docpobierz
download 
Reklamacja Transkrypt
pobierz
Acta Haematologica Polonica 2008, 39, Nr 3, str. 417–428 PRACA POGLĄDOWA – Review Article KAROLINA CAŁKA, EWA BALCERCZAK, ALEKSANDRA SAŁAGACKA, MAREK MIROWSKI Białka oporności wielolekowej w szpiczaku mnogim Multidrug resistant proteins in multiple myeloma Uniwersytet Medyczny, Wydział Farmaceutyczny, Zakład Biochemii Farmaceutycznej, Pracownia Biologii Molekularnej i Farmakogenomiki w Łodzi Kierownik Zakładu: Prof. dr hab. n farm. Marek Mirowski STRESZCZENIE Oporność wielolekowa (ang. multidrug resistance, MDR) jest jedną z najwaŜniejszych przyczyn niepowodzeń chemioterapii przeciwnowotworowej. Podstawowym mechanizmem wywołującym zjawisko oporności jest nadekspresja transporterów błonowych, z których większość naleŜy do nadrodziny transporterów ABC. Jest ona jedną z najliczniejszych klas białek, występujących zarówno u organizmów pro- jak i eukariotycznych. NaleŜą do niej m.in. P-gp, MRP1, BCRP, których nadekspresja w komórkach nowotworowych moŜe być czynnikiem związanym z nieskutecznością chemioterapii. Ze zjawiskiem oporności wielolekowej wiąŜe się równieŜ białko oporności raka płuc (LRP), które jest białkiem transportowym, nie naleŜącym do nadrodziny ABC. W pracy została omówiona struktura, funkcja i znaczenie w lekooporności szpiczaka mnogiego białek: Pgp, MRP1, BCRP oraz LRP. SŁOWA KLUCZOWE: Szpiczak mnogi – Oporność wielolekowa – Transportery ABC – Glikoproteina P SUMMARY Multidrug resistance (MDR) is one of major causes of the anti-cancer treatment failure. The principal mechanism causing MDR is high expression of membrane transporters, which in majority belong to ATP-binding cassette transporter family (ABC). These transporters superfamily is one of the largest classes of proteins found in pro- and eucariotic organisms. The ABC superfamily includes among others P-gp, MRP1, BCRP, which are highly expressed in neoplastic cells, and may be associated with anti-cancer treatment inefficacy. The lung resistance protein (LRP), which is non-ABC protein transporter, is also connected with multidrug resistance. In this paper we review available data on the Pgp, MRP1, BCRP and LRP structure, function and role in drug resistance in multiple myeloma. KEY WORDS: Multiple myelana – Multidrug resistance – ABC transporters – glycoprotein P Szpiczak mnogi Szpiczak mnogi (ang. multiple myeloma, MM) jest chorobą nowotworową, w której komórki plazmatyczne w szpiku kostnym ulegają rozrostowi monoklonalnemu (1, 2). Schorzenie to jest drugim pod względem częstości występowania hematologicznym 418 K. CAŁKA i wsp. nowotworem złośliwym. W całej Europie wskaźnik zapadalności na szpiczaka mnogiego wynosi 5,72/100 tys., w tym w Polsce około 4/100 tys. mieszkańców. Nie znana jest etiopatogeneza MM. Jedna z hipotez zakłada, Ŝe patologiczny rozrost plazmocytów inicjowany moŜe być przez zmiany genetyczne. Udowodniono, Ŝe karcynogeny środowiskowe, np. długotrwała ekspozycja na pestycydy, mogą równieŜ odgrywać rolę w etiologii tej choroby. Mimo postępu w terapii szpiczak mnogi pozostaje nadal chorobą nieuleczalną. Odsetek 5-letnich przeŜyć chorych leczonych konwencjonalną chemioterapią wynosi 29% i nie zmienia się istotnie od 40 lat. Śmiertelność w przypadku chorych na MM jest znaczna. W krajach Unii Europejskiej w 1999 r. na szpiczaka mnogiego zmarło 15200 osób, co stanowi ok. 2% wszystkich zgonów spowodowanych nowotworami, natomiast w Polsce w 2000 r. zmarło 875 chorych [3]. NajwaŜniejsze niekorzystne czynniki rokownicze wg Barlogiego to: wiek chorych >60 lat, stęŜenie beta2 mikroglobuliny >3 mg/dL, stęŜenie albuminy <3,5 g/dL, liczba płytek krwi <13 000/mm3, aktywność LDH w surowicy >190U/L oraz postać IgA szpiczaka mnogiego. Jak wykazano, złe rokowanie związane jest równieŜ z opornością na zastosowaną chemioterapię (1). Główną rolę w terapii szpiczaka mnogiego odgrywa chemioterapia, w tym u pacjentów młodszych (zwykle poniŜej 65 r.