Витамин D пересек границы метаболизма кальция и фосфатов и стал важным фактором обеспечения важнейших физиологических функций. Это стероидный гормон с эндокринным, паракринными и аутокринным эффектом. Под влиянием солнечных ультрафиолетовых лучей дегидрохолестерин в коже превращается в провитамин D3, из которого быстро образуется витамин D3. В крови, связываясь с витамин-D-связывающим протеином (DBP), витамин транспортируется в печень, где с помощью фермента 25-гидроксилазы (CYP27A1) превращается в 25-гидроксихолекальциферол (25-OHD3) – основную циркулирующую форму витамина D, по уровню которой в крови судят об обеспеченности витамином D.
В почках под влиянием фермента CYP27B1 – α-гидроксилазы происходит второй этап гидроксилирования, что приводит к синтезу физиологически активного D-гормона – 1,25-дигидроксивитамина D (1,25OH2D)-кальцитриола [1]. Установлено, что во многих тканях присутствует собственная 1α-гидроксилаза для образования активной формы D-гормона, создавая высокие внутриклеточные концентрации 1,25OH2D [2].
Дефицит витамина D определяется при уровне 25(OH)D в сыворотке крови менее 20 нг/мл, значения между 20–30 нг/мл должны расцениваться как «недостаточность» витамина D, а оптимальный уровень – от 30 до 70 нг/мл, особенно для пожилых людей [2, 3]. Биологически активная форма витамина D связывается с рецептором (VDR) и взаимодействует с нуклеотидными последовательностями генов-мишеней, что и приводит к реализации биологических эффектов витамина D.
Витамин D модулирует активность более чем 800 генов, отвечающих за иммуногенез, пролиферацию, регуляцию апоптоза, клеточную дифференцировку, степень инвазии, ангиогенеза и метастазирования. В настоящее время установлено, что дефицит витамина D затрагивает широкий спектр острых и хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистую патологию, ожирение, сахарный диабет, депрессивные состояния и болезнь Альцгеймера, а также рак различной локализа-ции [4–8].
Результаты исследований последних лет обратили внимание на значение витамина D в процессах канцерогенеза. Экспрессия рецепторов витамина D обнаружена в клетках меланомы, рака молочной железы, аденокарциномы толстой кишки, рака эндометрия и предстательной железы, рака мочевого пузыря [9]. Огромный интерес представляет связь витамина D и рака молочной железы. Представляя достаточно гетерогенную по морфологии и иммуногистохимии группу заболеваний, рак молочной железы до сих пор не имеет высокоэффективных мер профилактики и лечения.
Некоторые исследования обнаружили корреляцию между раком молочной железы и доступностью солнечных лучей [10, 11]. Показано наличие прямой связи между дефицитом витамина D и раком молочной железы [12–15]. Представляет интерес мета-анализ 1760 наблюдений: результаты показали четкую зависимость между частотой рака молочной железы и уровнем витамина D в сыворотке крови. Самая высокая частота рака молочной железы была у женщин с самым низким показателем 25(OH)D – менее 13 нг/мл [10, 14]. Результаты перспективных когортных исследований «Женское здоровье» [16] установили более низкий риск рака молочной железы у женщин при ежедневном потреблении витамина D более 20 мкг (800 МЕ) в день, чем 10 мкг (400 МЕ).
P.J. Goodwin и соавт. [17] сообщили, что женщины с ранними стадиями рака молочной железы и концентрацией 25(OH)D менее 20 нг/мл имели повышенный риск отдаленных рецидивов и смерти по сравнению с теми, чьи концентрации были больше, чем 29 нг/мл.
Установлено, что и нормальные, и опухолевые ткани молочной железы экспрессируют рецепторы витамина D (VDR). Это подтверждается ускоренным развитием молочной железы во время беременности у животных с отсутствием гена [18]. Показан защитный эффект VDR: у мышей с инактивированным геном VDR в процессе индуцирования аденокарциномы молочной железы 7,12 диметилбензантраценом, чаще и быстрее развивались более агрессивные опухоли [19]. В целом, исследования на животных показали, что дефицит VDR является причиной роста, снижения дифференцировки и нарушения апоптоза в клетках молочной железы, увеличивая риск развитие опухоли.
