Факторы роста как безопасный инструмент врачей-косметологов

А.Д. Чернышева, Е.С. Воробьёва, И.М. Афанасов, О.В. Сухоренкова, Э.А. Баткаев
ФГБУН Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина
и Ю.А. Овчинникова РАН; ООО «ДжиЭф Групп», Российский университет дружбы народов

---

Резюме: Актуальность. Стремление людей выглядеть молодыми и здоровыми инициирует новые научные исследования и разработки в области косметологии и молекулярной биологии. Наиболее перспективным и бурно развивающимся направлением в «науке о красоте» является космецевтика с факторами роста. Однако, существует мнение, что косметические продукты с факторами роста могут нести в себе потенциальные риски.

Цель: Провести анализ результатов научных исследований из доступных источников литературы, которые опровергают или подтверждают факты существующих опасений о возможном влиянии факторов роста на развитие опухоли.

Материалы и методы: Проанализированы результаты научных исследований об экспериментальном изучении наиболее распространенных в космецевтической отрасли факторов роста, разобраны исследования их влияний на внутриклеточные процессы. Рассмотрены механизмы процесса образования опухолевой ткани.

Результаты: Не обнаружено обоснованных данных, подтверждающих онкогенность и прямое канцерогенное действие рассмотренных факторов роста в форме белковых субстанций. Отмечено, что опухолевые клетки меньше, чем нормальные зависят от недостатка факторов роста, и в ходе прогрессии приобретают способность к самостоятельному синтезу факторов для аутокринного самоподдержания. Показана эффективность ряда факторов роста как компонентов препаратов противоопухолевой терапии.

Ключевые слова: космецевтика, факторы роста, онкогенез, безопасность.

---

Увеличение продолжительности жизни ведет к постепенному старению населения планеты, что ставит новые задачи перед эстетической медициной, косметологией и биотехнологией. Требования стареющего населения значительно возросли за последние несколько десятилетий. Люди хотят оставаться активными и выглядеть настолько молодыми и здоровыми, насколько это возможно. Наиболее перспективным и бурно развивающимся на данный момент направлением в «науке о красоте» является космецевтика с факторами роста. В настоящее время факторы роста могут считаться лучшими компонентами косметики не только для борьбы с возрастными изменениями, но и для профилактики старения. Факторы роста играют основную роль в восстановлении и ремоделировании дермальной инфраструктуры, так как они регулируют пролиферацию фибробластов и синтез внеклеточного матрикса. Имеются доказательства того, что локальное применение факторов роста стимулирует омоложение фотостареющей кожи лица,улучшая ее клинический вид, включая новый синтез коллагена и уменьшение глубины морщин. Клинические данные, демонстрирующие роль факторов роста в процессах ранозаживления, открыли новую эру в антивозрастной терапии (или терапии против старения). В связи с тем, что некоторые опухолевые клетки могут иметь рецепторы к определенным факторам роста, в настоящий момент существует мнение, что космецевтика с факторами роста может нести в себе потенциальные риски. Данный обзор посвящен анализу современной научной литературы связанной с возможным инициированием и/или потенциированием опухолевого роста при применении факторов роста.

Научные данные о применении «космецевтиков» в академической дерматологии немногочисленны,и на данный момент нет ни одного гранта Национального института здоровья США (NIH), выделенного на исследования в области космецевтики. Тем не менее, на рынке продукции для омоложения кожи лица существует большое количество продуктов, содержащих один или несколько факторов роста в своем составе. Факторы роста секретируются разными типами клеток, включая кератиноциты, фибробласты и меланоциты, из которых состоят эпидермальный и дермальный слои кожи. Факторы роста и цитокины запускают комплексные взаимодействия, вовлеченные в процессы ранозаживления. Известно, что факторы роста, участвующие в процессах ранозаживления, стимулируют образование нового коллагена, эластина и глюкозаминогликана и участвуют в процессе ангиогенеза. Основной целью «приручения» этих молекул для их использования в антивозрастной терапии является стимуляция фибробластов с последующей пролиферацией кератиноцитов, приводящие в итоге к коллагенезу и ремоделированию внеклеточного матрикса. С возрастом количество факторов роста уменьшается, процесс восстановления идет не так эффективно, как в молодости, что приводит к постепенному разрушению коллагена и видимым признакам старения — морщинам, пигментным пятнам, потере эластичности и огрубению. Обратить вспять процесс старения кожи можно, используя факторы роста, а вернее их потенциал активизировать процессы ранозаживления после таких процедур, как лазерный или химический пилинг. В числе наиболее интересных с точки зрения применения в составе мультифакторной косметики можно назвать следующие факторы роста человека: эритропоэтин (EPO), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор роста (G-CSF), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), эндотелиальный фактор роста сосудов (VEGF), факторы роста фибробластов 2 и 7 (FGF), эпидермальный фактор роста (EGF).

