Estrogeni kot kancerogeni dejavniki pri raku dojk
Breast cancer: estrogens as carcinogens
Jasmina-Živa černe,1 Srdjan Novakovic,2 Ksenija Geršak1
1	Ginekološka klinika, Univerzitetni klinični center Ljubljana, Šlajmerjeva 3,
1000 Ljubljana, Slovenija
2	Oddelek za molekularno diagnostiko, Onkološki inštitut Ljubljana, Zaloška 2,
1000 Ljubljana, Slovenija
Korespondenca/ Correspondence:
prof. dr. Ksenija Geršak, dr. med., Ginekološka klinika, Univerzitetni klinični center Ljubljana, Šlajmerjeva 3, 1000 Ljubljana, tel: +386 1 5225181, fax: +386 1 5222221, email: ksenija.gersak@ mf.uni-lj.si
Ključne besede:
estrogen, hormonsko nadomestno zdravljenje, dejavnik tveganja, rak dojk, epidemiologija
Key words:
estrogen, hormone replacement therapy, risk factor, breast cancer, epidemiology
Citirajte kot/Cite as:
Zdrav Vestn 2013; 82: 41-6
Prispelo: 6. mar. 2012, Sprejeto: 23. jul. 2012
Izvleček
Pomemben dejavnik tveganja za raka dojk je daljša izpostavljenost estrogenom in njihovim reaktivnim presnovkom. Kancerogeno delovanje estrogenov se izraža na dveh ravneh; estrogeni preko svojih receptorjev uravnavajo izražanje genov za rastne dejavnike in tako stimulirajo proliferacijo epitelnega tkiva dojk, oksidativni metaboliti estrogenov pa povzročajo poškodbe na molekuli DNA. Aktivnost metabolnih poti estrogenov se med posamezniki razlikuje zaradi polimorfizmov v genih, ki pri tem sodelujejo. V populaciji žensk je tako čas izpostavljenosti estrogenom in njihovim presnovkom različen. Z ugotavljanjem genetskih razlik lahko opredelimo skupino žensk z večjim tveganjem za raka dojk pri dodatni izpostavljenosti estrogenom s hormonskim nadomestnim zdravljenjem.
Abstract
The major known risk factors for breast cancer are associated with a prolonged exposure to increased levels of estrogens and their reactive metabolites. The mechanisms through which estrogens contribute to the carcinogenic process are complex. Evidence suggests the involvement of estrogen-receptor-mediated signalling which increases cell proliferation of mammary tissue. Furthermore, the metabolism of estrogens leads to the production of reactive metabolites, which exert genotoxic effects. Considerable inter-individual variability in the metabolic pathways of estrogens is attributed to polymorphisms in the genes encoding for enzymes involved in estrogen metabolism. These person-to-person differences define subpopulations of women with different lifetime exposure to estrogens and/or estrogen metabolites. Assessing these genetic differences is therefore relevant as it may help to identify postmenopausal women who are particularly susceptible to breast cancer if exposed to exogenous hormones by hormone replacement therapy.
Estrogeni kot dejavniki tveganja za rak dojk
Rak dojk je v razvitem svetu najpogostejši rak pri ženskah. Poleg demografskih dejavnikov (spol, starost, zemljepisna lega), obremenilne družinske anamneze in življenjskega sloga (čezmerno uživanje alkohola) med pomembnejše dejavnike tveganja za nastanek raka dojk prištevamo reprodukcijske značilnosti, kot so zgodnja menarha, neplodnost in nerodnost, pozna prva nosečnost, opustitev dojenja, pozna menopavza
ter debelost v pomenopavznem obdobju.1-3 Skupna lastnost reprodukcijskih dejavnikov tveganja je, da zvišujejo raven spolnih hormonov v telesu.
