РЕТИНОИДЫ

ИСТОРИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕТИНОИДОВ В ГЕМАТОЛОГИЧЕСКОЙ
ПРАКТИКЕ.
По молекулярному строению ретиноиды представляют собой семейство производных
ретинола (витамина А).
Гипотеза о том, что дефицит витамина А играет роль в патогенезе предраковых
заболеваний, была впервые выдвинута в 1922 г.
Профилактический эффект витамина А и полностью транс-ретиноевой кислоты (РК) на
опухоли полости рта или кожи у мышей, вызванные действием химических канцерогенов,
был установлен в 1960-х гг. Тогда же стало известно и об их потенциальном
терапевтическом действии (1, 2).
Первая программа научных исследований по профилактике и терапии опухолевых
заболеваний синтетическими ретиноидами была начата в 1968 г. компанией "Ф.
Хоффманн-Ля Рош Лтд" (Швейцария). В результате были сделаны фундаментальные
открытия в области биологии, фармакологии, клеточной и, наконец, молекулярной
биологии опухолевых заболеваний. В 1980 г. было впервые обнаружено, что РК
индуцирует дифференцировку клеток, трансформируя лейкозные клетки в гранулоциты
(3). Важным шагом вперед в изучении механизма действия ретиноидов стало открытие
ядерных рецепторов к ретиноевой кислоте - РРК и РРХ (4, 5).
Ретиноиды заняли прочное место в терапии кожных заболеваний, таких как акне, псориаз
и другие дискератозы.
Эффективность полностью транс-ретиноевой кислоты в лечении острого
промиелоцитарного лейкоза (ОПМЛ) была показана в 1988 г. в Китае, а затем во Франции,
США и Японии (6-12).
ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И БИОХИМИЯ ВИТАМИНА А И РЕТИНОИДОВ
РЕТИНОИДЫ - ОТДЕЛЬНЫЙ КЛАСС ПРОИЗВОДНЫХ ВИТАМИНА А
Ретиноиды структурно связаны с витамином А, или ретинолом, - жирорастворимым
спиртом, содержащим четыре конъюгированные двойные связи (рис. 1). Основным
источником витамина А служат каротеноиды (провитамин А), содержащиеся во фруктах и
овощах, а также эфиры ретинила, содержащиеся в животных продуктах (например, в
печени).
Рисунок 1. Молекулярная структура ретиноидов
In vivo витамин А в плазме может подвергаться обратимому превращению в ретинал
альдегид, который, в свою очередь, необратимо окисляется в полностью трансретиноевую кислоту. Под действием внутриклеточных изомераз некоторое количество
полностью транс-ретиноевой кислоты в дальнейшем превращается в 9-цис-ретиноевую
кислоту, 11-цис-ретиноевую и 13-цис-ретиноевую кислоту. Полностью транс-ретиноевая
кислота в норме содержится в плазме здорового человека в концентрациях около 0.5-1.5
нг/мл (рис. 2).
Рисунок 2. Основные этапы внутриклеточного метаболизма ретиноидов
ПРИРОДНЫЕ И СИНТЕТИЧЕСКИЕ РЕТИНОИДЫ
Молекула витамина А состоит из трех главных структурных компонентов: циклической
концевой группы, полиеновой боковой цепи и полярной концевой группы. Каждый из
этих компонентов можно модифицировать, что дает возможность получения практически
неограниченного числа ретиноидов, которые могут сильно отличаться от витамина А по
своей токсичности, фармакологическому профилю и фармакокинетике (13). Из более 4000
исследованных к настоящему времени ретиноидов стадии клинического применения
достигли лишь несколько соединений, обладающих благоприятным терапевтическим
индексом.
Их можно разделить на три следующие категории (рис. 3):
• Ретинол
• Изомеры ретиноевой кислоты
- полностью транс-ретиноевая кислота - природный метаболит ретинола
(лекарственный препарат - Весаноид®)
- 13-цис ретиноевая кислота, или изотретиноин, применяющаяся для
лечения заболеваний кожи (лекарственный препарат - Роаккутан)
- 9-цис-ретиноевая кислота, проходящая исследования в онкогематологии
• Моноароматические производные
Два из них уже выпускаются в качестве препаратов для лечения заболеваний кожи:
- этретинат (Тигасон)
- ацитретин (Неотигазон).
Ретиноиды (Ф.
Хоффманн-Ля Рош
Лтд.)
