Existují tři gonadotropní hormony: folikulostimulační hormon (FSH) a luteinizační hormon (LH), které produkuje přední hypofýza, a lidský choriový gonadotropin (hCG), který produkuje placentární trofoblast. Kromě stimulace gonadální steroidogeneze a gametogeneze mají tyto hormony stimulační účinky na proliferaci svých cílových buněk. Proto je možné, že by se gonadotropiny mohly podílet na iniciaci nebo následném růstu nádorů vznikajících v jejich cílových orgánech.
Existují tři gonadotropní hormony: folikulostimulační hormon (FSH) a luteinizační hormon (LH), produkované přední hypofýzou, a lidský choriový gonadotropin (hCG), produkovaný placentárním trofoblastem. Kromě stimulace gonadální steroidogeneze a gametogeneze mají tyto hormony stimulační účinky na proliferaci svých cílových buněk. Proto je možné, že se gonadotropiny mohou podílet na iniciaci nebo následném růstu nádorů vznikajících v jejich cílových orgánech. Klasickými cílovými buňkami pro působení FSH jsou ovariální granulosa a testikulární Sertoliho buňky, pro působení LH pak ovariální theca, granulosa a luteální buňky a testikulární Leydigovy buňky. Působení gonadotropinů ve vaječnících a varlatech tedy může být buď přímé, nebo prostřednictvím parakrinních vazeb reagujících na stimulaci gonadotropiny. Nedávné nálezy gonadotropinových receptorů v normálních a nádorových extragonadálních tkáních rozšířily nádorový potenciál těchto hormonů mimo jejich klasická místa působení v gonádách.1,2 Cílem tohoto přehledu je stručně shrnout současné informace o úloze gonadotropinů v gonadální a extragonadální tumorigenezi. Nádory vaječníků
Karcinom vaječníků je celosvětově nejčastější příčinou úmrtí na gynekologické nádory.3 Jeho etiologie zůstává nejasná, ale pravděpodobně je multifaktoriální. Protože vaječníky jsou nejlépe charakterizovaným a fyziologicky jediným nesporným cílem působení gonadotropinů u ženy, je přirozené, že nádorové bujení tohoto orgánu souvisí s jejich působením. V současnosti dostupné údaje vycházejí jednak z epidemiologických asociačních studií hladin gonadotropinů s výskytem rakoviny vaječníků, jednak z laboratorních studií prokazujících expresi a působení gonadotropinových receptorů v nádorových tkáních a buňkách.
Epidemiologické údaje o hladinách gonadotropinu a rakovině vaječníků
„Gonadotropinová teorie“ o vzniku rakoviny vaječníků existuje již dlouho, ale vzhledem k variabilitě důkazů zůstává hypotetická a kontroverzní.4,5 Se zvýšeným rizikem rakoviny vaječníků jsou spojovány jak zvýšené endogenní hladiny gonadotropinů při stavech, jako je postmenopauza, neustálé ovulace a syndrom polycystických vaječníků, tak expozice exogenním gonadotropinům při léčbě neplodnosti. Hlavní výhradou při vyvozování platných závěrů je skutečnost, že bylo obtížné odlišit účinky gonadotropinů od účinků bazálního fenotypu pacientek; neplodnost sama o sobě je nezávislým rizikovým faktorem pro vznik rakoviny vaječníků.
Nejnovější studie na toto téma byla provedena ve Švédsku5 na 2 768 ženách léčených v letech 1961-1975 gonadotropiny nebo klomifen citrátem, přičemž druhý z nich vyvolal zvýšení endogenní sekrece gonadotropinů. Nebylo zjištěno celkové zvýšení četnosti invazivních ovariálních karcinomů, ale u žen léčených z důvodu neovulačních poruch bylo riziko zvýšené (poměr šancí 5,89, 95% interval spolehlivosti 1,91-13,75) a riziko bylo vyšší u klomifenu než u gonadotropinů. Přestože autoři zdůrazňují opatrnost při interpretaci výsledků, domnívají se, že další výzkum dlouhodobé bezpečnosti moderní hormonální léčby neplodnosti je opodstatněný. To je důležité zejména s ohledem na současnou léčbu gonadotropiny při oplodnění in vitro (IFV), kde jsou používané dávky hormonů mnohem vyšší než ve švédské studii, která vycházela z historických údajů.