Ŝ.) po leczeniu indukującym stosuje się standardowo chemioterapię wysokodozowaną polączona z autologicznym przeszczepieniem komórek macierzystych. Schematy chemioterapii w szpiczaku mnogim zwykle oparte są na róŜnych połączeniach glikokortykosteroidów, leków alkilujących i pochodnych antybiotyków antracyklinowych, w których ostatnio coraz szerzej stosuje się równieŜ leki immunomodulujące (talidomid, lenalidomid) oraz inhibitory proteasomu (bortezomib). Do jednych z częściej stosowanych kombinacji wielolekowych naleŜy schemat VAD winkrystyna/doksorubicyna(adriamycyna)/deksametazon (VAD). Schemat ten pozwala na uzyskanie remisji u wielu pacjentów, jednak obarczony jest znaczną toksycznością (1, 2). Oporność wielolekowa Oporność wielolekowa (ang. multidrug resistance, MDR) oznacza zmniejszoną wraŜliwość na szereg strukturalnie i funkcjonalnie odmiennych leków, po ekspozycji komórek nowotworowych na jeden lek cytostatyczny. MDR jest jedną z najpowaŜniejszych przyczyn niepowodzeń zastosowanej chemioterapii. Podstawowym mechanizmem wywołującym zjawisko oporności jest nadekspresja transporterów błonowych, czego efektem jest nadmierne usuwanie leku z wnętrza komórki. Do powstania oporności wielolekowej moŜe prowadzić takŜe: • utrudnienie wewnątrzkomórkowego transportu leku • zmiana ilości receptorów oraz ich powinowactwa • indukcja lub inaktywacja enzymów • zakłócenia lub zablokowanie procesu apoptozy • zmiany zaburzające cykl komórkowy • zmiany w mechanizmach naprawczych DNA (4–8). Białka oporności wielolekowej w szpiczaku mnogim 419 Transportery błonowe – nadrodzina białek ABC Nadrodzina transporterów ABC jest jedną z najliczniejszych klas białek, występujących zarówno u organizmów projak i eukariotycznych. Dotąd do nadrodziny ABC zaklasyfikowano 49 białek, które podzielono na 7 podrodzin (Tabela 1) (4, 9, 10). Białka te zawierają charakterystyczne elementy strukturalne tj. region przezbłonowy (ang. transmembrane domain, TMD) – prawdopodobnie bezpośrednio zaangaŜowany w przenikanie substratu przez błonę lipidową – oraz domenę wiąŜącą ATP (ang. nucleotide binding domain, NBD) – odpowiedzialną za wiązanie i hydrolizę ATP. W skład NBD wchodzi motyw Walkera A i B oraz region podpisu, czyli motyw C, a sekwencja tej domeny jest podstawą klasyfikacji białek ABC. Wśród nadrodziny białek ABC opisano półtransportery (hemitransportery) – zawierające jedną domenę TMD i jedną domenę NBD (np. białko BCRP, Rycina 1) – oraz pełne transportery – składające się z dwóch domen TMD i dwóch domen NBD (np. glikoproteina P, Ryc. 2). Znane są takŜe transportery rozbudowane, które mogą posiadać dodatkową domenę przezbłonową (np. MRP1) (9–12). ABCB ABCC ABCD Tabela 1. Charakterystyka nadrodzin białek transportowych ABC Table 1. Characteristics of ABC transporter proteins superfamilies Podrodzina ABCA Symbol ABCE ABCF Nazwa genu /białka ABCG ABCA1 ABCA2 ABCA3 ABCA4 ABC1 ABC2 ABC3, ABCC ABCR ABCA5 ABCA6 ABCA7 ABCA8 ABCA9 ABCA10 ABCA11 ABCA12 ABCB1 ABCB2 ABCB3 ABCB4 ABCB5 ABCB6 ABCB7 ABCB8 ABCB9 ABCB10 ABCB11 ABCC1 ABCC2 ABCC3 ABCC4 ABCC5 ABCC6 ABCC7 ABCC8 ABCC9 ABCC10 ABCC11 ABCC12 ABCD1 ABCD2 ABCD3 ABCD4 ABCE1 ABCF1 ABCF2 ABCF3 ABCG1 ABCG2 ABCG4 ABCG5 ABCG8 MDR1, PGP TAP1 TAP2 PGP3, MDR3 MTABC3 ABC7 MABC1 MTABC2 SPGP, BSEP MRP1 MRP2, c MOAT MRP3, c MOAT-2 MRP4, MOAT-B MRP5, MOAT-C MRP6 CFTR SUR SUR2 MRP7 MRP8 MRP9 ALD ALD1, ALDR PMP70, PXMP1 PMP69, P70R OABP ABC50 ABC8, Human white ABCP, MXR, BCRP White2 Sterolin1 Sterolin2 420 K. CAŁKA i wsp. Ryc. 1. Struktura hemitransportera (półtransportera) z nadrodziny transporterów ABC Fig. 1. Structure of a hemitransporter from ABC transporters superfamily Ryc. 2. Struktura pełnego transportera z nadrodziny transporterów ABC Fig. 2. Structure of a full transporter from ABC transporters superfamily Transportery ABC pełnią funkcje związane z przenoszeniem róŜnych substancji hydrofobowych przez błony zewnątrz i wewnątrzkomórkowe. U Prokaryota transportery ABC są w głównej mierze zaangaŜowane w pobieranie ze środowiska zewnętrznego niezbędnych dla Ŝycia związków, które nie mogą być uzyskane poprzez dyfuzję (np. węglowodanów, witamin, jonów metali). W