Androgenowe szlaki sygnałowe w raku stercza opornym na wytrzebienie

W sterczu zdrowego mężczyzny AR, regulowany przez testosteron i dihydrotestosteron (DHT), odpowiada za równowagę pomiędzy szybkością podziału komórek a szybkością apoptozy. W komórkach nabłonkowych i zrębowych stercza testosteron jest konwertowany przez 5α-reduktazę do DHT, czyli formy o większej aktywności. Przyłączenie testosteronu bądź DHT do AR powoduje zmiany konformacyjne i aktywację receptora, co prowadzi do powstania homodimerów i translokacji AR z cytoplazmy do jądra komórkowego. AR w jądrze komórkowym wiąże się z elementami odpowiedzi androgenowej DNA, powodując przyłączenie kofaktorów (koaktywatorów lub korepresorów), które regulują transkrypcję wybranych genów, np. genu PSA. Natomiast w komórkach raka stercza szlak sygnałowy AR napędza niekontrolowany wzrost komórek, a równowaga pomiędzy szybkością proliferacji i szybkością apoptozy zostaje utracona. Tym sposobem szlak sygnałowy AR odgrywa kluczową rolę w każdym stadium rozwoju raka - od początku choroby po jej progresję, włączając w to wystąpienie przerzutów i uogólniony rozsiew choroby.

Poszczególne stadia rozwoju raka stercza można klinicznie zdefiniować poprzez obecność lub brak wykrywalnych przerzutów przy osiągnięciu lub nieosiągnięciu kastracyjnego poziomu stężenia testosteronu. Leczenie raka stercza w którymkolwiek ze stadiów choroby jest podyktowane przez: zaawansowanie guza, stężenie PSA, przewidywaną długość życia chorego, obecność objawów oraz wystąpienie progresji pomimo wcześniejszego leczenia.

Dla większości chorych z przerzutowym rakiem stercza terapia hormonalna (androgen-deprivation therapy - ADT) lub wytrzebienie stanowią leczenie pierwszego rzutu. ADT z wykorzystaniem agonistów bądź antagonistów receptora LHRH może być prowadzone w formie monoterapii lub w połączeniu z antyandrogenami (np. bikalutamidem), które znoszą wpływ resztkowego testosteronu. Postępowanie to nazywane jest całkowitą blokadą androgenową (complete androgen blockade - CAB).

Rozmaite strategie ADT prowadzą do wyraźnej poprawy, lecz nieuchronnie rak stercza przestaje w końcu odpowiadać na supresję androgenów i ulega progresji. Średni czas do przejścia w stadium CRPC od rozpoczęcia ADT wynosi 2-3 lata. Niegdyś nazywano ten stan hormonoopornym lub androgenoopornym rakiem stercza, lecz lepsze zrozumienie progresji choroby i stałego udziału w niej AR doprowadziło do określania tego stanu terminem rak stercza oporny na wytrzebienie. CRPC definiowany jest jako seryjny wzrost wartości PSA lub/i dowody progresji choroby w badaniach obrazowych, pomimo kastracyjnego poziomu stężenia testosteronu. W porównaniu z hormonowrażliwym rakiem stercza rokowanie u chorych na CRPC jest złe, a przeżycie ograniczone. W badaniach klinicznych średnie przeżycie chorych z CRPC waha się między 9 a 30 miesięcy.

Przetrwałe przekaźnictwo sygnałowe AR w CRPC

Szlak sygnałowy AR, który zostaje reaktywowany w CRPC, jest kluczowym stymulatorem progresji guza w tym stadium choroby. U mężczyzn z CRPC zjawisko to odzwierciedla wysokie stężenia PSA, które jest białkiem regulowanym przez szlak sygnałowy AR. Dodatkowo wiele genów, o których wiadomo, że są regulowane przez szlak sygnałowy AR, również ulega ekspresji w CRPC.

Za pomocą rozmaitych mechanizmów molekularnych próbuje się wyjaśnić, w jaki sposób komórki raka stercza nadal wykorzystują szlak sygnałowy AR do wzrastania, pomimo kastracyjnego poziomu testosteronu. Najszerzej opisywanymi mechanizmami reaktywacji szlaku sygnałowego AR jest steroidogeneza pozagonadalna i amplifikacja genu AR. Synteza androgenów w nadnerczach trwa, pomimo zastosowania chirurgicznej bądź farmakologicznej kastracji. W patogenezie CRPC postulowana jest również produkcja testosteronu lub DHT przez guz. Dodatkowo w komórkach raka stercza zachodzi synteza androgenów z krążących we krwi prekursorów, reaktywując szlak sygnałowy AR w CRPC pomimo kastracyjnego poziomu testosteronu.