Poleg epidemioloških dejstev tudi veliko število eksperimentalnih podatkov kaže na povezavo med ravnijo spolnih hormonov v telesu in tveganjem za raka dojk. Višje koncentracije estrogenov in androgenov (an-drostendiona in testosterona, ki jih encim aromataza neposredno spremeni v estron in estradiol) v krvi in urinu so bile povezane z večjim tveganjem za raka dojk.4-6
Slika 1: Mehanizmi
kancerogenega delovanja
estrogenov (prirejeno po
Yager in sod., 2006).
Legenda:
E1 - estron;
E2 - estradiol;
2-OH-E1(E2) -
2-hidroksiestron
(estradiol);
4-OH-E1(E2) -
4-hidroksiestron
(estradiol);
16a-OH-E1-16a-
hidroksiestron;
ER - estrogenski
receptor.
Dodatna izpostavljenost estrogenom s hormonskim nadomestnim zdravljenjem
Hormonsko nadomestno zdravljenje (HNZ) je najbolj učinkovita oblika preprečevanja klimakteričnih simptomov. Ker pa je povezava med HNZ in večjim tveganjem za raka dojk biološko verjetna, obstajajo nasprotujoča si mnenja o primernosti tovrstnega zdravljenja.
V zadnjih dvajsetih letih so bile narejene številne raziskave z namenom doseči končno stališče o varnosti HNZ. Obsežne randomizirane in s placebom kontrolirane klinične raziskave in opazovalne epidemiološke raziskave so ugotovile, da uporaba HNZ kaže zmerno ali malo večje tveganje za raka dojk.7-11
Vpliv HNZ na tveganje za raka dojk je opredelila randomizirana in s placebom kontrolirane raziskave Women's Health Ini-
tiative/'8 Prva skupina je vključevala 16.608 pomenopavznih žensk z maternico, ki so uporabljale konjugirani konjski estrogen in medroksiprogesteron acetat. Druga skupina je vključevala 10.739 histerektomiranih žensk, ki so uporabljale le konjugirani konjski estrogen. Rezultati raziskave so pokazali, da HNZ poveča incidenco raka dojk, vendar le pri uporabnicah kombiniranega (estrogen in progestin) HNZ (prva skupina: relativno tveganje 1.26, 95-odstotni interval zaupanja 1.00-1.59; druga skupina: relativno tveganje 0.77, 95-odstotni interval zaupanja 0.591.01). Med odmevne raziskave sodi tudi opazovalna epidemiološka raziskava Million Women Study, ki je vključevala 1.084.110 žensk.9 Ugotovitve so bile sledeče: tveganje za raka dojk je bilo večje pri trenutnih uporabnicah HNZ (relativno tveganje 1.66, 95-odstotni interval zaupanja 1.58-1.75) kot pri tistih, ki so kadar koli v preteklosti uporabljale HNZ (relativno tveganje 1.01, 95-od-stotni interval zaupanja 0.94-1.09); tveganje
Slika 2: MetaboLizem estrogena (prirejeno po Yager in sod., 2006). Legenda: E1 - estron; E2 - estradiol; 2-OHE1(E2) -2-hidroksiestron (estradiol); 4-OHE1(E2) -4-hidroksiestron (estradiol);
E1(E2)-2,3-SQ - estron
(estradiol)-2,3-
semikinon;
E1(E2)-3,4-SQ - estron
(estradiol)-3,4-
semikinon;
E1(E2)-2,3-Q - estron
(estradiol)-2,3-kinon;
E1(E2)-3,4-Q - estron
(estradiol)-3,4-kinon.
za raka dojk je bilo večje pri uporabnicah kombiniranega HNZ (relativno tveganje 2.00, 95-odstotni interval zaupanja 1.882.12) kot pri uporabnicah samo estrogena (relativno tveganje 1.30, 95-odstotni interval zaupanja 1.21-1.40); pri uporabnicah HNZ je tveganje za rak dojk naraščalo sorazmerno z leti uporabe. V skladu s navedenim je v preteklih letih skupaj z upadom uporabe HNZ v številnih državah upadla tudi incidenca raka dojk.12
Mehanizmi kancerogenega delovanja estrogenov in oksidativnih presnovkov estrogenov
Mehanizmi kancerogenega delovanja estrogenov vključujejo povečano stimulacijo proliferacije epitelnega tkiva dojk ter nastanek poškodb na molekuli DNA, ki jih povzročajo oksidativni metaboliti estrogenov (Slika 1).