komórkach Eukaryota większość pomp ABC przemieszcza szereg ksenobiotyków z cytoplazmy poza komórkę lub do wewnątrzkomórkowych kompartmentów. Do tego typu transporterów naleŜą m.in. P-gp oraz MRP. Część transporterów ABC funkcjonuje jako kanały jonowe lub regulatory kanałów np.: białko mukowiscydozy (CFTR), nabłonkowy regulator przenikania chlorków (EBCR). Natomiast funkcje niektórych transporterów ABC nadal oczekują na wyjaśnienie (9, 11). Białka oporności wielolekowej w szpiczaku mnogim 421 Glikoproteina P – struktura, lokalizacja oraz mechanizm działania Glikoproteina P (P-gp, ABCB1) jest pierwszym zidentyfikowanym i scharakteryzowanym transporterem ABC u człowieka. NaleŜy do podrodziny B nadrodziny transporterów ABC. Jest ATP-zaleŜną pompą błonową o masie 170 000 daltonów (170 kD), zbudowaną z 1280 aminokwasów, kodowaną przez gen MDR1 (4, 10). W swej strukturze posiada dwie domeny transbłonowe (TMD), z których kaŜda składa się z sześciu segmentów, oraz dwie domeny wiąŜące ATP (NBD), ulokowane w pętlach znajdujących się po cytoplazmatycznej stronie błony. W NBD występują takŜe specyficzne dla nadrodziny ABC sekwencje: „region podpisu”, motyw Walkera A i motyw Walkera B. Natomiast w obrębie TMD zlokalizowane są co najmniej dwa miejsca odpowiedzialne za wiązanie przenoszonych substancji (9–12). W komórce P-gp występuje w błonach plazmatycznych komórek, rzadziej w błonach struktur wewnątrzkomórkowych. P-gp opisano po raz pierwszy w 1976 roku w komórkach nowotworowych (13). Później stwierdzono, Ŝe występuje ona takŜe w komórkach prawidłowych. Wysokie stęŜenie P-gp stwierdzono na powierzchni komórek pełniących funkcje wydzielnicze (m.in. kanalików Ŝółciowych, nabłonka proksymalnych cewek nerkowych, jelita cienkiego i okręŜnicy). NiŜszą jej zawartość wykazują komórki śródbłonka naczyń włosowatych mózgu, jąder, jajników, nabłonka pęcherza moczowego oraz komórki układu limfatycznego. UwaŜa się, Ŝe P-gp bierze udział w sekrecji i eliminacji z ustroju metabolitów, toksyn i leków. Wskazuje na to wysoki poziom ekspresji P-gp w komórkach gruczołów wydzielania wewnętrznego. Tabela 2. Substraty glikoproteiny P Table 2. Glycoprotein P substrates Grupy leków Leki stosowane w chorobie nowotworowej • Antybiotyki cytostatyczne • Alkaloidy róŜanecznika • Taksoidy Leki immunosupresyjne • Glikokortykosteroidy • Peptydy Leki stosowane w chorobach inwazyjnych i zakaŜeniach • Alkaloidy wymiotnicy • Inhibitory proteazy Leki nasercowe • Glikozydy nasercowe • Alkaloidy (działające p/arytmicznie) Leki p/histaminowe • Leki blokujące receptory H1 Nazwa leku miotomycyna C, doksorubicyna, daunorubicyna, mitamincyna, idarubicyna winblastyna, winkrystyna paklitaksel kortyzol, deksametazon, kortykosteron, hydrokortyzon cyklosporyna emetyna vitonawir, indinawir, nelfinawir digoksyna, digitoksyna, metylodigoksyna, acetylodigoksyna, chinidyna terfenadyna 422 K. CAŁKA i wsp. Natomiast przez udział w tworzeniu barier przepuszczalności krew-mózg, krew-mocz oraz obecność w łoŜysku odgrywa istotna rolę ochronną, utrudniając przechodzenie z krwi do tkanek ww. substancji. P-gp prawdopodobnie odgrywa równieŜ istotną rolę w regulacji odpowiedzi immunologicznej. Sugeruje się, Ŝe P-gp obecna w limfocytach CD8+ i komórkach NK moŜe mieć znaczenie dla ich aktywności cytotoksycznej. Wykazano, Ŝe P-gp w limfocytach T pośredniczy w przezbłonowym transporcie cytokin (m.in. IL-2, IL-4, IFN-γ) (4, 9–11). Glikoproteina P posiada szerokie spektrum substratowe, ukierunkowane na substancje hydrofobowe i wnikające do komórki na drodze biernej dyfuzji. Do substratów P-gp naleŜą leki stosowane w leczeniu wielu chorób, w tym leki przeciwnowotworowe (Tabela 2). Sposób przemieszczania substratów przez P-gp nie został dotychczas w pełni wyjaśniony. Udowodniono, Ŝe zjawisko to wymaga współdziałania obu TMD oraz równoczesnej hydrolizy ATP. Miejsce, do którego wiąŜe się ATP, znajduje się na domenach NBD. Istnieje kilka hipotez dotyczących działania P-gp: model tzw. „odkurzacza molekularnego”, flipaza, klasyczna pompa jonowa, poprzez