ФЕРМЕНТНАЯ  ТЕРАПИЯ  КАК  МЕТОДИКА  ЛЕЧЕНИЯ  ОНКОЛОГИЧЕСКИХ  ЗАБОЛЕВАНИЙ

Пересвет  Лия  Дмитриевна

E-mail:  Liya.Peresvet@yandex.ru

Подгорная  Наталия  Владимировна

студенты  2  курса  стоматологического  факультета  НГМУ, 
РФ,  г.  Новосибирск

E-mail: 

Сычева  Ирина  Михайловна

научный  руководитель,  канд.  хим.  наук,  доцент,

кафедра  медицинской  химии  НГМУ, 
РФ,  г.  Новосибирск

Широко  известно,  что  сегодня  для  улучшения  показателей  отдаленной  выживаемости  больных  онкологией,  системная  лекарственная  терапия  не  является  достаточно  эффективной.  На  наш  взгляд,  это  напрямую  взаимосвязано  с  тем,  что  только  ограниченное  количество  противоопухолевых  агентов  входит  в  стандартные  схемы  лечения  онкологических  заболеваний  и  официально  зарегистрированы  как  лекарственные  препараты.  Невозможность  значительных  усовершенствований  терапии  можно  связать  трудоемкостью  создания  новых  препаратов,  низкой  избирательностью  их  действия,  или  же  с  отсутствием  у  последних  явных  преимуществ  перед  уже  существующими  лекарственными  средствами.

Однако,  ни  проведение  оперативного  вмешательства,  ни  лучевая  терапия,  ни  комплексная  система  этих  методов  в  большинстве  случаев  приводят  к  наступлению  ремиссии,  а  не  к  полному  излечению,  а  угроза  возможного  рецидива  может  тяготить  больного  на  протяжении  всей  последующей  жизни.  Поэтому  совместно  с  хирургическим  и  лучевым  методами,  необходима  методика  лечения,  которая  вызывала  бы  основательное  повреждение  опухолевых  клеток,  замедление  роста  опухоли,  повышение  общей  сопротивляемости  организма  и  препятствовала  бы  образованию  метастазов.

Этим  требованиям  соответствует  ферментная  терапия,  основоположником  которой  можно  считать  Дж.  Бэрда.  А  разработка  качественно  новых  подходов  к  экспериментальному  изучению  и  созданию  энзимов,  проявляющих  противоопухолевую  активность,  обладающих  специфическим  механизмом  действия  может  являться  актуальным  решением  проблем  не  только  в  области  биохимии,  но  и  онкологии.

Основными  положениями  применения  ферментов  в  онкологии  являются  функциональные  различия  в  метаболизме  опухолевых  клеток  в  сравнении  с  процессами  обмена  в  нормальной,  неизменённой  клетке  организма.  Таким  образом  современная  стратегия  энзимотерапии  в  отношении  новообразований  построена  на  учете  разной  чувствительности  нормальных  клеток  и  клеток  опухоли  к  недостатку  незаменимых  (эссенциальных)  факторов  роста.  К  фактором  стимулирующим  рост  относятся  пищевые  факторы  (витамины,  незаменимые  аминокислоты,  макро-и  микроэлементы),  и  ряд  так  называемых  «заменимых»  веществ  (заменимые  аминокислоты),  к  недостатку  которых  клетки  новообразований  оказываются,  в  силу  особенностей  метаболизма,  более  чувствительными,  чем  нормальные.

Первым  ферментом,  оказывающим  специфическое  действие  на  опухолевые  клетки,  который  нашел  применение  в  клинической  терапии  онкологических  заболеваний,  стала  L-аспарагиназа.  Препараты  природной  и  искусственно  полученной  L-аспарагиназы  из  различных  бактериальных  источников,  на  сегодняшний  день  применяют  для  лечения  больных  острым  лимфобластным  лейкозом  (ОЛЛ).  Терапевтический  эффект  L-аспарагиназы  и  L-глутамин(аспарагин)азы  при  подобных  опухолевых  заболеваниях,  вероятно,  объясняется  распадом  глутамина  и  аспарагина,  который  является  необратимым.  А  поскольку  клетки  опухоли  не  могут  синтезировать  амиды  аминокислот,  необходимых  для  их  роста  и  пролиферации,  они  нуждаются  в  аминокислотах,  синтезируемых  неизмененными  клетками  организма.

