PTU - Polskie Towarzystwo Urologiczne

Wpływ ksenoestrogenów na rozwój raka gruczołu krokowego: wielokierunkowość działania zależna od stanu receptora androgenowego
Artykuł opublikowany w Urologii Polskiej 2005/58/3.

autorzy

B. Wetherill, N. L. Fisher, A. Staubach, M. Danielsen, R. W. De Vere White, K. E. Knudsen
Cancer Research 2005; 65: 1 . January 1, 2005-04-02

streszczenie

Wprowadzenie
Główną metodą leczenia zaawansowanych postaci raka gruczołu krokowego jest hormonoterapia prowadząca do zablokowania stymulacji receptora androgenowego (AR) w komórkach guza. Można to osiągnąć poprzez bezpośrednią blokadę AR lub ograniczenie intensywności jego stymulacji, np. zmniejszając stężenie hormonów w środowisku. Niestety, w miarę trwania terapii dochodzi do postępu choroby, wystąpienia przerzutów oraz dalszego miejscowego zaawansowania nowotworu. Proces ten zazwyczaj wiąże się z wejściem nowotworu w fazę wzrostu androgenoniezależnego. Zjawisko to jest powszechnie łączone z mutacją receptora androgenowego lub wzrostem liczby jego kopii w chorej komórce. Mutacja AR odpowiadająca za około 40% raków androgenoniezależnych prowadzi do zmian struktury receptora, umożliwiających jego pobudzenie przez inne niż androgeny substancje (ligandy). Substancjami tymi są np. sterydy nieandrogenowe lub nawet antyandrogeny.
W ostatnich latach za pomocą badań in vitro i in vivo wykazano pobudzanie zmutowanego AR przez bisfenol A (BPA). Jest to związek chemiczny o niesterydowej budowie, wykazujący właściwości estrogenne. Bisfenol A jest stosowany w produkcji żywic epoksydowych oraz poliwęglanowych tworzyw sztucznych używanych do wyrobu opakowań do napojów i żywności. Stanowi wewnętrzną wyściółkę kartonów, puszek, pojemników na mleko oraz rur do wody. BPA jest szeroko stosowany w stomatologii. Powszechność BPA powoduje, że stężenie tego związku w wodzie dochodzi do 12 ?g/L, a ilość BPA w pokarmach przetrzymywanych w opisanych opakowaniach sięga mikrogramów. BPA jest stwierdzany w surowicy osób dorosłych w stężeniach 1-1,5 ?g/L. Wykazano obecność BPA także w płynie owodniowym i tkankach płodu. Bisfend A pobudza receptor estrogenowy typu a i b, a także zmutowane postaci receptora androgenowego. W tym ostatnim przypadku prowadzi do proliferacji komórek raka prostaty. Wykazano, że BPA już w stężeniach odpowiadających spotykanym w naszym otoczeniu pobudza proliferacje linii komórkowych raka androgenozależnego (LNCaP), nasila aktywność transkrypcyjną zmutowanych postaci receptora AR (AR-T877A i AR-H874Y).
Cel pracy
Celem streszczanej pracy była ocena wpływu BPA na występujące w komórkach raka prostaty postaci zmutowanego receptora androgenowego stwierdzane u pacjentów z zaawansowaną hormonooporną fazą nowotworu. Mutacje te umożliwiają aktywację receptora przez liczne sterydy nieandrogenowe.
Materiał i metoda
Badania przeprowadzono na hodowanych in vitro komórkach androgenozależnej linii raka prostaty LNCaP po transfekcji plazmidem zawierającym zmutowany receptor androgenowy T887A oraz plazmidem zawierającym gen b-galaktozydazy. Komórki utrzymywano w mediach hodowlanych zawierających dihydrotestosteron, 17b-estardiol, cholesterol oraz bisfenol A. Oceny ekspresji receptora androgenowego, cyklin A, D1, białek p27, p21, CDK4 dokonano metodą immunoblotingu. Analizy wiązania z badanym receptorem dokonano metodami radiologicznymi (radiologand binding assay), a czynności receptora androgenowego przeprowadzono testem drożdżowym (drożdżowy system dwuhybrydowy). Proliferację hodowanych komórek oceniano testem wbudowywania znakowanej bromodeoxyurydyny. Dane opracowano statystycznie.
Wyniki
1. Wykazano zależny od dawki wpływ BPA na badane postaci receptora androgenowego. Bisfenol A nasila zależną od ligandu aktywację receptora androgenowego w hormonozależnych komórkach raka prostaty (w stężeniach rzędu 10-9 mol/L), a w stężeniach rzędu 10-4mol/L hamuje wiązanie dihydrotestosteronu ze zmutowanym receptorem AR-T877A. Na poziomie molekularnym wykazano, że wysokie dawki BPA hamują ekspresję cyklin D1 i A oraz indukują ekspresję białka p27.
