Избыток антиоксидантов увеличивает вероятность возникновения метастазов рака

Новое исследование объясняет, почему рак лёгких распространяется быстрее у пациентов с определёнными генетическими изменениями. Полученные данные также позволяют предположить, что распространению опухоли в организме может способствовать и приём витамина Е.

Проведённые исследователями из Медицинской школы Нью-Йоркского университета (New York University School of Medicine) и Онкологического центра Перлмуттер (Perlmutter Cancer Center) эксперименты на мышах и тканях человека показали, как механизмы, защищающие раковые клетки от побочных продуктов их собственного агрессивного роста, связаны с миграцией раковых клеток и инвазией в ткани, и какую роль в этом процессе играет белок BACH1.

Статья с материалами исследования опубликована в журнале Cell.

Метастазирование рака лёгких — основная причиной смерти от рака.

Около 40 % случаев рака лёгких представляют собой аденокарциномы — это опухоли, которые образуются из клеток, продуцирующих слизь. К моменту постановки диагноза в 22 % случаев болезнь уже распространилась за пределы лёгочной ткани.

«Наши результаты окончательно уточняют сеть механизмов, окружающих сигнал BACH1, и предлагают использовать уже одобренное лекарство для предотвращения распространение рака в около 30 процентах случаев аденокарциномы лёгкого», — говорит старший автор работы Мишель Пагано (Michele Pagano).

В коде ДНК постоянно происходят изменения — мутации. Многие из них отсеиваются, некоторые не имеют никакого значения, другие же вызывают болезни. Случаются мутации, которые помогают клеткам аденокарциномы лёгких пережить окислительный стресс — процесс, в котором высокореактивные, повреждающие клетки молекулы (окислители) производятся в качестве побочного продукта «сжигания» топлива для получения энергии. Раковые клетки нуждаются в дополнительном топливе, чтобы поддерживать агрессивный рост, вследствие чего производят больше обычного окислителей и сильнее зависят от природных антиоксидантов, чтобы нейтрализовать их.

Известно, что аденокарциномы получают преимущества за счёт того, что в их клетках увеличено производство транскрипционного фактора NRF2 (контролирует экспрессию большой группы генов, защищающих клетки от оксидантов, электрофилов и генотоксических соединений) или снижено производство специфического репрессорного белка Keap1.

Дело осложняется тем, что окислительный стресс, как известно, вызывает высвобождение химического соединения — гема. Наиболее известна роль гема в гемоглобине — несущем кислород пигменте красных кровяных телец. Гем в свободной форме усиливает окислительный стресс. Клетки защищаются от вызываемого гемом окисления путём увеличения производства гемоксигеназы — фермента, который катализирует деградацию гема.

В ходе работы использовались животная модель аденокарциномы — линия генетически изменённых мышей. Дефицит KEAP1 у подопытных животных увеличивал уровень NRF2. Авторы показали, что высокие уровни NRF2 (и связанное с этим перепроизводство антиоксидантов) способствуют росту уровня гемоксигеназы-1. Активность гемоксигеназы-1 означает сокращение количества активного гема.

Это обстоятельство оказалось ещё более важным после того, как исследователя открыли, что гем совместно с белком FBOX22 вызывают падение уровня белка BACH1. Таким образом, вместе с уровнем NRF2 увеличивается и уровень BACH1.

В норме, сообщают авторы, управляемый NRF2 рост BACH1 кратковременен. Механизм включается только в моменты окислительного стресса.

Но в опухолевой ткани человека уровни гемоксигеназы-1 и BACH1 обнаруживаются в значительно более высоких концентрациях. Особенно сильно это проявляется в клетках метастазов рака лёгких человека и в клетках рака лёгких на поздней стадии развития болезни.

По одной из теорий, защита от окислительного стресса и миграция клеток появилась в ходе эволюции потому, что клетки, попадавшие в экстремальные условия, получив возможность мигрировать в поисках лучших условий, выживали.

Исследователи предположили, что эффективной терапевтической стратегией по предотвращению метастазирования рака лёгких могут быть препараты, снижающие уровень гемоксигеназы-1. Они существуют и даже одобрены FDA как средство терапии порфириновой болезни.