Механизмы противоопухолевого действия аспирина

Аспирин, пожалуй, один из наиболее известных лекарственных препаратов, который применяется уже не одно десятилетие и как НПВС, и как антиагрегант. Однако оказалось, что у аспирина (впрочем, и у некоторых других НПВС тоже) имеется и противоопухолевый эффект, что не могло не удивить исследователей.

С конца прошлого столетия происходит постепенное накопление различных свидетельств о связи употребления НПВС и снижения риска возникновения онкологических заболеваний. В 1988 году Kune с соавт. [1] провели масштабное статистическое исследование, где обнаружили (помимо прочего) стойкую ассоциацию между приемом аспирина (и препаратов, содержащих ацетилсалициловую кислоту) и более низким риском возникновения колоректального рака.

В дальнейшем проводились и другие подобные исследования, а к самому концу XX века был предложен и возможный механизм связи НПВС со снижением риска развития опухолей ЖКТ: циклооксигеназа (особенно ЦОГ-2) участвует в канцерогенезе ЖКТ. Стало быть, ингибиторы ЦОГ, вероятно, могут при регулярном приеме стать хорошей профилактической мерой [2].

Однако механизм действия НПВС на клетки несколько более сложен. Сегодня одним из наиболее значимых эффектов НПВС как противоопухолевых препаратов является способность вызывать различные формы программируемой клеточной смерти.

Аспирин и апоптоз

В нескольких исследованиях было показано, что аспирин способен вызывать апоптоз in vitro. Существует несколько механизмов, посредством которых достигается проапоптотический эффект.

Один из них — высвобождение митохондриального цитохрома с. Последний выходит в цитоплазму, связывается с белком Apaf-1 (apoptosis protease activating factor-1 — активирующий фактор апоптотической протеазы-1) и вызывает активацию каспазы-9, следом за ней активируются каспазы-3 и -8. Последние и осуществляют апоптоз [3].

Также аспирин влияет на фактор NF-κB. Исследуя опухолевые клетки толстого кишечника, ученые обнаружили, что аспирин деактивирует белок IκBα, который является основным ингибитором сигнального пути NF-κB. Деградация IκBα приводит к повышению концентрации NF-κB и перемещению этого фактора в нуклеоплазму. NF-κB может обладать как про-, так и антиапоптотическим действием, однако в случае активации аспирином NF-κB инициирует апоптоз.

Также крайне интересным оказалось открытие специфичности этого сигнального пути (пока не описанного в деталях): активация аспирином NF-κB вызывает апоптоз только в опухолевых клетках, но не в нормальных [4].

И, конечно, нельзя не сказать о роли циклооксигеназы в онкогенезе. Как мы знаем, существует две изоформы ЦОГ: ЦОГ-1 находится в самых разных клетках и тканях постоянно, ЦОГ-2 синтезируется при воспалении. Существуют исследования, авторы которых обнаружили связь между повышенной экспрессией ЦОГ-2 и развитием некоторых онкологических заболеваний: колоректальный рак, рак простаты, молочных желез и др. О ЦОГ-1 известно гораздо меньше.

Синтез ЦОГ-2 усиливается под действием онкогенов, факторов роста, цитокинов, которые действуют через протеинкиназу С и систему белков Ras (т.н. «малых ГТФаз» — регулируют клеточный цикл и пролиферацию). Другой регулятор, белок р53, снижает концентрацию ЦОГ-2 в клетках.

Поскольку в различных видах опухолей наблюдается повышенная концентрация ЦОГ-2, достаточно логичным кажется вывод, что ингибирование этой циклооксигеназы может снизить прогрессию злокачественного новообразования [5]. Также имеются данные, что НПВС могут оказаться полезными и в случае предраковых процессов, например, при аденоматозных полипах толстого кишечника [6].

Аспирин и аутофагия

Помимо апоптоза, существуют и другие формы программируемой клеточной смерти. Одной из таких форм является аутофагия, и аспирин также способен активировать этот вариант гибели клеток. Механизм удобнее разбирать на примере все того же колоректального рака, наиболее изученного онкологического заболевания, реагирующего на аспирин.

