PTH-hez kapcsolódó peptid (PTHrP) a hiperkalcémiában

A malignitás okozta hiperkalcémia szindrómájáért felelős parathormon (PTH)-szerű faktorokat először Albright1 javasolta az 1940-es években, egyetlen vesesejtes karcinóma következtében kialakult hiperkalcémiás beteg klinikai megfigyelései alapján. Albright felvetette, hogy betege klinikai szindrómája hasonlított a primer hyperparathyreosisra, és a legvalószínűbb magyarázat az volt, hogy a daganat által termelt PTH-szerű faktor a felelős. Ez a gondolkodásmód a következő 40 évben érvényesült, és a PTH azonosításával, valamint a mérésére szolgáló antiszérumok és immunpróbák kifejlesztésével az 1960-as és 1970-es években számos kutató kereste a PTH-t szilárd daganatokkal összefüggésben. Ez a kutatás nagyjából negatív volt, eltekintve a PTH RIA-val történő azonosításához használt eredeti antiszérák okozta némi zavartól, és néhány kutató arról számolt be, hogy a PTH-t – vagy legalábbis PTH-szerű molekulákat – a rosszindulatú daganatok termelték.2 .-4 Utólag visszatekintve, ezek a próbák talán gyengén ismerték fel a PTH-val kapcsolatos peptidet (PTHrP), amely N-terminális végén szoros rokonságban áll a natív PTH-val.

A helyzet további tisztázására az 1980-as években került sor, amikor kiderült, hogy a rosszindulatú daganatos hypercalcaemiában szenvedő betegeknél gyakran megnövekedett a nefrogén cAMP, és ráadásul olyan keringő faktorral rendelkeztek, amely a tenyésztett csontsejtekben vagy vesemembránokban a PTH-hoz hasonló módon növelte az adenilát-cikláz aktivitását, de egyértelműen nem PTH volt.5,6 Így arra a következtetésre jutottak, hogy a hypercalcaemiával járó tumorok nem natív PTH-t, hanem PTH-szerű faktort termelnek. Az 1980-as évek végén azonosították az e szindrómáért felelős hatóanyagot, a PTHrP-t, egy olyan peptidet, amelyet a tumorok termelnek, és amelynek N-terminális szekvenciája szoros homológiát mutat magával a PTH-val. Valójában kiderült, hogy a PTHrP a PTH génduplikációját követően keletkezett, majd a két géntermék egymástól függetlenül fejlődött ki, két különböző szerkezeti összetettségű és irányítási mechanizmusú molekulaként. E különbségek ellenére a PTHrP a PTH-val közös receptorának, az 1-es típusú PTH-receptornak a kötődésén és aktiválásán keresztül fejti ki sejtszintű hatását.5,7-10

Az 1990-es években a PTHrP-vel kapcsolatos további megfigyelések azt mutatták, hogy nemcsak a laphámsejtes karcinómák és más, a malignitás humorális hiperkalcémia szindrómájához társuló tumorok termelik, hanem a nem hiperkalcémiás, helyi osteolízist okozó tumorok is, mint például az emlőrák,11,12 sőt, egyes modellekben az emlőrákkal társuló osteolízisért is felelős.13

Az 1980-as évek végén történt azonosítása és molekuláris klónozása után a figyelem ezután a PTHrP fiziológiai szerepe felé fordult. A genetikai egérvizsgálatok, amelyeket az 1990-es évek közepére széles körben alkalmaztak a molekulák csontbiológiában betöltött fiziológiai szerepének jellemzésére, kimutatták, hogy a PTHrP felelős a normális endokondrális csontképződésért és szabályozza a porcproliferációt a növekedési lemezen. A perichondralis sejtek és a kondrociták PTHrP-t szintetizálnak a növekedési lemez porcformájának végeinél.14-16 A PTHrP megakadályozza a kondrociták differenciálódását, így késlelteti a posztmitotikus hipertrófiás kondrociták megjelenését. A PTHrP expresszióját a növekedési lemezben az Indiai Hedgehog és a Gli családba tartozó downstream mediátorok szabályozzák, negatív visszacsatolásos kapcsolaton keresztül. A heterotrimer G-fehérjék Gs és Gg családja közvetíti a PTHrP kondrocitákra gyakorolt hatását, hogy a kondrociták differenciálódását korlátozza a downstream ciklin-cdk inhibitor p57 által, amelyet a kondrociták proliferációjának fenntartása érdekében elnyomnak, valamint a Sox9 transzkripciós faktor által.17-19 Úgy tűnik, hogy a PTHrP ezen hatásai a növekedési lemezen a fő élettani szerepét szolgálják.