Kromě léčby exogenními gonadotropiny zahrnují další možné způsoby zapojení gonadotropinů do ovariální tumorigeneze možnou roli normálních nebo postmenopauzálně zvýšených endogenních hladin gonadotropinů6 a možnost, že potlačení endogenní sekrece gonadotropinů by mohlo nabídnout možnost léčby. Epidemiologické údaje, včetně role užívání perorální antikoncepce, těhotenství a případně laktace, které potlačují expozici ženy LH a FSH, podporují souvislost mezi hladinami gonadotropinů a karcinomem vaječníků.7 Studie případů a kontrol týkající se prognostické hodnoty předdiagnostických koncentrací FSH na riziko karcinomu vaječníků však poskytly negativní důkazy, které jak u žen před menopauzou, tak po ní ukázaly, že vysoké hladiny FSH mohou být ve skutečnosti protektivní.8-10 Tyto údaje jsou v souladu se zjištěním souvislosti mezi hormonální substituční terapií (HRT) a zvýšeným rizikem rakoviny vaječníků, protože hladiny gonadotropinů jsou při tomto stavu rovněž potlačeny.11 Gonadotropiny se tedy mohou podílet na patogenezi rakoviny vaječníků, ale opačným způsobem, než se původně předpokládalo. Jak by mohl FSH působit protektivně, není známo, ale mohlo by jít o známku nižší endokrinní aktivity u vaječníků s nižším rizikem. Na druhou stranu zvýšené riziko suprese gonadotropinů při HRT by také mohlo naznačovat aktivní ochrannou roli FSH.
Celkově zůstává souvislost mezi léčbou neplodnosti gonadotropiny a rakovinou vaječníků sporná a slabá12 a totéž platí o asociativních údajích o roli endogenních hladin gonadotropinů.9,10,13
Údaje in vitro o účincích gonadotropinů na rakovinu vaječníků
Můžeme z údajů in vitro o normálních buňkách povrchového epitelu vaječníků (OSE) a jejich maligních formách získat užitečné informace o roli gonadotropinů? OSE je místem vzniku většiny ovariálních malignit a není považována za klasický cíl gonadotropinů (klasickým cílem jsou spíše granulózové buňky pro FSH a theca a luteální buňky pro LH). Nicméně normální i maligní buňky OSE exprimují obě formy gonadotropinového receptoru,14-17 ale poznatky o vlivu těchto hormonů na růst OSE jsou různé a rozporuplné. Přibližně polovina primárních nádorů OSE exprimuje jeden nebo oba gonadotropinové receptory (viz tabulka 1).18 Bylo prokázáno, že FSH a LH stimulují inkorporaci tymidinu v buňkách OSE, aktivují klasickou signální dráhu cyklického adenosinmonofosfátu (cAMP) gonadotropinů a inhibují apoptózu.16,19,20 V buňkách OSE oba gonadotropiny rovněž zvyšují expresi receptorů pro epidermální a vaskulární endoteliální růstový faktor, které jsou důležitými mediátory stimulace buněčné proliferace a nádorové angiogeneze.21-23 Dále bylo prokázáno, že hCG působí antiapoptoticky, pravděpodobně prostřednictvím upregulace exprese inzulinu podobného růstového faktoru 1.24 Bylo zjištěno, že nadměrná exprese FSH receptorů v buňkách OSE zvyšuje jejich růst a aktivuje potenciálně onkogenní signální kaskády.25,26 Další důkazy o přímých účincích FSH na OSE byly nalezeny při profilování genové exprese, ale zůstalo nejasné, zda změněná genová exprese svědčí o potlačení nebo stimulaci růstu buněk.27 Souhrnně lze říci, že četné in vitro nálezy prokazují růstově stimulační, antiapoptotické a angiogenní účinky gonadotropinů na normální i maligní buňky OSE. Souvislost mezi těmito in vitro nálezy a klinickými pozorováními u lidského karcinomu vaječníků však stále zůstává slabá.