В этом случае ацетилсалициловая кислота действует через мишень рапамицина млекопитающих — mTOR (это серин/треониновая киназа). В клетках эта протеинкиназа существует в составе двух белковых комплексов mTORС1 и mTORС2. Помимо собственно mTOR комплексы содержат и некоторые другие белки — mLST8 (mammalian lethal with SEC13 protein 8, участвует в регуляции клеточного цикла); DEPTOR (DEP domain-containing mTOR-interacting protein, ингибитор сигнального пути mTOR).

Также в состав mTORС1 входит Raptor (regulatory-associated protein of TOR) и PRAS40 (proline-rich PKB/AKT substrate 40 kDa); mTORС2 — Rictor (rapamycin-insensitive companion of TOR), mSIN1 (mammalian stress-activated protein kinase-interacting protein 1) и Protor (protein observed with rictor) [7].

В случае колоректального рака наблюдается стойкое повышение концентрации mTOR, Raptor и Rictor. Нерегулируемая активация сигнального пути mTOR способствует росту опухоли путем усиления трансляции и синтеза белка.

Существует в клетке и ингибитор mTOR — AMPK (AMP-activated protein kinase –АМФ-активируемая протеинкиназа). Активация AMPK обладает противоопухолевой активностью в случае ряда опухолей, и вполне вероятно, что этот эффект опосредован ингибированием mTOR. В данный момент сигнальный путь AMPK/mTOR рассматривается как возможная терапевтическая мишень — и одним из первых нацеленных на нее препаратов стал аспирин.

И действительно, in vitro ацетилсалициловая кислота (и ее метаболиты) способствовали усиленному фосфорилированию AMPK и ее активации, равно как и активации некоторых ассоциированных с ней белков. Происходит ингибирование работы mTOR, а в конечном итоге — аутофагия [7].

Аутофагия — т.н. «каспазо-независимый апоптоз» — это форма программируемой клеточной гибели, для которой характерно саморазрушение с помощью лизосомальных ферментов. Аутофагия наиболее часто происходит в условиях дефицита нутриентов, а также при некоторых инфекциях. Нарушение механизма аутофагии ассоциировано со многими патологическими процессами, и регулируют этот процесс AMPK/mTOR.

AMPK фосфорилирует белок ULK1 — фермент-эффектор аутофагии, который необходим для образования аутофагосомы, где впоследствии будет происходить лизосомальное расщепление органелл. mTOR, напротив, ингибирует данный процесс [8].

Аспирин, активируя AMPK, инициирует весь каскад реакций, приводящих к аутофагии в опухолевых клетках. Кроме того, имеются отдельные данные об активации AMPK-независимой аутофагии, но исследований на данную тему пока что крайне мало [7].

До сих пор мы разбирали механизм действия аспирина на опухолевые клетки толстого кишечника. Изменится ли что-то в других клеточных линиях, например, при гепатоцеллюлярной карциноме? Немного, но изменится.

В дополнение к активации AMPK, в клетках гепатоцеллюлярной карциномы у аспирина обнаружили еще некоторые механизмы, а именно — активацию beclin1-зависимой аутофагии.

Белок beclin1 в цитозоле находится в ассоциации с Blc2 (регулятором апоптоза). Сам beclin1 является одним из ключевых белков-регуляторов аутофагии. При действии на клетку ацетилсалициловой кислоты, происходит активация c-Jun N-концевой протеинкиназы (JNK — семейство киназ, которые реагируют на стресс-сигналы, вроде действия цитокинов или теплового шока). JNK фосфорилирует Blc2, это вызывает диссоциацию с beclin1, который формирует комплекс с белком Vps34. Вместе они запускают каскад, приводящий к аутофагии [9].

Аспирин и онкоз

И совершенно недавно было обнаружено, что аспирин способен инициировать также онкоз — еще одну форму программируемой клеточной смерти. Для онкоза характерно набухание клетки и ее органелл, мембрана начинает формировать выпячивания, называемые «blebs» — «пузырьки, волдыри». Начинается все с истощения запасов АТФ, а оканчивается тем, что клетка буквально «лопается» — происходит нарушение целостности клеточной мембраны и клетка погибает.

