Лекція № 8 Онкологічні захворювання та їх зв’язок з екологічними особливостями навколишнього середовища

· Поняття про канцерогени, їх класифікація та шляхи потрапляння в організм людини

· Антропогенні (техногенні), абіогенні та біогенні джерела утворення канцерогенів

· Зв’язок між онкологічними захворюваннями та чинниками навколишнього середовища; проблеми утворення та розпаду канцерогенів під впливом абіотичних та біотичних факторів довкілля.

· Онкологічні захворювання: причини та профілактика. Основні заходи щодо захисту організму від впливу канцерогенних речовин.

Канцерогенез – багатофакторний процес і багатоступеневий, що включає в себе ланцюг генетичних і епігенетичних ушкоджень клітини, конвертований на ранніх стадіях і прогресуючий лише у людей, схильних до ризику.

Новоутворення (неоплазма, бластома) являють собою особливу форму росту тканин, які характеризуються вираженою автономією. Пухлини ділять на доброякісні та злоякісні. Доброякісні пухлини дуже близькі за своєю структурою та обміном до нормальної тканини, чітких розмежувань між ними немає. Злоякісна пухлина характеризується необмеженим ростом, автономністю і призводить організм до загибелі.

Агенти, які сприяють злоякісній трансформації клітини отримали назву канцерогенів. Канцерогеном називають хімічну сполуку або фізичний аґент, які здатні викликати розвиток новоутворень (доброякісні та злоякісні пухлини) при дії на живу тканину або сприяти їх виникненню.

Різнять 4 групи канцерогенів:

I. Хімічні:

1.Канцерогенні хімічні речовини – з'єднання, які ймовірно викликають утворення пухлини або хоча б викликають збільшення частоти виникнення раку.

а). Викликають або зміни в ДНК – пошкодження пуринових і піримідинових підстав, розриви полінуклеотидних ланцюгів і утворення перехресних зв'язків між ними – або індукують хромосомні аберації (зокрема, делеції хромосом).

б). Діють епігенетично, – викликають зміни в білках, що регулюють зростання клітини.

в). Діють синергічно з вірусами (дерепрессія онкогенів) або служать промоторами для канцерогенних речовин.

2. Харчові канцерогени.

3. Канцерогени-гормони: а). Естрогени. б). Глюкокортикоїди. Зокрема, є експериментальні дослідження, які свідчать про безумовний вплив деяких гормонів (щитовидної залози, наднирників, статевих гормонів) на виникнення пухлин. Класичним прикладом є експерименти вчених по індукції ракових пухлин молочних залоз у мишей після тривалого введення доз екстрогенних гормонів.

II. Фізичні канцерогени: (різні види випромінювання, що приводять до розвитку пухлин, найбільш ймовірно, в результаті прямого впливу на ДНК або посередництвом активації клітинних онкогенів):

1. Ультрафіолетове випромінювання.

2. Рентгенівське випромінювання.

3. Випромінювання радіоізотопів.

4. Радіоактивне забруднення місцевості

III. Вірусні канцерогени(вірусна теорія раку):

1. Онкогенні РНК-віруси: ретровіруси (онкорнавіруси).

2. Онкогенні ДНК-віруси (віруси папіломи, Епштейна - Барр (EBV), гепатиту В).

IV. Генетичні: (переважно генетична схильність до розвитку новоутворень виникає у зв'язку з успадкованою втратою одного або декількох генів супресії пухлини).

Механізми виникнення і розвитку захворювання

Ініціація канцерогенезу відбувається за рахунок мутацій в генах, що регулюють клітинний поділ – протоонкогенах і генах-супрессорах (антионкогенах). Протоонкогени виконують функцію стимуляції клітинного ділення – досить інактивації (мутації) одного алеля протоонкогена, щоб він перетворився на "онкоген".