aktywację kanału chlorkowego i podwyŜszenie pH. Wśród nich najbardziej prawdopodobny wydaję się model „odkurzacza molekularnego”, który zaklada, Ŝe P-gp usuwa poza obręb komórki cząsteczki substratów znajdujące się pomiędzy warstwami lipidowymi wewnętrzną i zewnętrzną. Energia potrzebna do tego procesu pochodzi z hydrolizy dwóch czasteczek ATP (9–12). Głównym mechanizmem lekooporności, za który odpowiada P-gp, jest aktywny transport leków przeciwnowotworowych na zewnątrz komórek zmienionych nowotworowo, który uniemoŜliwia osiągnięcie stęŜenia terapeutycznego leku. Istnieją takŜe dowody na antyapoptotyczne działanie P-gp, co dodatkowo przyczynia się do oporności na leczenie komórek z nadekspresja P-gp. Glikoproteina ta chroni komórki przed apoptozą poprzez zmniejszenie ilości sfingomieliny, a co za tym idzie spadek produkcji ceramidów. Ceramidy, które powstają ze sfingomieliny po indukcji komórek m.in. chemioterapeutykami (np. daunorubicyną, ligandami receptora Fas), odpowiadają za aktywacje apoptozy. Potwierdza to fakt, Ŝe komórki z ekspresją P-gp wykazują oporność krzyŜową na ligandy receptora Fas, nie będące substratami dla Pgp (14, 15). P-gp a oporność wielolekowa Nadekspresja P-gp w komórkach nowotworowych jest przyczyną nieskuteczności chemioterapii. Oporność wielolekową, za którą odpowiada P-gp, podzielić moŜna na pierwotną i wtórną. Za pierwotnie oporne uwaŜa się nowotwory wywodzące się z tkanek o fizjologicznie wysokiej ekspresji P-gp (m.in. wątroby, nerek, trzustki, jelit, i kory nadnerczy). Wtórną opornością charakteryzują się natomiast nowotwory wywodzące się z tkanek, posiadających niskie stęŜenia P-gp, a w których podczas chemioterapii obserwuje się stymulację ekspresji tej glikoproteiny, utrzymującą się równieŜ po jej zakończeniu. Wytworzenie wtórnej lekooporności moŜe wynikać ze zjawiska klonalnej selekcji – ekspozycja na transportowany przez P-gp lek przeciwnowotworowy Białka oporności wielolekowej w szpiczaku mnogim 423 prowadzi do selekcji komórek o wyŜszej ekspresji P-gp kosztem bardziej wraŜliwych subpopulacji (8). Istnieją takŜe inne mechanizmy odpowiedzialne za wzrost stęŜenia P-gp w komórkach nowotworowych. Na poziomie molekularnym za wzrost stęŜenia P-gp odpowiada zwiększona ekspresja genu MDR1, kodującego P-gp. Za wzrost ekspresji genu MDR1 odpowiada m.in. translokacja czynnika transkrypcyjnego YB-1 (Y-box-1) do jądra komórkowego, rearanŜacja promotora MDR1 oraz hipometylacja miejsc CpG w obrębie promotora MDR1 (16–19). Szczególne zainteresowanie budzi czynnościowy polimorfizm genu MDR1. Dotychczas zidentyfikowano ponad 50 mutacji punktowych (ang. single nucleotide polymorphism, SNP) genu MDR1. Pierwszą opisaną przez Mickley i wsp. (20) SNP genu MDR1 był polimorfizm G2677A/T, który prowadzi do zmiany sekwencji aminokwasowej z alaniny na serynę lub treoninę. W 2000 roku Hoffmeyer i wsp. (21) opisali „cichy” polimorfizm w eksonie 26 w pozycji 3435, zaobserwowali oni takŜe czynnościowy efekt substytucji cytozyny na tyminę w miejscu polimorficznym. W badaniu immunohistochemicznym stwierdzono, Ŝe osoby z genotypem 3435CC miały dwukrotnie wyŜszą ekspresję P-gp w nabłonku dwunastnicy w porównaniu z alternatywnymi homozygotami 3435TT. Ponadto, biodostępność digoksyny, substratu P-gp, była niŜsza u homozygot 3435CC, co wskazuje na wyŜszą aktywność transportową P-gp skojarzoną z tym genotypem. U heterozygot 3435CT występowały pośrednie w stosunku do obu homozygot wartości ekspresji i aktywności Pgp (21). Wpływ „cichego” polimorfizmu C3435T na aktywność P-gp moŜe być tłumaczona istnieniem niezrównowaŜonego sprzęŜenia między tym polimorfizmem z innym „cichym” polimorfizmem C1236T oraz polimorfizmem zmiany sensu G2677T/A. Pradopodobnie te trzy polimorfizmy są współdziedziczone w ramach jednego haplotypu. Zmutowany w pozycji 3435 gen MDR1 moŜe takŜe odpowiadać za zmienioną ekspresję P-gp poprzez wpływ na stabilność mRNA. Kimchi-Sarfaty i wsp. postulują, Ŝe cichy polimorfizm 3435 chociaŜ nie powoduje zmiany aminokwasowej w kodowanym białku, to