№9, 2003 г.

---

Эстрогены, женские половые гормоны, давно и прочно существуют как в филогенетическом ряду, так и на всех этапах онтогенеза, причем на многих из них они одинаково важны для особей обоих полов. Название эстрогенов, возникшее из-за способности вызывать эструс (течку) у неполовозрелых или овариэктомированных (с удаленными яичниками) животных, сохранилось и ныне, но скорее по привычке, потому что функции и свойства этих гормонов необычайно широки и многообразны. Ведь помимо влияния на репродуктивную систему они служат важными регуляторами деятельности сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, костной ткани и ряда других процессов и функций. Воздействие эстрогенов на организм человека иногда незаметно, но постоянно и обязательно. Это обстоятельство позволяет назвать их феноменальными гормонами [1], но только ли гормонами, обладающими специфическим биологическим эффектом?

Необычность эстрогенов состоит в их двуликой роли в развитии основных неинфекционных заболеваний человека (атеросклероза, инсульта, остеопороза, рака и др.), которую они приобрели, скорее всего, в результате достаточно длительной эволюции. Одни из этих состояний эстрогены поддерживают и даже, возможно, индуцируют, а в отношении других те же гормоны служат превентивным (предупреждающим) или протективным (защитным) фактором.

Предполагаемая заболеваемость (цветная кривая) и смертность от некоторых основных болезней у женщин 50-летнего возраста [3]. ССБ - сердечно-сосудистые болезни; РМЖ - рак молочной железы как пример гормонозависимых опухолей.

Известно, что среди гормонально-метаболических факторов риска (или антириска) основных неинфекционных заболеваний человека “присутствуют” не только эстрогены. Сюда относятся и другие гормональные нарушения, в частности развивающиеся с возрастом: инсулинорезистентность и гиперинсулинемия (как следствие возрастного предиабета), гиперкортицизм (преобладание глюкокортикоидов над надпочечниковыми и гонадными андрогенами) и латентный гипотиреоз, а также соматопауза (снижение продукции гормона роста, соматотропина). Все эти гормональные сбои способствуют накоплению жира в теле (гиперлипидемии), угнетению клеточного иммунитета и т.д., что несомненно ведет к возникновению патологий [2, 4]. В данном случае эстрогены, как их избыток в определенных условиях, так и возрастной дефицит, замедляют или ускоряют проявление этих процессов.
 

Структура циклопентанпергидрофенантрена  и двух типичных эстрогенов.

Здесь полезно напомнить, какие бывают эстрогены. Это химические соединения класса стероидов, производные циклопентанпергидрофенантрена. Для классических эстрогенов (эстрадиола или эстрона) характерна фенольная структура кольца А с тремя двойными связями и гидроксилом в третьем положении; в молекуле катехолэстрогенов гидроксил “передвигается” во второе или четвертое положение. Интересно, что эстрогены образуются не только в гонадах (яичниках и тестикулах), но и вне их (экстрагонадно): в жировой, мышечной и костной тканях, в клетках трофобласта (плаценте) и нервной системы, в волосах, макрофагах, фибробластах кожи и т.д., а также клетках некоторых опухолей - в первую очередь при раках молочной железы, эндометрия и печени. На этом основании эстрогенообразование можно разделить на мажорное (в плаценте и гонадах) и минорное (в остальных вариантах, и больше всего в жировой ткани). Значит, ожирение может быть тем фоном, на котором при возрастном дефиците эстрогенов (“выбывании” гонадной функции) вероятно относительное повышение их концентрации.

На вопрос, почему эстрогены в различных тканях-мишенях ведут себя по-разному (стимулируют клеточный рост в одних случаях, а в других - ограничивают его), есть другой ответ, связанный с передачей сигнала внутрь клетки. Известно, что действие гормона на клетки, способные отвечать данному стимулу, начинается с образования комплекса со специфическим белком-рецептором. И это - ключевой процесс в гормональном эффекте. Если ранее полагали, что рецепторы эстрогенов (воспринимающие их сигнал и передающие его эстрогензависимым генам) находятся только в клеточном ядре, то позднее их обнаружили и в наружной (плазматической) мембране. Данное обстоятельство привело, как минимум, к двум выводам: во-первых, эстрогены обладают не только геномным (медленным), но и негеномным (быстрым) действием; во-вторых, передача эстрогенного сигнала начинается с клеточной поверхности (что обычно приписывается не стероидным, а пептидным гормонам и ростовым факторам). Выяснилось, что дифференцированный эффект эстрогенов на разные мишени объясняется наличием специального, ассоциированного с плазматической мембраной, белка кавеолина-1. Сравнение клеток рака молочной железы (линии MCF-7) и гладкомышечных клеток сосудистой стенки показало, что под влиянием эстрогенов в первом случае синтез этого белка и его ассоциация с рецепторами подавляются, а во втором стимулируются [5].