Сьогодні виділяють наступні основні механізми виникнення онкогенів:

1. Вбудовування вірусного онкогена, наприклад, ретровіруси містять онкогени …

2. Активація клітинного онкогена вбудованим вірусом, який сам не містить онкогенів. Пухлинна трансформація пов'язана з виключенням супресорних впливів на протоонкоген у зв'язку зі зміною просторового розміщення генів.

3. Транслокація генетичного матеріалу, що призводить до активації онкогена або утворення нового онкогена з фрагментів різних хромосом.

4. Ампліфікація – збільшення числа копій протоонкогена.

5. Мутація протоонкогена, що призводить до синтезу мутантного онкобілка. Утворений в результаті мутації новий онкоген, позбавлений регулюючих впливів.

6. Інактивація гена-супрессора пухлинного росту, що обумовлює постійну активність нормального протоонкогена.

Гени-супресори (антионкогени) виконують протилежну функцію – до порушення ділення і диференціювання клітин призводить інактивація обох алелей гена-супрессора.

До кінцевого результату – малігнізації клітини призводить безліч додаткових мутацій у функціональних і регуляторних генах.

**** Схильність до раку успадковується за аутосомно-домінантним типом.

… гіпотеза …. Близько 10% онкологічних хворих успадковують і здатні передати принаймні половині своїх нащадків мутації гена схильності до раку. Для носіїв такої мутації ймовірність розвитку раку може досягати 100%, тоді як загальнопопуляційний ризик розвитку раку становить 1-6%.

До ознак спадкового пухлинного фенотипу можна віднести: порівняно молодий вік клінічної маніфестації пухлини; двосторонню поразку парних органів і специфічну первинну поразку різних органів.

У пошуках виходу із ситуації причин виникнення раку думка лікарів все частіше звертається до імунології, як науки про внутрішні механізми захисту організму від усього чужорідного. Ряд біологічних властивостей пухлинних клітин – незвичайна морфологія, прискорена проліферація і диференціація, здатність перетворювати сусідні клітини в пухлинні, метастазування в організмі – відрізняють їх від нормальних клітин. Незважаючи на виражену чужерідність, вони швидко ростуть і призводять до летальних результатів у нелікованих пацієнтів.

Непрямими аргументами, що вказують на певний зв'язок протиракового захисту і імунітету, є :

- часте виникнення пухлин при вроджених і набутих імунодефіцитах;

- наявність при онкологічних захворюваннях в тій чи іншій мірі імунологічної недостатності (особливо в системі клітинного імунітету);

- підвищення частоти раку в 30-50 разів при застосуванні імуно-супресивної терапії;

- підвищення частоти виникнення пухлини при фізіологічній імунологічній недостатності у період новонародженості і старості;

- доведені випадки повільного, іноді зворотного розвитку злоякісних пухлин, позитивне значення неспецифічної стимуляції імунної системи.

Істотне зрушення в онкології сталося у зв'язку з виявленням пухлинних антигенів, відкриттям Т-системи імунітету і імунологічної толерантності.

Генетичним маркером пухлинних клітин є онкогени – ділянки ДНК, які існують в кожній клітині організму для нормальної її диференціації та розвитку. *** При мутації в зоні онкогена відбувається порушення експресії антигенів гістосумісності на мембрані клітини і нестримне їх поширення. Стимуляторами такого розвитку патологічної клітини служать концерогени (хімічні, механічні, променеві, екологічні та гормональні фактори) і віруси. Пухлина розвивається в імуноскомпроментованному організмі при дефектах в імунній системі

Отже, пухлинні процеси виникають як наслідок зниження функції імунологічного нагляду за генетичним станом. Цим, зокрема, пояснюється почастішання раку при старінні. Захисна імунна реакція при пухлинному процесі відсутня або загальмовується, що сприяє прогресуванню захворювання.

……. Повернемося до екологічних факторів, що можуть запускати процес злоякісних новоутворень.

