Молекулярные механизмы опухолевого роста

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОПУХОЛЕВОГО РОСТА

 

 

Учебное пособие для студентов медицинских вузов

Под ред. Б.А. Фролова

 

 

Оренбург

 

 

УДК

616-006. (075.8) + 616 – 092

ББК

55.6 я 7

 

 

Авторы: Б.А. Фролов - докт. мед. наук, профессор, зав. кафедрой патофизиологии Оренбургской государственной медицинской академии; Н.М. Беляева - кандидат мед. наук, доцент кафедры патофизиологии Оренбургской государственной медицинской академии.

 

Под общей редакцией д.м.н., проф. Б.А. Фролова.

 

 

Рецензенты:

Зав. кафедрой патофизиологии ГОУ ВПО "Челябинская государственная медицинская академия Росздрава" доктор мед. наук, профессор Л.В. Кривохижина;

Зав. кафедрой патофизиологии Башкирского государственного медицинского университета, засл. деятель науки РБ, акад. РАЕН, доктор мед. наук, профессор Д.А. Еникеев;

Профессор кафедры клеточной биологии и гистологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова доктор биол. наук. Г.Е. Онищенко;

Профессор кафедры онкологии I ММА им. И.М. Сеченова доктор мед. наук Д.Ш. Османов.

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ

ПО МЕДИЦИНСКОМУ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОМУ

ОБРАЗОВАНИЮ ВУЗОВ РОССИИ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

______________ МОСКОВСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ им.И.М.СЕЧЕНОВА ______________

Москва М.Трубецкая, д. 8, корп.2 Тел. [phone](факс)

 

УМО - № 149- Д

28.03.06

Ректору Оренбургской

государственной медицинской академии,

профессору С.А.Павловичеву

 

 

Учебно-методическое объединение по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России, рассмотрев материалы рукописи:

 

 

Б.А.Фролов, Н.М.Беляева «Молекулярные механизмы опухолевого роста»

 

 

и сообщает, что указанным рукописям присвоен гриф УМО:

 

 

"Рекомендуется Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов".

 

Проректор ММА им. И.М.Сеченова,

зам. председателя УМО медицинских

и фармацевтических вузов,

профессор И.Н.Денисов

 

СОДЕРЖАНИЕ

	Введение............................................
Раздел I.	Опухоли. Определение понятия. Отличительные особенности доброкачественных и злокачественных опухолей.......
Раздел II.	Механизмы генетического контроля клеточного цикла. Индукция клеточного цикла............................
Раздел III.	Протоонкогены. Онкогены. Онкосупрессоры. Определение понятий..................................
Раздел IV.	Происхождение и механизмы активации онкогенов........
Раздел V.	Механизмы обеспечения стабильности клеточного генома.. - Общие положения.................................. - Система репарации MMR............................ - Ген р53 в обеспечениии стабильности генома........... - Онкосупрессорный белок APC........................ - Резюме...........................................
Раздел VI.	Канцерогенез. Этиологические факторы канцерогенеза..... - Физические канцерогенные агенты..................... - Химический канцерогенез............................. - Вирусный канцерогенез............................... · опухолеродные РНК-содержащие вирусы............ · опухолеродные ДНК-содержащие вирусы............
Раздел VII.	Стадии канцерогенеза................................. - Инициация.......................................... - Промоция........................................... - Прогрессия......................................... · общие положения................................ · роль молекул адгезии............................. · инвазия и метастазирование.......................
Раздел VIII.	Опухолевые антигены и онкофетальные белки.............
Раздел IX.	Взаимоотношение опухоли и организма..................
Раздел X.	Иммунные механизмы противоопухолевой защиты......... - общие положения................................... - роль макрофагов в противоопухолевой защите........... - естественные киллеры............................... - перфоринзависимый механизм апоптоза................ - цитотоксические Т-лимфоциты........................ - Fas-зависимый механизм апоптоза.....................
Раздел XI.	Молекулярно-биохимические подходы к терапии опухолевых заболеваний......................................
Раздел XII.	Терминологический словарь............................
Раздел XIII.	Контрольные вопросы.................................
Раздел XIV.	Вопросы тестового контроля c эталонами ответов..........
Раздел ХV.	Список литературы....................................