skutkuje zmianą kodonów, co moŜe wpływać na proces składania mRNA i folding białka, a przez to na aktywności P-gp (22). Istotną rolę w procesie regulacji ekspresji genu MDR1 odgrywa gen P53. Jego forma niezmutowana odpowiedzialna jest za supresję nowotworu i hamowanie ekspresji MDR1. Mutacje genu P53 powodują natomiast indukuję ekspresji MDR1, co prowadzi do wzrostu lekooporności komórek (23, 24). Hamowanie ekspresji genu MDR1 przez niezmutowany gen P53, moŜe odbywać się nie tylko na poziomie transkrypcji. Zhan i wsp. donoszą, Ŝe niezmutowany gen P53, hamuję ekspresję kinazy proteinowej C, która odpowiada za fosforylację P-gp (potrzebna do jej aktywności), przez co obniŜa aktywność P-gp (25). Szpiczak mnogi jest przykładem nowotworu charakteryzującego się wtórną lekoopornością. Nie odnotowano nadekspresji P-gp w komórkach szpiczaka mnogiego nie eksponowanych na chemioterapię. Jednak ekspresja P-gp wzrasta u pacjentów poddanych leczeniu winkrystyną, doksorubicyną i deksametazomem. Marie i wsp. stwierdzili, Ŝe przed rozpoczęciem leczenia u 6% chorych wystapiła ekspresja P-gp, natomiast po zastosowaniu chemioterapii schematem VAD aŜ 85% chorych opornych na 424 K. CAŁKA i wsp. leczenie ujawniło ekspresję P-gp (26). Prawdopodobieństwo ekspresji P-gp koreluje ze skumulowaną dawką doksorubicyny i winkrystyny jaką otrzymują pacjenci. Grogan i wsp. wykazali, Ŝe podawanie chorym na szpiczaka mnogiego, kombinacji wysokich dawek winkrystyny (20 mg) i doksorubicyny (340 mg) spowodowało wzrost ekspresji P-gp. Potwierdzili równieŜ, Ŝe zastosowanie chemouczulaczy P-gp (werapamil, cyklosporyna) wraz z terapią VAD powoduje lepszą odpowiedź na leczenie chorych na szpiczaka mnogiego (27). W przeciwieństwie do leków wchodzących w skład schematu VAD melfalan, lek stosowany takŜe w leczeniu MM, nie jest substratem P-gp. U pacjentów leczonych melfalanem nie zaobserwowano wzrostu ekspresji P-gp (28). Jedynie nieliczne prace opisują polimorfizmy genu MDR1 w szpiczaku mnogim. Istnieją doniesienia o roli haplotypów tego genu w genetycznych predyspozycjach zachorowań na szpiczaka mnogiego. U pacjentów z rozpoznanym MM częściej występuje haplotyp zawierające allele zmutowane 1236T – 2677T – 3435T, natomiast u osób zdrowych częściej stwierdzano haplotyp 1236C – 2677T/A – 3435T (29). Buda i wsp. zaobserwowali wpływ polimorfizmu C3435T na przeŜycie pacjentów ze szpiczakiem mnogim: chorzy z co najmniej jednym allelem T mieli dłuŜszy całkowity czas przeŜycia w porównaniu z chorymi posiadającymi genotyp CC (30). Inne białka z nadrodziny ABC Poza glikoproteiną P ze zjawiskiem oporności wielolekowej wiązane są równieŜ inne białka naleŜące do nadrodziny ABC, jak np. białko oporności wielolekowej MRP1 (ABCC1) czy białko oporności raka piersi BCRP (ABCG2). MRP1 naleŜy do podrodziny MRP, drugiej co do liczności podrodziny w obrębie transporterów ABC u człowieka. MRP1 jest białkiem o masie 190 kDa zbudowany z 1531 aminokwasów o charakterystycznej asymetrycznej budowie, wynikającej z obecności dodatkowej domeny przezbłonowej. MRP1 transportuje szeroką gamę substratów, głównie związki organiczne, chemicznie obojętne i obdarzone ładunkiem ujemnym, w tym substancje sprzęŜone z glutationem, glukuronianem lub siarczanem. Białko to jest przyczyną oporność na metotreksat oraz arsenin. MRP1 występuje w błonach plazmatycznych i w błonach struktur wewnątrzkomórkowych komórek budujących wiele narządów (mięśnie, płuca, śledziona, pęcherz moczowy, pęcherzyk Ŝółciowy, kora nadnerczy). Fizjologiczną funkcją tego białka jest transport leukotrienów. Komórki oporne wielolekowo charakteryzują się często nadekspresją MRP1 (4, 10). BCRP naleŜy do podrodziny G transporterów ABC. Jest półtransporterem o masie 72,6 kDa. Do leków będących substratami BCRP naleŜą: mitoksantron, doksorubicyna, daunorubicyna, etopozyd, epirubicyna, metotreksat. BCRP występuje w wielu prawidłowych tkankach (w komórkach łoŜyska, mózgu, kanalików Ŝółciowych, jelit), gdzie pełni waŜną funkcję ochrony organizmu przed działaniem toksycznych substancji. Nadekspresja