№3(6) 2023

DOI 10.37219/2528-8253-2023-3-54

Лукач ЕВ, Самбур МБ, Сережко ЮО

МАТРИКСНІ МЕТАЛОПРОТЕЇНАЗИ ТА ЇХ ІНГІБІТОРИ В ДІАГНОСТИЦІ ТА ЛІКУВАННІ ХВОРИХ НА РАК ГОРТАНІ

 

Лукач Ервін Венцелович
Державна установа «Інститут отоларингології ім. проф. О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук України»; Київ, Україна
Відділ ЛОР-онкопатології, завідувач
Доктор медичних наук, професор
E-mail: erwin@lukach.org
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3262-4996
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6602607907
Самбур Марина Борисівна
Державна установа «Інститут отоларингології ім. проф. О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук України»; Київ, Україна
Заступник директора з наукової роботи
Доктор медичних наук
E-mail: mbsambur@gmail.com
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-9347-2829
Сережко Юрій Олексійович
Державна установа «Інститут отоларингології ім. проф. О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук України»; Київ, Україна
Старший науковий співробітник відділу онкопатології ЛОР-органів
Кандидат медичних наук
E-mail: yualse2016@ukr.net

Анотація

Згідно даних канцер-реєстру за 2020 р., захворюваність на рак гортані в Україні становить 4,1 на 100 тис. населення та характеризуються високим рівнем захворюваності, смертності та щорічної летальності. Звертає на себе увагу проблема зростання в останні роки кількості онкологічних хворих, що пов’язують з епідемією COVID-19, яка істотно вплинула як на патогенетичні механізми розвитку патології, так і особливості її клінічного перебігу, що, в свою чергу, обумовлює актуальність поглибленого вивчення різних елементів патогенезу злоякісних новоутворень та пошуку нових методів їх ранньої діагностики та ефективних підходів до лікування хворих.

У цьому огляді розглядаються результати досліджень ролі матриксних металопротеїназ (ММП) та їх інгібіторів в розвитку онкологічних процесів, зокрема їх значення для патогенезу раку, його прогресуванню та метастазуванню.

Показано, що ММП впливають на ріст ракових пухлин, розщеплюючи різні специфічні субстрати (колаген, еластин, фібронектин та ін.), чим відіграють вирішальну роль у деградації базальної мембрани та компонентів позаклітинного матриксу (ПКМ), який є важливим чинником клітинного мікрооточення і відіграє суттєву роль у розвитку та регуляції нормальних тканин та гомеостазу. Розщеплюючи позаклітинний матрикс, MMП відіграють вирішальний вплив на формування, ремоделювання ПКМ та ангіогенез кровоносних судин за допомогою регуляції функцій або поведінки стовбурових/прогеніторних та судинних клітин, і тому їх визнано відповідальними за диференціацію, апоптоз, міграцію, пухлинний ангіогенез, ріст, інвазію та метастазування ракових клітин. Наведено численні стимули, які є факторами ризику захворювань, такі як окислювальний стрес, запальні фактори, гемодинамічні проблеми, гормони та гіпоксія, що провокують експресію та активацію ММП. Представлено дані про структуру та класифікацію ММП.

В огляді розглядаються дані про тканинні інгібітори ММП (TIMП), антитіла та хімічно синтезовані інгібітори ММП, які забезпечують негативний контроль дії ММП, демонструють певний вплив на ослаблення патологічних змін. Деякі з них можуть розглядатись як значущий прогностичний показник виживання без метастазування та рецидиву захворювання. Розглядається можливість їх використання в стратегії ефективної боротьби зі злоякісними новоутвореннями

Ключові слова: злоякісні новоутворення, матриксні металопротеїнази, позаклітинний матрикс, інгібітори матриксних металопротеїназ.