Відомо більше 1000 хімічних речовин, що сприяють розвитку раку (це азотисті сполуки, азбест, герпециди, інсектициди, продукти горіння) і фізичні (ультрафіолетове опромінення, висока температура, радіація). Фактори, що сприяють розвитку раку – канцерогени – умовно поділяють на ініціатори і промотори раку. Перші–обов'язково причинні (ініціюють розвиток раку), інші – умовні, котрі діють на різних фазах, що сприяють розвитку зл. пухлини.

До канцерогенів відносяться хімічні сполуки (бензидин, азбест, вінілхлорид, миш’як, сажі, смоли, важкі метали тощо), іонізуюча радіація. Серед даної групи онкогенних чинників найбільшу небезпеку становлять хімічні канцерогенні речовини, які потрапляють до організму людини різними шляхами: через повітря (наприклад, при вдиханні пилу із “синього” і “коричневого” азбесту, який містить надгострі мікроголочки, що легко проникають у тканину альвеол, спричинюючи різні пошкодження вплоть до раку легень), травний канал (у тому числі з водою та харчовими продуктами, до яких потрапляють різні хімічні сполуки внаслідок агропромислового забруднення ґрунтів), через забруднення шкіри (ще у 1775 р. П. Потт описав рак сажотрусів, який виникає внаслідок потрапляння на шкіру канцерогенних продуктів горіння палива).

Виділяють антропогенні (техногенні) та природні (вулканічна діяльність) джерела утворення абіогенних канцерогенів.

Біогенні канцерогени можуть утворюватись мікроорганізмами, нижчими і вищими рослинами, теплокровними тваринами і людиною.

Виділяють три джерела походження даних канцерогенів: 1) утворення продуктів метаболізму, бластогенних та інших продуктів розпаду рослин; 2) синтез із попередників сполук, що зумовлюють розвиток пухлин, тими чи іншими мікроорганізмами; 3) синтез канцерогенів внаслідок геохімічної діяльності живих організмів.

Прикладом першого джерела походження біогенних мікрорганізмів можуть служити продукти метаболізму нижчих грибів та рослин (афлактоксини, карагінін), нірозолідинові алкалоїди тощо.

Друге джерело — синтез ароматичного вуглеводню бензпірену, який виявлено у окремих квіткових рослинах, хлорелі та бактеріях, утворення нітросполук у деяких рослинах внаслідок внесення в ґрунт великих доз добрив чи зберігання рослинних продуктів, що містять нітрати (нітрити).

Прикладом третього джерела є діяльність літотрофних мікроорганізмів, які руйнують гірські породи та мінерали і призводять до збільшення в середовищі кадмію, кобальту, миш’яку та інших елементів.

Відомо, що процеси поглинання канцерогенів та фізіологічні бар’єри накопичення залежать від ступеня забруднення середовища та багатьох чинників, досліджуваних фізіологами.

Накопичення канцерогенів у рибах, молюсках тощо визначає можливість їх поширення по харчових ланцюгах тварин і людини. Це означає, що в індустріально розвинутих зі значним забрудненням навколишнього середовища відходами промисловості, пестицидами, нітратами, радіонуклідами захворюваність на злоякісні пухлини щороку зростає.

Кількість хворих на злоякісні пухлини в Україні на кінець 1992 р. складала 697 тис. 680 осіб (169,8 на 10 тис. населення). Кількість хворих на рак збільшується на 1,5% – 4% за рік залежно від регіональних особливостей.

Профілактика онкозахворювань полягає в покращені внутрішнього і зовнішнього середовища людини з метою виключення чи зменшення впливу на організм несприятливого чинника чи групи чинників та збільшення опірності до дії канцерогенів різної природи чи зниження чутливості до них.

Продуктивно дотримуватися поліетиологічна теорія виникнення раку. Вона говорить, що не варто протиставляти дію зовнішніх і внутрішніх факторів. Можливо, що перетворення нормальної клітини в пухлинну залежить від порушення внутрішньоклітинного обміну й обміну речовин в організмі, викликаного ендогенними й екзогенними факторами, дії вірусу гормональних розладів, комбінації цих факторів.