Жасуша ішіндегі сигналдану және автокриндік реттелу
Autocrine signaling
Автокриндік сигналдау: жасуша өзі шығарған гормонға жауап береді. Иммундық жасушалардағы (моноциттер, Т-жасушалар) маңызды ролі. Биология, жасушалық қарым-қатынас.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бір жасуша ішіндегі сигнализация. Автокриндік сигнализация – бұл жасушаның өзі гормон немесе химиялық хабаршы (автокриндік агент деп аталады) шығарып, сол жасушадағы автокриндік рецепторларға байланыстырып, жасушада өзгерістер тудыратын сигнализация түрі. Бұл паракриндік сигнализациядан, интракриндік сигнализациядан немесе классикалық эндокриндік сигнализациядан өзгеше.
Signaling within the same cell
Autocrine signaling is a form of cell signaling in which a cell secretes a hormone or chemical messenger (called the autocrine agent) that binds to autocrine receptors on that same cell, leading to changes in the cell. This can be contrasted with paracrine signaling, intracrine signaling, or classical endocrine signaling.
Мысалдар
Автокриндік агенттің мысалы – моноциттердегі цитокин интерлейкин-1. Интерлейкин-1 сыртқы стимулдарға жауап ретінде өндірілген кезде, оны өндірген жасушаның жасуша бетіндегі рецепторлармен байланыстыра алады. Тағы бір мысал – белсендірілген Т-клеткалы лимфоциттерде, яғни Т-клеткасы кәсіби антиген ұсынатын жасушадағы пептид:MHC кешенімен байланысу арқылы және B7:CD28 костимуляциялық сигналы арқылы жетілуге итермеленгенде. Белсендірілгеннен кейін "төмен туыстық" IL-2 рецепторлары α, β және γ тізбектерінен тұратын "жоғары туыстық" IL-2 рецепторларымен алмастырылады. Содан кейін жасуша IL-2 бөліп шығарады, ол өзінің жаңа IL-2 рецепторларына байланысып, өзін-өзі стимуляциялайды және нәтижесінде Т-клеткаларының моноклоналды популяциясын құрайды. Бұл Т-клеткалары кейіннен макрофагтарды белсендіру, В-клеткаларын белсендіру және жасушалық цитотоксикалық әсер секілді эффектірлік функцияларды орындай алады.
An example of an autocrine agent is the cytokine interleukin 1 in monocytes. When interleukin 1 is produced in response to external stimuli, it can bind to cell surface receptors on the same cell that produced it. Another example occurs in activated T cell lymphocytes, i. e., when a T cell is induced to mature by binding to a peptide:MHC complex on a professional antigen presenting cell and by the B7:CD28 costimulatory signal. Upon activation, "low affinity" IL 2 receptors are replaced by "high affinity" IL 2 receptors consisting of α, β, and γ chains. The cell then releases IL 2, which binds to its own new IL 2 receptors, causing self stimulation and ultimately a monoclonal population of T cells. These T cells can then go on to perform effector functions such as macrophage activation, B cell activation, and cell mediated cytoxicity.
Қатерлі ісік
Қатерлі ісік дамуы – жасушалардың бөлінуі, өсуі және тірі қалуын қажет ететін күрделі процесс. Ісіктердің өсуін және тірі қалуын күшейтудің бір жолы – өсу және тірі қалу факторларын автокриндік түрде өндіру. Автокриндік сигналдау қатерлі ісіктің іске қосылуында және ісіктерге өздігінен қолдау көрсететін өсу сигналдарын беруде маңызды рөл атқарады.
Tumor development is a complex process that requires cell division, growth, and survival. One approach used by tumors to upregulate growth and survival is through autocrine production of growth and survival factors. Autocrine signaling plays critical roles in cancer activation and also in providing self sustaining growth signals to tumors.
