Ферменты метаболизма андрогенов в опухолях костей

Экспериментальные исследования

ФЕРМЕНТЫ МЕТАБОЛИЗМА АНДРОГЕНОВ В ОПУХОЛЯХ КОСТЕЙ В.Г. Дегтярь, Т.В. Бабкина, Ю.Н. Соловьев, ДА Борисов, Н.Е. Кушлинский

Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, г. Москва

В опухолях костей различного гистологического строения обнаружена активность основных ферментов метаболизма андрогенов. Активности 5<х-редуктазы и За-гидроксистероидцегидрогеназы во всех опухолях значительно выше, чем активность других ферментов. Среди всех опухолей самая высокая активность 5а-редуктазы была обнаружена в доброкачественных новообразованиях.

ENZYMES OF ANDROGEN METABOLISM IN BONE TUMORS V.G. Degtyar, T.V. Babkina, Yu. N. Solovjev, D.A. Borisov, N.E. Kushlinsky Russian N.N. Blokhin Cancer Research Center, Moscow

The activity of the basic enzymes of androgen metabolism was found in tumors of bones of a various histologic structure. The activities of 5a-eductase and За-hydroxysteroid dehydrogenase in all tumors were much higher than those of other enzymes. The highest activity of 5cc-eductase was found in benign bone lessions.

Известно, что андрогены играют важную роль в формировании скелета животных и человека, в частности, оказывают анаболический эффект [6]. Как избыток, так и недостаток андрогенов влияет на функции клеток костей [5]. Однако до сих пор отсутствуют четкие представления о механизме(ах) действия андрогенов на кости [7]. В то же время показано, что при некоторых злокачественных опухолях костей у больных может наблюдаться гиперандрогенемия [3]. Это дает основание полагать, что возникновение и развитие опухолей костей либо опосредовано усилением биосинтеза андрогенов в половых железах и/или надпочечниках, либо источником андрогенов могут быть сами опухоли, т.е. имеет место эктопический биосинтез андрогенов. Последнее предполагает не только наличие в опухоли ферментов стероидогене-за и рецепторов андрогенов, но и возможность участия андрогенов в процессах регуляции роста при новообразованиях костей, которое не обязательно связано с механизмом рецепции андрогенов. Наличие метаболизма андрогенов в клетке может косвенно указывать на физиологическую роль андрогенов

в такой клетке. Данные о метаболизме андрогенов в тканях костей достаточно противоречивы [5,9].

Все это указывает на необходимость всестороннего исследования андрогенеза у больных саркомами костей для оценки роли ферментов метаболизма андрогенов и отдельных андрогенов, образующихся при метаболизме, с точки зрения применения эндокринной терапии при таких заболеваниях. Разработка адекватных подходов к гормонотерапии предполагает понимание не только механизмов гормональной регуляции роста соответствующей опухоли, но и механизмов регуляции стероидогенеза. Однако, несмотря на важность проблемы по изучению роли половых стероидных гормонов у больных с косте- и хрящеобразующими опухолями, число исследований, связанных с данной проблемой, невелико.

Цель настоящего исследования - сравнение активности ферментов метаболизма андрогенов в первичных опухолях у больных остеосаркомой, хондро-саркомой, гигантоклеточной опухолью и доброкачественными новообразованиями костей.

СИБИРСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. 2005. №2

Материалы и методы исследования

В исследование включен 41 больной (в возрасте от 15 до 61 года, преимущественно мужчины) злокачественными и доброкачественными опухолями костей. Больные находились на лечении в отделении общей онкологии НИИ клинической онкологии РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН. У всех больных клинико-рентгенологический диагноз подтвержден данными гистологического исследования удаленных опухолей. Остеосаркома выявлена у 19 больных, хондросарко-ма-у 10, гигантоклеточная опухоль-у 7, доброкачественная опухоль - у 5.

В образцах опухолей костей определяли активность ферментов метаболизма андрогенов, инкубируя гомогенаты опухолей с тестостероном (Т) или 5а-дигидротестостероном (ДГТ) (стероид + индикаторное количество [3Н] субстрата) в течение 1 ч при 37°С. Все этапы эксперимента описаны ранее [1]. Активность ферментов метаболизма андрогенов рассчитывали по количеству соответствующих метаболитов, образованных из субстрата 1 мг общего белка гомогената опухоли за 1 ч инкубации: активность 5а-редуктазы (5<х-Р) - по образованию из Т суммы ДГТ, 5а-андростан-3а,17(3-диола (Зос-Д) и 5сс-андростан-3р,17р-диола (3(3-Д); активность 3<х-гидроксистероиддегидрогеназы (Зос-ГСД) - по образованию Зос-Д из ДГТ; активность ЗР-ГСД - по образованию ЗР-Д из ДГТ, а активность 17Р-ГСД -по образованию андрост-4-ен-3,17-диона (А4) из Т. Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы "Статистика для Wmdows" и критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Необходимо отметить существенное отличие предложенного нами метода определения активности ферментов метаболизма андрогенов от методов, которые использовали другие исследователи [5,9]. В большинстве исследований по метаболизму андрогенов в тканях животных и человека in vitro авторы применяли в качестве субстрата только Т, а активность 5сс-Р определяли, как правило, по образованию ДГТ. Такой подход к изучению метаболизма андрогенов имеет, на наш взгляд, как минимум два недостатка. Во-первых, возможны случаи, когда нельзя определить образование ДГТ среди метаболитов, что показано нами, однако другие 5а-восстановленные андрогены (например, Зсс-диол и ЗР-диол) образуются [4]. Во-вторых, почти невозможно определить образование "полярных соединений", обнаруженных нами среди метаболитов при использовании в качестве субстрата ДГТ (см. ниже). Исходя из этих соображений, мы считаем, что использование двух субстратов - Т и ДГТ - позволяет оценить адекватно активность ферментов метаболизма андрогенов в любой ткани in vitro.