Стадия
разработки
Структурная формула
Рецепторы
Выпускается
РЕТИНОЛ = витамин А
как
лекарственный
препарат
Неизвестны
ИЗОМЕРЫ РЕТИНОЕВОЙ
Выпускается
КИСЛОТЫ
под названием
"Весаноид®"
• третиноин = полностью
транс-ретиноевая кислота
• изотретиноин = 13-цис-
Семейство
РРК
Выпускается
под названием
Семейство
"Роаккутан"
РРК
В стадии
Семейство
изучения
РРК+ РРХ
ретиноевая кислота
• 9-цис-ретиноевая кислота
Выпускается
МОНОАРОМАТИЧЕСКИЕ
под названием
ПРОИЗВОДНЫЕ
"Тигасон"
• этретинат
Выпускается
Семейство
РРК
• ацитретин
под названием
Семейство
"Неотигазон"
РРК
Рисунок 3. Природные и синтетические ретиноиды
РЕТИНОИДЫ - УЧАСТНИКИ РАЗЛИЧНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Витамин А, а также его синтетические и природные аналоги крайне важны для функции
зрения, пролиферации и дифференцировки клеток, а также для эмбрионального
морфогенеза.
ЗРЕНИЕ
Главный ретиноид, участвующий в процессе зрительного восприятия, - 11-цис-ретиналь.
Гиповитаминоз А ведет к снижению ночного зрения ("куриная слепота") и
ксерофтальмии.
ПРОЦЕССЫ НОРМАЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ И РАЗВИТИЯ КЛЕТОК
Ретиноиды играют фундаментальную роль в эмбриональном развитии и нормальных
процессах клеточной дифференцировки.
Ретиноиды - важнейшие регуляторы эмбрионального морфогенеза. Они играют
главнейшую роль в пространственной организации клеток в процессе развития
позвоночных. Так, градиент концентрации ретиноидов отвечает за правильную
ориентацию конечности у цыплят (14).
Ретиноиды крайне важны для дифференцировки многих тканей у взрослых. Так, при
дифференцировке эпителия, особенно в процессе развития кожи, важен градиент
концентрации ретиноидов. Установлена конкретная роль ретиноевой кислоты в
дифференцировке кроветворных клеток.
ПРОЛИФЕРАЦИЯ
Ретиноиды играют важнейшую роль в процессах роста.
Они подавляют пролиферацию злокачественных клеток.
Оказываемый ими антипролиферативный эффект носит либо прямой характер, либо
является следствием дифференцировки клеток, при которой они теряют способность к
пролиферации.
ТРАНСПОРТ И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
В плазме ретинол связан с ретинолсвязывающим белком плазмы (РСБП), а ретиноевая
кислота - с альбумином.
Вероятно, ретиноиды свободно диффундируют через клеточную мембрану и достигают
ядра либо непосредственно, либо путем связывания со специфическими белками,
например, цитоплазматическим ретинолсвязывающим белком (ЦРСБ) или
цитоплазматическим белком, связывающим ретиноевую кислоту (ЦБСРК). Последний
обеспечивает тонкую регуляцию количества активной ретиноевой кислоты.
Чтобы оказать эффект, ретиноевая кислота в ядре должна специфически связаться с
ядерным рецептором.
Рецепторы ретиноевой кислоты принадлежат к суперсемейству ядерных рецепторов к
стероидным и тиреоидным гормонам и витамину D. Аминокислотные последовательности
доменов этих рецепторов, отвечающих за связывание с лигандом и ДНК, обладают
высокой степенью гомологии.
В семействе рецепторов к ретиноевой кислоте описаны два подтипа - РРК и РРХ, которые
различаются по степени аффинности к различным ретиноидам. Полностью транс-
ретиноевая кислота связывается только с РРК, в то время как 9-цис-ретиноевая кислота
связывается с РРК и РРХ, а 13-цис-ретиноевая кислота не связывается ни с одним из этих
рецепторов. Однако, в процессе метаболизма последняя подвергается изомеризации в
полностью транс-ретиноевую кислоту (рис. 4).
Рисунок 4. Ядерные рецепторы к ретиноидам (сокращения - см. в тексте)
Активация ядерных рецепторов типа РРК происходит после связывания ретиноевой
кислоты с так называемым доменом E/F молекулы рецептора. Активированные РРК
связываются со специфическими сайтами ДНК, которые называются "элементами реакции
на ретиноевую кислоту" (ЭРРК), выступая в качестве факторов транскрипции, и в
конечном итоге контролируя экспрессию генов-мишеней. Идентифицированы шесть
рецепторов к ретиноевой кислоте - РРК-а, b, у и РРХ-а, b, у, которые индуцируют
кодирование различных белков. Установлено и местоположение этих рецепторов. Таким
образом, каждый рецептор может иметь свою собственную ткань-мишень.
