Введение

Автокринная сигнализация – это форма клеточной сигнализации, при которой клетка секретирует гормон или химический посредник (называемый автокринным агентом), который связывается с автокриновыми рецепторами на этой же клетке, вызывая изменения в клетке. Это отличается от паракриной сигнализации, внутрикринной сигнализации или классической эндокринной сигнализации.

Примеры

Примером аутокринного агента является цитокин интерлейкин-1 в моноцитах. Когда интерлейкин-1 продуцируется в ответ на внешние стимулы, он может связываться с рецепторами на поверхности той же клетки, которая его произвела. Другой пример наблюдается в активированных Т-клеточных лимфоцитах, то есть когда Т-клетка индуцируется к созреванию путем связывания с комплексом пептид:MHC на профессиональной антигенпрезентирующей клетке и посредством костимулирующего сигнала B7:CD28. После активации "рецепторы с низкой аффинностью" к IL-2 заменяются "рецепторами с высокой аффинностью" к IL-2, состоящими из α, β и γ цепей. Затем клетка высвобождает IL-2, который связывается со своими новыми рецепторами к IL-2, вызывая самостимуляцию и, в конечном итоге, моноклональную популяцию Т-клеток. Эти Т-клетки затем могут выполнять эффекторные функции, такие как активация макрофагов, активация В-клеток и клеточно-опосредованная цитотоксичность.

Рак

Развитие опухоли – сложный процесс, требующий деления клеток, роста и выживания. Один из способов, который используют опухоли для усиления роста и выживания, – это аутокринное производство факторов роста и выживания. Автокринная сигнализация играет критическую роль в активации рака и обеспечивает опухоли самоподдерживающимися сигналами роста.

В пути Wnt

Обычно сигнальный путь Wnt приводит к стабилизации β-катенина путем инактивации белкового комплекса, содержащего опухолевые супрессоры APC и Axin. Этот комплекс разрушения обычно вызывает фосфорилирование β-катенина, индуцируя его деградацию. Дерегуляция аутокринного Wnt-сигнального пути посредством мутаций в APC и Axin связана с активацией различных типов рака человека. Генетические изменения, приводящие к дерегуляции аутокринного пути Wnt, вызывают трансактивацию рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) и других путей, что, в свою очередь, способствует пролиферации опухолевых клеток. При колоректальном раке, например, мутации в APC, аксине или β-катенине способствуют стабилизации β-катенина и транскрипции генов, кодирующих белки, связанные с раком. Кроме того, при раке молочной железы у человека вмешательство в дерегулируемый Wnt-сигнальный путь снижает пролиферацию и выживаемость раковых клеток. Эти данные свидетельствуют о том, что вмешательство в Wnt-сигналинг на уровне лиганд-рецептора может повысить эффективность терапии рака. В нескольких исследованиях была подчеркнута важность аутокринной сигнализации IL-6 при раке легких и молочной железы. Например, одна группа обнаружила положительную корреляцию между стойко активированным тирозинфосфорилированным STAT3 (pSTAT3), обнаруженным в 50% аденокарцином легких, и IL-6. Дальнейшее исследование показало, что мутантный EGFR может активировать онкогенный путь STAT3 посредством усиленной регуляции аутокринной сигнализации IL-6. Аналогично, переэкспрессия HER2 наблюдается примерно в четверти случаев рака молочной железы и коррелирует с неблагоприятным прогнозом. Недавние исследования показали, что секреция IL-6, индуцированная переэкспрессией HER2, активировала STAT3 и изменила экспрессию генов, что привело к образованию автокринного цикла экспрессии IL-6/STAT3. Как мышиные, так и человеческие модели in vivo рака молочной железы с переэкспрессией HER2 критически зависели от этого сигнального пути HER2–IL-6–STAT3. Другая группа обнаружила, что высокие уровни IL-6 в сыворотке крови коррелируют с неблагоприятным исходом при опухолях рака молочной железы. Их исследование показало, что аутокринная сигнализация IL-6 индуцирует злокачественные признаки в маммосферах, экспрессирующих Notch 3.

