13090

проходившие частые рентгеноскопические исследования, заболевали раком молочной железы. Большое значение имеет возраст, в котором произошло воздействие радиации: максимальную частоту развития опухолей молочной железы отмечают после радиационного поражения, полученного в возрасте 10-20 лет. При облучении в более молодом или старшем возрасте риск развития этих опухолей уменьшается.

Химические канцерогены вызывают у человека развитие опухолей примерно в 80 % случаев всех новообразований. У лабораторных животных канцерогенным действием обладают свыше 1000 химических веществ. У человека бесспорно доказано – менее 100.

Химические канцерогены классифицируют следующим образом.

По происхождению – экзогенные и эндогенные.

К экзогенным канцерогенам промышленного, производственного, лекарственного, бытового пищевого и другого происхождения относят:

•полициклические ароматические углеводороды (ПАУ): 3,4- бензпирен, дибензпирен и их производные и др.);

•аминосоединения (4-нитрохинолин-N-оксид и др.);

•ароматические аминосоединения (бензидил, 2-нафтиламин и др.);

•ароматические азосоединения (парадиметиламиноазобензол, ортоаминоазотолуол и др.);

•нитрозосоединения (нитрозамины, нитрозамиды: N-нитрозо- диметиламин, N-нитрозометилмочевина и др.);

•афлатоксины (афлатоксин В1, сафрол и др.);

•другие органические и неорганические вещества (полиэтилен, асбест, эпоксиды, альдегиды, бериллий, кобальт, мышьяк, кадмий, свинец, никель и др.).

По убывающей способности вызывать злокачественные опухоли разнообразные экзогенные факторы можно расположить в следую-

щем порядке: 1) пищевые факторы; 2) табак; 3) профессиональные вредности; 4) инфекционные факторы; 5) загрязнение окружающей среды; 6) алкоголь; 7) диагностические средства и др.

Так, при длительном употреблении в пищу продуктов, богатых углеводами, жирами, поваренной солью, копченостей, маринадов на фоне недостатка белков, свежих овощей и фруктов резко повышается риск заболевания раком желудка, поджелудочной железы, толстой, особенно прямой, кишки и простаты.

320

У курильщиков смертность от рака легких – в 11 раз, а от рака глотки, гортани и пищевода – в 7 раз выше, чем у некурящих. Курение также повышает риск развития опухолей печени, поджелудочной железы, мочевого пузыря и других органов.

Кэндогенным канцерогенам относят холестерин и его производные (стероидные гормоны, особенно эстрогены, и желчные кислоты), производные тирозина, триптофана и других аминокислот, свободные радикалы, перекиси и др. В эксперименте на мышах показано, что введение больших доз эстрогенов вызывает развитие рака молочной железы у этих животных. Роль желчных кислот как эндогенных канцерогенов можно доказать высокой частотой рака толстой кишки у людей, в чей рацион входит большое количество жиров (жиры стимулируют образование и выделение желчи, а желчные кислоты способствуют повреждению слизистой оболочки толстой кишки и развитию опухолей).

По химической природе канцерогены делят на органические и неорганические; по эффекту – на канцерогены местного, резорбтивно-

го и смешанного действия; по исходной канцерогенной активности –

на непрямые канцерогены (преканцерогены; приобретают канцерогенные свойства только после метаболических превращений в клетках, например после их окисления монооксигеназной ферментной системой клеток различных тканей и органов) и прямые канцерогены; по механизму действия – на генотоксические (повреждающие геном клетки) и эпигенетические (не влияющие на геном клетки).

Биологические канцерогены (главным образом вирусы) вызы-

вают у человека примерно 10% всех онкологических заболеваний. Основную роль играют онковирусы (от греч. oncos – опухоль, лат.

virus – яд). Их размеры колеблются от 40 до 220 нм. Они содержат ДНК или РНК, покрыты белковой оболочкой (капсидом). Онковирусы после взаимодействия с рецепторами мембран теряют капсиды и внедряются в клетку в виде нуклеотида. Здесь они размножаются путем репликации нуклеиновой кислоты, затем происходит синтез капсида и самосборка в вирион. В настоящее время известно свыше 150 онковирусов.