A PTHrP-ről kimutatták, hogy helyi szerepet játszik a normál osteoblast funkcióban.20 A PTHrP osteoblast-specifikus ablációja egerekben osteoporózist és a csontképződés károsodását eredményezi, ami parakrin funkcióra utal. Így a PTHrP szabályozhatja a csont mikrokörnyezetében a normális oszteoblaszt (és valószínűleg az oszteoklaszt) differenciálódást és aktivitást,21 és a PTHrP-t potenciális anabolikus szerként fejlesztik az oszteoporózis kezelésére, a PTH-hoz hasonló csontserkentő hatással.22,23 Más, bizonytalan jelentőségű helyi citokin típusú szerepe is van, többek között az emlőben, a húgyhólyagban, a méhben, az érrendszeri simaizomzatban, a szőrtüszőkben és a bőrben. A kalciumot a placentán keresztül az anyáról a magzatra is átviszi.24-26 A PTHrP több, biológiai aktivitással rendelkező fragmentumát írták le, de ezek közül egyiknek sem igazolták sem fiziológiai, sem in vivo jelentőségét, és még mindig ellentmondásosak és vizsgálat tárgyát képezik.

Azzal a megfigyeléssel, hogy a PTHrP fontos szerepet játszik mind a malignitás humorális hiperkalcémiájában, mind a metasztatikus rákhoz társuló lokális osteolízisben, jelentősen megváltoztak a malignitás hiperkalcémiájának szindrómájáról alkotott elképzeléseink. Az 1990-es évek közepéig úgy gondolták, hogy a malignitás humorális hiperkalcémiája egy keringő faktornak (nevezetesen a PTHrP-nek) köszönhető, a lokalizált oszteolízis pedig vagy a helyi citokineknek, vagy a tumorsejtek közvetlen hatásának köszönhető, amely lokalizált csontpusztulást okoz.27 Azzal a megfigyeléssel, hogy a PTHrP mindkét szindrómáért felelős lehet, legalábbis sok beteg esetében, világossá vált, hogy a malignitás okozta hiperkalcémia egy spektrumot képvisel, amelyben a PTHrP keringő faktor, amikor egyes tumorok túlzott mennyiségben termelik (és ezáltal humorális hiperkalcémiát okoznak), de más körülmények között helyi faktor, amikor metasztatikus tumorsejtek termelik a csont mikrokörnyezetében, és osteolitikus csontmetasztázisokat okoznak (1. táblázat).

Noha a PTHrP és a PTH azonos receptorral rendelkezik, a malignitás humorális hiperkalcémia és a primer hyperparathyreosis szindrómái között különbségek vannak. A malignitás humorális hiperkalcémiájában a csontképződés el van nyomva, és a betegeknél inkább metabolikus alkalózis, mint hyperklorémiás acidózis alakul ki. Ezenkívül a szérum 1,25 dihidroxi-vitamin D3-koncentrációja primer hyperparathyreosisban megemelkedik, rákban pedig elnyomott. Ezeknek a különbségeknek az okai nem ismertek, de a malignitás humorális hiperkalcémiájában a PTHrP-vel együtt termelődő egyéb tényezőkre vezethetők vissza.27,28

Más rákos szindrómák is társulnak PTHrP-túltengéssel. Ezek közül valószínűleg a legfontosabb a kachexia, amelyet Ogata és munkatársai hangsúlyoztak.29 A malignitás humorális hypercalcaemiája orixegen peptidek, például a neuropeptid Y felhalmozódását indukálja a hypothalamus nucleus arcuatusában, és mind a kachexia, mind e peptidek mRNS-e csökken a PTHrP-ellenes terápiákkal. Még mindig nem világos, hogy a kachexia valójában közvetlenül a PTHrP-nek köszönhető-e, vagy a csontvelőben lévő megnövekedett tumorterhelés következménye.