Весьма важным аспектом дефицита витамина D является полиморфизм гена (выделено более 470) его рецептора. Полиморфные гены могут быть физиологически менее активными и не связываться с витамином D [20]. Роль полиморфизмов VDR еще не до конца изучена, однако некоторые из них наиболее вероятно связаны с риском развития рака молочной железы. К ним относят Fok1, Cdx2, Bsm1, Apa1, Taq1 b и Poly (А). Мета-анализ обнаружил значительное увеличение риска рака молочной железы среди лиц с генотипом Fok1 ff [21, 22]. Аллель f приводит к образованию биологически менее активного белка VDR, что снижает его функциональные возможности. Следовательно, при генотипе ff на тканевом уровне последствия будут такими же, как при дефиците витамина D [23, 24]. Более того, клетки с генотипом Fok1 ff характеризуются повышенной экспрессией провоспалительных генов. Таким образом, генотип VDRff играет существенную роль в повышении риска рака молочной железы и может определять группы населения, которым целесообразны не только профилактика, но и, возможно, лечение витамином D при развившейся патологии [25].
Установлена связь гомозиготного полиморфизма VDR Apa1 A2/A2 с индивидуальным повышенным риском рака молочной железы [26]. Оказалось, что у женщин с повышенным риском в 64% случаев определялся гомозиготный полиморфизм рецептора витамина D Apa1 A2/A2, по сравнению с 34% в общем исследовании, что позволило отнести генетический гомозиготный полиморфизм VDR Apa1 A2/A2 к факторам повышенного риска развития рака молочной железы.
A.C. Lundin и соавт. [27] описали влияние полиморфизмов VDR на прогрессирование рака молочной железы. Было установлено, что гомозиготы bb при генотипе Bsm I имеют повышенный риск рака молочной железы по сравнению с гетерозиготами Bb или гомозиготами дикого типа BB [28].
Синтез активной формы витамина D возможен во многих клетках организма. Молочная железа, в частности, содержит фермент 1α-гидроксилазу, необходимую для синтеза 1,25(OH)2D. Локально синтезированный высокоактивный 1,25(OH)2D регулирует пролиферацию клеток молочной железы. Такая паракринная продукция витамина D играет важную роль в развитии и нормальном функционировании молочной железы. Есть свидетельства того, что этот гомеостаз нарушается в клетках рака молочной железы. В первую очередь, это связано с экспрессией CYP27B1 и CYP24A. Если CYP27B1, кодируя фермент 1α-гидроксилазу, отвечает за синтез биологически активной формы витамина D, то CYP24A1, экспрессируя фермент 24-гидроксилазу, регулирует катаболизм витамина D. В ходе злокачественной трансформации опухолевые клетки теряют способность синтезировать активную форму витамина D и реагировать на VDR, что увеличивает деградацию этого гормона. Отсюда следует, что нарушения путей метаболизма витамина D в тканях молочной железы также важны, как и абсолютный уровень витамина D в сыворотке крови [29].
Большинство исследований, посвященных витамину D и патологии молочной железы, относятся преимущественно к раку молочной железы. Остается открытым вопрос возможности первичной профилактики рака молочной железы в группах повышенного риска этого заболевания. В этом контексте огромное значение представляют данные, полученные при ретроспективном исследовании, проведенном в Бразилии [29]. Исследование охватило 379 случаев доброкачественных поражений молочной железы (ДПМЖ), 189 – карциномы in situ, 350 – инвазивных карцином и 29 – нормальной ткани молочной железы. Основной целью такого исследования стало иммуногистохимическое исследование рецепторов витамина D и его основных регуляторных протеинов (CYP27B1 и CYP24A1) в ткани нормальной молочной железы и при различной патологии: доброкачественных поражениях, карциноме in situ и инвазивном раке. Было показано, что VDR, CYP27B1 и CYP24A1 определяются в различных тканях молочной железы в разных количествах. Так, нормальная ткань молочной железы характеризовалась 100% экспрессией VDR, высокой экспрессией CYP27B1 – в 63,6% и низкой экспрессией CYP24A1 – в 29,6% случаев. Аналогичные результаты получены при исследовании доброкачественных поражений молочной железы: высокий процент экспрессии VDR – в 93,5%, CYP27B1 – в 55,8% и низкий CYP24A1 – в 19% случаев. То есть, при доброкачественных поражениях молочной железы (ДПМЖ) сохраняется высокая биологическая активность витамина D. Самыми низкими уровнями экспрессии всех трех белков характеризовалась атипическая протоковая гиперплазия.