2. BPA nasila aktywność transkrypcyjną zmutowanych postaci AR w komórkach raka prostaty. Wykazano także, że BPA nasila transkrypcję androgenozależnej postaci receptora androgenowego (ozn. T877A), oraz że BPA może aktywować różne warianty zmutowanego AR, natomiast wykazuje tylko minimalny wpływ na niezmienioną (?dziką?) postać tego receptora.
3. Biologiczny efekt bisfenolu uwarunkowany jest również przez stan hormonozależności komórek raka prostaty. Pod wpływem BPA w hormonozależnych komórkach raka prostaty dochodzi do uniezależnienia procesu mitogenezy zależnej od pobudzenia receptora androgenowego od transkrypcji związanej z tym receptorem. Zmutowane postaci receptora są pobudzane przez BPA zależnie od stężenia tego związku
4. Autorzy wykazali że obecność BPA umożliwia zależną od czynności AR proliferację komórek raka prostaty nawet w środowisku pozbawionym androgenów.
Wnioski
Najważniejsze wnioski stanowiące podsumowanie zaprezentowanych przez autorów badań to wykazanie, że bisfenol A (BPA) w stężeniach odpowiadających występującym w środowisku wywołuje zmiany aktywności wielu postaci (allele) receptora androgenowego (AR) spotykanych w zmienionych nowotworowo komórkach prostaty. BPA wzmaga transkrypcję androgenozależnych zmutowanych postaci AR komórek raka prostaty (T877A oraz H874Y). Podobny efekt obserwowany jest dla innych allele tego receptora. BPA niekompetycyjnie zaburza wiązanie androgenów do zmutowanego receptora AR ? T877A prawdopodobnie przez wiązanie z innym niż typowe miejscem na cząsteczce AR lub poprzez wywoływanie jego zmian konformacyjnych.
Istotna jest też obserwacja, iż w wysokich dawkach BPA hamuje proliferację komórek PC mających sprawny receptor androgenowy.
Wskazuje to, że BPA, szczególnie w niskich stężeniach, działa jak ?uczulacz? (hormone sensitizer) wobec zmutowanego receptora AR obecnego w tkankach zaawansowanych postaci raka. Zjawisko to może tłumaczyć nawroty choroby zachodzące pod wpływem występujących w środowisku związków niesterydowych. Skażenie środowiska przez związki chemiczne wpływa istotnie na efekt terapeutyczny stosowanych metod leczenia, a BPA uwrażliwia i pobudza zmutowaną postać receptora androgenowego w tkankach raka prostaty, przyczyniając się do nawrotu choroby i wystąpienia fazy hormonoopornej zaawansowanego raka prostaty.
Komentarz
Zaburzenia molekularne prowadzące do powstania i rozwoju raka prostaty (PC), jak i innych nowotworów, są nadal słabo poznane. Wpływ wielu związków chemicznych na rozwój i przebieg schorzeń nowotworowych jest powszechnie znany. W miarę gromadzenia danych epidemiologicznych, klinicznych oraz doświadczalnych poznajemy kolejne związki chemiczne przyczyniające się do rozwoju nowotworów. Część z nich dotychczas była uważana za nieszkodliwe i jest powszechnie stosowana w życiu codziennym.
Szereg publikacji zamieszczonych na łamach pism naukowych analizuje szkodliwy wpływ substancji nazywanych ksenoestrogenami. Termin ten obejmuje związki chemiczne (np. DDT) występujące poza organizmem i oddziałujące na komórki w sposób zbliżony do estrogenów. Przejawem ich działania jest m.in. spadek płodności czy objawy feminizacji obserwowane u męskich osobników wielu gatunków zwierząt oraz u ludzi.