Terapeutický účinek ablace gonadotropinu u karcinomu vaječníků
V nedávném přehledu byly shrnuty výsledky suprese gonadotropinu agonisty GnRH u refrakterního nebo recidivujícího epiteliálního karcinomu vaječníků.28 V těchto 11 malých studiích (celkem n=369) se míra odpovědi pohybovala mezi 0 a 22 %. Byl učiněn závěr, že agonisté gonadotropin uvolňujícího hormonu (GnRH) mohou poskytnout mírnou účinnost jako záchranná léčba u pacientek s recidivujícím onemocněním a v některých případech mohou zajistit dlouhodobou stabilizaci onemocnění. Noví antagonisté GnRH mohou nabídnout účinnější léčbu díky účinnější supresi FSH29 , ale o takové léčbě zatím neexistují žádné údaje.
Nádory ze stromatu pohlavních buněk, včetně nádorů z granulózových buněk (GCT), jsou malou podskupinou nádorů vaječníků, z nichž GCT jsou nejčastější formou (přibližně 5 % nádorů vaječníků). Protože normální granulózové buňky jsou cílem působení gonadotropinů, je možné, že by GCT mohly také přímo reagovat na gonadotropiny. Profilování genové exprese granulózových buněk skutečně prokazuje gonadotropiny indukovanou upregulaci genů s onkogenním potenciálem.30 Několik malých studií léčby agonisty GnRH za účelem potlačení sekrece gonadotropinů však přineslo skromné výsledky.31-34 Je zajímavé, že tato logická léčebná modalita pro GCT nebyla rozsáhle studována.
Nejlepším důkazem pro gonadotropinovou teorii patogeneze karcinomu vaječníků by byla pozitivní terapeutická odpověď na léčbu ablací gonadotropinu. Bohužel výsledky klinických studií léčby analogy GnRH buď samostatně, nebo v různých léčebných kombinacích jsou přinejlepším slibné.35-38 Pokud platí gonadotropinová teorie, je role gonadotropinů nejpravděpodobnější v počáteční indukci a časném růstu nádorů. Když však dosáhnou stadia, kdy je lze diagnostikovat, může již být závislost na gonadotropinu ztracena a ablace gonadotropinu již nemusí být účinná.
Další strategií, jak využít exprese gonadotropinového receptoru v ovariálních nádorech, bylo jeho využití jako návnady pro cílení gonadotropinových molekul vázaných terapeutickými sloučeninami na nádorové buňky. Úspěšné pokusy byly provedeny v pokusech na zvířatech s konjugáty hCG-doxorubicin39 a hCG-hekát40 . Tyto slibné výsledky čekají na ověření v klinických podmínkách.
Souhrnně lze říci, že navzdory nesporné expresi gonadotropinových receptorů ve velké části buněk ovariálního karcinomu, a to jak povrchových epiteliálních buněk, tak buněk stromatu pohlavních žláz, jakož i zdokumentovaným účinkům gonadotropinů in vitro na různé onkogenní a antiapoptotické signální dráhy, jsou výsledky terapie ablace gonadotropinů skromné. Pokud jsou gonadotropiny důležité v patogenezi ovariálních nádorů, zdá se, že jsou důležitější v počátečních fázích tohoto procesu. Později, když jsou nádory diagnostikovány a léčeny, může být závislost na gonadotropinech ztracena. Ačkoli je karcinom vaječníků endokrinní malignitou a gonadotropiny mohou hrát v jeho patogenezi určitou roli, nejkritičtější hormonální mechanismy v jeho patogenezi zůstávají stále nejasné. Je zajímavé, že nejsou k dispozici žádné údaje o expresi gonadotropinových receptorů v lidských nádorech varlat. Extragonadální nádory
Několik normálních i nádorových extragonadálních tkání exprimuje gonadotropinové receptory, zejména ty pro LH/hCG.1,18 Je proto přirozené, že bylo navrženo přímé působení gonadotropinu na tyto nádory, stejně jako ablace gonadotropinu pro jejich terapii. Tyto poznatky jsou však často mateny skutečností, že to, co se jeví jako přímý účinek gonadotropinu, ve skutečnosti probíhá prostřednictvím gonadotropinem stimulované gonadální steroidogeneze.