Несмотря на то, что факторы роста уже применяются в косметологии, безопасность их использования в качестве антивозрастной терапии до сих пор вызывает вопросы. В связи с этим был проведен углубленный анализ научной литературы по результатам исследований каждого из указанных выше факторов роста, с использованием поисковых систем Google, Pubmed, а также ресурсов www.clinicaltrials.gov и www.fda.gov. В перечисленных источниках производился поиск информации об увеличении частоты спонтанных опухолей у трансгенных по гену того или иного фактора роста мышей, а также, о наличии одобренных и успешно применяемых в клинике лекарственных препаратов, в состав которых входят рассматриваемые ростовые факторы.

Первый и самый известный фактор роста, который более 20 лет применяется для лечения людей — эритропоэтин (EPO). EPO является ключевым регулятором образования эритроцитов. Обычно EPO начинает секретироваться клетками различных тканей организма в ответ на местную или общую гипоксию. EPO — важнейший препарат пожизненного применения для всех пациентов с острой почечной недостаточностью, проходящих процедуру гемодиализа и для пациентов со злокачественными опухолями во время тяжёлой химиотерапии. Препарат производится десятками фармкомпаний, мировой объем продаж измеряется миллиардами долларов. Более 25 000 научных публикаций посвящено изучению роли и функций эритропоэтина. На сегодняшний день повышенной частоты развития опухолей вследствие применения эритропоэтина в литературе не описано. 

Не менее известный и активно используемый в лечении пациентов со злокачественными опухолями белок — гранулоцитарный колониестимулирующий фактор роста (G-CSF). G-CSF синтезируется стромальными и эндотелиальными клетками, фибробластами и моноцитами. Открытый более 30 лет назад, G-CSF — основной фактор роста, регулирующий пролиферацию, дифференцировку и терминальное созревание миелоидных предшественников нейтрофильных гранулоцитов, а также стимулирующий разнообразные функции зрелых нейтрофилов. Рекомбинантный G-CSF применяется при заболеваниях, сопровождающихся миелосупрессией и инфекционными осложнениями, как например при химио- и радиотерапии рака, СПИДе, хронической нейтропении, апластической анемии, остром миелолейкозе, миелодиспластическом синдроме, а также при трансплантации костного мозга. На данный момент зафиксировано более 1000 клинических испытаний G-CSF.
Препарат G-CSF Филграстим был одобрен FDA для терапии нейтропении, в том числе вызванной применением цитостатических лекарственных препаратов по поводу немиелоидных злокачественных новообразований еще в 1991 г. Гликозилированный рекомбинантный G-CSF продается под торговой маркой Граноцит (Ленограстим) в 74 странах мира. Таким образом, G-CSF не только не приводит к образованию или прогрессии рака, а наоборот успешно используется при его терапии.

Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) синтезируется Т-лимфоцитами, эндотелиальными клетками, моноцитами и фибробластами, стимулирует рост и дифференцировку гранулоцитов, макрофагов и эозинофилов. GM-CSF был открыт в 1985 г. и активно используется в клинике с 1991 г. после того, как был одобрен FDA (торговое название — Лейкин). Применяется для борьбы с нейтропенией, вызванной противоопухолевой химиотерапией и лейкопенией, вызванной недостаточностью костномозгового кроветворения, также используется для терапии инфекционных заболеваний, и для восстановления кроветворения после аутотрансплантации. Основным фармакологическим эффектом известных на сегодняшний день препаратов GM-CSF — молграмостима, сарграмостима (Лейкина) — является повышение числа нейтрофилов в крови, восстановление миелоидного кроветворения.