Vezava estrogena na svoj jedrni estrogenski receptor (ER) povzroči konformacijsko spremembo receptorja, ki se loči od inhibi-cijskega kompleksa šaperonov in dimerizira. V tej obliki se veže na značilna palindrom-
ska zaporedja na promotorskih regijah tarč-nih genov. Na ta kompleks se vežejo še drugi regulacijski proteini, večinoma koaktivator-ji, ki inducirajo izražanje genov. Estrogeni so poleg klasičnih regulatorjev izražanja genov preko svojih jedrnih receptorjev odgovorni tudi za prenos signala preko podtipa membransko vezanih ER, ki predstavljajo majhen delež vseh ER, in so lokaliziranih v kaveolah. Le-ti sodelujejo pri uravnavanju ionskih kanalov v celični membrani in pri aktiviranju z mitogeni aktivirane protein-ki-nazne (MAPK) in drugih signalnih poti.13 Od estrogena posredovano izražanje tarčnih genov za različne rastne dejavnike in akti-vacija MAPK in drugih signalnih poti tako stimulira proliferacijo epitelnega tkiva dojk, poveča število celičnih delitev in s tem tudi možnost nastanka mutacij/4
Novejši dokazi podpirajo tudi vlogo oksidativnih presnovkov estrogenov kot ini-ciatorjev kancerogeneze/'!5 Za razliko od ostalih steroidnih hormonov imajo namreč estrogeni obroč A aromatski. Ta strukturna značilnost povzroči med presnovo tvorbo reaktivnih katehol estrogenov, estrogen se-mikinonov in kinonov, ki so odgovorni za nastanek oksidativnih in estrogenskih aduk-tov na molekuli DNA (Slika 2).
Metabolizem estradiola in estrona se začne s hidroksilacijo obroča A steroidnega jedra (2-hidroksilacija, 4-hidroksilacija) ali obroča D steroidnega jedra (i6a-hidroksilacija). Kancerogeni učinek povezujejo s 4-hidro-ksiliranimi derivati,16 saj je bilo v rakavem tkivu dojk razmerje koncentracij med 4-hi-droksiestrogeni in 2-hidroksiestrogeni kar 4 : 1.17 Poleg tega tvorijo estrogen-34-kinoni (nastanejo z nadaljnjo oksidacijo iz 4-hidro-ksiestrogenov) nestabilne povezave s purini na molekuli DNA, kar vodi do nastanka visoko mutagenih apurinskih mest. V nasprotju z estrogen-3,4-kinoni, tvorijo estro-gen-2,3-kinoni (nastanejo z nadaljnjo oksi-dacijo iz 2-hidroksiestrogenov) z molekulo DNA stabilne povezave, dokler jih DNA popravljalni mehanizmi ne odstranijo. 18
Prva linija dokazov, ki podpira hipotezo o genotoksičnem delovanju metabolitov estrogenov, je vezana na njihovo prisotnost v tkivu dojk. V rakavem tkivu dojk so dokazali višjo raven reaktivnih 4-hidroksiestro-genov in nižjo raven zaščitnih metoksikate-hol estrogenov. V nasprotju s tem je bila v normalnem tkivu dojk višja raven zaščitnih 2-hidroksiestrogenov in metoksikatehol estrogenov. Raven estrogen kinonov je bila trikrat višja pri bolnicah z rakom dojk kot pri zdravih kontrolah, kar pri bolnicah z rakom dojk kaže na večjo možnost nastanka napak na molekuli DNA/9
Druga linija dokazov prihaja iz asocia-cijskih raziskav, ki so ugotavljale vpliv poli-morfizmov v genih, ki so vpleteni v presnovo estrogenov na tveganje za rak dojk. Estroge-ni se v prvem koraku aktivirajo do katehol estrogenov s pomočjo citokromov P450 (CYP). Katehol estrogeni se inaktivirajo s katehol-O-metiltransferazami (COMT) ali nadalje tvorijo semikinone, ki s kinoni vstopajo v redoksne reakcije, pri čemer nastajajo še reaktivne kisikove spojine. Kinoni se konjugirajo z glutationom, reakcijo katalizirajo glutation-S-transferaze (GST), reaktivne ki-sikove spojine pa se inaktivirajo s pomočjo superoksidnih dizmutaz (SOD). Individualna aktivnost večine omenjenih encimov se razlikuje tudi za večkratni faktor. 16'20 V populaciji žensk je tako čas izpostavljenosti estrogenom in njihovim presnovkom različen.