КДНК-содержащим онковирусам относят вирусы группы Papova viridae (вирусы папилломы, полиомы и вакуолизирующий вирус), вирусы гепатитов, аденовирусы, герпесвирусы и др.

Известно, что одни типы вирусов «папова» вызывают доброкачественные опухоли (кожи, ануса, гениталий), другие – злокачест-

321

венные новообразования (носа, рта, гортани, шейки матки, полового члена, прямой кишки и др.).

Вирусы гепатитов вызывают гепатоцеллюлярную карциному.

Герпесвирусы (вирусы Эпштейна–Барр и др.) ответственны за развитие лимфомы Беркитта, В-лимфомы, назофарингеального и анально-генитального рака.

Цитомегаловирус и вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызывают саркому Капоши, В-лимфому и др.

К РНК-содержащим онковирусам, именуемым онкорнавирусами

(от англ. RNA – ribonucleinic acid), или ретровирусами (от лат. retro –

обратно), относят вирус Т-клеточного лейкоза (HTLV-1). Этот вирус, как и ВИЧ, поражает СD + лимфоциты, передается половым путем и при переливании крови. Опухоль развивается через 20-30 лет только у 1 % инфицированных. Инфицированные вирусом клетки усиленно синтезируют ИЛ-2 и рецепторы к нему, а также колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (КСФ-ГМ). Заболевание встречают в некоторых регионах Японии и Карибского бассейна. РНК-содержащие вирусы вызывают не только злокачественные (Т-лимфолейкоз, саркому Капоши, рак шейки матки и др.), но

идоброкачественные опухоли. К последним относят кондиломы (от греч. kondyloma – гипертрофические разрастания) половых органов, папилломы гортани и др.

2.6.3. Роль факторов риска в возникновении опухолей

Вероятность возникновения опухоли у того или иного конкретного человека, кроме наследственности и канцерогенных факторов, в значительной степени зависит от условий его проживания. Среди многочисленных факторов риска наибольшее значение имеют вредные привычки, нарушения питания и неблагоприятные психоэмоциональные воздействия.

Вредные привычки (различные токсикомании и наркома-

нии). Среди них особое место занимает курение табака. До 90 % случаев рака легкого возникает именно у злостно курящих лиц, особенно у мужчин. Показано, что смертность от рака легких прямо пропорциональна количеству выкуриваемых в день сигарет. У интенсивно курящих лиц риск заболевания раком легкого возрастает в 30 раз по сравнению с некурящими. Злоупотребление курением табака существенно повышает риск возникновения и других форм опухолей у

322

людей, а также увеличивает смертность от онкологических заболеваний (до 5 %).

Чрезмерное по объему и длительности употребление алкоголя

также значительно увеличивает частоту возникновения рака (особенно органов пищеварительной системы) и смертность от него.

Наиболее частое и быстро возникающее и прогрессирующее развитие опухолей отмечают при сочетании курения табака с алкоголизмом, особенно на фоне других видов как токсикоманий, так и различных видов наркоманий.

Нарушение питания. Общеизвестно, что однообразное, несбалансированное, избыточное по калорийности, богатое животными жирами и специями питание, а также питание, бедное грубыми растительными волокнами, особенно овощами и фруктами, и различными витаминами (С, Е, А и β-каротином), – важный фактор риска возникновения и развития опухолей. Так, при длительном употреблении в пищу копченостей и специй повышается риск заболевания раком желудка и поджелудочной железы. Рак толстой и прямой кишки чаще возникает у лиц, пища которых богата животными жирами, но содержит мало грубоволокнистых компонентов.

Количество различных, особенно злокачественных, опухолей можно как минимум на треть снизить, используя рациональное, разнообразное, многоразовое и адекватное потребностям организма питание.

Неблагоприятные условия также могут играть определенную провоцирующую роль в ускорении и усилении мутагенного действия различных канцерогенов.

Особую роль играют интенсивные, повторно, длительно или постоянно действующие механические травмы мягких тканей и / или костей (способствующие развитию в них сарком), термические или химические ожоги кожи и слизистых оболочек (способствующие развитию в них рака) и другие повреждающие воздействия, сопровождающиеся развитием хронических деструктивно-воспалительных, в частности язвенных, процессов в разных тканях (особенно в коже и слизистых оболочках).

