You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Особенности метаболизма железа и его роль в процессах канцерогенеза

Особенности метаболизма железа и его роль в процессах канцерогенеза

2(35) 2013

https://doi.org/10.33573/ujoh2013.02.055

Луговский С. П.1, Лубянова И. П.2, Клименко П. П.3

Особенности метаболизма железа и его роль в процессах канцерогенеза

1 ГУ «Украинский НИИ промышленной медицины МЗ Украины», г. Кривой Рог
2 ГУ «Институт медицины труда НАМН Украины», г. Киев
3 ГУ «Институт геронтологии НАМН Украины», г. Киев

Полная статья (PDF), RUS

В статье представлены новые данные о роли железа в развитии рака, в том числе и профессионального. Определены ключевые звенья метаболизма железа, которые оказывают влияние на жизнеспособность и пролиферативную активность клетки. Изложенные в статье данные позволяют совершенствовать оценку риска и прогноза развития злокачественных новообразований, диагностику, профилактику и лечение работающих в условиях воздействия железа и его соединений на организм.

Ключевые слова: метаболизм железа, канцерогенез, профессиональный рак

Литература

  1. IARC Monographs on the évaluation of carcinogenic risks to humans (Internai Report 08/001) / Report of the advisory group to recommend priorities for IARC: Monographs during 2010-2014 - [Electronic resource] - Mode of access: http://monographs.iarc.fr/ENG/ Publications/internrep/08-001.pdf.- Title from the screen.
  2. Перелік речовин, продуктів, виробничих процесів, побутових та природних факторів, канцеро­генних для людини. Гігієнічний норматив: ГН 1.1.2.123-2006. [Чинний від 13-01-2006].- к., 2006. [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://zakon.nau.ua/doc/?code = z0100-06.- Назва з екрана.
  3. Les maladies professionnelles: régime general - INRS, 2012. [Electronic resource] - Mode of access: http://www.inrs.fr/accueil/produits/bdd/mp.html.- Title from the screen.
  4. Микроэлементозы человека: этиология, класси­фикация, органопатология / Авцын А. П., Жаворонков А. а., Риш М. а., Строчкова Л. С.- М.: Медицина, 1991.- 496 с.
  5. Серебров А. И. Профессиональные новообразо­вания / Серебров А. И., Данецкая О. л.- Л. : Медицина, 1976.- 104 с.
  6. Райхман Я. Г. Управление канцерогенной ситуа­цией и профилактика рака (системный подход) / Райхман Я. Г., Нилюдин В. а.- Элиста: Джангар, 1999.- 270 с.
  7. Епідеміологічний аналіз захворюваності на злоякісні новоутворення легенів населення радононе- безпечного Криворізького залізорудного регіону / Іщєнко Л. о., Луговський С. П., Сідак Є. P [та ін.] // Гігієна населених місць.- 2010.- Вип. 56.- С. 379-384.
  8. Лубянова И. П. К вопросу канцерогенного риска в профессии сварщика сталей / Лубянова И. П., Нови- чєнко Н. Л. // Врачебное дело.- 1995.- № 4.- С. 88-91.
  9. Characteristics and modifying factors of asbestos- induced oxidative DNA damage // Jiang L., Nagai H., Ohara H. [et al.] // Cancer Sci.- 2008.- V. 99, № 11.- P 2142-2151.
  10. Growth promotion of transformed cells by iron in serum-free culture / Basset P, Zwiller J., Revel M. O. [et al.] // Carcinogenesis.- 1985.- V. 6, № 3.- R 355-359.
  11. Theil E. C. Ferritin: Structure, Gene Regulation, and Cellular Function in Animals, Plants, and Microorganisms / Theil E. C. // Annu. Rev. Biochem.- 1987.- V. 56.- P 289-315.
  12. Белоус А. А. Физиологическая роль железа / Белоус А. А., Конник К. Т.- К.: Наук. думка, 1991.­104 с.
  13. Toyokuni Sh. Role of iron in carcinogenesis: cancer as a ferrotoxic disease / Toyokun Sh. // Cancer Sci.- 2009.- V. 100, № 1 - R 9-16.
  14. Wang S. J. Advancement of the study on iron metabolism and regulation in tumor cells / Wang S. J., Gao C., Chen B. A. // Chin. J. Cancer.- 2010.- V 29, № 4.- P 451-455.