Nádory dělohy
Několik studií prokázalo expresi receptorů LH/hCG (LHCGR) v normálním endometriu, myometriu, děložních cévách a vejcovodech.1 Nádory endometria exprimují LHCGR jak na úrovni messengerové RNA (mRNA), tak na úrovni proteinů (viz tabulka 2), a jedna studie dokonce prokázala invazi nádorových buněk in vitro závislou na LH.41 Protože tyto nádory exprimují také podjednotky hCG,42 je možné, že alespoň v podskupině z nich existuje autokrinní okruh hCG/LHCGR, který stimuluje růst buněk. Arcangeli a spol.43 nedávno provedli přehled dosavadních sedmi studií o léčbě karcinomu endometria agonisty GnRH a dospěli k závěru, že výsledky jsou rozporuplné. Vzhledem k velké variabilitě v úrovni exprese LHCGR autoři předpokládali, že z terapie suprese gonadotropinu mohou mít prospěch pouze pacientky s vysokou hladinou receptorů. Na druhou stranu, vzhledem k možnosti autokrinní stimulace LHRGR prostřednictvím hCG exprimovaného v nádorové tkáni může být suprese endogenních gonadotropinů neúčinná a vyžaduje působení antagonistické gonadotropinové molekuly.
Nádory prsu
Bylo prokázáno, že LHCGR je exprimován v normální i neoplastické tkáni prsu44,45 a v buněčných liniích karcinomu prsu.44,46-48 Vzhledem k ochrannému účinku parity na rakovinu prsu se předpokládá, že těhotenské hormony, včetně hCG, poskytují ochranný účinek. Na rozdíl od tumorigenních účinků gonadotropinů na některé jiné orgány většina pozorování ukazuje, že hCG má růstinhibiční a apoptotické účinky na buňky lidského karcinomu prsu.49 Klinický význam těchto zjištění je nejistý, protože nedávná systematická studie 1 551 vzorků tkáně karcinomu prsu a 42 buněčných linií karcinomu prsu pomocí kvantitativní reverzní transkriptázové polymerázové řetězové reakce (RT-PCR) ukázala, že jejich hladiny exprese LHCGR byly buď nedetekovatelné, nebo velmi nízké.50 Na základě této studie se tedy přímé působení LH nebo hCG na lidskou prsní tkáň, ať už normální nebo maligní, zdá nepravděpodobné a role gonadotropinů, včetně účinku hCG během těhotenství, v biologii normální nebo maligní prsní tkáně je spíše nepřímá prostřednictvím vlivu na funkci vaječníků. Úloha hCG v tumorigenezi je podrobněji diskutována níže.
Nádory prostaty
Tkáně lidské benigní hyperplazie prostaty a karcinomu prostaty exprimují LHCGR a FSHR (viz tabulka 2). Zajímavá je zejména exprese FSHR, protože současná standardní endokrinní léčba karcinomu prostaty pomocí agonistů GnRH potlačuje pouze LH, zatímco po počátečním poklesu dochází k opětovnému zvýšení hladiny FSH.51 Pokud jsou tyto receptory funkčně důležité, což v současné době není známo, může se léčba antagonisty GnRH ukázat jako účinnější, protože poskytuje konstantní supresi obou gonadotropinů.29Nádory nadledvin
Normální adrenokortikální tkáň exprimuje LHCGR a nadledviny jsou extragonadální tkání s nejsilnějšími důkazy o funkčně významném přímém působení gonadotropinů.52 Exprese LHCGR byla zjištěna u různých typů nádorů nadledvin, včetně makronodulární hyperplazie nezávislé na adrenokortikotropním hormonu (ACTH), adenomu nadledvin produkujícího aldosteron a Cushingova syndromu spojeného s těhotenstvím s adenomem nebo karcinomem nadledvin (viz tabulka 2). Bylo prokázáno, že léčba GnRH má u některých z těchto nádorů pozitivní terapeutický účinek,53 což dokazuje funkční význam této ektopické exprese receptorů. Je dokonce možné, že vrchol výskytu nádorů nadledvin u žen v peri-/postmenopauze souvisí se současným zvýšením sekrece gonadotropinu.54
Lidský choriový gonadotropin a tumorigeneze