Влияние индукторов на феномен переключения эстрогенного эффекта у овариэктомированных крыс. Слева - индукторы полного варианта, справа - неполного. ПТД - продолжительная (3-4 мес) обработка крыс табачным дымом. Цветом обозначен генотоксический эффект.

Как известно, в матке женские гормоны способны вызывать пролиферативный ответ, сопровождающийся экспрессией значительного числа генов, в частности кодирующих рецепторы прогестерона. Считается, что обычно их действие опосредуется взаимодействием с рецепторами и не сопровождается повреждением ДНК. Действительно, в нормальных (физиологических) условиях продемонстрировать ДНК-повреждающий эффект классических эстрогенов (эстрадиола и эстрона) удается далеко не всегда. В данном случае речь идет о таких поломках ДНК, которые связаны с образованием “нерепарируемых” аддуктов (комплексов ДНК с соответствующим соединением), впоследствии приводящих к мутациям.

Между тем за последние 20 лет накопилось много данных, подтверждающих, что в процессе гормонального канцерогенеза эстрогены не только стимулируют клеточное деление (пролиферацию), но и способствуют опухолевому росту (неопластической трансформации). Это достигается благодаря тому, что эстрогены прямо, или значительно чаще опосредованно (в результате своеобразного метаболического цикла), участвуют в образовании свободно-радикальных продуктов, катехолэстрогенов, которые способны повреждать ДНК. Это послужило основанием для выделения двух типов гормонального канцерогенеза: промоторного и генотоксического [7]. В первом случае эстрогены в чувствительной к ним ткани просто увеличивают число неопластических клеток, возникших в результате влияния какого-то канцерогенного фактора. Во втором - они, повреждая ДНК, сами выступают в роли канцерогенов. Иными словами, если все многообразие эффектов эстрогенов суммировать с позиций гормонального канцерогенеза, то их можно свести к двум основным: к гормональному и генотоксическому, которые в реальной жизни комбинируют между собой.

При каких же условиях (или воздействиях) повышается доля генотоксического компонента в общем эффекте эстрогенов (в частности, на ткань матки)? Известно, что в этом случае биологические свойства гормонозависимых опухолей отличаются менее благоприятным клиническим течением [4]. Известно также, что источником избыточной эстрогенной стимуляции служат эстрогенсодержащие препараты. Среди них в первую очередь заслуживают внимания те, которые используются в менопаузе для так называемой гормон- или эстрогензаместительной терапии. Ее обычно применяют, чтобы устранить ранние (в частности, вазомоторные) и отсроченные (остеопороз, сердечно-сосудистую патологию) проявления менопаузы. В России, в отличие от других стран, подобные средства пока назначают нечасто (что, может, и оправданно c медицинской точки зрения). А в США даже среди женщин-медработников, которые обычно весьма осторожны в приеме лекарств, в менопаузе гормонотерапия используется в 40-50% случаев, а по статистике около половины таких женщин ранее (или во время приема таких средств) курили [10]. Именно анализ возможных последствий сочетания курения с эстрогенной стимуляцией послужил первым толчком к формированию представлений о феномене переключения эстрогенного эффекта и оценке его возможного значения для патологии человека [7].

Полагая, что при гормональном канцерогенезе действие эстрогенов сводится к гормональному и генотоксическому, ослабление первого при одновременном усилении второго можно рассматривать как основу переключения эстрогенного эффекта. Последующее накопление материалов позволило уточнить, что такой феномен бывает полным (генотоксический компонент усилен, а гормональный ослаблен) и неполным (усиливается только повреждение ДНК) и соответственно классифицируются его индукторы. Изучение проблемы (важной не только для онкоэндокринологии и практической медицины, но и для фундаментальной эндокринологии) потребовало специальной экспериментальной модели и набора методов.

Мы попытались понять, в каких условиях и под влиянием каких факторов может формироваться феномен переключения эстрогенного эффекта. Объектом исследований выбрали овариэктомированных крыс, которым в матку вводился эстрадиол. В качестве модифицирующих агентов использовались табачный дым, различные концентрации этанола и дозы гамма-облучения в сочетании с эстрадиолом и с учетом возраста экспериментальных животных. С другой стороны, параллельно мы попытались ликвидировать возникающие изменения с помощью антигенотоксических средств, способных изменить гормональный эффект эстрогенов. В конце опытов в изолированной матке оценивали содержания рецепторов прогестерона и ядерной ДНК, активность эстрогензависимой пероксидазы и состояние ДНК (методом гель-электрофореза, так называемый анализ “комет”). Показателем гормонального (эндокринного) эффекта эстрогенов считали вес матки крыс, индукцию в ней рецепторов прогестерона и активности пероксидазы, интенсивность пролиферации и толщину эпителия во внутренней выстилке матки; результаты анализа ДНК свидетельствовали о степени ее повреждения (генотоксическом эффекте).

