Ингибитор ангиогенеза — это вещество, которое подавляет рост новых кровеносных сосудов ( ангиогенез ). Некоторые ингибиторы ангиогенеза являются эндогенными и являются нормальной частью контроля организма, а другие поступают экзогенно через фармацевтические препараты или диету .
Хотя ангиогенез является важнейшей частью заживления ран и других благоприятных процессов, некоторые типы ангиогенеза связаны с ростом злокачественных опухолей . Таким образом, ингибиторы ангиогенеза были тщательно изучены для возможного лечения рака . Когда-то считалось, что ингибиторы ангиогенеза имеют потенциал в качестве « серебряной пули » для лечения многих типов рака, но ограничения антиангиогенной терапии были продемонстрированы на практике. [1] В настоящее время ингибиторы ангиогенеза признаны за их улучшение иммунотерапии рака [2] [3] путем преодоления анергии эндотелиальных клеток . Ингибиторы ангиогенеза также используются для эффективного лечения дегенерации желтого пятна в глазах и других заболеваний, которые связаны с пролиферацией кровеносных сосудов. [4] [5] [6]
Когда опухоль стимулирует рост новых сосудов, говорят, что она подверглась «ангиогенному переключению». Главным стимулом для этого ангиогенного переключения, по-видимому, является кислородное голодание, хотя другие стимулы, такие как воспаление, онкогенные мутации и механическое напряжение, также могут играть свою роль. Ангиогенное переключение приводит к экспрессии опухолью проангиогенных факторов и увеличению васкуляризации опухоли. [7] В частности, опухолевые клетки выделяют различные проангиогенные паракринные факторы (включая ангиогенин , фактор роста эндотелия сосудов ( VEGF ), фактор роста фибробластов ( FGF ) и трансформирующий фактор роста-β ( TGF-β ). Они стимулируют пролиферацию эндотелиальных клеток , миграцию и инвазию, что приводит к прорастанию новых сосудистых структур из близлежащих кровеносных сосудов. [8] Молекулы клеточной адгезии , такие как интегрины , имеют решающее значение для прикрепления и миграции эндотелиальных клеток к внеклеточному матриксу . [7]
Ингибирование ангиогенеза требует лечения антиангиогенными факторами или препаратами, которые снижают выработку проангиогенных факторов, предотвращают их связывание с их рецепторами или блокируют их действие. Ингибирование пути VEGF стало центром исследований ангиогенеза, поскольку примерно 60% злокачественных опухолей экспрессируют высокие концентрации VEGF. Стратегии ингибирования пути VEGF включают антитела, направленные против VEGF или VEGFR, растворимые гибриды VEGFR/VEGFR и ингибиторы тирозинкиназы . [7] [9] Наиболее широко используемым ингибитором пути VEGF на рынке сегодня является бевацизумаб . [10] [11] [12] Бевацизумаб связывается с VEGF и ингибирует его связывание с рецепторами VEGF. [13]
Ангиогенез регулируется активностью эндогенных стимуляторов и ингибиторов. Эндогенные ингибиторы, естественным образом присутствующие в организме, участвуют в ежедневном процессе регулирования образования кровеносных сосудов. Эндогенные ингибиторы часто происходят из внеклеточного матрикса или белков базальной мембраны и функционируют, вмешиваясь в формирование и миграцию эндотелиальных клеток , морфогенез эндотелиальных трубок и подавление генов, экспрессируемых в эндотелиальных клетках.