  15. Bohnsack B. L. Nutrient regulation of cell cycle progression / Bohnsack B. L., Hirschi К. K. // Annu. Rev. Nutr- 2004.- № 24.- P. 433-453.
  16. Role of ribonucleotide reductase in inhibition of mammalian cell growth by potent iron chelators / Nyholm S., Mann G. J., Johansson A. G. [et al.] // J. Biol. Chem.- 1993.- V 268, № 35.- P. 26200-26205.
  17. The relationship of intracellular iron chelation to the inhibition and regeneration of human ribonucleotide reductase / Cooper С. E., Lynagh G. R., Hoyes К. P. [et al.] // J. Biol. Chem.- 1996.- V. 271, № 34.- P. 20291­20299.
  18. Witt L. Regulation of ribonucleotide reductase activity and its possible exploitation in chemotherapy / Witt L., Yap T, Blakley R. L. // Adv. Enzyme Regul.- 1978.-№ 17.- P. 157-171.
  19. Torti S. V. Ironing out cancer / Torti S. V., Torti F. M. // Cancer Res.- 2011.- V. 71, № 5.- P. 1511-1514.
  20. Лубянова И. П. Современные представления о метаболизме железа c позиции профпатолога / Лубянова И. П. // Актуальные проблемы современ­ной медицины.- 2010.- № 2.- С. 47-57.
  21. Frazzon J. Biosynthesis of iron-sulphur clusters is a complex and highly conserved process / Frazzon J., Fick J. R., Dean D. R. // Biochem. Soc. Trans.- 2002.- V. 30, № 4.- P. 680-685.
  22. Iron deprivation decreases ribonucleotide reductase activity and DNA synthesis / Furukawa T, Naitoh Y., Kohno H. [et al.].- 1992.- V. 50, № 26.- P. 2059-2065.
  23. Le N. T. The role of iron in cell cycle progression and the proliferation of neoplastic cells / Le N. T., Richardson D. R. // Biochim. Biophys. Acta.- 2002.- V. 1603, № 1.- P 31-46.
  24. Rouault T. A. iron-sulfur cluster biogenesis and human disease / Rouault T A., Tong W. H. // Trends. Genetics.- 2008.- V. 24, № 8.- P 398-407.
  25. Weinberg E. D. Iron out-of-balance: a risk factor for acute and chronic diseases / Weinberg E. D. // Hemoglobin - 2008.- V. 32, № 1-2.- P 117-122.
  26. Body iron metabolism and pathophysiology of iron overload / Kohgo Y, Ikuta K., Ohtake T [et al.] // Int. J. Hematol.- 2008.- V. 88, № 1.- P 7-15.
  27. Luminal Iron Levels Govern Intestinal Tumorigenesis after Apc Loss In Vivo / Radulescu S., Matthew J. B., Pedro Salgueiro [et al.] // Cell Reports.- 2012.- V. 2, № 2.- P 270-282.
  28. Ganz T. Hepcidin, a key regulator of iron metabolism and mediator of anemia of inflammation / Ganz T // Blood.- 2003.- V 102.- P 783-788.
  29. The iron-regulatory peptide hormone hepcidin: expression and cellular localization in the mammalian kidney / Kulaksiz H., Theilig F., Bachmann S. [et al.] // J. Endocrinol.- 2005.- V. 184.- P 361-370.
  30. Hepcidin: from discovery to differential diagnosis / Kemna E. H, Tjalsma H., Willems H. L. [et al.] // Haematologica - 2008.- V. 93, № 1.- P. 90-97.
  31. LEAP-1, a novel highly disulfide-bonded human peptide, exhibits antimicrobial activity / Krause A., Neitz S., Magert H. J. [et al.] // FEBS Letters - 2000.-V 480.- P. 147-150.
  32. Hepcidin expression and iron transport in alveolar macrophages / Nguyen N. B., Callaghan K. D., Ghio A. J. [et al.] // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol.- 2006.-V 291.- P. 417-425.
  33. Ganz T. Hepcidin. A regulator of intestinal iron absorption and iron recycling by macrophages / Ganz T. // Best. Pract. Res. Clin. Haematol - 2005.- V. 18.- P 171-82.
  34. IL-6 mediates hypoferremia of inflammation by inducing the synthesis of the iron regulatory hormone hepcidin / Nemeth E., Rivera S., Gabayan V. [et al.] // J. Clin. Invest.- 2004.- V 113, № 9.- P 1271-1276.
  35. Time-course analysis of hepcidin, serum iron, and plasma cytokine levels in humans injected with LPS / Kemna E., Pickkers R, Nemeth E. [et al.] // Blood.- 2005.- V. 106, № 5.- P 1864-1866.