IL-7

Исследование демонстрирует, как аутокринная продукция цитокина IL-7, опосредованная Т-клеточным острым лимфобластным лейкозом (Т-ОЛЛ), может быть вовлечена в онкогенное развитие Т-ОЛЛ и давать новые сведения о распространении Т-ОЛЛ.

VEGF

Другим фактором, участвующим в автокриновой сигнализации при раке, является сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF). VEGF, продуцируемый карциномными клетками, действует посредством паракринной сигнализации на эндотелиальные клетки и посредством автокринной сигнализации на карциномные клетки. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что автокриновый VEGF играет важную роль в двух ключевых аспектах инвазивной карциномы: выживании и миграции. Более того, было показано, что прогрессия опухоли отбирает клетки, зависимые от VEGF, что опровергает представление о том, что роль VEGF в раке ограничивается ангиогенезом. Вместо этого, эти исследования позволяют предположить, что терапевтические средства, нацеленные на рецепторы VEGF, могут подавлять выживаемость и инвазию рака, а также ангиогенез.

Продвижение метастазов

Метастазирование является основной причиной смерти от рака, и стратегий для предотвращения или остановки инвазии недостаточно. Одно исследование показало, что аутокринная сигнализация PDGFR играет существенную роль в поддержании эпителиально-мезенхимального перехода (EMT) in vitro, который хорошо коррелирует с метастазами in vivo. Авторы продемонстрировали, что метастатический потенциал онкогенных эпителиальных клеток молочной железы требует наличия аутокринного цикла сигнализации PDGF/PDGFR, и что для выживания в процессе EMT необходимо совместное действие аутокринной сигнализации PDGFR и онкогенных факторов. Аутокринная сигнализация PDGFR также способствует поддержанию EMT, возможно, посредством активации STAT1 и других различных сигнальных путей. Кроме того, экспрессия PDGFRα и β коррелировала с инвазивным поведением при раке молочной железы у человека. Это указывает на множество путей, посредством которых аутокринная сигнализация может регулировать метастатические процессы в опухоли.

Разработка терапевтических целей

Растущие знания о механизмах автокринной сигнализации в прогрессировании рака открыли новые подходы к терапевтическому лечению. Например, автокринная сигнализация Wnt может стать новой мишенью для терапевтического вмешательства посредством антагонистов Wnt или других молекул, нарушающих взаимодействие лиганда с рецепторами пути Wnt. В случае сигнализации PDGFR, переэкспрессия доминантно-негативного PDGFR или применение противоракового препарата STI571 – оба подхода изучаются для терапевтического воздействия на метастазирование у мышей.

Роль в лекарственной устойчивости

Недавние исследования показали, что раковые клетки, устойчивые к лекарственным препаратам, способны получать митогенные сигналы из ранее не учитывавшихся аутокринных петель, что приводит к рецидиву опухоли. Например, несмотря на широкую экспрессию рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) и лигандов семейства EGF при немелкоклеточном раке легкого (НМРЛ), специфические ингибиторы тирозинкиназы EGFR, такие как гефитиниб, продемонстрировали ограниченный терапевтический успех. Считается, что эта устойчивость обусловлена активацией в клетках НМРЛ автокриновых сигнальных путей роста, отличных от EGFR. Профилирование экспрессии генов выявило распространенность специфических факторов роста фибробластов (ФГФ) и рецепторов ФГФ в клеточных линиях НМРЛ, и показало, что FGF2, FGF9 и их рецепторы формируют активную аутокринную петлю фактора роста в подгруппе клеточных линий НМРЛ, устойчивых к гефитинибу. При раке молочной железы приобретение устойчивости к тамоксифену является еще одной важной терапевтической проблемой. Показано, что фосфорилирование STAT3 и экспрессия RANTES повышаются в ответ на тамоксифен в клетках рака молочной железы человека. В недавнем исследовании было продемонстрировано, что STAT3 и RANTES способствуют поддержанию лекарственной устойчивости путем повышения экспрессии антиапоптотических сигналов и ингибирования расщепления каспаз. Эти механизмы автокриновой сигнализации STAT3-RANTES указывают на новую стратегию ведения пациентов с опухолями, устойчивыми к тамоксифену.