Во время роста опухоли действие стимуляторов ангиогенеза превосходит контроль ингибиторов ангиогенеза, что позволяет нерегулируемому или менее регулируемому росту и формированию кровеносных сосудов. [14] Эндогенные ингибиторы являются привлекательными целями для терапии рака , поскольку они менее токсичны и с меньшей вероятностью приведут к лекарственной устойчивости, чем некоторые экзогенные ингибиторы. [7] [9] Однако терапевтическое использование эндогенных ингибиторов имеет недостатки. В исследованиях на животных для предотвращения роста опухоли требовались высокие дозы ингибиторов, и использование эндогенных ингибиторов, вероятно, было бы долгосрочным. [14]
Ингибиторы | Механизм |
---|---|
растворимый VEGFR-1 и NRP-1 | Рецепторы-приманки [15] для VEGF -B и PIGF |
Ангиопоэтин 2 | антагонист ангиопоэтина 1 |
ТСП-1 и ТСП-2 | ингибируют миграцию клеток , пролиферацию клеток , адгезию клеток и выживание эндотелиальных клеток |
ангиостатин и родственные молекулы | ингибируют пролиферацию клеток и вызывают апоптоз эндотелиальных клеток |
эндостатин | подавляют миграцию клеток, пролиферацию клеток и выживание эндотелиальных клеток |
вазостатин , кальретикулин | ингибируют пролиферацию эндотелиальных клеток |
тромбоцитарный фактор-4 | ингибирует связывание bFGF и VEGF |
ТИМП и CDAI | ингибировать миграцию эндотелиальных клеток |
ADAMTS1 и ADAMTS8 | |
IFN-α , -β и -γ , CXCL10 , IL-4 , -12 и -18 | ингибировать миграцию эндотелиальных клеток, подавлять bFGF |
протромбин ( домен крингла -2), фрагмент антитромбина III | ингибируют пролиферацию эндотелиальных клеток |
пролактин | СЭФР |
ВЕГИ | влияет на пролиферацию эндотелиальных клеток |
СПАРК | ингибировать связывание и активность VEGF |
остеопонтин | ингибировать интегриновую сигнализацию |
маспин | ингибирует протеазы |
канстатин (фрагмент COL4A2 ) | ингибирует миграцию эндотелиальных клеток, вызывает апоптоз [16] |
белок, связанный с пролиферином | маннозо-6-фосфат связывающий лизосомальный белок [17] |
Недавний метод доставки факторов антиангиогенеза в опухолевые области у онкологических больных использует генетически модифицированные бактерии , которые способны колонизировать солидные опухоли in vivo , такие как Clostridium , Bifidobacteria и Salmonella, путем добавления генов для факторов антиангиогенеза, таких как эндостатин или хемокин IP10 , и удаления любых вредных генов вирулентности. Мишень также может быть добавлена к внешней стороне бактерий, чтобы они были отправлены в нужный орган в организме. Затем бактерии можно ввести пациенту, и они определят место опухоли, где они высвобождают непрерывный запас желаемых лекарств в непосредственной близости от растущей раковой массы, не давая ей возможности получить доступ к кислороду и в конечном итоге истощая раковые клетки. [18] Было показано, что этот метод работает как in vitro, так и in vivo на моделях мышей, с очень многообещающими результатами. [19] Ожидается, что этот метод станет обычным для лечения различных типов рака у людей в будущем. [ необходима цитата ]
Некоторые общие компоненты человеческого рациона также действуют как мягкие ингибиторы ангиогенеза и поэтому были предложены для ангиопрофилактики , предотвращения метастазирования посредством ингибирования ангиогенеза . В частности, следующие продукты содержат значительные ингибиторы и были предложены как часть здоровой диеты для этой и других преимуществ:
Исследования и разработки в этой области были в значительной степени обусловлены желанием найти лучшие методы лечения рака. Опухоли не могут вырасти больше 2 мм без ангиогенеза. Остановив рост кровеносных сосудов, ученые надеются сократить средства, с помощью которых опухоли могут питать себя и таким образом метастазировать .
Помимо их использования в качестве противораковых препаратов, ингибиторы ангиогенеза исследуются на предмет их использования в качестве средств против ожирения , поскольку кровеносные сосуды в жировой ткани никогда полностью не созревают и, таким образом, разрушаются ингибиторами ангиогенеза. [35] Ингибиторы ангиогенеза также используются для лечения влажной формы дегенерации желтого пятна. Блокируя VEGF, ингибиторы могут вызывать регрессию аномальных кровеносных сосудов в сетчатке и улучшать зрение при инъекции непосредственно в стекловидное тело глаза. [36]
Ингибиторы | Механизм |
---|---|
бевацизумаб (Авастин) | СЭФР |
итраконазол | ингибирует фосфорилирование VEGFR , гликозилирование , сигнализацию mTOR , пролиферацию эндотелиальных клеток, миграцию клеток, образование просвета и ангиогенез, связанный с опухолью. [37] [38] [39] |
карбоксиамидотриазол | Ингибиторы метионинаминопептидазы 2 [40] ингибируют пролиферацию клеток и миграцию клеток эндотелия |
ТНП-470 (аналог фумагиллина ) | |
СМ101 | активировать иммунную систему |