V	številnih associacijskih raziskavah pa je bilo le nekaj povezav med polimorfnimi aleli in rakom dojk tudi statistično potrjenih in dokazanih.20-26 To ni presenetljivo, če upoštavamo dejstva, da je patogeneza raka dojk multifaktorska in genetsko ozadje po-ligensko. Zato je zelo verjetno, da vsak posamezen polimorfizem prispeva le majhen delež h končnemu fenotipu. Neskladja teh raziskav so najverjetneje posledica napačno pozitivnih povezav, do katerih je prišlo naključno, nizke penetrance posameznih genov, premajhne statistične moči testov, ki tako niso uspeli odkriti povezav in dejanskih razlik v povezavah med različnimi populacijami.
Izsledki asociacijske raziskave na slovenski populaciji pomenopavznih žensk
V	sodelovanju Ginekološke klinike, Univerzitetni klinični center Ljubljana in Onkološkega inštituta Ljubljana je v letih 2006-2011 potekala raziskava primerov s kontrolami na vzorcu 784 slovenskih bolnic z rakom dojk (študijska skupina) in 709 zdravih žensk (kontrolna skupina). Študij -sko skupino za nadaljnjo genetsko analizo je sestavljalo 530 žensk, kontrolno skupino pa 270 žensk. To je bila prva asociacijska raziskava v zvezi z ugotavljanjem vpliva HNZ in genetskih dejavnikov na tveganje za nastanek raka dojk v slovenski populaciji po-menopavznih žensk. Naše ugotovitve so bile naslednje:27-3o
•	Zaradi celostne obravnave žensk brez predhodnih sprememb na dojkah HNZ ni bilo povezano z večjim tveganjem za raka dojk. Tveganje je bilo značilno manjše pri uporabnicah estrogenskega HNZ in se z daljšim časom uporabe ni bistveno spremenilo. Dejavniki, ki so bili povezani z večjim tveganjem za raka dojk, so debelost v pomenopavzi, kajenje > 10 cigaret/dan in sorodnica/e v prvem kolenu z rakom dojk in/ali rakom jajčnikov.
•	Nekateri dejavniki tveganja za raka dojk so se razlikovali glede na status hormonskih receptorjev. HNZ je bilo povezano
z manjšim tveganjem za hormonsko odvisen, ER+ in progesteronski receptor (PR)+, podtip raka dojk, na hormonsko neodvisne (ER"PR") tumorje pa ni imelo značilnega vpliva.
•	Posamezni polimorfizmi v genih, ki so vpleteni v metabolizem estrogenov (CYPiBi c. 1294C>G, COMT c. 472G>A, GSTPi c. 313A>G in MnSOD c. 47T>C), niso imeli vpliva na tveganje za raka dojk. Prav tako se njihov vpliv na raka dojk ni razlikoval glede na ER status tumorjev.
•	Specifične kombinacije izbranih poli-morfnih alelov v genih, ki so vplete -ni v metabolizem estrogenov (CYP1B1 c. 1294C > G, COMT c. 472G > A, GSTPi c. 313A > G in MnSOD c. 47T > C), so bile povezane z večjim tveganjem za raka dojk.