В случаях карциномы in situ, по сравнению с нормальной тканью молочной железы и ДПМЖ, было обнаружено значительное снижение экспрессии VDR. Его уровень составил всего 47,3%, что в 2 раза ниже показателей в нормальной ткани молочной железы и ДПМЖ. Высокий уровень экспрессии CYP27B1 – 66,4% позволяет говорить о сохраненном локальном синтезе биологически активного витамина D, но значительно повышенный уровень экспрессии CYP24A1 – 56,0% свидетельствует о повышении катаболизма витамина D. Важно, что при изучении других биомаркеров рака молочной железы была выявлена положительная прямая корреляция между экспрессией VDR рецепторов и рецепторов к эстрогену. В эстрогенпозитивных опухолях частота обнаружения VDR была выше и составила 74,2% [29]. В случаях инвазивных опухолей имеется более глубокий дефицит витамина D. Он обусловлен не только снижением экспрессии VDR, но и нарушением обоих путей метаболизма витамина D: снижением синтеза активной формы витамина D на фоне повышения его катаболизма. Таким образом, нормальная ткань молочной железы и доброкачественные поражения характеризуются высоким уровнем экспрессии VDR, синтеза биологически активного витамина D и низким уровнем катаболизма витамина. Это определяет высокую локальную биологическую активность витамина D в тканях молочной железы. Когорта же злокачественных поражений отличается низким уровнем экспрессии VDR на фоне повышенного катаболизма витамина D. При этом карцинома in situ отличается от инвазивной опухоли более высоким уровнем локального синтеза активной формы витамина.
Плотность молочной железы, по данным маммографии, является одним из основных диагностических признаков, определяющих факторы риска развития рака. Благодаря своим антипролиферативным и проапоптотическим свойствам, витамин D связан с низкой плотностью молочных желез и может способствовать предотвращению рака молочной железы. Показано наличие корреляции между уровнем сывороточного витамина D и плотностью молочных желез [30]. В то же время другое исследование у женщин в возрасте от 55 до 70 лет не выявило значимой связи между плотностью молочной железы и уровнем сывороточного витамина D [31].
Была изучена корреляция между потреблением кальция и витамина D с пищей или пищевыми добавками и плотностью молочной железы у женщин в пре- и постменопаузе [32]. Показано, что снижение плотности молочной железы, по данным маммографии, зарегистрировано среди женщин в пременопаузе, принимающих ежедневно 400 МЕ витамина D и 1000 мг кальция. У пациенток в постменопаузе не было выявлено связи между приемом кальция и витамина D и плотностью молочной железы. Таким образом, выраженное влияние витамина D на плотность молочной железы у женщин в пременопаузе связано с подавлением эстрогензависимой пролиферативной активности, изначально более высокой, чем у женщин в постменопаузе [33, 34].
Возможность витамин D-зависимой регуляции рецепторов к эстрогену и подавления действия эстрогенов в клетках рака молочной железы подтверждена экспериментально [35] и может быть предпосылкой для разработки недорогого и эффективного средства профилактики рака молочной железы.
Статистический анализ исследований по профилактическому приему витамина D при раке молочной железы в составе пищевых добавок противоречив [36, 37]. Это обусловлено разными дозами витамина D в контролируемых исследованиях, которые колебались в пределах от 400 МЕ до 1100 МЕ витамина D. При этом снижение риска рака на 60% обнаружено в исследовании, где использовали 1100 МЕ витамина D. Установлено также снижение заболеваемости раком молочной железы у женщин, получающих 1000 МЕ витамина D в сутки [38].
Влияние витамина D на течение развившегося заболевания до сих пор спорно. Анализ результатов лечения пациенток, получавших химиотерапию неметастатического рака молочной железы и добавки витамина D, имели статистически достоверное улучшение безрецидивной выживаемости [39].
Уровень 25(ОН)D более 21 нг/мл был связан со значительно сниженной смертностью у пациенток с раком груди [40]. Проанализирована связь между уровнем витамина D и риском отдаленного рецидива у 512 пациенток с ранними стадиями рака молочной железы [41]. Интервал безрецидивной выживаемости был меньше у пациенток с дефицитом витамина D. При этом наилучшие показатели в плане выживаемости были получены при уровне витамина D 32–44 нг/мл. В то же время испытания в Национальном институте рака в Канаде не обнаружили ассоциации между сывороточным уровнем витамина D и безрецидивной выживаемостью пациенток в постменопаузе с неметастатическим раком молочной железы [42].