Сводные данные по активности ферментов метаболизма андрогенов в первичных опухолях костей представлены в таблице. Как видно из этих данных, ферменты биотрансформации андрогенов в злокачественных и доброкачественных опухолях человека можно разделить на две группы, которые отличаются между собой по активности. Активности 5а-Р и За-ГСР во всех опухолях значительно выше, чем активности ЗР-ГСД и 17Р-ГСД. В то же время активность Зос-

Т аблица

Активность ферментов метаболизма андрогенов в опухолях костей различного гистологического строения

Гистологический вариант опухоли Активность ферментов

5а-Р За-ГСД зв-гсд 170-ГСД

Остеосаркома 2686+537 4182+934 520+106 98±29

Хондросаркома 3065+487 3298+1231 1353+533 158+84

Г игантоклеточная 3235+487 5425+2245 7694-426 59+25

опухоль

Доброкачественные 3595+1238 4872+3073 219+189 124+52

новообразования

Примечани е: в скобках—число опухолей, крайние значения величин.

ГСД во всех опухолях выше, чем активность 5<х-Р. Из всех опухолей самая высокая активность 5сс-Р была обнаружена в доброкачественных новообразованиях.

В первичных опухолях костей нами впервые было обнаружено образование из ДГТ метаболитов неизвестной структуры, которые мы назвали "полярными соединениями" (в таблице не указаны). Эти метаболиты образовывались во всех опухолях. По аналогии с известными литературными данными мы предположили, что неизвестные метаболиты андрогенов, которые образуются в опухолях человека, вероятно, являются триодами 5<х-андростана и образуются при участии 6е,7е-стероид-гидроксилаз [2]. Физиологическая и биологическая активность триодов в настоящее время неизвестна. Возможно, триоды являются конечными продуктами метаболизма андрогенов в опухолях костей, и еще предстоит изучить значение образования этих метаболитов андрогенов.

На основании полученных нами данных можно заключить, что в опухолях костей различного гистологического строения имеет место экспрессия основных ферментов метаболизма андрогенов, хотя уровень экспрессии этих ферментов, вероятно, зависит от гистологического варианта строения опухоли. Более того, мы полагаем, что в опухолях костей андрогены, вероятно, играют определенную (какую именно - покажут дальнейшие исследования) роль в регуляторных процессах, причем участие в регуляции, возможно, не всегда связано с рецепторным механизмом.

Представленные результаты исследования дают основание полагать, что в опухолях костей различного гистологического строения возможна регуляция активности ферментов метаболизма андрогенов с помощью препаратов, которые могут оказывать влияние на активность ферментов, участвующих в биотрансформации андрогенов. Возможно, это относится в первую очередь к известным ингибиторам 5о> редуктазы [8], поскольку активность этого фермента в опухолях костей достаточно высока, однако необходимы дальнейшие, более глубокие исследования этой проблемы.

Таким образом, в опухолях костей различного гистологического строения обнаружена активность основных ферментов метаболизма андрогенов. Активности 5а-Р и 3 а-ГСР во всех опухолях значительно выше, чем активность других ферментов. Среди всех опухолей самая высокая активность 5а-Р была обнаружена в доброкачественных новообразованиях. В первичных опухолях костей впервые было обнаружено образование метаболитов андрогенов неизвестной структуры, которые, вероятно, являются триодами 5а-андростана и образуются при участии 6е,7е-стероидгидроксилаз.

Литература

1. Дегтярь ВТ., Кушлинский КБ., Бабкина Т.В. Образо вание а-андростан-а-диола в гипофизе крыс // Бюл. экспер. биол. 1998. Т. 125, № 2. С. 149-152.

2. Дегтярь В.Г., Бабкина Т.В., Кушлинский Н.Е. и др. Образование 5а-ДГТ в опухолях костей человека различного гистологического строения // Бюл. экспер. биол. 1999. Т. 126, Яэ 7. С. 73-75.

3. Дегтярь ВТ., Кушлинский Н.Е. Метаболизм андроге-ноя // Усп. совр. биологии. 2000. Т. 120. С. 48-59.

4. Сергеев П.В., Чукаев С.А., Горбатенко Е.В., Кушлинс кий Н.Е. Содержание тестостерона и активность фермента а-стероид-КАО(Р)а-оксидоредуктазы в нормальной костной ткани и злокачественных опухолях// Бюл. экспер. биол. 1997.

Т. 124, № 9. С. 305-307.

5. Czerviec E.S., LiawJJ., LiuS.B. et al. Absence of androgenmediated transcriptional effects in osteoblastic cells despite presence of androgen receptors // Bone. 1997. Vol. 21. P. 49-56.

6. Davis S.R., Burger H.G. Use of androgens on postmenopausal women // Curr. Opin. Obstet. Gynecol. 1997. Vol. 9. P. 177-180.

7. Hofbauer L.C., HicokK.C., Khosla S. Effects of gonadal and adrenal androgens in a novel androgen-responsive human osteoblastic cell line // J. Cell Biochem. 1998. Vol. 71. P. 96-108.

8. Leibovitch IX, Gygi СМ., Goode R.L. et al. 5alpha-reductase (5alpha-R) and androgenic responses in HOS-TE85 (TE85) human osteosarcoma cells // Proc. Annu. Meet. Am. Assoc. Cancer Res. 1997. Vol. 38. A. 3863.

9. Vanderschueren D. Androgens and their role in skeletal homepstasis // Hormon. Res. 1996. Vol. 46. P. 95-98.

Поступила 2.02.05

СИБИРСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. 2005. №2