Каким образом аспирин активирует онкоз в опухолевых клетках, пока не совсем ясно. Известно, что процесс происходит независимо от каспазы-3, и начальным изменением также является снижение концентрации АТФ в клетках. Также определена ключевая роль белка Bcl-XL (трансмембранный белок митохондрий, который участвует в регуляции апоптоза), который, взаимодействуя с АТФ-синтазой, способствует усиленной продукции АТФ. Аспирин, вероятно, каким-то образом блокирует работу Bcl-XL, вызывая начальный стимул для онкоза — истощение запасов АТФ.

Еще более интересно, что этот эффект наблюдался не только на клеточных линиях, но и in vivo [10].

Практическое применение

Разумеется, перспектива использовать для профилактики рака аспирин крайне заманчива. Сегодня существует достаточно убедительная доказательная база, что аспирин (и, вероятно, другие НПВС) может снизить риск возникновения колоректального рака (КРР). Первой организацией, которая стала рекомендовать аспирин в профилактике КРР стала целевая группа по профилактическим услугам США (USPSTF). Пациентам от 50 до 59 лет, с незначительным риском геморрагий и высоким риском КРР, рекомендован прием низких доз аспирина (75–100 мг/день) в профилактических целях [2].

Правда, позднее Европейское общество кардиологов усомнилось в целесообразности подобного назначения, но тем не менее сочла возможным назначение аспирина в отдельных случаях, например, пациентам с высоким риском КРР, имеющим в семейном анамнезе случаи рака ЖКТ [2].

Авторы следующего метаанализа [11] сравнили эффективность регулярного употребления низких доз аспирина и профилактического скрининга (исследование кала на скрытую кровь, сигмоидоскопия) в снижении смертности от КРР (и других опухолей толстого кишечника). Выяснилось, что профилактическое применение аспирина действительно более обосновано. Для исследования отобрали РКИ из баз Medline, EMBASE и COCHRANE.

В метаанализе 2012 года [12] авторы обнаружили взаимосвязь между приемом аспирина и снижением риска КРР, рака желудка и пищевода, некоторых других неоплазий желудочно-кишечного тракта. Но подобной связи не было в случае многих других онкологических заболеваний, включая карциномы легких, яичников, поджелудочной железы, мочевого пузыря и почек. Под вопросом остается снижение риска рака молочных желез и рака простаты.

В еще одном, более «свежем», метаанализе 24 исследований было обнаружено, что аспирин и прочие НПВС существенно снижают риск развития рака желудка (РЖ). Интересно, что аспирин показал наиболее высокую эффективность сравнительно с другими НПВС. Также в исследовании была определена оптимальная частота приема 5 раз в неделю; увеличение или уменьшение частоты только ослабляет профилактический эффект по неясным причинам [13].

В 2012 году (см. ранее) не было обнаружено убедительной связи между приемом аспирина и снижением риска возникновения рака яичников и рака эндометрия. В 2017 году был проведен еще один обзор, в котором также не было обнаружено такой взаимосвязи. Однако исследователи настаивают на проведении дальнейших исследований, так как в определенных группах (например, с высоким ИМТ) все же наблюдалось определенное снижение риска развития этих заболеваний [14].

Также противоречивыми являются результаты применения НПВС для снижения риска развития рака простаты. На данный момент можно говорить лишь о потенциальной эффективности подобной профилактической терапии. В одних исследований риск возникновения карциномы простаты действительно снижался, в других подобного эффекта нет вообще [15].

В заключение хотелось бы остановиться на недавно проведенном когортном исследовании, в котором изучался эффект комбинированной профилактической терапии аспирином и клопидогрелом. Исследователи заявляют о достаточно высокой эффективности подобной терапии в предотвращении различных видов рака, включая не только неоплазии ЖКТ, но и множество других видов злокачественных новообразований. Также авторы предположили, что клопидогрел сам по себе обладает противоопухолевым эффектом, который несколько отличается от эффекта аспирина, а возможно и превосходит его. Как это работает — пока непонятно. Однако если данный эффект воспроизводим, онкологи могут получить достаточно хороший способ профилактики целого ряда заболеваний [16].