Был проведен поиск опубликованных на данный момент научных работ на предмет возможной связи GM-CSF с повышенной частотой возникновения опухолей. Найдена только одна публикация, в которой авторы утверждают, что у трансгенных мышей, с искусственной повышенной экспрессией GM-CSF, повышается частота возникновения ДМБА-индуцированных опухолей. Однако, наблюдаемое увеличение количества опухолей у трансгенных животных скорее всего обусловлено наличием трансгена, приводящим к тотальной поломке генома случайным встраиванием в него вектора. Дело в том, что авторы проводили сравнение трансгенных мышей со здоровыми животными, а не с контрольными мышами, со встроенным пустым вектором. В этом случае всегда сложно сказать, был ли эффект вызван присутствием интересующего гена, или это результат трансгенеза вектором, приводящей к генетическим поломкам.

Эндотелиальный фактор роста сосудов (VEGF),впервые описанный в 1989 г., является основным стимулятором васкулогенеза и ангиогенеза. Существует несколько различных факторов семейства сосудистых эндотелиальных факторов роста: VEGF-A; VEGF-B; VEGF-C; VEGF-D; VEGF-E и плацентарный фактор роста (PLGF). Наиболее изученным является белок VEGF-A, показавший себя мощным ангиогенным фактором в различных экспериментальных системах. VEGF-A ускоряет ранозаживление (например, диабетических язв) за счёт стимуляции ангиогенеза, мобилизации и привлечения к месту поражения клеток костного мозга. Клинические испытания эффективности и безопасности рекомбинатного VEGF165 (Telbermin), применяемого местно для лечения нейропатических диабетических язв стопы, продемонстрировали отсутствие побочных эффектов, что способствовало формированию положительную роли данного фактора в процессе ранозаживления. В настоящее время идут клинические испытания эффективности и безопасности генной терапии VEGF165 (Neovasculgen) у пациентов с диабетическими язвами стопы.

В условиях нормального развития организма основным продуцентом VEGF-A являются макрофаги. Известно, что эндотелиальный фактор роста сосудов играет главную роль в неоангиогенезе. В отсутствие кровоснабжения раковая опухоль не может вырасти более 1—2 мм в диаметре. Патологический ангиогенез способствует прогрессированию опухоли через ряд процессов, ведущих к устойчивому воздействию ангиогенных факторов, что приводит к прорастанию новых кровеносных сосудов, обеспечивающих питание растущей опухоли, облегчая ее быстрый рост. Повышая проницаемость сосудов, эндотелиальный фактор роста сосудов способствует экстравазации и метастазированию опухолевых клеток.

Таким образом, результаты вышеупомянутых исследований формируют оценку эндотелиального фактора роста сосудов как опасного с точки зрения онкологической угрозы белка и его использование в эстетической медицине и косметологии ограничивается. Однако, необходимо отметить, что в норме VEGF синтезируется, главным образом, макрофагами, тогда как опухолевые клетки приобретают способность синтезировать VEGF и использовать его в процессе неоангиогенеза, когда ситуация уже стала патологической. Иными словами, чтобы VEGF способствовал развитию раковой опухоли, необходимо наличие этой опухоли. В условиях гипоксии, связанной с активной пролиферацией опухолевых клеток экспрессируется индуцируемый при гипоксии фактор 1 (hypoxia inducible factor-1 — HIF-1), который как раз и стимулирует экспрессию опухолевыми клетками VEGF-A, который, в свою очередь, запускает сложную цепь событий, ведущих к образованию кровеносных сосудов и стромы. Показано, что опухолевые эндотелиальные клетки обладают повышенной чувствительностью к VEGF и повышенным уровнем экспрессии VEGF рецепторов -1 и -2. То есть уже малигнизированные клетки начинают экспрессировать VEGF и\или VEGF рецепторы, что обеспечивает им самодостаточность в построении собственной сосудистой сети. В настоящее время разрабатываются и используются в клинической практике препараты, позволяющие ингибировать негативное действие VEGF.