Оценивать значение витамина D у пациенток с метастатическим раком молочной железы сложно. Однако C.M. Hansen и соавт. продемонстрировали возможность подавления витамином D инвазивного потенциала клетки рака молочной железы in vitro [43]. Использование аналогов витамина D не только снижает инвазивный потенциал опухоли, но и предотвращает скелетные метастазы, тем самым пролонгируя выживаемость у мышей с привитыми клетками рака молочной железы человека [44, 45].
Одним из важных механизмов, определяющих улучшение выживаемости при раке молочной железы, является влияние витамина D на активацию иммунной системы. Это связано в первую очередь с активацией макрофагов, которая требует присутствия витамин D-связывающего белка. Последний является предшественником макрофаг-активирующего фактора. Показано, что пациенты с раком молочной железы имеют более низкие уровни этого белка, что связано с повышенной активностью энзимов, секретируемых раковыми клетками. N. Yamamoto и соавт. приводят данные о высокой эффективности лечения метастатического рака молочной железы макрофагактивирующим фактором. У пациенток, получавших лечение, зарегистрировано повышение уровня витамин D-связывающего белка и отсутствие рецидивов в течение 4 лет [46].
На животных моделях было показано, что 1,25(ОН)2D тормозит развитие и рост опухолей. Механизм защитного действия витамина D при метастатическом поражении может быть обусловлен не только подавлением костной резорбции, но и прямым ингибированием роста опухоли в костях [5]. Другим не менее важным фактором в реализации антиракового эффекта витамина D является его подавляющий эффект на ангиогенез. Показана возможность ингибирования ангиогенеза аналогом витамина D в низких концентрациях in vivo [47, 48].
Интригующими оказались результаты исследования связи витамина D и риска рака молочной железы, ассоциированного с беременностью (РАБ). Увеличение уровня витамина D привело к 2–4-кратному увеличению РАБ [39]. Авторы полагают, что одной из причин повышенного риска РАБ является повышение синтеза во время беременности витамин D связывающего белка, что, в конечном итоге, приводит к снижению активного метаболита витамина D на тканевом уровне и понижению его антипролиферативной активности.
В практической медицине остается открытым вопрос эффективной дозировки витамина D с целью достижения ожидаемых благоприятных лечебных и профилактических эффектов. Предложенные ранее ежедневные дозировки витамина D для женщин разных возрастных групп не превышали 600 МЕ/сут [1].
Применение более высоких доз (более 2000 МЕ/сут) допускалось на ограниченный период времени с целью достижения целевого уровня витамина D. При огромном количестве проведенных исследований до сих пор нет четких рекомендаций по приему витамина D при различной патологии молочной железы.
Практически все наблюдения, посвященные проблеме дефицита витамина D и патологии молочной железы, касаются в первую очередь рака молочной железы у женщин в пременопаузе и постменопаузе. При этом очень мало внимания уделено фоновым заболеваниям молочной железы: фиброзно-кистозной мастопатии, аденозу и фиброаденомам молочной железы. Изучение влияния дефицита витамина D при этих заболеваниях открывает большие резервные возможности первичной профилактики рака молочной железы у пациенток репродуктивного возраста. Разработка программ комплексного обследования пациенток с доброкачественными заболеваниями молочных желез, включающих всестороннее изучение их статуса по возможному дефициту витамина D, позволит предотвратить прогрессирование заболевания и рецидивы после оперативного лечения.
Выводы
- Новые сведения по эпидемиологии витамина D при раке молочной позволяют отнести его к высокоэффективным средствам первичной и вторичной профилактики рака молочной железы. Влияние на пролиферацию, ангиогенез и апоптоз определяют витамин D и как средство патогенетического лечения рака молочной железы, увеличивающего выживаемость пациенток.
- Анализ литературы позволил выделить три основные причины снижения защитных биологических свойств витамина D в ткани молочной железы:
- абсолютный дефицит циркулирующего витамина D;
- полиморфизм VDR, что приводит к снижению концентрации активного метаболита витамина D в ткани молочной железы;
- изменение сигнальных путей витамина D, проявляющееся изменением экспрессии белков, регулирующих синтез и распад активного витамина D. Снижение экспрессии VDR и CYP24A1 приводит к тому, что трансформированные клетки молочной железы теряют способность к синтезу активной формы витамина D и ответу на эффекты витамина D, опосредованные через VDR.
