1. Что такое безконтрольная пролиферация

Рак это заболевание, развивающееся в том случае, если одна клетка выходит из-под контроля регуляции клеточного цикла (опухлевая трансформация) и начинает жить по своей собственной программе, безудержно размножаясь и игнорируя сигналы из окружения.

В организме человека имеется более 200 различных типов клеток. Все наши клетки находятся под строгим контролем и зависят друг от друга. Это хорошо организованное сообщество, где каждая клетка знает, что ей позволено, а что - нет.

Процесс, в течение которого клетка растет, дифференцируется, иногда погибает, иногда снова делится называется клеточным циклом (рис. 6). Регуляция клеточного цикла находится под строгим контролем специальных белков, которые определяют готовность клетки к делению и при необходимости разрешают клетке делиться. К таким белкам относятся гормоны, факторы роста, циклин-зависимые киназы (Cdks) и циклины. Эти белки работают в строго определенные промежутки клеточного цикла –сверочные точки - cheekpoint, а именно в то время, когда проверяется готовность клетки к делению. Условно выделяют три таких точки: CPG1, CPG2, CPmet (рис. 7).

Прежде чем перейти из стадии G1 в период синтеза (S) проверяется, является-ли клетка достаточно зрелой, имеются ли в ней необходимые для удвоения хромосом ферменты, накоплено ли достаточно энергии. После завершения периода G2 клетка снова подвергается контролю в CPG2: полностью ли завершена репликация ДНК, достаточно ли других необходимых веществ, каков размер клетки. Третья, заключительная контрольная точка находится в метафазе митоза (CPGmet), когда необходимо проверить, все ли хромосомы соединены с нитями веретена деления, что даст возможность хромосомам правильно и равномерно разделиться. Если в какой-нибудь точке нет необходимых условий, деление приостанавливается. Понятно, что если белки в контрольных точках работают нормально, клеточное деление отрегулировано должным образом.

Циклин-зависимые киназы, CDK являются ингибиторами пролиферации (сдерживают деление клетки). Только при связывании CDK с циклинами клетка получает сигнал к удвоению хромосом и делению. Однако в случае нарушения структуры и функции этих белков (например, в результате мутации) происходит опухолевая трансформация (рис. 8), и клетка начинает бесконтрольно делиться и трансформируется в опухоль (рис. 9).

Опухоль – это клеточная масса, не выполняющая в организме каких-либо функций. Опухоли, которые локализуются только в одном месте и не распространяются за пределы окружающих тканей и других органов, называются доброкачественными. При возникновении дополнительных мутаций доброкачественные опухоли могут перерождаться в злокачественные.

Однако не все клетки одинаково подвержены опухолевой трансформации. Это зависит от физиологической скорости пролиферации данной ткани: чем быстрее скорость пролиферации ткани, тем больше вероятность того, что в ней зародится опухоль.

Некоторые клетки – вечные ткани - (в частности, кардиомиоциты, клетки волокон хрусталика, нервные клетки) не пролиферируют и не замещаются на протяжении всей жизни. Такие клетки исключительно редко подвергаются опухолевой трансформации. Нервные клетки не трансформируются у взрослых, но могут превращаться в опухолевые в раннем возрасте, когда они еще продолжают делиться.

В большинстве дифференцированных тканей клетки постоянно обновляются и погибшие клетки замещаются новыми. В норме этот процесс может протекать медленно, но некоторые сигналы способствуют пролиферации дифференцированных клеток с образованием таких же дочерних клеток. Например, делящиеся гепатоциты замещают стареющие, поврежденные или хирургически удаленные клетки.

В тканях с быстрым обновлением клеток (например, в эпителиальных клетках (слизистые оболочки – кишечник, мочевой пузырь, матка и др, в эпидермисе, костном мозге) имеется два типа клеток:

- Стволовые клетки - способные к делению, слабо дифференцированые. Их обычно называют бластными (например, фибробласты, эритробласты, лимфобласты и др.)

- Не способны к делению – высоко дифференцированные клетки.

В результате деления слабо дифференцированных (недифференцированные клетки только в эмбриональном периоде) стволовых клеток образуются дочерние клетки, которые либо остаются стволовыми (возмещая фракцию стволовых клеток), либо дифференцируются. Опухолевую трансформацию претерпевают, как правило, клетки из быстро обновляющихся тканей, в особенности если они подвергаются действию канцерогенов (например, развитие рака легкого и мочевого пузыря чаще встречается у курильщиков) или пролиферируют под действием гормонов (у женщин часто встречаются доброкачественные и злокачественные опухоли молочной железы (кисты), яичников (кисты), матки (миома матки). Поэтому при позднем климаксе, когда гормоны стимулируют деление в старых тканях, где велика вероятность появления мутаций, частота развития рака молочной железы или матки повышается).