Влияние гипоксии на жизнедеятельность опухолевых клеток и ее коррекция с помощью химических агентов и лекарственных препаратов


Е.И. Асташкин

ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России, Москва
В последние годы показано, что одним из важных триггеров образования опухолей из генетически трансформированных клеток является гипоксия. В этом состоянии происходит активация ядерного рецептора, выступающего в качестве клеточного сенсора кислорода – фактора, индуцируемого гипоксией. В обзоре обсуждаются теоретические предпосылки, экспериментальные данные и предположения, что ряд агентов и лекарственных препаратов, увеличивающих поступление кислорода, тормозящих стабилизацию и увеличение уровня фактора, индуцируемого гипоксией, могут потенциально подавлять пролиферацию опухолевых клеток и их метастазирование.

Литература


  1. Croce C.M. Oncogenes and cancer. N. Engl. J. Med. 2008;358(5):502–11.
  2. McCubrey J.A., Steelman L.S., Abrams S.L., Misaghian N., Chappell W.H., Basecke J., et al. Targeting the cancer initiating cell: the ultimate target for cancer therapy. Curr. Pharm. Des. 2012;18(13):1784–95.
  3. Yokota J. Tumor progression and metastasis. Carcinogenesis. 2000;21(3):497–503.
  4. Kunz M., Ibrahim S.M. Molecular responses to hypoxia in tumor cells. Mol. Cancer. 2003;2:23.
  5. Pham-Huy L.A., He H., Pham-Huy C. Free Radicals, Antioxidants in Disease and Health. Int. J. Biomed. Sci. 2008;4(2):89–96.
  6. Helmlinger G., Yuan F., Dellian M., Jain R.K. Interstitial pH and pO2 gradients in solid tumors in vivo: High resolution measurements reveal a lack of correlation. Nat Med. 1997;3:177–82.
  7. Harris A.L. Hypoxia-a key regulatory factor in tumour growth. Nature Rev. Cancer, 2002;2:38–47.
  8. Coleman C.N., Mitchell J.B., Camphausen K. Tumor hypoxia: chicken, egg, or a piece of the farm? J. Clin. Oncol. 2002;20:610–15.
  9. Krock Br.L., Skuli N., Celeste S.M. Hypoxia-Induced Angiogenesis:Goode and Evil. Genes& Cancer. 2011;2(12):1117–33.
  10. Abbruscato T.J., Davis T.P. Protein expression of brain endothelial cell E-cadherin after hypoxia/aglycemia: influence of astrocyte contact. Brain Res. 1999;842:277–86.
  11. Graeber T.G., Osmanian C., Jacks T., Housman D.E., Koch C.J., Lowe S.W. Giaccia A.J. Hypoxia-mediated selection of cells with diminished apoptotic potential in solid tumors . Nature. 1996;379:88–91.
  12. Chiche J., Rouleau M., Gounon P., Brahimi-Horn M.C., Pouyssеgur J., Mazure N.M. Hypoxic enlarged mitochondria protect cancer cells from apoptotic stimuli. J. Cel.l Physiol. 2010; 222(3):648–57.
  13. Harrison L.R., Micha D., Brandenburg M., Simpson K.L., Morrow C.J., Denneny O., Hodgkinson C., Yunus Z., Dempsey C., Roberts D., Blackhall F., Makin G., Dive C. Hypoxic human cancer cells are sensitized to BH-3 mimetic–induced apoptosis via downregulation of the Bcl-2 protein Mcl-1. J. Clin. Invest. 2011;121(3):1075–87.
  14. Laderoute K.R., Mendonca H.L., Calaoagan J.M., Knapp A.M., Giaccia A.J., Stork P.J.S. Mitogen-activated protein kinase phosphatase-1 (MKP-1) expression is induced by low oxygen conditions found in solid tumor microenvironment. J. Biol. Chem. 1999;274:12890–97.
  15. Kunz M., Ibrahim S., Koczan D., Thiesen H.J., Koehler H.J., Acker T., Plate K.H., Ludwig S., Rapp U.R. Broecker E.B. Activation of c-Jun NH2-terminal kinase/stress-activated protein kinase (JNK/SAPK) is critical for hypoxia-induced apoptosis of human malignant melanoma. Cell Growth Differ. 2001;12:137–45.
  16. Qiao D., Stratagouleas E.D., Martinez J.D. Activation and role of mitogen-activated protein kinases in deoxycholic acid-induced apoptosis. Carcinogenesis. 2001;22(1):35–41.
  17. Cowan K.J., Storey K.B. Mitogen-activated protein kinases: new signaling pathways functioning in cellular responses to environmental stress. J. of Experimental Biology. 2003;206:1107–15.
  18. Fresno Vara J.A., Casado E., de Castro J., Cejas P., Belda-Iniesta C., Gonzаlez-Barоn M. PI3K/Akt signalling pathway and cancer. Cancer Treat. Rev. 2004;30(2):193–204.