В результате поиска публикаций, которые демонстрировали бы увеличение частоты опухолей у VEGF трансгенных мышей, были обнаружены две статьи. В первой работе VEGF трансгенные мыши были скрещены с Min мышами (несущими мутацию в гене APC [APC] +/–, приводящую к спонтанному развитию опухолей кишечника). Авторы показали, что количество аденом кишечника у VEGF1-Min мышей в 6 раз превышало количество аденом у контрольных Min мышей. Однако, так же как и в случае с GM-CSF трансгенными мышами, описанными выше, не было поставлено корректного контроля с Min мышами, трансфецированными пустым вектором. Соответственно полученное увеличение частоты аденом скорее всего является результатом генетических нарушений, вызванных трансгенезом.

В другом исследовании авторы скрестили VEGF165 (VEGF165 ген под контролем MMTV промотера) трансгенных мышей MMTV-VEGF с мышами MMTV — средний Т-антиген вируса полиомы (MT) для получения VEGF/MT трансгенов. Они наблюдали увеличение частоты, количества и размера опухолей молочной железы у VEGF/MT мышей по сравнению с однопометными MT контролями. Отсутствие сравнения с мышами, получившим пустым вектором, используемым для трансфекции VEGF, понижает степень доверия к полученным результатам. К тому же авторы также отмечают, что частота спонтанных опухолей у VEGF трансгенных мышей была такой же, как и у однопометных контрольных мышей в течение всего двухлетнего периода наблюдений.

Другим интересным с точки зрения регенеративной медицины и косметологии семейством факторов являются факторы роста фибробластов, включающее на данный момент 18 факторов, секретируемых кератиноцитами, макрофагами, фибробластами, эндотелиальными клетками, хондроцитами и тучными клетками. Факторы роста фибробластов отвечают за пролиферацию фибробластов, которые в свою очередь участвуют в формировании внеклеточного матрикса, репарации повреждений кожи, стимуляции роста кератиноцитов и сосудов. В первую очередь это относится к фактору роста фибробластов 2 (FGF-2), который играет существенную роль в процессах ранозаживления, реэпителизации и ремоделирования тканей. С точки зрения борьбы со старением кожи использование FGF-2 представляется заслуживающей внимания и многообещающей стратегией, так как позволяет поддерживать уровень активности деления и синтеза фибробластов. In vitro исследования показали, что FGF-2 регулирует синтез различных компонентов внеклеточного матрикса, повышает подвижность кератиноцитов в процессе ре-эпителизации, усиливает миграцию фибробластов, ускоряет процессы ранозаживления в целом. Применение данного фактора в терапии пролежней дало обнадеживающие результаты. Клинические испытания продемонстрировали положительный эффект от использования FGF-2 у пациентов с ожогами 2 степени. Формирование грануляционной ткани и эпидермальная регенерация у пациентов, ожоги которых обрабатывались FGF-2, происходили значительно быстрее, чем у пациентов, получивших плацебо.

В настоящее время проводятся клинические испытания человеческого рекомбинантного FGF-2 под торговым названием Трафермин (Trafermin) для лечения пародонтоза. Это заболевание приводит к разрушению тканей пародонта, являясь основной причиной потери зубов у взрослых людей. Основная задача пародонтальной терапии сводится, таким образом, к регенерации тканей, утраченных вследствие пародонтита. М. Китамура с коллегами провели рандомизированное плацебо-контролируемое клиническое исследование III фазы для определения безопасности и эффективности клинического применения Трафермина. В нем приняли участие 328 взрослых пациентов с пародонтитом. Терапия FGF-2 приводила к существенному улучшению результата лечения по сравнению со стандартной терапией в отношении прироста кости через 36 недель после введения препарата.

Клиническое испытание, проведенное японскими учеными для оценки эффективности FGF-2 в лечении диабетических язв, выявило значительную разницу в скорости и эффективности заживления язв у пациентов, получивших FGF-2 в качестве терапии по сравнению с пациентами, получивших плацебо. Язвы, обработанные 0,01 % rh-bFGF уменьшились в размере на 75 % или более по сравнению с язвами, обработанными плацебо.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что FGF-2 уже активно используется в регенеративной биологии и медицине, и проведенные на данный момент клинические испытания подтверждают его безопасность. Однако, как и в случае с предыдущими факторами, необходимо убедиться в том, что экспрессия FGF-2 у трансгенных животных не повышает частоты возникновения опухолей.