Wnt жолында
Кәдімгі жағдайда, Wnt сигналдық жолы APC және Axin ісікке қарсы ақуыздарды қамтитын ақуыз кешенін белсенділіксіздендіру арқылы β-катениннің тұрақтануына алып келеді. Бұл жойғыш кешен әдетте β-катениннің фосфорилдануына түрткі болып, оның ыдырауын тудырады. APC және Axin-дегі мутациялар арқылы Wnt автокриндік сигналдық жолының бұзылуы адамның түрлі қатерлі ісіктерінің белсендірілуімен байланысты. Автокриндік Wnt жолының реттелуін бұзатын генетикалық өзгерістер эпидермалық өсу факторы рецепторының (EGFR) және басқа жолдардың трансактивтенуіне әкеледі, бұл өз кезегінде ісік жасушаларының көбеюіне ықпал етеді. Мысалы, колоректальды қатерлі ісіктерде APC, axin немесе β-катениндегі мутациялар β-катениннің тұрақтануын және қатерлі ісікке байланысты ақуыздарды кодтайтын гендердің транскрипциясын ынталандырады. Сонымен қатар, адамның сүт безі қатерлі ісігінде Wnt сигналдық жолының бұзылуына араласу ісіктің көбеюін және тірі қалуын азайтады. Бұл зерттеулер Wnt сигналдауына лиганд-рецептор деңгейінде кедергі келтіру қатерлі ісікпен емдеудің тиімділігін арттыратынын көрсетеді. Бірнеше зерттеулер өкпе және сүт безі қатерлі ісіктерінде автокриндік IL-6 сигналдауының маңыздылығын көрсетті. Мысалы, бір топ үнемі белсендірілген тирозин фосфорилданған STAT3 (pSTAT3) және IL-6 арасында оң корреляцияны тапты, бұл өкпе аденокарциномаларының 50%-інде кездеседі. Тағы бір зерттеу мутант EGFR-дің IL-6 автокриндік сигнализациясын күшейту арқылы онкогенді STAT3 жолын белсендіре алатынын көрсетті. HER2-нің жоғары экспрессиясы сүт безі қатерлі ісіктерінің шамамен төрттен бірінде кездеседі және нашар прогнозбен байланысты. Жақындағы зерттеулер HER2-нің жоғары экспрессиясынан туындаған IL-6 секрециясы STAT3-ті белсендіріп, ген экспрессиясын өзгерткенін, нәтижесінде IL-6/STAT3 экспрессиясының автокриндік циклын тудырғанын көрсетті. HER2-ні жоғары экспрессиялайтын сүт безі қатерлі ісігінің егеуқұйрық және адамның ішіндегі модельдері осы HER2–IL-6–STAT3 сигналдық жолына өте тәуелді болды. Тағы бір топ IL-6-ның жоғары деңгейінің сүт безі қатерлі ісігінде нашар нәтижеге алып келетінін анықтады. Олардың зерттеулері автокриндік IL-6 сигнализациясы 3-ші Notch экспрессиялайтын маммосфераларда қатерлі белгілерді тудырғанын көрсетті.
Normally, the Wnt signaling pathway leads to stabilization of β catenin through inactivation of a protein complex containing the tumor suppressors APC and Axin. This destruction complex normally triggers β catenin phosphorylation, inducing its degradation. De regulation of the autocrine Wnt signaling pathway via mutations in APC and Axin have been linked to activation of various types of human cancer. Genetic alterations that lead to de regulation of the autocrine Wnt pathway result in transactivation of epidermal growth factor receptor (EGFR) and other pathways, in turn contributing to proliferation of tumor cells. In colorectal cancer, for example, mutations in APC, axin, or β catenin promote β catenin stabilization and transcription of genes encoding cancer associated proteins. Furthermore, in human breast cancer, interference with the de regulated Wnt signaling pathway reduces proliferation and survival of cancer. These findings suggest that interference with Wnt signaling at the ligand receptor level may improve the effectiveness of cancer therapies. Several studies have outlined the importance of autocrine IL 6 signaling in lung and breast cancers. For example, one group found a positive correlation between persistently activated tyrosine phosphorylated STAT3 (pSTAT3), found in 50% of lung adenocarcinomas, and IL 6. Further investigation revealed that mutant EGFR could activate the oncogenic STAT3 pathway via upregulated IL 6 autocrine signaling. Similarly, HER2 overexpression occurs in approximately a quarter of breast cancers and correlates with poor prognosis. Recent research revealed that IL 6 secretion induced by HER2 overexpression activated STAT3 and altered gene expression, resulting in an autocrine loop of IL 6/STAT3 expression. Both mouse and human in vivo models of HER2 overexpressing breast cancers relied critically on this HER2–IL 6–STAT3 signaling pathway. Another group found that high serum levels of IL 6 correlated with poor outcome in breast cancer tumors. Their research showed that autocrine IL 6 signaling induced malignant features in Notch 3 expressing mammospheres.