BCRP wiąŜe się ze słabą skutecznością chemioterapii róŜnych nowotworów m.in.: ostrych białaczek mielo- i limfoblastycznych oraz nowotworów litych – raka płuc i piersi (4, 10). Białka oporności wielolekowej w szpiczaku mnogim 425 Białka nie naleŜące do nadrodziny ABC Ze zjawiskiem oporności wielolekowej wiąŜe się równieŜ białko oporności raka płuc (LRP), które jest białkiem transportowym, ale nie naleŜy do nadrodziny ABC. LRP jest tzw. białkiem MVP (większym białkiem krypt), o masie 110 kDa, zlokalizowanym w obrębie błony jądrowej, gdzie przypuszczalnie pełni rolę usuwania cytostatyków z jadra do cytozolu. Ekspresja LRP zachodzi w wielu zdrowych tkankach, m.in. nabłonku oskrzeli, przewodu pokarmowego, bliŜszych odcinkach kanalików nerkowych, keratynocytach, korze nadnerczy. Ekspresję LRP wykazano teŜ w róŜnych typach nowotworów, co powodowało ich słabą odpowiedź na zastosowaną chemioterapię. Białko to powoduje oporność na takie cytostatyki jak: melfelan, cisplatyna, karboplatyna, winkrystyna, doksorubicyna, daunorubicyna, prednizon (31, 32). Znaczenie innych białek transportowych w budowaniu lekooporności Mimo Ŝe najlepiej poznanym mechanizmem powstawania lekooporności w szpiczaku mnogim jest usuwanie leków z komórek przez P-gp, równieŜ inne białka transportowe mogą być związane z tym zjawiskiem. Białko MRP1, podobnie jak P-gp, jest transporterem antracyklin i alkaloidów Vinca, które są wykorzystywane w leczeniu szpiczaka mnogiego, mimo to rola MRP1 jako czynnika warunkującego lekooporność szpiczaka mnogiego jest ciągle dyskutowana. Brak jest danych opisujących pomiar czynności MRP. Takie badania wydają się istotne w kontekście oceny wpływu MRP1 na powstawanie lekooporności komórek. Z drugiej strony dostępne są dane na temat badań ekspresji tego białka u chorych na szpiczaka mnogiego. Nie wykazały one jednak nadekspresji MRP1 (28), a nawet jej obniŜenie (33). Mohammad i wsp. porównali poziom ekspresji MRP1 w komórkach pobranych ze szpiku kostnego chorych na szpiczaka mnogiego z poziomem ekspresji tego białka w zdrowych komórkach krwi – w obu przypadkach był on taki sam (34). Natomiast często obserwuje się koekspresje MRP i P-gp, co moŜe potęgować oporność na leczenie szpiczaka mnogiego. Schwarzenbach i wsp. badając ekspresję P-gp, MRP1 i LRP u chorych na szpiczaka mnogiego stwierdzili, Ŝe na 96 zbadanych przypadków w 46% obecna była ekspresja P-gp (odnotowano wzrost ekspresji P-gp w komórkach po leczeniu doksorubicyną i/lub winkrystyną), na 88 zbadanych przypadków w 20,5% odnotowano ekspresję MRP1, a na 72 przypadki ekspresję LRP stwierdzono u 12,5%. Ekspresja białka MRP nie zmieniła się zarówno przed, jak i po chemioterapii (35). LRP moŜe odpowiadać za wytworzenie się oporności szpiczaka mnogiego na leczenie melfalanem, substratem dla tego transportera. Filipits i wsp. (32) porównali ekspresje LRP w komórkach plazmatycznych szpiku kostnego z parametrami klinicznymi oraz odpowiedzią na leczenie i przeŜyciem wcześniej nie leczonych chorych na szpiczaka mnogiego. Ekspresję LRP stwierdzono w 61% przebadanych przypadków. Ekspresja tego białka była częstsza u chorych ze stwierdzoną delecją p53. Nie stwierdzono korelacji pomiędzy ekspresją LRP a parametrami klinicznymi, m.in. płcią, wiekiem, poziomami β-2-mikroglobuliny, LDH, białka C-reaktywnego. 87% chorych bez 426 K. CAŁKA i wsp. ekspresji LRP i tylko 54% z ekspresją tego białka odpowiedziało na leczenie. Chorzy z ekspresja LRP charakteryzowali się równieŜ krótszym całkowitym czasem przeŜycia. Badania te mogą wskazywać, Ŝe ekspresja LRP prawdopodobnie odpowiada za lekooporność szpiczaka mnogiego i moŜe stać się niekorzystnym czynnikiem prognostycznym w tej chorobie (32). Podobne wyniki badań przedstawili Raajmakers i wsp., (36) którzy stwierdzili wysoką ekspresję LRP (47%) w próbach szpiku kostnego pobranych od chorych na szpiczaka mnogiego. Nie wykazali korelacji pomiędzy ekspresją LRP a klinicznymi parametrami: wiekiem, poziomem β-2-mikroglobuliny. TakŜe chorzy leczeni schematem MP, u których