В результате поиска была обнаружена одна публикация, в которой авторы для того, чтобы проанализировать возможную роль FGF-2 в прогрессии опухоли, использовали трансгенную мышиную модель (Tyrp1-Tag), в которой опухоли формируются в пигментном эпителии сетчатки глаза. Чтобы понять, зависит ли формирование опухолей от FGF-2, были созданы FGF-2-дефицитные мыши. Опухолевый рост и выживаемость Tyrp1-Tag трансгенных животных, дефицитных по гену FGF-2 (FGF-2 –/–), были идентичны опухолевому росту и выживаемости Tyrp1-Tag трансгенных мышей с нормальной экспрессией FGF-2. Клеточные линии, выделенные из опухолей пигментного эпителия сетчатки контрольных и FGF-2- дефицитных мышей культивировались in vitro, и после того, как образовались пигментные васкуляризованные опухоли, были подкожно введены FGF-2 –/– или FGF-2 +/+ голым мышам. Кинетика опухолевого роста не зависела от присутствия FGF-2. Авторы делают вывод о том, что FGF-2 не вызывает трансформации пигментного эпителия сетчатки глаза, и «опухолевый рост в целом не зависит от FGF-2».

Еще один член семейства факторов роста фибробластов — фактор роста фибробластов 7 (FGF-7) — играет важную роль в реэпителизации, стимулируя пролиферацию и миграцию кератиноцитов. Он также усиливает транскрипцию факторов, участвующих в детоксификации свободных радикалов кислорода, что приводит к подавлению апоптоза кератиноцитов и тем самым сохраняет их для реэпителизации. Одобренный FDA человеческий рекомбинантный FGF-7 под торговым названием Палифермин (Palifermin) с 2004 года используется для предотвращения и лечения орального мукозита у пациентов, страдающих злокачественными заболеваниями крови во время химио- или радио-терапии.

Обоснованных данных в литературе, которые демонстрировали бы увеличение частоты спонтанных опухолей у животных, трансгенных по гену FGF-7 не обнаружено.

Наиболее перспективным с точки зрения регенеративной медицины и косметологии является эпидермальный фактор роста (EGF). EGF играет важную роль в поддержании тканевого гомеостаза, так как он регулирует пролиферацию, рост и миграцию эпителиальных клеток. Он также участвует в процессах ангиогенеза, ранозаживления и регенерации тканей.

Рекомбинантный человеческий EGF стимулирует заживление поврежденных слизистых оболочек. Клинические испытания доказали эффективность и безопасность применения рекомбинантного человеческого EGF в лечении вызванного радио-терапией мукозита у больных раком головы и шеи. Также успешно проводятся клинические испытания EGF для лечения хронических диабетических язв стопы. EGF борется с клиническими проявлениями пурпурозного дерматита, способствуя утолщению кожи . EGF так же значительно уменьшает время заживления кожных язв у больных вульгарной пузырчаткой . Целый ряд клинических испытаний доказал эффективность и безопасность использования EGF для терапии язв и повреждений желудочнокишечного тракта.

Является ли использование EGF в клинике безопасным с точки зрения потенциирования опухолевой трансформации? Существует ряд экспериментальных данных, указывающих на роль EGF в промотировании рака, однако ни в одном из экспериментов не показано инициирование молекулами EGF образования раковых опухолей. Так, классические эксперименты демонстрируют участие EGF в развитии опухолевого процесса, индуцированного химическими или вирусными агентами. Однако эти данные вряд ли могут ретранслироваться в реальную клиническую ситуацию, так как существуют многочисленные эндогенные механизмы, предохраняющие нормальные клетки от не запрограммированного митогенного триггера. Клинические же данные свидетельствуют о том, что безопасность ЕGF проверена временем и многочисленными клиническими исследованиями.

Так, EGF активно используется с 1989 г. как местно — для улучшения заживления ран (16 клинических отчетов), так и внутривенно, орально или ректально — для лечения желудочно-кишечных язв (11 клинических отчетов). Отсутствие побочных эффектов продемонстрировано теми исследованиями, в которых пациентов наблюдали в течение 12 и 24 месяцев после лечения. При этом не обнаружено ни одного клинического отчета, который связывал бы клиническое использование EGF с раком. Многоцентровое общенациональное исследование на Кубе показало, что 15 лет использования сульфадиазина серебра с EGF в лечении ожогов не привело к росту опухолевых заболеваний у пациентов по сравнению с контролями.