IL-7
Зерттеу Т-клеткалық жедел лимфобластық лейкоз (ТЖЛЛ) жасушаларының IL-7 цитокинін автокриндік түде өндіруінің ТЖЛЛ-дың қатерлі дамуына қатысты екенін және ТЖЛЛ таралуының жаңа механизмдерін ашатынын көрсетеді.
A study demonstrates how the autocrine production of the IL 7 cytokine mediated by T cell acute lymphoblastic leukemia (T ALL) can be involved in the oncogenic development of T ALL and offer novel insights into T ALL spreading.
VEGF
Аутокриндік қатерлі ісік сигналдауға қатысатын тағы бір фактор – қан тамырларының эндотелиялық өсу факторы (VEGF). Карцинома жасушаларымен өндірілетін VEGF эндотелиялық жасушаларға паракриндік сигнал беру арқылы, ал карцинома жасушаларына автокриндік сигнал беру арқылы әсер етеді. Дәлелдер автокриндік VEGF-тің инвазивті карциноманың екі маңызды аспектісіне – тірі қалу мен миграцияға қатысқанын көрсетеді. Бұдан әрі, ісіктің прогрессиясы VEGF-ге тәуелді жасушаларды іріктейтіні анықталды, бұл VEGF-тің қатерлі ісіктегі рөлі тек ангиогенезбен ғана шектеледі деген сенімге күдік тудырады. Керісінше, бұл зерттеулер VEGF рецепторларын бағытталған терапиялық құралдар қатерлі ісіктің тірі қалуына, инвазиясына және ангиогенезге де кері әсер етуі мүмкін екенін ұсынады.
Another agent involved in autocrine cancer signaling is vascular endothelial growth factor (VEGF). VEGF, produced by carcinoma cells, acts through paracrine signaling on endothelial cells and through autocrine signaling on carcinoma cells. Evidence shows that autocrine VEGF is involved in two major aspects of invasive carcinoma: survival and migration. Moreover, it was shown that tumor progression selects for cells that are VEGF dependent, challenging the belief that VEGF's role in cancer is limited to angiogenesis. Instead, this research suggests that VEGF receptor targeted therapeutics may impair cancer survival and invasion as well as angiogenesis.
Метастаздың дамуы
Метастаздар қатерлі ісіктерден болатын өлімнің басты себебі болып табылады, ал оның алдын алу немесе тоқтату стратегиялары жетіспейді. Бір зерттеуде автокриндік PDGFR сигнализациясы in vitro жағдайында эпителий-мезенхималық өтуді (EMT) сақтауда маңызды рөл атқаратыны көрсетілді, бұл in vivo метастаздармен тығыз байланысты екені белгілі. Авторлар онкогенді сүт безі эпителий жасушаларының метастаздық потенциалы автокриндік PDGF/PDGFR сигнализация цикліне тәуелді екенін, ал EMT кезінде тірі қалу үшін онкогендік және автокриндік PDGFR сигнализациясының бірлескен жұмысы қажет екенін көрсетті. Автокриндік PDGFR сигнализациясы STAT1 және басқа да ерекше жолдарды белсендіру арқылы EMT-ні ұстап тұруға да көмектеседі. Сонымен қатар, PDGFRα және β экспрессиясы адамның сүт безі карциномаларының инвазивті мінез-құлқымен байланысты болды. Бұл ісіктегі метастаздық процестерді реттеуде автокриндік сигнализацияның көптеген мүмкіндіктерін көрсетеді.
Metastasis is a major cause of cancer deaths, and strategies to prevent or halt invasion are lacking. One study showed that autocrine PDGFR signaling plays an essential role in epithelial mesenchymal transition (EMT) maintenance in vitro, which is known to correlate well with metastasis in vivo. The authors showed that the metastatic potential of oncogenic mammary epithelial cells required an autocrine PDGF/PDGFR signaling loop, and that cooperation of autocrine PDGFR signaling with oncogenic was required for survival during EMT. Autocrine PDGFR signaling also contributes to maintenance of EMT, possibly through activation of STAT1 and other distinct pathways. In addition, expression of PDGFRα and β correlated with invasive behavior in human mammary carcinomas. This indicates the numerous pathways through which autocrine signaling can regulate metastatic processes in a tumor.