В  особенности,  амидный  азот  глутамина  не  имеет  аналогов  среди  других  аминокислот  и  является  необходимым  источником  азота  во  многих  реакциях  синтеза:  нуклеотиды  пуринового  и  пиримидинового  рядов,  ДНК  и  РНК,  основного  источника  энергии  в  организме  –  АТФ,  также  гексозаминов,  гистидина  и  других.  Поэтому  гипотезу  в  отношении  любого  фермента  или  агента,  который  будет  катализировать  необратимое  расщепление  факторов,  необходимых  для  процесса  метаболизма  опухолевых  клеток,  и  поэтому  может  быть  применен  в  ферментной  противоопухолевой  терапии,  можно  считать  обоснованной.  Для  этого  необходимо  устранить  ограничения,  которые  связаны  с  белковой  частью  фермента.  Так  как  обусловленная  ею  токсичность  и  возможность  оказать  сенсибилизирующее  действие  на  организм,  наряду  с  достаточно  быстрым  развитием  устойчивости  к  действию  энзима,  способны  ограничить  его  применение  в  клинической  терапии.

На  сегодняшний  день,  предприняты  попытки  по  внедрению  в  противоопухолевую  терапию  лизирующих  ферментов,  то  есть  энзимов  которые  не  просто  будут  ограничивать  рост  и  развитие  опухолевых  клеток,  сокращая  ростовые  факторы,  а  оказывать  разрушающее  действие  на  клетки  новообразований.  Такими  ферментами  признаны  протеазы,  нуклеазы  и  мукополисахаридазы.  Наиболее  эффективным  будет  являться  введение  лизирующих  энзимов  непосредственно  в  опухоль,  поскольку  при  введении  их  в  систему  кровотока  больного,  действие  ферментов  будет  ослаблено  ингибиторами  протеаз,  обнаруженных  в  сыворотки  крови  онкологических  больных.

В  середине  сороковых  годов  прошлого  столетия  у  ученых  появился  интерес  к  антипролиферативным  свойствам  (т.  е.  способности  ингибировать  рост)  ферментов,  вызывающих  разрушение  аргинина,  что  было  обусловлено  обнаружением  в  ходе  экспериментальных  исследований  стимулирующего  действия  данной  аминокислоты  на  митотическую  активность  клеток  злокачественных  раковых  опухолей  мышей  и  его  участие  в  продукции  креатинина  у  крыс  с  саркомой.  Также  недавно  были  опубликованы  данные  о  способности  гибридной  аргиназы  человека  разрушать  клетки  рака  предстательной  железы.  Среди  преимуществ  вышеназванных  ферментов  по  сравнению  с  аргиназой  можно  выделить  отсутствие  мочевины  среди  продуктов  реакции  и  большую  ферментативную  активность  при  физиологических  значениях  рН  и  температуры.

Большой  интерес  в  качестве  противоопухолевого  средства  представляет  фермент  L-метионин–гамма-лиаза,  поскольку  метионин  –  незаменимая  аминокислота,  необходим  клеткам  опухолей  различных  видов  для  роста  и  развития,  и  антипролиферативный  эффект  данного  фермента  связывают  с  разрушением  L-метионина.

Можно  выделить  группу  ферментов  Оксидаз  L-аминокислот,  характерной  чертой  которых  является  их  высокая  избирательность  к  аминокислотным  изомерам.  Они  обладают  способностью  прикрепляться  к  клеточной  поверхности  и  создавать  высокие  концентрации  перекиси  водорода,  а  также  могут  удалять  из  среды  действия  незаменимые  аминокислоты,  чем  и  объясняется  их  противоопухолевая  активность.  Была  проведена  оценка  целого  ряда  ферментов  данного  класса  вызывать  патологические  изменения  в  различных  культурах  опухолевых  клеток.

Была  обнаружена  противоопухолевая  активность  ферментов,  снижающих  уровень  отдельных  незаменимых  аминокислот.  Действие  указанных  ферментов  усиливается  в  присутствии  антиметаболитов  аминокислот  -  противоопухолевых  средств,  являющихся  структурными  аналогами  предшественников  нуклеиновых  кислот,  витаминов,  гормонов  и  других  биологических  веществ,  отвечающих  за  нормальную  жизнедеятельность  всех  структур  организма.

Ферменты  данной  группы  вызывают  инволюцию  опухоли,  препятствуя  поступлению  в  опухолевую  клетку  незаменимых  аминокислот  извне.  Это  и  отличает  их  от  большинства  других  современных  противоопухолевых  препаратов  (им  для  реализации  эффектов  необходим  либо  непосредственный  контакт  с  белками  клеточных  мембран,  либо  проникновение  внутрь  клетки.)