Источник:

1. G. A. Kune, S. Kune, and L. F. Watson, ‘Colorectal cancer risk, chronic illnesses, operations and medications: Case-control results from the Melbourne colorectal cancer study’, Cancer Res., vol. 48, pp. 4399–4404, 1998.
   
2. P. Patrignani and C. Patrono, ‘Aspirin and Cancer’, J. Am. Coll. Cardiol., vol. 68, no. 9, pp. 967–976, 2016.
   
3. M. Piqué, M. Barragán, M. Dalmau, B. Bellosillo, G. Pons, and J. Gil, ‘Aspirin induces apoptosis through mitochondrial cytochrome c release’, FEBS Lett., vol. 480, no. 2–3, pp. 193–196, 2000.
   
4. L. A. Stark, F. V. Din, R. M. Zwacka, and M. G. Dunlop, ‘Aspirin-induced activation of the NF-kappaB signaling pathway: a novel mechanism for aspirin-mediated apoptosis in colon cancer cells.’, FASEB J., vol. 15, no. 7, pp. 1273–1275, 2001.
   
5. D. Mazhar, R. Gillmore, and J. Waxman, ‘COX and cancer’, QJM — Mon. J. Assoc. Physicians, vol. 98, no. 10, pp. 711–718, 2005.
   
6. J. R. Brown and R. N. DuBois, ‘COX-2: A molecular target for colorectal cancer prevention’, J. Clin. Oncol., vol. 23, no. 12, pp. 2840–2855, 2005.
   
7. F. V. N. Din et al., ‘Aspirin inhibits mTOR signaling, activates AMP-activated protein kinase, and induces autophagy in colorectal cancer cells’, Gastroenterology, vol. 142, no. 7, pp. 1504-1515.e3, 2012.
   
8. J. Kim, M. Kundu, B. Viollet, and K. L. Guan, ‘AMPK and mTOR regulate autophagy through direct phosphorylation of Ulk1’, Nat. Cell Biol., vol. 13, no. 2, pp. 132–141, 2011.
   
9. Z. Huang et al., ‘Aspirin induces Beclin-1-dependent autophagy of human hepatocellular carcinoma cell’, Eur. J. Pharmacol., vol. 823, no. April 2017, pp. 58–64, 2018.
   
10. L. Wang et al., ‘Aspirin induces oncosis in tumor cells’, Apoptosis, no. 0123456789, 2019.
    
11. L. Emilsson et al., ‘Systematic review with meta-analysis: the comparative effectiveness of aspirin vs. screening for colorectal cancer prevention’, Aliment. Pharmacol. Ther., vol. 45, no. 2, pp. 193–204, 2017.
    
12. C. Bosetti, V. Rosato, S. Gallus, J. Cuzick, and C. La Vecchia, ‘Aspirin and cancer risk: A quantitative review to 2011’, Ann. Oncol., vol. 23, no. 6, pp. 1403–1415, 2012.
    
13. X. Z. Huang et al., ‘Aspirin and non-steroidal anti-inflammatory drugs use reduce gastric cancer risk: A dose-response meta-analysis’, Oncotarget, vol. 8, no. 3, pp. 4781–4795, 2017.
    
14. F. Verdoodt, S. K. Kjaer, and S. Friis, ‘Influence of aspirin and non-aspirin NSAID use on ovarian and endometrial cancer: Summary of epidemiologic evidence of cancer risk and prognosis’, Maturitas, vol. 100, pp. 1–7, 2017.
    
15. C. M. Sauer et al., ‘Effect of long term aspirin use on the incidence of prostate cancer: A systematic review and meta-analysis’, Crit. Rev. Oncol. Hematol., vol. 132, no. September, pp. 66–75, 2018.
    
16. A. Leader et al., ‘The Effect of Combined Aspirin and Clopidogrel Treatment on Cancer Incidence’, Am. J. Med., vol. 130, no. 7, pp. 826–832, 2017.