ИФН-α | подавляют стимуляторы ангиогенеза и подавляют миграцию эндотелиальных клеток |
Ил-12 | стимулировать образование ингибиторов ангиогенеза |
тромбоцитарный фактор-4 | ингибирует связывание стимуляторов ангиогенеза |
сурамин | |
SU5416 | |
тромбоспондин | |
Антагонисты VEGFR | |
ангиостатические стероиды + гепарин | ингибировать деградацию базальной мембраны |
Фактор ингибирования ангиогенеза, полученный из хряща | |
ингибиторы матриксной металлопротеиназы | |
ангиостатин | ингибируют пролиферацию клеток и вызывают апоптоз эндотелиальных клеток |
эндостатин | подавляют миграцию клеток, пролиферацию клеток и выживание эндотелиальных клеток |
2-метоксиэстрадиол | ингибируют пролиферацию и миграцию клеток и вызывают апоптоз эндотелиальных клеток |
текогалан | ингибируют пролиферацию эндотелиальных клеток |
тетратиомолибдат | хелатирование меди, которое подавляет рост кровеносных сосудов |
талидомид | ингибируют пролиферацию эндотелиальных клеток |
тромбоспондин | ингибируют миграцию клеток, пролиферацию клеток, адгезию клеток и выживание эндотелиальных клеток |
пролактин | СЭФР |
ингибиторы α V β 3 | вызывают апоптоз эндотелиальных клеток |
линомид | ингибировать миграцию эндотелиальных клеток |
рамуцирумаб | ингибирование VEGFR 2 [41] |
тасквинимод | Неизвестно [42] |
ранибизумаб | СЭФР [43] |
сорафениб (Нексавар) | ингибировать киназы |
сунитиниб (Сутент) | |
пазопаниб (Вотриент) | |
эверолимус (Афинитор) |
Связываясь с VEGFR и другими рецепторами VEGF в эндотелиальных клетках, VEGF может вызывать множественные клеточные реакции, такие как содействие выживанию клеток, предотвращение апоптоза и ремоделирование цитоскелета , все из которых способствуют ангиогенезу. Бевацизумаб (торговая марка Avastin) захватывает VEGF в крови, снижая связывание VEGF с его рецепторами. Это приводит к снижению активации пути ангиогенеза, тем самым подавляя образование новых кровеносных сосудов в опухолях. [14]
После серии клинических испытаний в 2004 году Авастин был одобрен FDA, став первым коммерчески доступным антиангиогенным препаратом. Одобрение FDA Авастина для лечения рака груди было позднее отозвано 18 ноября 2011 года. [44]
Несмотря на терапевтический потенциал антиангиогенных препаратов, они также могут быть вредны при неправильном использовании. Талидомид является одним из таких антиангиогенных средств. Талидомид назначался беременным женщинам для лечения тошноты. Однако, когда беременные женщины принимают антиангиогенные средства, развивающийся плод не будет правильно формировать кровеносные сосуды, тем самым препятствуя правильному развитию конечностей плода и кровеносной системы. В конце 1950-х и начале 1960-х годов тысячи детей родились с уродствами , в первую очередь с фокомелией , как следствие использования талидомида. [45]
Согласно исследованию, опубликованному в выпуске журнала Cancer Research от 15 августа 2004 года , каннабиноиды , активные ингредиенты марихуаны , ограничивают прорастание кровеносных сосудов в глиомы (опухоли головного мозга), имплантированные под кожу мышей, путем ингибирования экспрессии генов, необходимых для выработки фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). [46]
Кровотечение является одним из наиболее сложных побочных эффектов для лечения; это осложнение в некоторой степени присуще эффективности препарата. Было показано, что бевацизумаб является препаратом, который с наибольшей вероятностью вызывает осложнения, связанные с кровотечением. [ необходима цитата ] Хотя механизмы кровотечения, вызванного анти-VEGF агентами, сложны и еще не полностью изучены, наиболее принятая гипотеза заключается в том, что VEGF может способствовать выживанию и целостности эндотелиальных клеток в сосудистой системе взрослого человека, а его ингибирование может снизить способность к обновлению поврежденных эндотелиальных клеток. [47]
В исследовании, проведенном ML Maitland, было отмечено среднее повышение артериального давления на 8,2 мм рт. ст. систолического и 6,5 мм рт. ст. диастолического в течение первых 24 часов после первого лечения сорафенибом, ингибитором пути VEGF. [48] [ необходим неосновной источник ]
Поскольку эти препараты действуют на части крови и кровеносных сосудов, они, как правило, имеют побочные эффекты, которые влияют на эти процессы. Помимо проблем с кровотечением и гипертонией, менее распространенные побочные эффекты этих препаратов включают сухую, зудящую кожу, синдром ладонно-подошвенного синдрома (чувствительные, утолщенные участки на коже, иногда с волдырями на ладонях и подошвах), диарею, усталость и низкие показатели крови. Ингибиторы ангиогенеза также могут мешать заживлению ран и вызывать повторное открытие или кровотечение порезов. Редко могут возникать перфорации (отверстия) в кишечнике. [47]