Література

  1. Cancer in Ukraine, 2020-2021. Incidence, mortality, rates for activity of oncological service. Bulletin of national cancer Registry of Ukraine. Kyiv. 2022;23:129 p.
  2. Аllegra A, Alonci A, Alonci I, Campo S, Petrungaro A, Gerace D, еt Circulating microRNAs: New biomarkers in diagnosis, prognosis and treatment of cancer (Review). Int J Oncol. 2012 Dec;41(6):1897-912. doi: 10.3892/ijo.2012.1647.
  3. Padežnik T, Oleksy A, Cokan A, Takač I, Sobočan Changes in the Extracellular Matrix in Endometrial and Cervical Cancer: A Systematic Review. Int J Mol Sci. 2023 Mar 13;24(6):5463. doi: 10.3390/ijms24065463.
  4. Yuan Z, LiY, Zhang S, Wang X, Dou H, Yu X, et al. Extracellular matrix remodeling in tumor progression and immune escape: from mechanisms to treatments. Mol Cancer. 2023 Mar 11;22(1):48. doi: 10.1186/s12943-023-01744-8.
  5. Sangaletti S, Chiodoni C, Tripodo C, Colombo MP. The good and bad of targeting cancer-associated extracellular matrix. Curr Opin Pharmacol. 2017 Aug;35:75-82. doi: 10.1016/j.coph.2017.06.003.
  6. Karamanos NK, Theocharis AD, Neill T, Iozzo RV. Matrix modeling and remodeling: A biological interplay regulating tissue homeostasis and diseases. Matrix Biol. 2019 Jan;75-76:1-11. doi: 10.1016/j.matbio.2018.08.007.
  7. He L, Kang Q, Chan KI, Zhang Y, Zhong Z, Tan W. The immunomodulatory role of matrix metalloproteinases in colitis-associated cancer. Front Immunol. 2023 Jan 19;13:1093990. doi: 10.3389/fimmu.2022.1093990.
  8. Raeeszadeh-Sarmazdeh M, Do LD, Hritz BG. Metalloproteinases and Their Inhibitors: Potential for the Development of New Therapeutics. Cells. 2020 May 25;9(5):1313. doi: 10.3390/cells9051313.
  9. Groblewska M, Siewko M, Mroczko B, Szmitkowski M. The role of matrix metalloproteinases (MMPs) and their inhibitors (TIMPs) in the development of esophageal cancer. Folia Histochem Cytobiol. 2012 Apr 24;50(1):12-9. doi: 10.2478/18691.
  10. Chen Q, Jin M, Yang F, Zhu J, Xiao Q, Zhang Matrix metalloproteinases: inflammatory regulators of cell behaviors in vascular formation and remodeling. Mediators Inflamm. 2013;2013:928315. doi: 10.1155/2013/928315.
  11. Giebeler N, Zigrino P. A Disintegrin and Metalloprotease (ADAM): Historical Overview of Their Functions. Toxins (Basel). 2016 Apr 23;8(4):122. doi: 10.3390/toxins8040122.
  12. KimI-S, Yang W-S, Kim C-H. Physiological Properties, Functions, and Trends in the Matrix Metalloproteinase Inhibitors in Inflammation-Mediated Human Diseases. Curr Med Chem. 2023;30(18): 2075-2112. doi: 10.2174/0929867329666220823112731.
  13. Duffy MJ, Mullooly M, O’Donovan N, Sukor S, Crown J, Pierce A, et al. The ADAMs family of proteases: new biomarkers and therapeutic targets for cancer? Clin Proteomics. 2011 Jun 9;8(1):9. doi: 10.1186/1559-0275-8-9.
  14. Egeblad M, Werb Z. New functions for the matrix metalloproteinases in cancer progression. Nat Rev Cancer. 2002 Mar;2(3):161-74. doi: 10.1038/nrc745.
  15. Radisky ES, Raeeszadeh‐Sarmazdeh M, Radisky DC. Therapeutic Potential of Matrix Metalloproteinase Inhibition in Breast Cancer. J Cell Biochem. 2017 Nov;118(11):3531-48. doi: 10.1002/jcb.26185.
  16. Yadav L, Puri N, Rastogi V, Satpute P, Ahmad R, Kaur G. Matrix metalloproteinases and cancer ‐ roles in threat and therapy. Asian Pac J Cancer Prev. 2014;15(3):1085-91. doi: 10.7314/apjcp.2014.15.3.1085.
  17. Scheau C, Badarau IA, Costache R, Caruntu K, Mihai GL, Didulescu AK, et al. The Role of Matrix Metalloproteinases in the Epithelial‐Mesenchymal Transition of Hepatocellular Carcinoma. Anal Cell Pathol (Amst). 2019 Nov 26;2019:9423907. doi: 10.1155/2019/9423907.