Путем предупреждения и ослабления действия этих неблагоприятных условий можно уменьшить и / или задержать развитие разных опухолей.

323

2.7. Методы экспериментального изучения опухолей

Основные, ставшие классическими, методы изучения опухолевого процесса в эксперименте: трансплантация, индукция, эксплантация, выведение раковых линий животных и животных с наследственной предрасположенностью к опухолям.

2.7.1. Трансплантация опухоли

Трансплантация (пересадка, перевивка) опухоли впервые успешно была осуществлена от взрослых собак щенкам отечественным ученым М.А. Новинским в 1876 г. в Санкт-Петербурге. Наряду с аутотрансплантацией (перевивкой опухоли из одного места организма в другое), изотрансплантацией (перевивкой опухоли от одного животного к другому той же линии) и аллотрансплантацией, или гомотрансплантацией (перевивкой опухоли от одного животного другому того же вида), в последние годы чаще используют гетеротрансплантацию (перевивку опухоли от одного вида организма другому виду, например от человека животному). Для повышения эффективности гетеротрансплантации используют животныхреципиентов с подавленным иммунитетом. Для этого применяют общее рентгеновское облучение, введение глюкокортикоидов, цитостатиков, антилимфоцитарной сыворотки, удаление вилочковой железы.

Трансплантация опухоли – метод, удобный для оценки опухолевой прогрессии, изучения влияния опухоли на организм и оценки методов и средств лечения конкретных видов опухоли.

2.7.2. Индукция опухоли

Индукцию опухолей обычно осуществляют при помощи введения здоровым животным вирусов или химических канцерогенов.

Модель вирусного канцерогена была впервые в 1908 г. воспроиз-

ведена Эллерманом и Бангом в опытах на курах путем перевивки лейкоза с помощью бесклеточного фильтрата (содержащего вирусы). Затем в 1911 г. перевивку саркомы также с помощью бесклеточного фильтрата в опытах на курах выполнил Роус. В дальнейшем была доказана способность многих ДНК- и РНК-содержащих вирусов вызывать различные опухоли у разных видов животных.

324

Модель локального химического канцерогенеза была впервые в

1915 г. воспроизведена Ямагива и Ишикава в опытах на кроликах путем длительного (6-месячного) втирания в кожу уха кролика каменноугольной смолы. В дальнейшем разными учеными были разработаны методики индукции опухолей не только многократным, но даже однократным парентеральным введением химических канцерогенов.

Индукцию опухолей широко используют во всем мире для оценки характера и степени канцерогенного действия различных химических, в том числе и лекарственных, веществ и соединений.

2.7.3. Эксплантация опухоли

Эксплантацию опухоли осуществляют путем помещения опухолевых клеток (срезов опухолей или клеточных культур) в искусственную питательную среду (т.е. in vitro) на различный период времени.

Этот метод позволяет не только изучать свойства опухолевых клеток в условиях in vitro (как до, так во время и после действия раз-

личных факторов на организм), а также исследовать механизмы опухолевой индукции с помощью различных канцерогенов. Например,

ученые многих стран в различных исследованиях используют линию раковых клеток эпителия шейки матки, названную «HeLa» – по имени афроамериканки Henrietta Lacks, умершей в 1951 г. от такой опухоли.

2.7.4. Выведение раковых линий животных

Выведение раковых линий животных и линий животных, предрасположенных к развитию опухолевых заболеваний, осуществляют разными путями и методами.

Во-первых, этого можно достичь путем тщательного отбора особей со спонтанно возникающими опухолями: скрещиванием их между собой, а также скрещиванием их потомства. Существуют линии животных, ставшие опухолевыми вследствие зараженности онкогенными вирусами (вирусом рака молочной железы, вирусом лейкоза мышей и т.д.). Хорошо известен так называемый фактор молока Биттнера (онковирус), названный так в честь автора блестящей работы (Bittner, 1936), доказавшего возможность передачи рака молочной железы от мышей высокораковой линии новорожденным мышатам

325

низкораковой линии через материнское молоко.