В зависимости от средства воздействия (в комбинации с эстрадиолом) или увеличивалась степень повреждения ДНК, или ослаблялся гормональный эффект (табл.1). Действительно, при сочетании значительного числа изучавшихся агентов с эстрогеном достоверно возрастала степень повреждения ДНК. В ряде случаев оно сопровождалось ослаблением гормонального эффекта, о чем можно было судить, в частности, по уменьшению эстрогензависимой экспрессии рецепторов прогестерона в ткани матки или ее веса.

Исследовать изолированное (без сопутствующего введения эстрадиола) влияние модифицирующего агента (например, этанола или облучения) на изучавшиеся параметры довольно трудно. В этом случае у крыс, лишенных яичников, размеры маток настолько малы, что получить из них достаточное для анализа количество материала весьма сложно. Поэтому в дополнительном опыте мы оценивали эндокринный и генотоксический эффект трех доз эстрадиола: 2 мкг/день (используемой обычно), 0.2 мкг/день и 0.02 мкг/день. Дозовая зависимость наблюдалась лишь при гормональном, но не генотоксическом действии, и, следовательно, в индукции переключения важна не столько концентрация эстрогена, сколько модифицирующие факторы. Значимость же самих эстрогенов определялась в экспериментах, в которых в схему эстроген + 5%-й этанол добавляли препарат ICI 182780, обладающий антиэстрогенным действием (такие соединения, в отличие от известного антиэстрогенного лекарства тамоксифена, не обладают парциальным эстрогенным эффектом). Результаты показали, что в сравнении с этанолом или эстрогеном их комбинация отличается усилением генотоксического и сохранением гормонального эстрогенного действия, а ICI 182780 ограничивает проявления обоих эффектов.

Тем не менее “чистый” антиэстроген вряд ли можно использовать на практике для эстрогенного переключения, поскольку длительное применение такого препарата приведет к эстрогенному субоптимуму и усилит возрастной эстрогенодефицит со всеми вытекающими последствиями. Выяснилось, что ликвидировать изменения, возникающие при индукции эстрогенного переключения, можно также с помощью карнозина и мелатонина. Они способны устранять генотоксическое и поддерживать гормональное действие эстрогенов. Такой же эффект дает сочетание ряда иных агентов, например антиоксиданта и антимутагена N-ацетилцистеина с витаминами С и Е, т.е. аскорбиновой кислотой и a-токоферолом (табл.2), а также некоторые ингибиторы эстроген-индуцируемой пероксидазы.

При этом следует иметь в виду вероятное разнообразие биохимических реакций, блокирующих переключение эстрогенного эффекта. В частности, дипептид карнозин, который в течение многих лет рассматривали преимущественно как антиоксидант, оказался и природным антигликирующим агентом [12]. Здесь важно подчеркнуть, что при старении усиление гликозилирования, воздействия табачного дыма и реакции организма на облучение так или иначе вовлечено и в процесс передачи эстрогенного сигнала [13].

Содержание рецепторов прогестерона (слева) и повреждение ДНК в клетках матки овариэктомированных крыс в зависимости от действия эстрогенов и антиэстрогена: а - эстроген, б - 5%-й этанол, в - эстроген + 5%-й этанол, г - эстроген + 5%-й этанол + ICI 182780.

1. Берштейн Л.М. Внегонадная продукция эстрогенов (роль в физиологии и патологии). СПб., 1998.

2. Дильман В.М. Четыре модели медицины. Л., 1987.

3. Grady D., Rubin S.M., Petitti D.B. et al. // Ann. Intern. Med. 1992. V.117. P.1016-1037.

4. Берштейн Л.М. Гормональный канцерогенез. СПб., 2000.

5. Razandi M., Oh P., Pedram A. et al. // Mol. Endocrinol. 2002. V.16. P.100-115.

6. Henderson B.E., Feigelson H.S. // Carcinogenesis. 2000. V.21. P.427-433.

7. Берштейн Л.М. Гормональный канцерогенез // Природа. 2000. ?3. С.22-27.

8. Liehr J.G. // Eur. J. Cancer Prevention. 1997. V.6. P.3-10.

9. Берштейн Л.М., Цырлина Е.В., Порошина Т.Е. и др. // Пробл. эндокринологии. 2002. Т.48. ?4. С.49-52.

10. Mueck A.O., Seeger H. // Arzneimittelforschung. 2003. V.53. P.1-11.

11. Дубинин Н.П. Избранные труды. М., 2000. Т.1. С.254-257.

12. Болдырев А.А. Карнозин. М., 1998.

13. Tanaka N., Yonekura H., Yamagishi S. et al. // J. Biol. Chem. 2000. V.275. P.25781-25790.