Влияние гормонов стресса на процесс метастазирования
Первичные опухоли и метастазы у одного пациента часто могут быть гетерогенными. Кроме того, механизмы, контролирующие последний этап метастазирования, на данный момент изучены недостаточно. Углубившись в данные аспекты, ученые определили, что прогрессирование рака молочной железы у мышей связано с повышением уровня гормонов стресса, так как это в свою очередь приводит к активации рецепторов глюкокортикоидов в участках метастазирования, усилению процесса метастазирования и снижению выживаемости.
Авторы исследования начали с имплантации полученных у пациентов ксенотрансплантатов (PDXs — patient derived xenograft) или клеток рака молочной железы человека MDA-MB-231 в жировую ткань молочной железы мышей с иммунодефицитом перед проведением у них первичной резекции опухоли для сравнения соответствия ткани опухоли и метастазов. Глобальный транскриптомный анализ изолированных раковых клеток показал, что профили экспрессии генов в них сгруппированы в соответствии с местами будущих метастазов — легкие и печень (в случае рака молочной железы). В первичных опухолях и соответствующих метастазах отмечены различия в некоторых внутриклеточных процессах: реакция на гипоксию, отдельные метаболические пути и mTOR сигналинг (mammalian target of rapamycin — мишень рапамицина млекопитающих).
В метастазах легких у мышей наблюдалась ядерная локализация глутатионредуктазы. Кроме того, концентрация гормонов стресса кортизола и кортикостерона, а также адренокортикотропного гормона в плазме у мышей с развившимися метастазами была выше, чем у мышей, у которых они еще не появились. Такие же изменения наблюдались и у пациентов с метастазами рака молочной железы.
Экспрессия генов-мишеней глутатионредуктазы в клеточной линии MDA-MB-231 может быть индуцирована in vitro с помощью синтетического глюкокортикоида дексаметазона. Клетки MDA-MB-231 и клеточные линии 4T1 культивировали в присутствии дексаметазона в течение 7 дней, а затем вводили в хвостовую вену иммунодефицитных или иммунокомпетентных мышей соответственно. Активация глутатионредуктазы была достаточной для повышения эффективности колонизации обеих клеточных линий, но также была выявлена возможность снижения активности клеточных линий путем РНК-интерференции гена, кодирующего глутатионредуктазу в клетках MDA-MB-231, с помощью коротких РНК, образующих шпильки. Поскольку инъекции в хвостовую вену являются обходным путем для начальных этапов метастатического каскада, дексаметазон также вводили мышам с ортотопическими опухолевыми имплантатами после первичной резекции опухоли. В этих условиях дексаметазон ускорял метастазирование в ксенотрансплантатах PDX и MDA-MB-231 или 4T1, и, соответственно, гибель мышей, что подтверждает вывод о том, что активация глутатионредуктазы способствует росту метастазов.
Чтобы определить механизм, с помощью которого активация глутатионредуктазы дексаметазоном может способствовать усилению метастатической колонизации, лизаты из клеток MDA-MB-231, активированных глутатионредуктазой, были подвергнуты глобальному протеомному анализу. После активации глутатионредуктазы были активированы сигнальные пути, связанные с эпителиально-мезенхимальным переходом, метаболизмом глюкозы и никотинамида, организацией актинового цитоскелета, а также метастатические сигнальные пути. Также были активированы 63 киназы, одна из них — ROR1 (трансмембранная рецепторная протеинтирозинкиназа), которую в ранее проведенных исследованиях связывали с метастазированием рака молочной железы. Авторы исследования отметили повышенную в сравнении с первичными опухолями экспрессию ROR1 в метастазах в ксенотрансплантате PDX и MDA-MB-231 у мышиных моделей. Кроме того, снижение уровня ROR1 с помощью shRNA (короткие РНК, образующие шпильки) в глутатионредуктаза-активированных клетках MDA-MB-231 способно уменьшить рост метастазов и продлить выживаемость мышей как в экспериментальных, так и в ортотопических моделях.
Дексаметазон широко используется в клинике для лечения побочных эффектов, вызванных химиотерапией, а также с целью снижения воспаления и иммуносупрессии, возникших в результате метастазирования рака. Ученые создали мышиные модели путем введения им клеток MDA-MB-231, а далее лечили мышей комбинацией дексаметазона и химиотерапевтического препарата паклитаксела. Это комбинированное лечение способствовало процессу метастатической колонизации и снизило выживаемость. Клиницистам стоит проявлять осторожность при назначении глюкокортикоидов и не забывать о значимом влиянии стресса при ведении пациентов с раком молочной железы.