  18. Al‐Raawi D, Abu‐El‐Zahab H, El-Shinawi М, Mohamed MM. Membrane type‐1 matrix metalloproteinase (MT1‐MMP) correlates with the expression and activation of matrix metalloproteinase‐2 (MMP‐2) in inflammatory breast cancer. Int J Clin Exp Med. 2011;4(4):265-75.
  19. Mehner C, Hockla A, Miller, Ran S, Radisky DC, Radisky ES, et al. Tumor cell‐produced matrix metalloproteinase 9 (MMP‐9) drives malignant progression and metastasis of basal‐like triple negative breast cancer. Oncotarget. 2014 May 15;5(9):2736-49. doi: 10.18632/oncotarget.1932.
  20. Li X, Liu C, Ran R, Liu G, Yang Y, Zhao W, XieX, Li J. Matrix metalloproteinase family gene polymorphisms and lung cancer susceptibility: an updated meta‐analysis. J Thorac Dis. 2020 Mar;12(3): 349-62. doi: 10.21037/jtd.2020.01.25.
  21. Stallings‐Mann ML, Waldmann J, Zhang Y, Miller E, Gauthie ML, Visscher DW, et al. Matrix metalloproteinase induction of Rac1b, a key effector of lung cancer progression. Sci Transl Med. 2012 Jul 11;4(142):142ra95. doi: 10.1126/scitranslmed.3004062.
  22. El‐Chaer WK, Moraes CF, Nobrega OT. Diagnosis and Prognosis of Prostate Cancer from Circulating Matrix Metalloproteinases and Inhibitors. J Aging Res. 2018 Jul 10;2018:7681039. doi: 10.1155/2018/7681039.
  23. Zhou H, Zhu X. Association between matrix‐metalloproteinase polymorphisms and prostate cancer risk: a meta‐analysis and systematic review. Cancer Manag Res. 2018 Nov 2;10:5247-5259. doi: 10. 2147/CMAR.S177551.
  24. Marshall DC, Lyman SK, McCauley S, Kovalenko M, Spangler R, Liu Ch, et al. Selective Allosteric Inhibition of MMP9 Is Efficacious in Preclinical Models of Ulcerative Colitis and Colorectal Cancer. PLoS One. 2015 May 11;10(5):e0127063. doi: 10.1371/journal.pone.0127063.
  25. Kessenbrock K, Plaks V, Werb Z. Matrix metalloproteinases: regulators of the tumor microenvironment. Cell. 2010 Apr 2;141(1):52-67. doi: 10. 1016/j.cell.2010.03.015.
  26. Hadler‐Olsen E, Winberg JO, Uhlin‐Hansen L. Matrix metalloproteinases in cancer: their value as diagnostic and prognostic markers and therapeutic targets. Tumour Biol. 2013 Aug;34(4):2041-51. doi: 10.1007/s13277-013-0842-8.
  27. Baker AH, Edwards DR, Murphy G. Metalloproteinase inhibitors: biological actions and therapeutic opportunities. J Cell Sci. 2002 Oct 1;115(Pt 19):3719-27. doi: 10.1242/jcs.00063.
  28. Bergers G, Brekken R, McMahon G, Vu T, Itoh T, Tamiku K, et al. Matrix metalloproteinase-9 triggers the angiogenic switch during carcinogenesis. Nat Cell Biol. 2000 Oct;2(10):737-44. doi: 10.1038/35036374.
  29. Ji F, Chen YL, Jin EY, Wang WL, Yang ZL, Li YM. Relationship between matrix metalloproteinase-2 mRNA expression and clinicopathological and urokinase-type plasminogen activator system parameters and prognosis in human gastric cancer. World J Gastroenterol. 2005 Jun 7;11(21):3222-6. doi: 10.3748/wjg.v11.i21.3222.
  30. Zhang J-F, Zhang Y-P, Hao F-Y,  Zhang C-X,  Li Y-J,  Ji X-R, et al. DNA ploidy analysis and expression of MMP-9, TIMP-2, and E-cadherin in gastric carcinoma. World J Gastroenterol. 2005 Sep 28; 11(36):5592-600. doi: 10.3748/wjg.v11.i36.5592.
  31. Oblak I, Velenik V, Anderluh F, Možina B,Ocvirk J, et al. The correlation between the levels of tissue inhibitor of metalloproteinases 1 in plasma and tumour response and survival after preoperative radiochemotherapy in patients with rectal cancer. Radiol Oncol. 2013 May 21;47(2):138-44. doi: 10.2478/raon-2013-0028.
  32. Wu TY, Zhang TH, Qu LM, Feng J-P, Tian Lin-Li, Zhang B-H, et al. MiR-19a is correlated with prognosis and apoptosis of laryngeal squamous cell carcinoma by regulating TIMP-2 expression. Int J Clin Exp Pathol. 2013 Dec 15;7(1):56-63.