stwierdzono ekspresję LRP, byli oporni na leczenie i mieli krótszy czas przeŜycia. Ponadto stwierdzono, Ŝe zintensyfikowanie dawki melfalanu pomaga znieść oporność na ten wynikającą z obecności ekspresji LRP (36). Istnieją nieliczne prace opisujące znaczenie ekspresji BCRP w lekooporności szpiczaka mnogiego. Badania opublikowane przez Turnera i wsp. potwierdzają ekspresję BCRP w plazmatycznych komórkach izolowanych ze szpiku kostnego chorych na szpiczaka mnogiego, a takŜe, Ŝe ekspresja ta wzrasta po leczeniu topotekanem i doksorubicyną. Badacze ci sugerują, Ŝe ekspresja BCRP moŜe mieć znaczenie w lekooporności szpiczaka mnogiego, jednak potrzebne są dalsze badania, by potwierdzić tę tezę (37). PODSUMOWANIE Nadekspresja P-gp w komórkach nowotworowych jest przyczyną nieskuteczności terapii chorych na szpiczaka mnogiego leczonych schematem VAD. Zjawisko oporności na leczenie szpiczaka mnogiego moŜe być związane z podwyŜszoną ekspresją takŜe innych transporterów białkowych naleŜących do nadrodziny ABC (MRP1, BCRP), jak równieŜ nie naleŜącego do tej nadrodziny białka LRP. Poszukiwanie związku miedzy ekspresją omawianych transporterów białkowych a metabolizmem leków moŜe mieć znaczenie przy wyborze skutecznej terapii szpiczaka mnogiego. Praca przygotowana w ramach projektów badawczych Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa WyŜszego (N405340533 i 2P05B14528) oraz funduszy statutowych UM w Łodzi 503-3015-2 PIŚMIENNICTWO 1. Skotnicki A B, Wolska-Smoleń T, Juszczyn A. Szpiczak mnogi - nowe perspektywy terapeutyczne. Przegląd lekarski 1999; 56: 67-72. 2. Durie B.G.M. Concise Review of the Disease and Treatment Options, International Myeloma Foundation, 2003 Polish Edition (tłum. Jurczyszyn A.) [http://www.myeloma.org/pdfs/Polish_CR2003.pdf]. 3. Krzemieniecki K. Bortezomib – w świetle Nagrody Nobla 2004. Nowe perspektywy leczenia szpiczaka mnogiego. Współ. Onkol. 2005; 9: 54–60. 4. Jakoniuk D. Rola transportu błonowego w zjawisku oporności wielolekowej. Post. Biol. Kom. 2004; 31: 703-715. Białka oporności wielolekowej w szpiczaku mnogim 427 5. Szenajch J., Cieślak A. Molekularne mechanizmy chemooporności w raku nerki. Współ. Onkol. 2005; 9: 123-128. 6. Liscovitch M, Lavie Y. Cancer multidrug resistance: A review of recent drug discovery research. IDrugs 2002; 5: 1369-7056. 7. Sonneveld P. Multidrug resistance in haematological malignancies. J. Int. Med. 2000; 247: 521534. 8. Lenart K, Szyda A, Kiełbasiński M, Duś D, Podolak-Dawidziak M. Kliniczne skutki oporności wielolekowej w nowotworach. Onkologia w Praktyce Klinicznej 2005; 1: 18–26. 9. Bartosz G. Transportery ABC w komórkach człowieka. Post. Biochem. 1998; 44: 136-150. 10. Jamroziak K, Młynarski W, Robak T. Znaczenie białek transportowych nadrodziny ABC w oporności na leczenie ostrej białaczki szpikowej. Acta Haematol. Pol. 2001; 32: 131-141. 11. Panczyk M, Sałagacka A, Mirowski M. Gen MDR1(ABCB1) kodujący glikoproteinę P (P-gp) z rodziny transporterów błonowych ABC: znaczenie dla terapii i rozwoju nowotworu. Post. Biochem. 2007; 53: 361-373. 12. Michalak K, Hendrich AB. Rola lipidów błony komórkowej w zjawisku oporności wielolekowej i jego modulacji. Post. Biochem. 2002; 48: 208-218. 13. Juliano RL, Ling V. A surface glycoprotein modulating drug permeability in Chinese hamster ovary cell mutants. Biochim Biophys Acta 1976; 455: 152-162. 14. Liu YY, Han TY, Giuliano AE, Cabot MC. Ceramide glycosylation potentiates cellular multidrug resistance. FASEB J. 2001; 15: 719-730. 15. Watts GS, Futscher BW, Isett R, Gleason-Guzman M, Kunkel MW, Salmon SE. cDNA microarray analysis of multidrug resistance: doxorubicin selection produces multiple defects in apoptosis signaling pathways. J Pharmacol Exp Ther. 2001; 299: 434-41. 16. van den Heuvel-Eibrink MM, Wiemer EA, de Boevere MJ, et al. MDR1 gene-related clonal selection and P-glycoprotein function and expression in relapsed or refractory acute myeloid leukemia. Blood 2001; 97: 3605-3611. 