Placentární gonadotropin hCG má s ohledem na tumorigenezi odlišné postavení. Kromě normálního trofoblastu je intaktní hCG, jeho α- a β-podjednotky a degradované/posttranslačně modifikované formy (niklovaný hCG, fragment β-jádra a hyperglykosylovaný hCG) syntetizován řadou extratrofoblastických malignit a jejich stanovení jako nádorových markerů poskytuje důležitý diagnostický nástroj.55-57 Navzdory vysoké produkci hCG v těhotenství není o jeho funkcích téměř nic známo. Jednou z možných funkcí je poskytovat růstový stimul placentě a/nebo plodu a hCG může poskytovat stejný účinek autokrinním způsobem, pokud je produkován ektopicky nádory. Podobně jako u LH (viz výše) bylo prokázáno, že hCG stimuluje i inhibuje proliferaci různých nádorových buněk in vitro. Podobné účinky závislé na typu buňky byly prokázány i u jeho volné β- podjednotky.58-60 Kromě gestační trofoblastické nemoci produkují hCGβ zejména některé nádory ze zárodečných buněk varlat, karcinomy děložního čípku a vaječníků, močového měchýře, ledvin, prostaty, různé nádory gastrointestinálního traktu, neuroendokrinní nádory, nádory prsu, hlavy a krku a hematologické nádory.57,61 Paradoxem zejména u karcinomu prsu je, že hCG prokazatelně působí jak protektivně, tak podpůrně na růst nádoru. Pouze některé z těchto malignit exprimují LHCGR,50 takže mechanismus jejich působení při autokrinní regulaci nádorového růstu zůstává nejasný. Vzhledem k jeho strukturální podobnosti s molekulami superrodiny růstových faktorů cystinového uzlu/TGFβ je možné, že funkce hCG nebo hCGβ produkovaného nádorem je zprostředkována jinými mechanismy než vazbou na klasický LHCGR.
Vzhledem k ektopické produkci hCG nádorovými buňkami má vakcinace hCG potenciál jako protinádorová terapie.62,63 Některé pokusy na zvířatech o účinnosti takových protinádorových vakcín poskytly slibné výsledky. Jedna klinická studie s vakcinací hCG prokázala prodloužení doby přežití pacientů s pokročilým kolorektálním karcinomem.63 Další strategií využití hCG v protinádorové terapii je připojit k hCG cytotoxické látky a nasměrovat je tímto způsobem na nádory s LHCGR.48,64
Zvířecí modely gonadotropin-dependentní tumorigeneze nádorů vaječníků a varlat
Gonadotropinová teorie tumorigeneze vaječníků byla původně představena ve 40. letech 20. století na základě zvířecího modelu využívajícího autotransplantace vaječníků do potkaní sleziny. Transplantáty se vyvinuly v nádory u gonadektomovaných zvířat vystavených vysokým hladinám gonadotropinu, ale nedošlo k jejich transformaci, pokud byl jeden vaječník ponechán intaktní nebo bylo zvíře hypofyzektomováno, tj. v přítomnosti nízkých nebo normálních hladin gonadotropinu.65 Od té doby bylo popsáno několik zpráv o vzniku gonadotropin-dependentních gonadálních a extragonadálních nádorů u geneticky vnímavých spontánních66 nebo transgenních myších modelů.67-69 Za zmínku stojí, že gonadotropin-dependentní ovariální nádory v těchto modelech vznikaly převážně z buněk granulózy, a poskytovaly tak modely pouze pro menšinu (5 %) lidských ovariálních malignit. Gonadotropin-dependentní nádory varlat vznikající ve stejných myších modelech obvykle pocházejí ze Sertoliho buněk70 nebo z fetálních Leydigových71 buněk, ale je zajímavé, že dospělé Leydigovy buňky u myší se zdají být rezistentní vůči gonadotropinem indukované tumorigenezi. Tyto myší modely jsou užitečné pro studium mechanismů normálního a neoplastického růstu gonadotropinem podmíněných stromálních (endokrinních) buněk pohlavních žláz, ale ne pro nejčastější typ maligních gonadálních nádorů, tj. ovariální karcinomy vycházející z buněk OSE a nádory ze zárodečných buněk varlat. Existuje také několik modelů hlodavců pro nádory s OSE původem a u některých z nich bylo prokázáno, že gonadotropiny skutečně ovlivňují růst nádorů,72-75 a poskytují tak další experimentální důkaz pro in vitro zjištění o gonadotropin-dependentním růstu kultivovaných normálních a maligních OSE buněk (viz výše). Pokud však jde o přímé tumorigenní účinky gonadotropinů, je třeba tyto studie interpretovat opatrně, protože nerozlišují mezi přímými účinky na OSE a nepřímými účinky prostřednictvím stimulace ovariální steroidogeneze a dalších potenciálních parakrinních faktorů.