  36. Гепсидин как регулятор гомеостаза железа / Левина A. A., Казюкова Т. В., Цветаева Н. В. [и др.] // Педиатрия - 2008.- Т. 87, № 1.- С. 67-74.
  37. Hepcidin Regulates Cellular Iron Efflux by Binding to Ferroportin and Inducing Its Internalization / Nemeth E., Tuttle M., Powelson J. [et al.] // Science - 2004.- V. 306, № 5704.- P. 2090-2093.
  38. Weiss G. Anemia of Chronic Disease / Weiss G., Goodnough L. T // N. Engl. J. Med.- 2005.- V. 352.- P 1011-1023.
  39. Serum hepcidin: reference ranges and biochemical correlates in the general population / Galesloot T E., Vermeulen S. H., Geurts-Moespot A. J. [et al.] // Blood.- 2011.- V. 117, № 25.- P 218-225.
  40. Hepcidin, a putative mediator of anemia of inflammation, is a type II acute-phase protein / Nemeth E., Valore E. V., Territo M. [et al.] // Blood - 2003.- V. 101, № 7.- R 2461-2463.
  41. Ganz T. Hepcidin and iron regulation, 10 years later / Ganz T // Blood - 2011.- V. 117.- R 4425-4433.
  42. In vivo tumor growth is inhibited by cytosolic iron deprivation caused by the expression of mitochondrial ferritin / Guangjun N., Guohua Ch., Sheftel A. D. [et al.] // Blood - 2006.- V. 108, № 7.- R. 2428-2434.
  43. Overexpression of iron regulatory protein 1 suppresses growth of tumor xenografts / Chen G., Fillebeen C.,WangJ., Rantopoulos K. // Carcinogenesis.- 2007.- V. 28, № 4.- R 785-791.
  44. Ratledge C. Iron, mycobacteria and tuberculosis/ Ratledge C. // Tuberculosis (Edinb.) - 2004.- V. 84, № 1-2.- R 110-130.
  45. Chung J. Copper-induced ferroportin-1 expression in J774 macrophages is associated with increased iron efflux / Chung J., Haile D. J., Wessling- Resnick M. // Rroc. Natl. Acad. Sci. USA - 2004.- V. 101, № 9.- R 2700-2705.
  46. Lee D. W. Iron Dysrégulation and Neurodegeneration / Lee D. W., Andersen J. K., Kaur D. // Mol. Interv.- 2006.- V. 6, № 2.- R 89-97.
  47. Benhar M. ROS, stress-activated kinases and stress signaling in cancer / Benhar M., Engelberg D., Levitzki A. // EMBO reports.- 2002.- V. 3, № 5.- R 420-425.
  48. Jackson A. L. The contribution of endogenous sources of DNA damage to the multiple mutations in cancer / Jackson A. L., Loeb L. A. // Mutat. Res.- 2001.- V. 477, № 1-2.- R 7-21.
  49. Szatrowski T R. Production of large amounts of hydrogen peroxide by human tumor cells / Szatrowski T R, Nathan C. F. // Cancer Res.- 1991.- V. 51, № 3.- R 794-798.
  50. Gupta A. Increased ROS levels contribute to elevated transcription factor and MAR kinase activities in malignantly progressed mouse kératinocyte cell lines / Gupta A., Rosenberger S. F., Bowden G. T // Carcinogenesis.- 1999.- V. 20, № 11.- R 2063-2073.
  51. Epidermal growth factor (EGF) - inducedgeneration of hydrogen peroxide. Role in EGF receptor- mediated tyrosine phosphorylation / Bae Y. S.,Kang S. W., Seo M. S. [et al.] // J. Biol. Chem.- 1997.- V. 272, № 1.- R 217-221.
  52. Rlatelet-derived growth factor-induced H(2)0(2) production requires the activation of phosphatidylinositol 3-kinase / Bae Y. S., Sung J. Y, Kim O. S [et al.] // J. Biol. Chem.- 2000.- V. 275, № 14.- R 10527-10531.
  53. Nitric oxide-mediated inactivation of mammalian ferrochelatase in vivo and in vitro: possible involvement of the iron-sulphur cluster of the enzyme / Furukawa T.,Kohno H., Tokunaga R. [et al.] // Biochem. J.- 1995.- V. 310.- R 533-540.
  54. Hamza I. Intracellular trafficking of porphyrins / Hamza I. // ACS Chem. Biol.- 2006.- V. 1, № Ш.- P. 627-629.
  55. Iron and porphyrin trafficking in heme biogenesis / Schultz I. J., Chen C., Raw B. H., Hamza I. // J. Biol. Chem.- 2010.- V 285, № 35.- P. 26753-26759.
  56. Torti F. M. Regulation of ferritin genes and protein / Torti F. M., Torti S. V. // Blood - 2002.- V. 99, № Ш.- P. 3505-3516.