ВВЕДЕНИЕ

 

В последние десятилетия достигнут значительный прогресс в выяснении молекулярных механизмов канцерогенеза. Идентифицированы генетические дефекты, определяющие необходимые и достаточные свойства раковой клетки: постоянную митогенную стимуляцию, нечувствительность к антиростовым и проапоптотическим сигналам, неограниченный пролиферативный потенциал, способность индуцировать ангиогенез, инвазию и метастазирование. Сформулировано представление о многостадийности (многоступенчатости) канцерогенеза, как процесса накопления в клетке генетических дефектов, вызывающих дискретные и необратимые изменения ее генотипа. Выявлены функциональные связи опухоли с нормальным окружением и установлена поразительная способность раковых клеток рекрутировать окружающие здоровые ткани для стимуляции собственного роста и прогрессии. Определены механизмы злокачественной инвазии и метастазирования и уточнена роль в этих процессах адгезивных взаимодействий опухолевых клеток друг с другом и с внеклеточным матриксом. Совершенствуются методы диагностики опухолей, основанные на определении опухолевых антигенов и онкофетальных белков. Разрабатываются принципиально новые молекулярно-биохимические подходы к терапии рака.

Вышеизложенное диктует настоятельную необходимость обобщения современных представлений об опухолевом росте и его молекулярных механизмах, позволяющего помочь студенту разобраться в основных проблемах канцерогенеза, понять смысл и следствие новых событий в онкологии, а главное – подготовить его к восприятию новых научных идей. Мы полагаем, что решению этой задачи поможет настоящее пособие, содержащее иллюстративный материал, сопровождаемый лаконичными пояснениями.

Знакомство с пособием, несомненно, предполагает достаточную подготовленность читателю по ряду вопросов в области биохимии, генетики, нормальной и патологической физиологии, цитологии – положение, наглядно демонстрирующее необходимость интеграции знаний по важнейшим медико-биологическим дисциплинам.

Пособие снабжено тестовыми заданиями и вопросами, обеспечивающими возможность самоконтроля знаний.

 

Раздел I.

Раздел II.

МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА. ИНДУКЦИЯ КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА

Основные этапы передачи сигнала для роста от мембраны до клеточного ядра

(Г.П. Георгиев, 1999)

· Клетки организма находятся в одном из трех возможных состояний: в цикле, в стадии покоя с сохранением возможности вернуться в цикл и в стадии терминальной дифференцировки, при которой способность делиться полностью утрачена (нейроны головного мозга, сегментоядерные нейтрофилы).

· В норме стимуляция клеточного роста (вхождение клетки в цикл) инициируется факторами роста, которые воспринимаются с помощью соответствующих рецепторов.

· Последующая трансдукция сигнала от активированного рецептора до клеточного ядра осуществляется с участием многих других белков - передатчиков сигнала. Это своего рода клеточное "реле". Такая передача часто идет путем фосфорилирования одним белком второго, вторым - третьего и т.д.

· Цепи передачи сигналов заканчиваются в клеточном ядре. Там происходит активация так называемых факторов транскрипции, т.е. белков, связывающихся с регуляторными участками определенных генов ДНК и активирующих транскрипцию данных генов. Иными словами, под действием факторов транскрипции на соответствующих генах происходит синтез матричных РНК, а на матрице последних - белков. Это те белки, которые нужны для роста и размножения клеток.

Раздел III.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЙ

(по Б.П. Копнину, 2000; А.В. Лихтенштейну, В.С. Шапоту, 2001)

· Онкогены - гены (последовательности нуклеиновых кислот), обусловливающие неконтролируемый опухолевый рост клеток (in vivo) и их трансформацию в культуре (in vitro). Выделяют вирусные (v-onc) и клеточные (c-onc) онкогены.

 

· Вирусные онкогены - трансформирующие гены в составе высокоонкогенных РНК и ДНК -содержащих вирусов.

 

· Онкогены ДНК-содержащих опухолеродных вирусов вирусспецифичны и клеточных аналогов не имеют.

 

· Онкогены РНК-содержащих опухолеродных вирусов (ретровирусов) - исходно не вирусного происхождения и не нужны для размножения вирусов. Они происходят из протоонкогенов, захваченных вирусом из генома позвоночных во время инфекционного цикла.

 

· Протоонкогены - клеточные гомологи вирусных (ретровирусы) онкогенов в геноме позвоночных. Это - нормальные гены, контролирующие синтез факторов роста, белков-рецепторов, белков-трансдукторов митогенного сигнала, факторов транскрипции, а через них - процессы клеточной пролиферации, дифференцировки и морфогенеза. Протоонкогены - элементы позитивной регуляции клеточного деления. Они являются его акселераторами.

 

· Не все протоонкогены, обнаруженные в геноме человека, имеют вирусные аналоги.