  19. Quintero M., Mackenzie N., Brennan P.A. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) in cancer. J. Surg. Oncol. 2004;30(5):465–68.
  20. Tal R. The role of hypoxia and hypoxia-inducible factor-1 alpha in preeclampsia pathogenesis. Biology Reproduction. 2012;87(6):1–8.
  21. Garber K. Energy boost: The Warburg effect returns in a new theory of cancer. J. Natl. Cancer Inst. 2004;96:1805–806.
  22. Hasebe Y., Egawa K., Yamazaki Y., Kunimoto S., Hirai Y., Ida Y., Nose K. Specific inhibition of hypoxia-inducible factor (HIF)-1 alpha activation and of vascular endothelial growth factor (VEGF) production by flavonoids. Biol. Pharm. Bull. 2003;26(10):1379–83.
  23. Jones D.T., Harris A.L. Identification of novel small-molecule inhibitors of hypoxia-inducible factor-1 transactivation and DNA binding. Mol. Cancer Ther. 2006;5(9):2193–202.
  24. Fong .G-H., Takeda K. Role and regulation of prolyl hydroxylase domain proteins. Cell Death and Differentiation. 2008;15:635–41.
  25. Buchmayer F., Pleiner J., Elmlinger M.W., Lauer G., Nell G., Sitte H.H. Actovegin: a biological drug for more than 5 decades. Wien Med. Wochenschr. 2011;161(3–4):80–8.
  26. Machicao F., Muresanu D.F., Hundsberger M.H., Pfluger M., Guekht A. Pleiotrophic neuroprotective and metabolic effects of Actovegin’s mode of action. J. Neurol. Sci. 2012;322 (1–2):222–27.
  27. Elmlinger M.W., Kriebel M., Ziegler D. Neuroprotective and antioxidativeeffects of the hemodialysate actovegin on primary rat neurons in vitro. Neuromol. Med. 2011;13(4):266–74.
  28. Асташкин Е.И., Глезер М.Г., Винокуров М.Г., Егорова Н.Д., Орехова Н.С., Новикова А.Н., Грачев С.В., Юринская М.М., Соболев К.Э. Актовегин снижает уровень АФК в образцах крови пациентов с сердечной недостаточностью и уменьшает некроз нейтробластомных клеток человека линии SK-N-SH. Доклады Академии наук. 2013;448(2):232–35.
  29. Асташкин Е.И., Глезер М.Г., Винокуров М.Г., Орехова Н.С., Егорова Н.Д., Новикова А.Н., Юринская М.М., Грачев С.В., Соболев К.Э. Новые подходы к регуляции активности фагоцитов крови и снижение образования радикалов кислорода у пациентов с сердечной недостаточностью. Вестник РАМН. 2014;7–8:100–5.
  30. Юринская М.М., Винокуров М.Г., Асташкин Е.И., Грачев С.В., Орехова Н.С., Новикова А.Н., Соколова И.Н. Снижение нейротоксического эффекта пероксида водорода в эксперименте на перевиваемых нейронах человека при действии гемодиализата крови телят. Вестник Российской академии медицинских наук. 2014;9–10:10–4.
  31. Юринская М.М., Асташкин Е.И. , Грачев С.В., Винокуров М.Г. Актовегин защищает клетки нейробластомы человека SK-N-SH от апоптоза, индуцированного пероксидом водорода через сигнальные пути PI-3K и p38MAPK. Биологические мембраны. 2015;32(5–6):455–60.
  32. Reichel H., Weiss C., Leichtweiss H.P. The effects of a blood extract on the oxygen uptake of isolated artificially perfused kidneys and skeletal muscles in rats. Arzneim Forsch. 1965;15(756):757.
  33. Buchmayer F., Pleiner J., Elmlinger M.W., Lauer G., Nell G., Sitte H.H. Actovegin: a biological drug for more than 5 decades. Wien Med. Wochenschr. 2011;161(3–4):80–8.
  34. Kuninaka T., Senga Y., Senga H., Weiner M. Nature of enhanced mitochondrial oxidative metabolism by a calf blood extract. J. Cell Physiol. 1991;146(1):148–55.
  35. Hoyer S., Betz K. Elimination of the delayed postischemic energy deficit in cerebral cortex and hyppocampus of aged rats with a dried, deproteinized blood extract (Actovegin). Arch. Gerontol. Geriatr. 1989;9(2):181–92.
  36. Semenza G.L. Targeting HIF-1 for cancer therapy. Nature Reviews Cancer. 2003;3:721–32.
  37. Zhang Q., Tang X., Lu Q.Y., Zhang Z.F., Brown J., Le A.D. Resveratrol inhibits hypoxia-induced accumulation of hypoxia-inducible factor-1A and VEGF expression in human tongue squamous cell carcinoma and hepatoma cells. Mol. Cancer Ther. 2005;4(10):1465–74.


Об авторах / Для корреспонденции


Е.И. Асташкин – д.б.н., проф. кафедры патологии, зав. лабораторией экстремальных состояний НИЦ ГБОУ ВПО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва; e-mail: ast-med@mail.ru


Похожие статьи


Бионика Медиа