Во-вторых, можно искусственно создать линии животных с генетическим дефектом, приводящим к возникновению опухолей. Этого достигают с помощью введения в оплодотворенную яйцеклетку ДНК с заданными свойствами, предназначенной для интеграции с геномом этой клетки (например, с дефектом антионкогена). Вырастающая особь имеет в своем геноме уже созданные экспериментатором дефекты, приводящие к развитию опухолей. Другим способом такого воссоздания животных с опухолевой предрасположенностью служит трансфекция раннего эмбриона (например, мыши) ретровирусом, несущим необходимый код, после чего во всех клетках хозяина (эмбриона) появляется новая генетическая информация, в последующем стимулирующая опухолевое перерождение клетки.

Во всех случаях животные со спонтанным развитием опухолей служат важнейшей моделью для изучения патогенеза и лечения онкологических заболеваний.

2.8. Патогенез опухолей

Канцерогенез – сложный, длительный, двухэтапный и трехстадийный процесс, основу которого составляет стойкая и необратимая патология генома клетки, приводящая к нарушению программы ее жизнедеятельности, в том числе к выбраковке ее из популяции.

Первый этап развития опухоли именуется «бластомоцитогенезом». Он претерпевает две стадии: инициации (трансформации) и промоции (активации пролиферации).

Второй этап развития опухоли, именуется «бластомогенезом». Он включает стадию прогресии.

Первый этап (бластомоцитогенез)

Стадия инициации – повреждение генома клетки без изменения ее фенотипических свойств. Инициация вызывается генотоксическими (канцерогенными) химическими канцерогенами, вирусами и физическими факторами, способствующими превращению протоонкогенов в онкогены. Клетка может находиться в стадии инициации любое время (дни, месяцы и годы).

В эту стадию генотипически нормальная клетка трансформируется в генетически опухолевую клетку. Выделяют два основных пути такой трансформации клетки: 1) мутационный; 2) эпигеномный.

326

Мутационный канцерогенез возникает в результате мутаций либо генов, либо хромосом, либо геномов клеток.

Эпигеномный канцерогенез возникает за счет внедрения онкогенного вируса в геном, приводящего к нарушению физиологического механизма регуляции его активности. При этом количество копий генов увеличивается с 5-10 (что имеет место в норме) до 500-700 и более (что характерно для опухолевой патологии), в связи с чем такая клетка приобретает способность к беспредельному росту.

Стадия промоции – изменение не только генетических, но и фе-

нотипических свойств клетки. Эта стадия чаще всего бывает вызвана химическими веществами – промоторами (активаторами деления клеток). В качестве промоторов могут выступать многие вещества, в том числе эндогенные канцерогены, химические вещества, относимые к возможным канцерогенам, а также вещества, стимулирующие деление клеток. Время влияния промотора после действия инициатора не имеет большого значения. Оно может быть различным. Описан случай развития рака мочевого пузыря через 48 лет после прекращения контакта с анилиновыми красителями. Химические вещества, обладающие промоторным действием на развитие опухолей у человека, изучены недостаточно.

В стадию промоции происходит быстрое увеличение количества дочерних опухолевых клеток, образующих первичный опухолевый узел. Как только количество опухолевых клеток достигает критического уровня (около 10 млрд), их пролиферация становится прогрессирующей, неуправляемой и необратимой.

Второй этап (бластомогенез)

Стадия опухолевой прогрессии – рост одной или нескольких малигнизированных клеток до морфологически и клинически определяе-

мой опухоли. Сначала, в моноклоновую стадию, рост опухоли происходит медленно. Так, для роста от одной клетки до опухоли массой 1 г необходимо деление 30-ти поколений клеток (минимальный срок такого роста – 90 дней). Для роста от 1 г до 1 кг – всего лишь 10 поколений (как минимум 30 дней). Поскольку в опухоли пролиферирует лишь небольшой процент клеток, реальные сроки роста опухоли значительно дольше. Таким образом, наиболее медленный рост опухоли (до нескольких лет) может происходить на самых ранних стадиях, еще до клинических проявлений. В процессе роста происходит постепенное нарастание генетических повреждений клеток, что приво-