Występowanie zjawiska amplifikacji genu AR u mężczyzn z pierwotnie nieleczonym rakiem stercza jest małe. Dla porównania, badania wskazują, że 50-85% guzów w CRPC ma powielony gen AR, co powoduje zwiększenie jego ekspresji. Prowadzi to do nadekspresji cząsteczek AR w cytoplazmie i w konsekwencji do nadwrażliwości guza na małe stężenia androgenów, co przekłada się na zwiększoną przeżywalność i wzrost komórek guza. To sugeruje, że amplifikacja i nadekspresja genu AR przyczyniają się do progresji raka stercza do stadium CRPC. Wydaje się, że nadekspresja AR promuje przemianę antyandrogenów pierwszej generacji do całkowitych agonistów.

Zwiększony poziom wariantów składania genu (splicing) AR napotykany jest w niektórych preparatach tkankowych CRPC. Warianty składania genu aktywne transkrypcyjnie są wynikiem alternatywnego składania pierwotnego transkryptu genu AR. Do siedmiu różnych wariantów składania genu AR, które nie mają LBD, zostało zidentyfikowanych w ludzkich tkankach sterczowych. W szczególności poziom ekspresji AR-V7 jest dwudziestokrotnie podwyższony w CRPC w porównaniu z hormonowrażliwym rakiem stercza. Mimo iż warianty składania genu AR są związane z progresją raka stercza, ich rola w CRPC jest złożona i jeszcze nie do końca poznana. Niektóre warianty składania genu, którym brak LBD, wykazują stałą aktywność, sugerując, że szlak sygnałowy AR może występować przy całkowitym braku przyłączanego liganda. Ten mechanizm przetrwałego przekaźnictwa sygnałowego AR może stymulować rozwój oporności na terapie, dla których warunkiem skuteczności jest możliwość przyłączania do LBD. Warianty składania genu AR są częstsze w przypadku, gdy resztkowe stężenie androgenów jest niskie, co pozwala przypuszczać, że mogą one powstawać wskutek stosowania ADT.

Stale aktywne warianty AR są również związane ze zwiększoną ekspresją N-kadheryny - białka, które odgrywa ważną rolę w adhezji komórkowej, co z kolei wywołuje przemianę nabłonkowo-mezenchymalną (epithelial-mezenchymal transition - EMT).

EMT jest procesem fizjologicznym, w którym komórki nabłonkowe ulegają konwersji w komórki mezenchymalne podczas rozwoju embrionalnego organów. Dotychczas przyjmowano, że po zakończeniu embriogenezy EMT zostaje wyłączona. Jednakże obecnie przypuszcza się, że EMT jest reaktywowana przez komórki nowotworowe. Ta transformacja może być odpowiedzialna za powstawanie przerzutów nowotworowych poprzez rozsiew komórek z guza pierwotnego do takich tkanek, jak wątroba, płuca lub szpik kostny.

Mutacje genu AR stanowią kolejną zmianę genetyczną uwikłaną w progresję do CRPC. Częstość występowania mutacji genu AR wzrasta wraz ze stadium raka, w około 10% guzów w CRPC znajduje się taką mutację. Większość dotychczas zbadanych mutacji AR występuje w LBD i może wpływać na przyłączanie ligandu. Pozwala to na aktywację szlaku sygnałowego AR przez inne ligandy, jak niektóre antyandrogeny pierwszej generacji lub steroidy. Mutacje AR w LBD mogą tłumaczyć mechanizm rozwoju oporności na terapię antyandrogenową.

Kolejnym proponowanym mechanizmem reaktywacji szlaku sygnałowego AR w CRPC jest sprzężenie (cross-talk) pomiędzy szlakami przekaźnictwa sygnałowego. Szlaki przekaźnictwa sygnałowego często ulegają sprzężeniu przez aktywację lub hamowanie cząsteczek sygnałowych na niższym poziomie szlaku lub wybranych genów wspólnych dla wszystkich szlaków.

Sprzężenie pomiędzy szlakami sygnałowymi czynnika wzrostu może wpływać na fosforylację AR i jego koregulatorów, stymulując aktywność receptora. Wykazano, że kinazy szlaku sygnałowego czynnika wzrostu, włączając w to: PI3K (kinazę 3-fosfatydyloinozytolu), AKT (kinazę proteinową B), ERK (kinazę regulowaną sygnałem zewnątrzkomórkowym) i mTOR (ssaczy cel rapamycyny), stymulują ekspresję genu regulowanego przez AR przy braku liganda dla AR. Badania wykazały, że szlak sygnałowy PI3K/AKT jest regulowany w górę w 30-50% przypadków raka stercza, ze współwystępującą utratą czynności PTEN (fosfatazy fosfatydyloinozytolo- 3,4,5-trisfosforanu), co przyspiesza rozwój CRPC. Utrata czynności PTEN zwiększa ekspresję i przekaźnictwo sygnałowe CXCL8 (interleukiny 8) w komórkach raka stercza. Przekaźnictwo sygnałowe CXCL8 jest związane z aktywacją dodatkowych szlaków sygnałowych, prowadząc do regulacji w górę białek antyapoptotycznych i ostatecznie zwiększając przeżywalność komórek rakowych.

Oprac.: lek. Mieszko Kozikowski
I Zespół Kliniki Urologii
Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego, Otwock
kierownik kliniki: dr hab. n. med. Jakub Dobruch