  57. Hintze K. J. Cellular regulation and molecular interactions of the ferritins. [Electronic resource] / Hintze K. J., Theil E.C. // Cell. Mol. Life Sci.- 2005.­25.- Mode of access: http://www.chori.org/Rrincipal_ Investigators/Theil_ Elizabeth_ C/Downloaables/CMLS %20Hintze %202_06.pdf.- Title from the screen.
  58. Dre2, a conserved eukaryotic Fe/S cluster protein, functions in cytosolic Fe/S protein biogenesis / Zhang Y., Lyver E. R., Nakamaru-Ogiso E. [et al.] // Mol. Cell. Biol.- 2008.- V. 28, № 18.- P. 5569-5582.
  59. Oshiro S. Dysrégulation of iron metabolism in Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and amyotrophic lateral sclerosis [Electronic resource] / Oshiro S., Morioka M. S., Kikuchi M. // Adv. Pharmacol. Scien.- 2011.- V. 2011.- 8 p.- Mode of access: http://wwwhindawi. com/Journals/aps/2011/ 378278/ - Title from the screen.
  60. Овчинников Л. П. Что и как закодировано в мРНК / Овчинников Л. П. // Соросовский образоват. журн.- 1998.- № 4.- С. 10-18.
  61. Levi S. The role of iron in mitochondrial function / Levi S., Rovida E. // Biochim. Biophys. Acta.- 2009.- V. 1790, № 7.- P. 629-36.
  62. De Moura M. B. Mitochondrial dysfunction in neurodegenerative diseases and cancer / de Moura M. B., dos Santos L. S., Van Houten B. // Environ. Mol. Mutagen.- 2010.- V. 51, № 5.- P. 391-405.
  63. Mitochondria in hematopoiesis and hematological diseases / Fontenay M., Cathelin S., Amiot M. [at el.] // Oncogene.- 2006.- V. 25, № 34.- P. 4757-4767.
  64. Kagan J. Mitochondria as a target for early detection and diagnosis of cancer / Kagan J., Srivastava S. // Crit. Rev. Clin. Lab. Sci.- 2005.- V. 42, № 5-6.- R 453-472.
  65. Do alterations in mitochondrial DNA play a role in breast carcinogenesis? / Rohan T. E., Wong L. J., Wang T [at el.] // J. Oncol.- 2010 - V. 2.- P. 1-11.
  66. Ristow M. Oxidative metabolism in cancer growth / Ristow M. // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care- 2006.- V. 9, № 4.- P. 339-345.
  67. King A. Succinate dehydrogenase and fumarate hydratase: linking mitochondrial dysfunction and cancer / King A., Selak M. A., Gottlieb E. // Oncogene.- 2006.- V. 25, № 34.- P. 4675-4682.
  68. Inhibitory effects of nitric oxide on invasion of human cancer cells / Wang F., Zhang R., Xia T. [et al.] // Cancer Lett.- 2007.- V 257, № 2.- R 274-282.
  69. Frataxin participates to the hypoxia-induced response in tumors / Guccini I., Serio D., Condo I. [et al.] // Cell Death.- 2011.- V. 24.- R. el23.- Mode of access: http://www.nature.com/cddis/journal/v2/n2/pdf/ cddis20115a. pdf.- Title from the screen.
  70. Targeted disruption of hepatic frataxin expression causes impaired mitochondrial function, decreased life span and tumor growth in mice / Thierbach R., Schulz T J., Isken F. [et al.] // Hum Mol Genet.- 2005.- V. 14, № 24.- R 3857-3864.
  71. MicroRNA-210 regulates mitochondrial free radical response to hypoxia and krebs cycle in cancer cells by targeting iron sulfur cluster protein ISCU / Favaro E., Ramachandran a., McCormick R. [et al.] // PLoS One.- 2010.- V. 5, № 4.- P. 1—11.
  72. Hypoxia-inducible mir-210 regulates normoxic gene expression involved in tumor initiation / Huang X., Ding L., Bennewith K. L. [et al.] // Mol Cell.— 2009.- V. 35, № 6.— P. 856—867.
  73. Detection of elevated levels of tumour-associated microRNAs in serum of patients with diffuse large B-cell lymphoma / Lawrie C. H., Gal S., Dunlop H. M. [et al.] // Br. J. Haematol.— 2008.— V. 141, № 5.— P. 672—675.
  74. Rouault T. A. The role of iron regulatory proteins in mammalian iron homeostasis and disease / Rouault T. A. // Nat. Chem. Biol.- 2006.- V. 2, № 8.— P. 406—414.