17. Nakayama M, Wada M, Harada T, et al. Hypomethylation status of CpG sites at the promoter region and overexpression of the human MDR1 gene in acute myeloid leukemias. Blood 1998; 92: 42964307. 18. Geick A, Eichelbaum M, Burk O. Nuclear receptor response elements mediate induction of intestinal MDR1 by rifampin. J Biol Chem 2001; 276: 14581-14587. 19. Mahadevan D, List AF. Targeting the multidrug resistance-1 transporter in AML: molecular regulation and therapeutic strategies. Blood 2004; 104: 1940-1951. 20. Mickley LA, Lee JS, Weng Z, et al. Genetic polymorfizm in MDR1: a tool for examining allelic expresion in normal cells, unselected and drug-selected cell lines, and human tumors. Blood 1998; 91: 1749-1756. 21. Hoffmeyer S, Burk O, von Richter O, et al. Functional polymorphisms of the human multidrugresistance gene:multiple sequence variations and correlation of one allele with P-glycoprotein expression and activity in vivo. Proc Natl Acad Sci 2000; 97: 3473-3478. 22. Kimchi-Sarfaty C, Oh JM, Kim IW, et al. A “silent” polymorphism in the MDR1 gene changes substrate specificity. Science 2007; 315: 525-528. 23. Bush JA, Gang Li Cancer Chemoresistance: the relationship between P53 and multi drug transporters. Int J Cancer 2002; 98: 323–330. 24. Johnson RA, Shepard EM, Scotto K. W Differential Regulation of MDR1 transcription by the p53 Family Members. J Biol Chem. 2005; 280: 13213–13219. 25. Zhan M, Yu D, Liu J, Hannay J, Pollock RE. Transcriptional repression of protein kinase C alfa via Sp1 by wild type p53 is involved in inhibition of multidrug resistance 1 P-glycoprotein phosphorylation. J Biol Chem. 2005; 280: 4825–4833. 26. Marie JP, Zhou DC, Gurbuxani S, Legrand O, Zittoun R. MDR1/P-glycoprotein in haematological neoplasms. Eur J Cancer 1996; 32:1034-8. 428 K. CAŁKA i wsp. 27. Grogan TM, Spier CM, Salmon SE, et al. P-Glycoprotein expression in human plasma cell myeloma: correlation with prior chemotherapy. Blood 1993; 81: 490-495. 28. Yang HH, Ma MH, Vescio RA, James R. Overcoming drug resistance in multiple myeloma: The emergence of therapeutic approaches to induce apoptosis. J. Clin. Oncol. 2003; 21: 4239-4247. 29. Jamroziak K, Balcerczak E, Całka K. ABCB1 (MDR1) gene haplotypes and susceptibility to multiple myeloma. 10th European Hematology Congress 2005. 30. Buda G, Maggini V, Galimberti S, et al. MDR1 polymorphism influences the outcome of multiple myeloma patients. British Journal of Haematology 2007; 137: 454–456. 31. Jamroziak K, Balcerczak E, Robak T. Znaczenie białka związanego z opornością w płucach (LRP) w nowotworach układu krwiotwórczego. Acta Haematol. Pol. 2002; 33: 41-51. 32. Filipits M, Drach J, Pohl G, et al. Expression of the Lung Resistance Protein Predicts Poor Outcome in Patients with Multiple Myeloma. Clin. Cancer Res. 1999; 5: 2426–2430. 33. Nooter K, Burger H, Stoter G. Multidrug resistance-associated protein (MRP) in haematological malignancies. Leuk. Lymph. 1996; 20: 381-387. 34. Mohammad R, Abbaszadegan MR, Futscher BW, Klimecki TW, List A, Dalton WS. Analysis of multidrug resistance-associated protein (MRP) messenger RNA in normal and malignant hematopoietic cells. Cancer Res. 1994; 54: 4676-4679. 35. Schwarzenbach H. Expression of MDR1/P-glycoprotein, the multidrug resistance protein MRP, and the lung-resistance protein LRP in multiple myeloma. Med. Oncol. 2002; 19: 87-104. 36. Raaijmakers HGP, Izquierdo MAI, Lokhorst HM, et al. Lung-resistance–related protein expression is a negative predictive factor for response to conventional low but not to intensified dose alkylating chemotherapy in multiple myeloma. Blood 1998; 91: 1029-1036. 37. Turner JG, Gump JL, Zhang C, et al. ABCG2 expression, function, and promoter methylation in human multiple myeloma. Leuk. Res. 2005; 29: 1455-1458. Praca wpłynęła do Redakcji 24.04.2008 r. i została zakwalifikowana do druku 12.08.2008 r. Adres Autora: Uniwersytet Medyczny, Wydział Farmaceutyczny, Zakład Biochemii Farmaceutycznej, Pracownia Biologii Molekularnej i Farmakogenomiki ul. Muszyńskiego 1 90-151 Łódź tel/fax.: +48 42 677-91-26 e-mail: [email protected]