Терапиялық мақсаттарды әзірлеу
Аутокриндік сигнализацияның қатерлі ісік прогрессиясының механизмі туралы білімнің артуы терапиялық емдеудің жаңа тәсілдерін ашты. Мысалы, Wnt автокриндік сигнализациясы Wnt антагонисттері немесе Wnt жолының лиганд-рецепторлық өзара әрекеттесуіне кедергі келтіретін басқа молекулалар арқылы терапиялық араласу үшін жаңа мақсатты ұсына алады. PDGFR сигнализациясы жағдайында, доминантты-теріс PDGFR-дің жоғары экспрессиясы немесе STI571 қатерлі ісікке қарсы препаратты қолдану, егешқұйрықтарда метастаздармен терапиялық түрде араласу үшін зерттеліп жатқан екі тәсіл болып табылады.
The growing knowledge behind the mechanism of autocrine signaling in cancer progression has revealed new approaches for therapeutic treatment. For example, autocrine Wnt signaling could provide a novel target for therapeutic intervention by means of Wnt antagonists or other molecules that interfere with ligand receptor interactions of the Wnt pathway. In the case of PDGFR signalling, overexpression of a dominant negative PDGFR or application of the cancer drug STI571 are both approaches being explored to therapeutically interference with metastasis in mice.
Дәріге қарсы тұрудағы рөлі
Соңғы зерттеулер дәріге төзімді қатерлі жасушалардың бұрын назардан тыс қалған автокриндік циклдардан митогендік сигналдарды қабылдау арқылы ісіктің қайталануына себеп болатынын көрсетті. Мысалы, ұсақ емес жасушалы өкпе қатерлі ісігінде (NSCLC) эпидермалық өсу факторы рецепторларының (EGFR) және EGF отбасы лигандтарының кең таралғандығына қарамастан, гефитиниб сияқты EGFR-ге тән тирозинкиназа ингибиторлары шектеулі емдік нәтижелер көрсетті. Бұл резистенттілік NSCLC жасушаларында EGFR-ден өзгеше автокриндік өсу сигналдарының белсенді болуымен байланысты деп есептеледі. Гендік экспрессияны зерттеу NSCLC жасушаларында белгілі бір фибробласттық өсу факторларының (FGF) және FGF рецепторларының көп кездесетінін анықтады, сондай-ақ FGF2, FGF9 және олардың рецепторлары гефитинибке төзімді NSCLC жасушаларының белгілі бір топтарында белсенді өсу факторының автокриндік циклын құрайтыны анықталды. Сүт безі қатерлі ісігінде тамоксифенге төзімділік дамуы да маңызды емдеу мәселесі болып табылады. Адам сүт безі қатерлі ісігі жасушаларында тамоксифенге жауап ретінде STAT3 фосфорилирленуі және RANTES экспрессиясының артуы көрсетілді. Жақында өткізілген зерттеуде бір топ STAT3 және RANTES антиапоптоздық сигналдарды күшейту және каспазаның ыдырауын тежеу арқылы дәріге төзімділікті сақтауға көмектесетінін көрсетті. STAT3 RANTES автокриндік сигналдауының осы механизмдері тамоксифенге төзімді ісігі бар пациенттерді басқару үшін жаңа стратегия ұсынады.
Recent studies have reported the ability of drug resistant cancer cells to acquire mitogenic signals from previously neglected autocrine loops, causing tumor recurrence. For example, despite widespread expression of epidermal growth factor receptors (EGFRs) and EGF family ligands in non small cell lung cancer (NSCLC), EGFR specific tyrosine kinase inhibitors such as gefitinib have shown limited therapeutic success. This resistance is proposed to be because autocrine growth signaling pathways distinct from EGFR are active in NSCLC cells. Gene expression profiling revealed the prevalence of specific fibroblast growth factors (FGFs) and FGF receptors in NSCLC cell lines, and found that FGF2, FGF9 and their receptors encompass a growth factor autocrine loop that is active in a subset of gefitinib resistant NSCLC cell lines. In breast cancer, the acquisition of tamoxifen resistance is another major therapeutic problem. It has been shown that phosphorylation of STAT3 and RANTES expression are increased in response to tamoxifen in human breast cancer cells. In a recent study, one group showed that STAT3 and RANTES contribute to the maintenance of drug resistance by upregulating anti apoptotic signals and inhibiting caspase cleavage. These mechanisms of STAT3 RANTES autocrine signaling suggest a novel strategy for management of patients with tamoxifen resistant tumors.