Mivel a PTHrP ilyen fontos tényező a rosszindulatú daganatos betegségekkel kapcsolatos ilyen gyakori szindrómák kiváltásában, különböző kísérleteket tettek biológiai aktivitásának blokkolására. Az egyik megközelítés a PTHrP elleni semlegesítő antitestek kifejlesztése volt, amely azon preklinikai vizsgálatokon alapult, amelyek azt mutatták, hogy a semlegesítő antitestek preklinikai modellekben csökkentették a szérum kalciumszintjét és a csontmetasztázisok számát.13,30 A másik megközelítés a PTHrP transzkripcióját gátló kismolekulák alkalmazása volt. Olyan specifikus kismolekulákat azonosítottunk, amelyek gátolják a PTHrP tumorsejtek általi átírását.31 Ezeket a molekulákat, amelyek antimetabolitok, és amelyek közé tartozik a 6-tioguanin, egy sejtalapú szűrővizsgálat során azonosítottuk, és azt találtuk, hogy csökkentik az oszteolízist és csökkentik a szérumkalciumot a csontmetasztázis és a hiperkalcémia preklinikai modelljeiben. A harmadik a PTHrP PTH-receptorhoz kötődő antagonistáinak kifejlesztése volt, de ez eddig nem vezetett sikeres terápiához. További lehetőségek közé tartoznak a PTHrP tumorsejteken belüli jelátvitelének gátlására szolgáló kismolekulás megközelítések.32

A PTHrP-termelés malignus sejtek általi szabályozása rendkívül érdekes kérdés. Miért expresszálnak bizonyos rákos sejtek egy olyan peptidet, amely fiziológiailag fontos a növekedési lemez porcsejtjei számára? A növekedési lemezben a PTHrP-t a Hedgehog-útvonal és a transzkripciós mediátorok Gli családja szabályozza. Úgy véljük, hogy hasonló mechanizmusok játszanak szerepet a rákban is, bár egy kicsit összetettebb módon. A PTHrP-expresszióval járó szolid tumorokban azt találták, hogy a PTHrP transzkripcióját a Gli család tagjai irányítják, hasonlóan ahhoz, ami a fejlődő növekedési lemezben történik.33,34 A rákos sejt ezt az általában szunnyadó, az embrionális életben fontos fejlődési Hedgehog-útvonalat használja arra, hogy fokozza a PTHrP expresszióját, elindítsa a csontreszorpciót, és kialakítsa a csontmetasztázis nidusát. A folyamatot a TGF-β mozgatja, amely a csont reszorpciójakor a csont mikrokörnyezetébe szabadul fel, mivel ez a csontmátrixban a legnagyobb mennyiségben előforduló növekedési faktor.35,36,36 Ez egy újabb megértési szintet ad a tumorsejtek és az oszteoklasztok közötti ördögi körhöz a csontmikrokörnyezetben az áttétes rákban (1. ábra).27,37 Így a csontmikrokörnyezetben a csontreszorpció következtében felszabaduló TGF-β serkenti a Gli család tagjainak expresszióját a Hedgehog-útvonalban, ami viszont a PTHrP fokozott expressziójához és csontreszorpcióhoz vezet. A csont reszorpciója kedvez a tumorsejtek növekedésének és az aktív TGF-β további felszabadulásának a csontmátrixból.

A PTHrP tehát egy rendkívül érdekes molekula. Ugyanabból az ősi génből származik, mint a PTH, és korlátozott fiziológiai szerepe van az embrionális és korai posztnatális életben, hogy szabályozza a porc növekedését a fejlődő hosszú csontokban. A felnőtt életben tudomásunk szerint nincs jelentős fiziológiai szerepe; azonban jelentős patológiai szerepe van, mivel közvetíti a csontpusztulást és a hiperkalcémiát bizonyos tumorok által, amelyek megtanulták aktiválni a fejlődési Hedgehog-útvonalat és expresszálják a PTHrP-t, ami lehetővé teszi a tumorsejtek számára, hogy csontmetasztázisok formájában “biztonságos menedéket” hozzanak létre. Ahogy bővülnek ismereteink erről az érdekes folyamatról, amellyel a rák a csontot pusztítja, biztosnak tűnik, hogy a PTHrP expressziójának vagy hatásainak korlátozására irányuló sikeres farmakológiai kísérletek potenciális előnyöket jelentenek az előrehaladott rákos betegek sokasága számára.

• © 2008 American Society of Nephrology