Существует целый ряд доклинических исследований, доказывающих, что EGF не обладает генотоксическим, мутагенным или цитотоксическим эффектом. Более того, есть данные о том, что EGF может играть протективную роль в случае с химически-индуцированным раком прямой кишки. Все эксперименты с животными, получавшими EGF системно в течение длительного времени, демонстрировали доза-зависимую и обратимую гиперплазию эпителиальных органов, не сопровождающуюся фенотипической дифференцировкой.

Наиболее убедительным аргументом, подтверждающим безопасность EGF, является тот факт, что повышение экспрессии EGF у трансгенных мышей приводит к замедлению их роста и бесплодию, но не приводит к развитию опухолей.

Не секрет, что во многих эпителиальных опухолях человека рецептор к EGF амплифицирован или оверэкспрессирован, и сигнальная система полностью расбалансирована. Совершенно очевидно, что в таком случае любая терапия, включающая ЕGF или любой другой фактор роста, абсолютно противопоказана. В любом случае, перед назначением EGF или какого-либо другого фактора, необходимо удостоверится в том, что данный пациент не страдает онкологическими заболеваниями и не имеет к ним генетической предрасположенности. На самом деле, данное правило в равной степени должно применяться и ко всем одобренным препаратам, включая гормоны, мутагены и митогены.

В результате проведенного анализа литературных данных не выявлено убедительных и однозначных фактов, которые напрямую указывали бы на онкогенность рассмотренных выше факторов роста. Напротив, были обнаружены исследования, подтверждающие безопасность и эффективность применения многих факторов в клинике. Следует отметить, что современная концепция развития опухоли основывается на постулате о том, что поломки в генетическом материале клеток (точечные мутации, хромосомные аберрации и т. п.) являются ключевым драйвером злокачественной трансформации или переходу нормальной клетки в опухолевую . Обычно требуется 4—6 генетических поломок для того, чтобы началась злокачественная трансформация клетки, в то время как для того, чтобы эти изменения произошли, индивидуальная клетка должна быть изначально генетически нестабильной . Генетические изменения запускают множественную череду событий, ведущую  нарушению механизмов контроля за пролиферацией и дифференцировкой клеток и в конце концов к возникновению опухоли. В ходе опухолевой прогрессии злокачественные клетки приобретают ряд свойств, обеспечивающих неограниченный рост опухоли. К ним относятся иммортализация клеток, потеря контактного ингибирования, потеря способности клеток к дифференцировке, ингибирование апоптоза , способность к метастазированию, способность стимулировать ангиогенез, а также самодостаточность в пролиферативных сигналах. Последнее свойство означает пониженную потребность опухолевых клеток во внешних сигналах, необходимых им для роста и размножения, в первую очередь, факторов роста . Опухолевые клетки способны размножаться в среде с содержанием ростовых факторов в десятки и сотни раз меньшем, чем необходимо для пролиферации нормальных клеток. Такая пониженная потребность в ростовых факторах достигается неправильной работой системы внутриклеточной сигнализации  приводящей к секреции необходимых факторов роста самими трансформированными клетками; увеличению количества рецепторов факторов роста; запуску в отсутствие факторов роста цепи событий, аналогичной той, которая в норме инициируется связыванием факторов роста со своими рецепторами.

Таким образом, мутации в генах приводят в итоге к автономии от факторов роста, сопровождающейся амплификацией митогенных сигналов, генерируемых фактором роста и/или его рецептором. То есть факторы роста оказываются вовлеченными в процесс онкогенеза, когда он уже запущен, и опухоль вовсю прогрессирует. Применение же факторов роста, согласно результатам обзора, не может запустить злокачественную трансформацию и неконтролируемое деление клеток, так как к развитию рака приводят мутации на уровне рецепторов или непосредственно в ядре клетки, сами по себе факторы роста действуют только в рамках физиологического состояния клеток.

Версия для печати (.pdf)