327

дит к дальнейшей малигнизации опухоли. Это связано с тем, что по мере роста опухоли ее клетки оказываются в неравных условиях: на некоторые клетки продолжают действовать канцерогенные вещества, часть клеток подвергается воздействию со стороны иммунной системы, возникают разные условия для поступления к клеткам кислорода и питательных веществ. Это приводит к тому, что под воздействием повторных мутаций в опухоли появляется несколько клонов клеток (развивается поликлоновая стадия), что приводит к развитию многих усиленно делящихся опухолевых клеток. Это повышает степень злокачественности опухоли. Опухолевые клетки усиленно расселяются по организму. Постепенно наименее дифференцированный клон становится доминирующим.

2.8.1.Роль генов в канцерогенезе

Воснове опухолевого роста всегда лежит повреждение генома клетки, вызываемое вирусами, физическими, химическими факторами или происходящее спонтанно. В настоящее время не подвергают сомнению генетическую теорию канцерогенеза: в основе малигнизации клетки лежит повреждение генома (обусловленное клеточной мутацией). Существуют и эпигеномные изменения клетки, способствующие развитию опухоли, что послужило основанием для создания эпигеномной теории канцерогенеза.

Повреждение генома клетки происходит по трем классам регулирующих генов:

1) гены, стимулирующие деление опухолевых клеток, – протоонкогены;

2) гены, ингибирующие клеточное деление клеток, – антионкогены (гены-супрессоры);

3) гены, отвечающие за апоптоз.

Клеточные протоонкогены

При изучении вирусного канцерогенеза было обнаружено, что онковирусы при попадании в клетки вносят в ее геном гены, стимулирующие и качественно нарушающие клеточную пролиферацию, следовательно, способствующие малигнизации клеток. Эти гены были названы вирусными онкогенами. Цитогенетические исследования показали, что аналоги вирусных онкогенов присутствуют и в клетках человека и животных, где они выполняют различные функции регу-

328

ляции синтетических процессов и деления. Более того, предполагают, что вирусы, несущие эти онкогены, когда-то «похитили» их из клеток хозяина. Поэтому для более точного разделения клеточные регулирующие гены хозяина (аналоги вирусных онкогенов) были названы протоонкогенами, а в случае их чрезмерной экспрессии (активации) – клеточными онкогенами. Клеточные онкогены появляются при таких повреждениях генома клетки, когда происходит нарушение регуляции функций протоонкогенов, начинается их нерегулируемая экспрессия и, соответственно, увеличение синтеза различных факторов (онкобелков), резко стимулирующих клеточную пролиферацию.

Причины такой суперэкспрессии генов или чрезмерной активации их белков-продуктов могут быть следующими:

Амплификация – увеличение (обычно многократное) количества копий протоонкогенов, приводящее к активизации опухолевой трансформации клеток.

Транслокация – в результате перемещения протоонкогена, находящегося в одной хромосоме, в область сильного промотора, расположенного в другой хромосоме, неактивный протоонкоген превращается в онкоген.

Точечная мутация протоонкогена может приводить к изменению метаболизма и накоплению его белка-продукта.

Инсерция – «молчащий» в обычных условиях протоонкоген клетки может активизироваться под влиянием другого, внесенного в клеточный геном той или иной вирусной ДНК.

Трансдукция – захват вирусами клеточных онкогенов и их «разблокировка» в геноме вирусов под влиянием разных промоторов, что

витоге приводит к расстройству генетической регуляции процессов деления клеток.

Деметилирование ДНК – возникающий под влиянием химических канцерогенов и активных радикалов деметилированный участок ДНК становится активным и приводит к стимуляции деления клеток.

По механизму действия онкогены делят на четыре основные группы.

1.Онкогены, кодирующие факторы роста.

2.Онкогены, кодирующие рецепторы к факторам роста – мембранным белкам с протеинкиназной активностью. Теория онкогенов предполагает образование рецепторов с постоянной высокой активностью, т.е. не зависящей от стимуляции факторами роста.

329