•	Tveganje za raka dojk je bilo pri dolgotrajnem HNZ (uporaba HNZ: > 5 let) glede na kratkotrajno HNZ (uporaba HNZ: i< 5 let) večje pri posameznicah, ki nosijo vsaj en polimorfni alel MnSOD c. 47C.
Zaključek
Izsledki tovrstnih genetskih raziskav bi lahko igrali pomembno vlogo v vsakodnevni klinični praksi; z ugotavljanjem polimorf-nih alelov v genih, ki so vpleteni v metaboli-zem estrogenov, bi opredelili skupino žensk z večjim tveganjem za raka dojk pri dodatni izpostavljenosti estrogenom s HNZ. Ker pa gre za prve tovrstne ugotovitve v slovenski populaciji pomenopavznih žensk, je potrebno rezultate obravnavati previdno in poudariti pomen dodatnih raziskav, ki bodo prispevale k zanesljivejšemu odgovoru.
Literatura
1.	Travis RC, Key TJ. Oestrogen exposure and breast cancer risk. Breast Cancer Res 2003; 5: 239-47.
2.	Yager JD, Davidson NE. Estrogen Carcinogenesis in Breast Cancer. N Engl J Med 2006; 354: 270-82
3.	Folkerd EJ, Martin LA, Kendall A, Dowsett M. The relationship between factors affecting endogenous oestradiol levels in postmenopausal women and breast cancer. J Steroid Biochem Mol Biol 2006; 102: 250-5.
4.	Kendall A, Folkerd EJ, Dowsett M. Influences on circulating oestrogens in postmenopausal women: Relationship with breast cancer. J Steroid Biochem Mol Biol 2007; 103: 99-109.
5.	Key T, Appleby PN, Barnes I, Reeves G, Endogenous Hormones and Breast Cancer Collaborative Group. Endogenous sex hormones and breast cancer in postmenopausal women: reanalysis of nine prospective studies. J Natl Cancer Inst 2002; 94: 606-16.
6.	Onland-Moret NC, Kaaks R, van Noord PA, Ri-naldi S, Key T, Grobbee DE et al. Urinary endogenous sex hormone levels and the risk of post-menopausal breast cancer. Br J Cancer 2003; 88:
1394-9.
7.	Writing Group for the Women's Health Initiative Investigators. Risk and benefits of estrogen plus progestin in healthy postmenopausal women: principal results from the Women's Health Initiative randomized controlled trial. JAMA 2002; 288:
321-33.
8.	The Women's Health Initiative Steering Committee. Effects of Conjugated Equine Estrogen in Women's Health Initiative Randomized Controlled Trial Postmenopausal Women With Hysterectomy: The Women's Health Initiative Randomized Controlled Trial. JAMA 2004; 291: 1701-12.
9.	Million Women Study Collaborators. Breast Cancer and hormone-replacement therapy in the Million Women Study. Lancet 2003; 362: 419-27.
10.	Beral V, Reeves G, Bull D, Green J for the Million Women Study Collaborators. Breast Cancer Risk in Relation to the Interval Between Menopause and Starting Hormone Therapy. J Natl Cancer Inst 2011; 103: 296-305.
11.	Salagame U, Canfell K, Banks E. An epidemiolo-gical overview of the relationship between hormone replacement therapy and breast cancer. Expert Rev Endocrinol Metab 2011; 6: 397-409.
12.	Ravdin PM, Cronin KA, Howlader N, Berg CD, Chlebowski RT, Feuer EJ et al. The decrease in breast-cancer incidence in 2003 in the United States. N Engl J Med 2007; 356: 1670-4.
13.	Singh RR, Kumar R. Steroid hormone receptor signaling in tumorigenesis. J Cell Biochem 2005;
96: 490-505.
14.	Pike MC, Spicer DV, Dahmoush L, Press MF. Oestrogens, progestogens, normal breast cell proliferation, and breast cancer risk. Epidemiol Rev 1993;
15: 17-35.