W streszczanej pracy przedstawiono wpływ bisfenolu A (BPA) na receptor androgenowy komórek raka prostaty i udział BPA w indukowaniu androgenoniezależności. Z całym naciskiem podkreślam, że badania były prowadzone na komórkach hodowanych in vitro, a w wielu przypadkach wyniki takich prac trudno odnieść do oddziaływań w żywym organizmie. Bisfenol A jest powszechnie występującym niesterydowym związkiem wykazującym właściwości estrogenne. Jego produkcja tylko w USA przekracza 800 tys. ton rocznie. Substancja ta już od 50 lat wykorzystywana jest powszechnie do produkcji opakowań środków spożywczych, butelek (np. dla niemowląt), a nawet plastikowych talerzy i sztućców. Z innych zastosowań BPA warto wspomnieć, że jest on składnikiem farb, klejów, nowoczesnych nietłukących się soczewek do okularów. Z tworzyw do żywności uwalniają się cząsteczki BPA. Wszechobecność BPA w produktach przemysłowych codziennego użytku powoduje stałą ekspozycję każdego człowieka na jego szkodliwe działanie. Związek ten wykrywany jest w płynie owodniowym i tkankach płodowych. U pracowników zatrudnionych w procesach wykorzystujących BPA, związek ten wywołuje podrażnienia oczu, oskrzeli oraz fotosentytyzacje skóry.
Współczesne metody leczenia zaawansowanego raka stercza oparte są na blokowaniu wpływu androgenów na receptor androgenowy (AR) w komórkach. Z upływem czasu nowotwór ?wymyka? się spod kontroli, wskutek ponownego wzbudzenia aktywności receptora AR. Jednym z mechanizmów tego wzbudzenia jest mutacja receptora, umożliwiająca jego stymulację przez inne, nietypowe substancje (ligandy). Właściwości takiego nietypowego ligandu wykazuje ksenoestrogen ? bisfenol A. Powoduje proliferację androgenozależnych komórek raka prostaty również w środowisku pozbawionym hormonów androgenowych, co prowadzi do wystąpienia fazy proliferacji androgenoniezależnej. Prócz tego BPA ?współdziała? z prawidłowymi androgenami i nasila ich oddziaływanie na receptor w komórkach nowotworu (hormone sensitizer). Odzwierciedleniem tego jest wzrost produkcji PSA. Autorzy podają, że w niskich stężeniach (10-5 mol/L) BPA blokuje wiązanie dihydrotestosteronu z AR. Podobną sytuację opisano w przypadku tamoxifenu, będącego antagonistą receptora estrogenowego, który w wysokich stężeniach staje się jego agonistą.
W przypadku wielu substancji o udowodnionym lub domniemanym toksycznym wpływie na organizm człowieka trudno ustalić graniczną wielkość dawki jeszcze nieszkodliwej. Jak dotąd nie wiadomo, jaka ilość BPA przyjmowana przez człowieka jest bezwzględnie szkodliwa. Natomiast w opracowaniu z 2002 roku opublikowanego przez ECSCF (European Commission Scientific Commmittee on Food) wynika, że dobowe ?spożycie? BPA przez dzieci wynosi 1,6-1,2 ?g/kg m. c./dzień i około 0,4 ?g/kg m. c. /dzień przez dorosłych. Badacze wskazują, że BPA po wchłonięciu w przewodzie pokarmowym jest szybko metabolizowany w wątrobie i wydalany z moczem głównie pod postacią glukuronianów i tylko (a może aż?) 1% odkłada się w tkankach. Podkreślić należy, że i w przypadku DDT ?tylko? niewielka ilość ulegała akumulacji w organizmie. Z kolei badania prowadzone przez US National Toxicology Program nie wykazały bezpośredniego działania karcinogennego BPA. Wykazanie, że BPA w typowych dawkach znajdowanych w środowisku może pośrednio wpływać na rozwój i zaawansowanie chorób nowotworowych, szczególnie raków hormonozależnych ? jak sutka czy prostaty ? jest ważnym i niepokojącym sygnałem. Działanie ?hormonouczulające? przyczyniać się może do powstawania pewnych zaburzeń rozwojowych. Wykazano na przykład, że w kolejnych pokoleniach myszy traktowanych BPA dochodzi do nadmiernego rozwoju gruczołu krokowego, obniżenia jakości nasienia i wcześniejszego dojrzewania płciowego żeńskiego potomstwa. Obserwowano także uszkodzenia oocytów myszy otrzymujących niskie dawki BPA. Nie ma dotychczas podobnych danych dotyczących człowieka. Dlatego US Environmental Protection Agency podała jako Reference Dose BPA dla człowieka dawkę 0,05 mg/kg m. c./dzień. Wielkość ta wynika z przeliczenia wyników badań prowadzonych na gryzoniach z uwzględnieniem różnic w metabolizmie i wrażliwości człowieka i myszy.
Piśmiennictwo dot. omawianego tematu ? u autora

adres autorów

dr n. med. Stanisław Wroński
Oddział Urologii Szpitala Wojewódzkiego im. dr. J Biziela
ul. Ujejskiego 75
85-168 Bydgoszcz
wrona@ozzl.org.pl