al. Cross-talk between LPA1 and epidermal growth factor receptors mediates up-regulation of sphingosine kinase 1 to promote gastric cancer cell motility and invasion. Cancer Res. 2008; 68: 6569-77.
45. Kasina S., Scherle P.A., Hall C.L. et al. ADAM-mediated amphiregulin shedding and EGFR transactivation. Cell Prolif. 2009; 42: 799-812.
46. Cvetkovic D., Babwah A.V., Bhattacharya M. Kisspeptin/KISS1 R system in breast cancer. J. Cancer 2013; 4(8): 653-61.
47. Briggs M.W., Sacks D.B. IQGAP proteins are integral components of cytoskeletal regulation. EMBO Rep. 2003; 4: 571-4.
48. de Roux N., Genin E., Carel J.C. Hypogonadotropic hypogonadism due to loss of function of the KiSS1-derived peptide receptor GPR54. PNAS USA 2003; 100(19): 10972-6.
49. Teng Y., Liu M., Cowell J.K. Functional interrelationship between the WASF3 and KISS1 metastasis-associated genes in breast cancer cells. Int. J. Cancer 2011; 129: 2825-35.
50. Teng Y., Ren M.Q., Cheney R. et al. Inactivation of the WASF3 gene in prostate cancer cells leads to suppression of tumorigenicity and metastases. Br. J. Cancer 2010; 103: 1066-75.
51. Shirasaki F., Takata M., Hatta N. et al. Loss of expression of metastasis suppressor gene KISS1 during melanoma progression and its association with LOH of chromosome 6q16.3-q23. Cancer Res. 2001; 61: 7422-5.
52. Sanchez-Carbayo M., Capodieci P., Cordon-Cardo C. Tumor suppressor role of KiSS-1 in bladder cancer: loss of KiSS-1 expression is associated with bladder cancer progression and clinical outcome. Am. J. Pathol. 2003; 162(2): 609-17.
53. Kostadima L., Pentheroudakis G., Pavlidis N. The missing kiss of life: transcriptional activity of the metastasis suppressor gene KiSS1 in early breast cancer. Anticancer Res. 2007; 27: 2499-504.
54. Каверина Н.В., Уласов И.В., Фаворская И.А. и др. Влияние метилирования промотора kiss1 на подавление экспрессии гена в клетках рака молочной железы и его метастазов в головном мозге. Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН 2011; 22(4): 17-23. [Kaverina N.V., Ulasov I.V., Favorskaya I.A. et al. Influence of the methylation of promotor kiss1 on the suppression of the expression of gene in the cells of cancer of mammary gland and its metastases in the brain. Journal of N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center RAMS 2011; 22(4): 17-23. (In Russ.)].
55. Song W.W., Gui A.P., Li W. et al. Expressions of HIF-1a and KISS-1 in patients with liver cancer and correlation analysis. European Review for Medical and Pharmacological Sciences 2017; 21: 4058-63.
56. Dhar D.K., Naora H., Kubota H. et al. Downregulation of KiSS-1 expression is responsible for tumor invasion and worse prognosis in gastric carcinoma. Int. J. Cancer 2004; 111: 868-72.
57. Cho S.G., Yi Z., Pang X. et al. Kisspeptin-10, a KISS1-derived deca-peptide, inhibits tumor angiogenesis by suppressing Sp1-mediated VEGF expression and FAK/Rho GTPase activation. Cancer research 2009; 69: 7062-70.
58. Chakraborty A., Basak J., Mukhopadhyay A. The Role of Kisspeptins (KiSS-1) in Breast Cancer Therapy: the Essential Kiss of Life. ARC Journal of Cancer Science 2016; 2(1): 1-3.
59. Wang J., Gildea J.J., Yue W. Aromatase overexpression induces malignant changes in estrogen receptor alpha negative MCF-10A cells. Oncogene 2013; 32(44): 5233-40.
60. Hugo H., Ackland M.L., Blick T. et al. Epithelial--mesenchymal and mesenchymal-epithelial transitions in carcinoma progression. J. Cell. Physiol. 2007; 213(2): 374-83.
Поступила: 07.052019