15.	Yager JD. Endogenous oestrogens as carcinogens through metabolic activation. J Natl Cancer Inst Monogr 2000; 27: 67-73.
16.	Mitrunen K, Hirvonen A. Molecular epidemiology of sporadic breast cancer. The role of polymorphic
genes involved in oestrogen biosynthesis and metabolism. Mutation Research 2003; 544: 9-41.
17.	Liehr JG. Is estradiol a genotoxic mutagenic carcinogen? Endocr Rev 2000; 21: 40-54.
18.	Cavalieri E, Frenkel K, Liehr JG, Rogan E, Roy D. Estrogens as Endogenous Genotoxic Agents -DNA Adducts and Mutation. J Natl Cancer Inst Monogr 2000; 27: 75-93.
19.	Rogan EG, Badawi AF, Devanesan PD, Meza JL, Edney JA, West WW et al. Relative imbalances in estrogen metabolism and conjugation in breast tissue of women with carcinoma: potential bio-markers of susceptibility to cancer. Carcinogene-sis 2003; 24: 697-702.
20.	Dunning AM, Healey CS, Pharoah PD, Teare MD, Ponder BA, Easton DF. A systematic review of genetic polymorphisms and breast cancer risk. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 1999; 27: 843-54.
21.	Pharoah PD, Tyrer J, Dunning AM, Easton DF, Ponder BA. Association between Common Variation in 120 Candidate Genes and Breast Cancer Risk. PLoS Genetics 2007; 3: e42.
22.	Justenhoven C, Hamann U, Schubert F, Zapatka M, Pierl CB, Rabstein S et al. Breast cancer: a candidate gene approach across the estrogen metabolic pathway. Breast Cancer Res Treat 2008; 108:
137-49.
23.	Reding KW, Weiss NS, Chen C, Li CI, Carlson CS, Wilkerson HW et al. Genetic Polymorphisms in the Catechol Estrogen Metabolism Pathway and Breast Cancer Risk. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2009; 18: 1461-7.
24.	Marchand LL, Donlon T, Kolonel LN, Henderson BE, Wilkens LR. Estrogen Metabolism-Related Genes and Breast Cancer Risk: The Multiethnic Cohort Study. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2005; 14: 1998-2003.
25.	Wen W, Cai Q, Shu XO, Cheng JR, Parl F, Pierce L et al. Cytochrome P450 1B1 and Catechol-O--Methyltransferase Genetic Polymorphisms and Breast Cancer Risk in Chinese Women: Results from the Shanghai Breast Cancer Study and a Meta-analysis. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev
2005; 14: 329-35.
26.	Mavaddat N, Dunning AM, Ponder BAJ, Easton DF, Pharoah PD. Common Genetic Variation in Candidate Genes and Susceptibility to Subtypes of Breast Cancer. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2009; 18: 255-9.
27.	Cerne JZ, Ferk P, Leskosek B, Gersak K. Hormone replacement therapy and some breast cancer risk factors among Slovenian postmenopausal women. Climacteric 2011; 14: 458-63.
28.	Cerne JZ, Ferk P, Frkovic-Grazio S, Leskosek B, Gersak K. Risk factors for HR and HER2 defined breast cancer in Slovenian postmenopausal women. Climacteric 2012; 15: 68-74.
29.	Cerne JZ, Pohar-Perme M, Novakovic S, Frkovic--Grazio S, Stegel V, Gersak K. Combined effect of CYP1B1, COMT, GSTP1 and MnSOD genotypes and risk of postmenopausal breast cancer. J Gyne-col Oncol 2011; 22: 110-9.
30.	Cerne JZ, Novakovic S, Frkovic-Grazio S, Pohar--Perme M, Stegel V, Gersak K. Estrogen metabolism genotypes, use of long-term hormone replacement therapy and risk of posmenopausal breast cancer. Oncol Rep 2011; 26: 479-85.