In vitro ретиноевая кислота вызывает многочисленные биохимические и метаболические
изменения в тканях. Часто они специфичны лишь для одного типа клеток:
- модификация активности ферментов, участвующих в пролиферации или
дифференцировке
- связывание со структурными белками и модификация мембранных
гликопротеинов
- трансдукция сигнала и экспрессия мембранных рецепторов
- модификация экспрессии генов или онкогенов путем регуляции либо
транскрипции, либо посттранскрипционных процессов.
РЕТИНОИДЫ МОГУТ ИНДУЦИРОВАТЬ ПЕРЕПРОГРАММИРОВАНИЕ
КПЕТОК ПРИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ
Злокачественный процесс - результат нарушения равновесия между процессами
пролиферации и дифференцировки клеток.
Пролиферация раковых клеток возникает вследствие изменения или непрерывной
активации генов (онкогенов), кодирующих факторы роста, рецепторы к факторам роста,
мембранные трансдукторы сигнала или регуляторы экспрессии генов. Опухолевые клетки
теряют способность к окончательной дифференцировке и характеризуются
неконтролируемым размножением.
Исходя из этого, можно рассмотреть два подхода к устранению злокачественного
процесса:
- индукция дифференцировки
- подавление пролиферации.
ИНДУКЦИЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ
• Действие ретиноевой кислоты in vitro на клетки миелолейкозов человека
С конца 1970-х гг. хорошо известно, что ретиноиды индуцируют дифференцировку ряда
малигнизированных линий клеток человека.
Ретиноиды - главным образом, полностью транс-ретиноевая кислота - являются мощными
и наиболее изученными индукторами клеточной дифференцировки. У человека
злокачественные кроветворные клетки после индукции дифференцируются:
- клетки HL-60 - в гранулоциты
- клетки U-937 - в моноциты
- клетки APL NB4, несущие хромосомную транслокацию t(15; 17), - в
миеломоноцитарноподобные клетки.
В наличии дифференцировки можно убедиться либо с помощью морфологических
исследований, либо посредством реакций на выявление специфических маркеров,
например, окрашиванием нитросиним тетразолием (НСТ), которое характерно для зрелых
гранулоцитов. Степень дифференцировки, достигнутая in vitro, тесно коррелирует с
продолжительностью инкубации, химическим строением и концентрацией используемого
ретиноида (рис. 5, 6).
• Действие ретиноевой кислоты на культуру клеток миелолейкоза человека in vitro
Поскольку клетки в культурах не идентичны исходным злокачественным клеткам,
обнаруживаемым у больных лейкозом, были использованы методики краткосрочного
первичного культивирования свежих лейкозных клеток.
Рисунок 5. Индукция дифференцировки клеток HL-60 тремя изомерами ретиноевой
кислоты (полностью транс-РК, 13-цис-РК и 9-цис-РК)
Полностью транс-ретиноевая кислота заставляет лейкозные клетки, полученные у
больных острым промиелоцитарным лейкозом, дифференцироваться в функционально
активные фагоцитарные клетки, причем это влияние зависит от концентрации и
структуры.
Данные в поддержку этого предположения включают:
- отсутствие гипоплазии костного мозга в ходе индукционной терапии
- появление иммунофенотипически уникальных промежуточных клеток, которые
экспрессируют одновременно и зрелые, и незрелые поверхностные антигены
- персистирование морфологически зрелых гранулоцитов с палочками Ауэра и
транслокацией t(15; 17) вплоть до позднего этапа индукции.
После того, как клетки переходят на этап необратимой дифференцировки, полностью
транс-ретиноевая кислота может вызывать апоптоз (запрограммированную гибель)
созревающих клеток. Эта клиническая модель дифференцирующей терапии вызвала
огромный интерес к "физиологическому" подходу в лечении онкологических заболеваний.
Рисунок 6. Индукция дифференцирован клеток HL-60 различными ретиноидами (все - в
концентрации 106 М)
• Действие ретиноевой кислоты при солидных опухолях
В настоящее время данных об индукции дифференцировки как механизме действия
ретиноидов при солидных опухолях мало. Индукция дифференцировки пока получена
только при использовании линий клеток нейробластомы и эмбриональной карциномы.
ПОДАВЛЕНИЕ ПРОЛИФЕРАЦИИ
Прямой антипролиферативный эффект полностью транс-ретиноевой кислоты был показан
на ряде линий злокачественных клеток, полученных из карциномы молочной железы
человека, меланомы, сквамозноклеточной карциномы головы и шеи, легких, шейки матки
и вульвы.
АНТИАНГИОГЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ
Ретиноиды значительно уменьшают ангиогенный потенциал ряда линий клеток, тем
самым подавляя образование новых сосудов, необходимых для инициации и поддержания
роста опухоли.
ДЕЙСТВИЕ НА ОПУХОЛИ, ВОЗНИКШИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ХИМИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ
Полностью транс-ретиноевую кислоту использовали в эксперименте на животных для
воздействия на различные опухоли, вызванные химическими канцерогенами. Было
доказано, что полностью транс-ретиноевая кислота обладает химиопрофилактическим и
химиотерапевтическим действием на доброкачественные и злокачественные
эпителиальные опухоли.
ОБОСНОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ХИМИОТЕРАПИИ
С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕТИНОИДОВ
Ретиноиды, цитокины и аналоги витамина D обладают свойствами, которые, как известно,
играют роль в их возможном химиопрофилактическом и химиотерапевтическом действии,
например, индукции дифференцировки клеток, торможении их пролиферации,
подавлении экспрессии вирусных онкогенов и подавлении ангиогенеза.
Такие комбинации могут позволить сделать шаг вперед в химиопрофилактике и
химиотерапии рака.
РЕТИНОИДЫ И ЦИТОКИНЫ
• Интерфероны значительно усиливают эффект индукции дифференцировки, а также
антипролиферативное действие ретиноидов
Уже в ближайшем будущем эта комбинация может оказаться терапевтически
целесообразной, обладая более высокой клинической эффективностью, позволяя
уменьшить дозы обоих препаратов, вызывая меньше побочных действий и уменьшая
резистентность, развивающуюся в ходе лечения.
• Интерлейкины, например ИЛ-1 и ИЛ-4, также усиливают дифференцирующие эффекты
ретиноидов
• Г-КСФ увеличивает дифференцирующую активность ретиноидов
При назначении ретиноидов в сочетании с Г-КСФ отмечается выраженное
потенцирование дифференцирующего эффекта.
РЕТИНОИДЫ И АНАЛОГИ ВИТАМИНА D
Ретиноиды в комбинации с аналогами витамина D оказывают синергидное действие,
усиливая индукцию дифференцировки малигнизированных кроветворных клеток у
человека. Аналоги витамина D обладают синергизмом с ретиноидами также в отношении
подавления пролиферации малигнизированных эпителиальных клеток человека.
КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕТИНОИДОВ ПРИ ОПУХОЛЕВЫХ
ЗАБОЛЕВАНИЯХ
Клиническое применение ретиноидов пока ограничивается несколькими онкологическими
показаниями.
ПРОФИЛАКТИКА РАКА
На основании доклинических данных были успешно выполнены исследования по
профилактике нескольких типов опухолевых заболеваний:
- базальноклеточной карциномы кожи
- сквамозноклеточной карциномы кожи
- второй первичной карциномы головы и шеи
- поверхностных опухолей мочевого пузыря.
ЛЕЧЕНИЕ ПРЕДРАКОВЫХ СОСТОЯНИЙ
Ретиноиды четко, продемонстрировали подавляющее действие на ряд предраковых
состояний, которые рано или поздно озлокачествляются. Эти эффекты наблюдались, в
частности, при предраковых заболеваниях кожи, полости рта, гортани, шейки матки и
вульвы.
ЛЕЧЕНИЕ ОПУХОЛЕВЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Показана эффективность монотерапии ретиноидами или их применения в рамках
комбинированной терапии при различных формах патологии:
- базальноклеточной карциноме кожи
- сквамозноклеточной карциноме кожи
- кожной Т-клеточной лимфоме
- остром промиелоцитарном лейкозе
- карциноме шейки матки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Клиническое применение ретиноидов в онкологии все еще находится на самом начальном
этапе. Ретиноиды могут оказаться полезными для профилактики и терапии рака. Научные
исследования, направленные на поиск новых ретиноидов с более благоприятным
терапевтическим индексом, проводятся очень активно.
Улучшения результатов лечения можно ожидать от сочетания ретиноидов с другими
противоопухолевыми препаратами (цитокинами, цитостатиками, цитотоксиками), что
обеспечивает синергизм между антипролиферативным, дифференцирующим,
антиангиогенным и иммуно-модулирующим эффектами. Терапия злокачественных
заболеваний, направленная на дифференцировку клеток, - по-видимому, наиболее
перспективный подход, поскольку она представляет собой переход от
фармакологического принципа деструкции клеток к физиологическому принципу
превращения неопластических клеток в дифференцированные, фенотипически
нормальные клетки.