Также  интересно  отметить,  что  в  2007  году  в  журнале  Planta  Medica  было  опубликовано  исследование,  которое  показало,  что  фермент,  извлеченный  испанскими  учеными  из  стеблей  ананаса,  известный  как  Бромелайн,  оказался  намного  эффективнее,  чем  известный  в  противоопухолевой  терапии  препарат  Фторурацил,  так  как  обладал  более  избирательным  воздействием  на  опухолевые  клетки.

Подводя  итог,  можно  отметить,  что  лекарственные  средства,  представляющие  собой  биологически  активные  белковые  соединения,  обрели  значимое  место  среди  медицинских  препаратов.  Хотя  имеется  еще  немало  пробелов  и  противоречий  в  оценке  эффективности  ферментов,  в  онкологической  практике  в  большинстве  случаев  были  получены  положительные  результаты.  Это  позволяет  думать,  что  приготовление  ферментативных  лекарственных  средств  (особенно  их  иммобилизованных  форм)  в  промышленных  масштабах  и  их  применение  в  клинической  практике  в  скором  будущем  дадут  в  руки  специалистов-онкологов  еще  одно  важнейшее  средство  в  борьбе  с  опухолевыми  заболеваниями.

В  настоящее  время  постоянное  использование  ферментов  в  онкологической  практике  ограничено  по  ряду  причин.  В  первую  очередь  это  экономический  фактор  –  процесс  получения  ферментов  трудоемок,  а  получаемые  препараты  довольно  дорогостоящие.  Также  большое  значение  имеет  свойство  ферментов  быстро  инактивироваться  в  средах  организма,  и  в  ряде  случаев  вызывать  некоторые  побочные  реакции  вследствие  своей  чужеродности.  Препятствия,  перечисленные  выше,  могут  быть  в  достаточной  мере  устранены,  благодаря  использованию  ферментов  в  стабилизированном  виде,  ведь  усилиями  инженерной  энзимологии  к  настоящему  моменту  разработаны  разнообразные  методы  иммобилизации  ферментов  на  нерастворимых  и  растворимых  носителях  различной  природы.

Список  литературы:

1. Березов  Т.Т.  Молекулярные  и  биохимические  основы  энзимотерапии  опухолей  /  Т.Т.  Березов  //  Биомедицинская  химия.  –  2005.  –  T.  51.  –  C.  235–247.
2. Манухов  И.В.  L-метионин–гамма-лиаза  Citrobacter  freundii:  клонирование  гена  и  кинетические  параметры  фермента  /  И.В.  Манухов,  Д.В.  Мамаева,  Е.А.  Морозова  и  др.  //  Биохимия.  –  2006.  –  Т.  74.  –  №  4.  –  С.  454–463.
3. Beard  Y.:  The  enzyme  treatment  of  cancer  and  its  scientific  basis,  Schatto,  London  1911.
4. El-Sayed  A.S.  Microbial  L-methioninase:  production,  molecular  characterization,  and  therapeutic  applications  /  A.S.  El-Sayed  //  Appl.  Microbiol.  Biotechnol.  –  2010.  –  Vol.  86.  –  P.  445–467.
5. Goldberg  A.I.  The  effects  of  immunization  to  L-asparaginase  on  antitumor  and  enzymatic  activity  /  A.I.  Goldberg,  D.A.  Cooney,  J.P.  Glynn  et  al.  //  Cancer  Res.  –  1973.  –  Vol.  33.  –  P.  256–  261.
6. Moola  Z.B.  Erwinia  chrysanthemi  L-asparaginase:  epitope  mapping  and  production  of  antigenically  modified  enzymes  /  Z.B.  Moola,  M.D.  Scawen,  T.  Atkinson,  D.J.  Nicholls  //  Biochem.  J.  –  1994.  –  Vol.  302  (Pt  3).  –  P.  921–927.
7. Skeel  R.T.  Handbook  of  Cancer  Chemotherapy.  8th  ed.  /  R.T.  Skeel,  S.N.  Khleif  //  Philadelphia:  Lippincott  Williams  &  Wilkins.  –  2011.  –  865  p.
8. Stojanow  G.:  Proteolytische  Enzyme  und  Krebs,  Krebsarzt  2:1968,  373-380.
9. Wolf  M.,  Ransberger  К.:  Enzymtherapy,  Biol.  Res,  Inst.,  New  York  1972.