Механизмы клеточного деления. Патофизиология клеточного деления.

Опухоль

Многостадийность канцерогенеза. Особенности патогенеза стадий опухолевого процесса.

Канцерогенез – длительный многостадийный процесс накопления генетических повреждений клетки.

В канцерогенезе различают три стадии.

Инициация опухолевого роста. В этой стадии нормальная клетка приобретает нестабильность генома и способность к безудержному и бесконтрольному делению, однако остается под контролем тканевой и межклеточной регуляции роста.

Предполагаемые механизмы: а) онкобелки соединя­ются с рецепторами для факторов роста и образуют комплексы, ге­нерирующие сигналы к делению клеток; б) онкобелки повышают чувствительность рецепторов к факторам роста или понижают чув­ствительность к ингибиторам роста; в) онкобелки действуют как факторы роста.

Промоция происходит при участии дополнительных коканцерогенных факторов. Главным в патогенезе этой стадии является реа­лизация приобретенной способности клетки к безудержному и бес­контрольному размножению с образованием первичного опухоле­вого узла. Предполагаемые механизмы: амплификация онкогенов, активация новых протоонкогенов, дополнительные генные и хромо­сомные аберрации; включение промотора.

Дальнейший рост и прогрессия опухоли. Прогрессия - нарастание различных признаков злокачественности независимо друг от друга. Предполагаемые механизмы те же, что и в 2-ой стадии.

Однако наличие причины опухолей и даже включение механизмов канцерогенеза сами по себе еще недостаточны для возникновения и развития опухолей. Для этого необходимо снижение антибластомной (противоопухо­левой резистентности). Без этого условия, как правило, невозможно развитие опухоли.

Под противоопухолевой резистентностью понимают устойчивость ор­ганизма к возникновению и развитию опухолей.

Онкобелки и их роль в опухолевой трансформации клеток

Онкобелки - опухолевые (раковые) белки. Синтез их в больших коли­чествах (или малых, но с измененной структурой) программируется актив­ными клеточными онкогенами. С их помощью опухолевая генетическая про­грамма превращается в опухолевые признаки и их совокупности, проявляю­щиеся атипизмами. В следовых количествах онкобелки образуются в нор­мальных клетках по коду протонкогенов. Онкобелки в нормальных клетках предположительно функционируют как регуляторы чувствительности их ре­цепторов к факторам роста или как синергисты последних. Общее количест­во онкобелков - более 20.

Роль в канцерогенезе генов, регулирующих репарацию ДНК и апоптоз.

В процессе канцерогенеза мутации генов, отвечающих за репарацию ДНК и апоптоз, приводящие к снижению активности соответствующих ферментов, способствуют нарастанию нестабильности генома опухолевой клетки. Кроме того, наряду с бесконтрольной пролиферацией, в связи с низкой активностью или исчезновением генов, регулирующих апоптоз (bcl-2, bac), происходит резкое увеличение числа опухолевых клеток.

Опухоль

Механизмы клеточного деления. Патофизиология клеточного деления.

 

Деление клеток лежит в основе развития, роста организмов, их размножения, а также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни организма и восстановление их целостности после повреждения.

Наиболее широко распространен митоз - непрямое деление(Рис. 1). Для митоза характерны сложные преобразования ядра клетки, сопровождающиеся формированием хромосом. Совокупность процессов называется митотическим циклом. После завершения деления клетка может вступить в период подготовки к синтезу ДНК.В это время в клетке усиленно синтезируются РНК и белки, повышается активность ферментов, участвующих в синтезе ДНК. Затем клетка приступает к синтезу ДНК. Две спирали старой молекулы ДНК расходятся, и каждая становится матрицей для синтеза новых цепей ДНК. Из одной клетки формируются две дочерние, которые содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Митоз - это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками. Процесс собственно митотического деления клетки состоит из 4 фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

При образовании гамет (половых клеток – сперматозоидов и яйцеклеток) происходит деление клетки, называемое мейозом (Рис. 1). Исходная клетка имеет диплоидный набор хромосом, которые затем удваиваются. При мейозе хромосома (состоящая из двух хроматид) тесно переплетается своими частями с гомологичной ей хромосомой, и происходит кроссинговер (обмен гомологичными участками хромосом). Новые хромосомы расходятся и образуются клетки с диплоидным набором хромосом, который отличается от исходной (рекомбинация). Второе деление мейоза происходит без синтеза ДНК, поэтому количество ДНК уменьшается вдвое. Из исходных клеток с диплоидным набором хромосом возникают гаметы с гаплоидным набором. Из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных клетки. Фазы деления клетки, которые следуют за интерфазой, называются профаза, метафаза, анафаза, телофаза и после деления опять интерфаза.

Рис. 1. Митоз и мейоз

Полная трансформация клетки является следствием нескольких генетических событий — активации онкогена(ов) и инактивации гена(ов), осуществляющих супрессорные функции.

В основе канцерогенеза лежит нарушение цикла деления. Клетки организма находятся в одном из трех возможных состояний: 1) в цикле; 2) в стадии покоя с сохранением возможности вернуться в цикл; 3) в стадии окончательной дифференцировки, при которой способность делиться полностью утрачена (таковы, например, нейроны головного мозга). Образовывать опухоли могут, естественно, только клетки, способные делиться.

На протяжении интерфазы существует ответственный момент, когда решается, войдет ли клетка в следующий цикл деления или предпочтет стадию покоя, в которой она может находиться неопределенно долго. В отличие от опухолевой клетки нормальная клетка подчиняется исходящим из организма сигналам (митогенный стимул). Если в определенный момент у нормальной клетки есть необходимые условия (достаточная масса и содержание белков, концентрация кальция, обеспеченность питательными веществами) и она к тому же получает митогенный стимул, то она вступает в очередной цикл деления. В отсутствие внешнего сигнала нормальная клетка выходит из цикла и в этом заключается ее коренное отличие от клетки опухолевой, которая побуждается к делению эндогенными стимулами. Процесс репликации ДНК продолжается несколько часов. За это время весь генетический материал должен быть воспроизведен абсолютно точно. В случае каких-либо отклонений продвижение клетки в цикле блокируется или она может подвергнуться апоптозу. Если же дефектны сами «контрольно-пропускные пункты», то дефекты генома не устраняются, передаются потомству и возникает опасность злокачественной трансформации клетки.