Extragonadální nádory
Potenciální role gonadotropinů v regulaci extragonadálních nádorů je vyvolána přítomností FSHR a zejména LHCGR v řadě extragonadálních normálních a nádorových tkání (viz výše). U transgenních myší, u nichž je zesíleno působení FSH nebo LH ve stejných tkáních, u nichž byla prokázána exprese receptorů pro tyto hormony, tj. v nadledvinách,76,77 mléčné žláze78,79 a hypofýze80 , byly skutečně nalezeny různé extragonadální nádory. U myší s nadměrnou expresí LH a/nebo hCG vzniká množství extragonadálních nádorů v kůře nadledvin, mléčné žláze a hypofýze (viz obrázek 1).69,81 Avšak navzdory možnosti přímého působení gonadotropinu v důsledku exprese LHCGR u všech těchto nádorů tomu tak zřejmě není, protože gonadektomie transgenních myší všechny extragonadální fenotypy ruší. Ačkoli tedy vysoké hladiny gonadotropinů jsou schopny vyvolat nádory v extragonadálních tkáních v modelech hlodavců, tyto účinky jsou vždy sekundární k gonadální stimulaci a hovoří proti přímému tumorigennímu účinku těchto hormonů.
Závěry
O expresi gonadotropinových receptorů v ovariálních a extraovariálních nádorech u lidí i v experimentálních zvířecích modelech existuje množství informací. Existují také důkazy in vivo, že vysoké hladiny gonadotropinu mohou podporovat gonadální i extragonadální tumorigenezi.
Většina důkazů o přímých účincích gonadotropinu na lidské nádory však pochází ze studií in vitro a výsledky o terapeutických účincích ablace gonadotropinu jsou přinejlepším skromné. Zvířecí modely s chronicky zvýšenými hladinami gonadotropinu jasně dokumentují vznik a/nebo urychlení růstu gonadálních a extragonadálních nádorů, ale účinky na ně se zdají být nepřímé prostřednictvím stimulace produkce gonadálních pohlavních hormonů. Rozpor mezi přesvědčivými přímými účinky gonadotropinů in vitro a jejich absencí in vivo je zarážející. Jedním z vysvětlení je, že závislost na gonadotropinu je patrná pouze v raných fázích tumorigeneze, poté se růst nádoru stává autonomním nebo závislým na jiných regulátorech. Pokud tomu tak je, lze od ablace gonadotropinu očekávat pouze omezené terapeutické účinky. Klinickým přínosem této informace může být poznání, že jedinci vystavení vysokým hladinám gonadotropinu mohou nést zvýšené riziko vzniku nádoru. Závěry týkající se karcinomu prsu jsou obzvláště problematické, protože byly prokázány jak protektivní, tak podpůrné účinky LH/hCG na tento nádor. Velmi nedávné zajímavé zjištění může oživit oblast gonadotropindependentní tumorigeneze. Radu a spol.2 studovali expresi FSHR v nádorech 1 336 pacientů a zjistili vysokou úroveň exprese FSHR v cévním endotelu v úzké oblasti obklopující širokou škálu nádorů včetně prostaty, prsu, tlustého střeva, pankreatu, močového měchýře, ledvin, plic, jater, žaludku, vaječníků a varlat. Toto vzrušující zjištění může otevřít řadu možností využití exprese FSHR, jako je zobrazování nádorů, cílení cytotoxických molekul na nádory a inhibice nádorové angiogeneze inhibicí sekrece a/nebo působení FSH.
Závěrem lze říci, že je klinicky i experimentálně dobře zdokumentováno, že gonadotropinem stimulovaná produkce gonadálních pohlavních hormonů může podporovat vznik hormonálně závislých nádorů v gonádách i v jiných tkáních. Naproti tomu důkazy o přímých tumorigenních účincích gonadotropinů se opírají především o studie in vitro a klinické a experimentální důkazy in vivo ještě zdaleka nejsou přesvědčivé a přesvědčivé.
.