 

· В нормальной клетке протоонкогены характеризуются адекватным функционированием в соответствии с поступающими сигналами, определяющими потребность клетки в контролируемых ими белках. Если протоонкогены переходят в перманентно активное состояние вне зависимости от поступающих сигналов, они вызывают неконтролируемый рост и трансформацию клетки. В этом случае их называют клеточными онкогенами (с-onc).

 

· Активированные с-onc независимы от клеточного генома. Они инициируют и поддерживают размножение трансформированных клеток, активируя сигнальные механизмы митотического цикла.

· Структура онкогенов ретровирусов отличается от структуры протоонкогенов. Большинство из этих структурных изменений обусловливает возможность v-onc встраиваться в хромосомы хозяина и индуцировать активацию клеточных протоонкогенов, превращая их в c-onc.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЙ

(продолжение)

 

· Протоонкогены, в том числе гомологичные вирусным онкогенам, могут активироваться и без участия вирусов в результате процессов хромосомных транслокаций, амплификаций, мутаций.

 

· В нормальных клетках присутствуют белковые факторы негативной регуляции клеточного деления. Кодирующие их гены носят название генов-супрессоров (Rb, р53, АРС и др.). Реализация эффектов онкогенов находится в прямой зависимости от супрессии механизмов негативной регуляции клеточного деления.

 

· Таким образом, полная трасформация клетки является многоступенчатым процессом для достижения которого необходимо несколько генетических событий: активации онкогенов и инактивации генов, осуществляющих супрессорную функцию. При этом разные онкобелки действуют по общим биохимическим путям, в связи с чем разные онкогены могут дополнять эффекты друг друга, но один и тот же онкоген способен вызвать разные эффекты в клетках различного гистогенеза.

 

· Непрерывность роста трансформированных клеток поддерживается их нечувствительностью к апоптозу вследствие угнетения продукции проапоптотических факторов и усиления продукции антиапоптотических факторов:

 

 

 

Раздел IV.

Раздел V.

Общие положения

Различают антиканцерогенные, антимутационные и антицеллюлярные механизмы противоопухолевой защиты (П.Ф. Литвицкий, 2002).

Антиканцерогенные механизмы

Антимутационные механизмы

Антицеллюлярные механизмы

СИСТЕМА РЕПАРАЦИИ ММR

 

 

Восстановление нативной структуры ДНК

Механизм регуляции MMR (поА.В. Лихтенштейну, В.С. Шапоту, 2001)

 

· Инициация и прогрессия опухоли - суть фенотипические проявления нарушений генотипа (ДНК). В связи с этим противоопухолевая защита клетки осуществляется не только через механизмы супрессии клеточной пролиферации и активации апоптоза, но и путем репарации ДНК - восстановления нарушенной структуры.

· Нарушения структуры ДНК могут быть следствием не только модификации или повреждения оснований и нуклеотидов, что характерно для действия физических и химических мутагенов. Они могут быть и результатом ошибок спаривания оснований, при которых вместо комплементарной пары нуклеотидов А+Т или Г+Ц в дочернюю цепь оказываются включенными нуклеотиды, некомплементарные нуклеотидам в материнской цепи ДНК. Эти некомплементарные нуклеотиды называют мисмэтчами (mismatch).

· Возникновение подобных нарушений структуры ДНК возможно из-за ошибочной подстановки нуклеотида ДНК-полимеразой, чему способствует наличие в геноме многократных повторов 2-3 нуклеотидов, образующих т.н. микросателлитные последовательности. В геноме человека присутствует около 100.000 повторов ЦА/ГТ. При репликации таких локусов и возможен эффект скольжения(slippage), что приводит к образованию неспаренных участков, которые затрагивают только дочернюю нить ДНК.

· Удаление подобных дефектов структуры ДНК - мисмэтч - репарация - прерогатива системы MMR (mutations in mismatch repair), которую обеспечивают несколько согласованно действующих белков. Одни из них (МSH2, GТВР) распознают дефект связывания с участками неспаренности и рекрутируют другие белки (МLН1, РМS2). Последние восстанавливают структуру дочерней нити ДНК, полностью комплементарную материнской нити.

· При дефектах ММR возникает т. н. мутаторный фенотип. Частота мутаций возрастает в 100-1000 раз. Нестабильность микросателлитов охватывает весь геном и отражается на функционировании многих генов, в составе или вблизи которых расположены микросателлиты.

· Неполноценность ММR резко увеличивает вероятность новых мутаций, которые, лавинообразно накапливаясь в ряду клеточных поколений, способствуют ускоренной прогрессии опухоли. Дефекты МLH1 и МSН2 обнаружены при различных семейных и спорадических формах рака, в частности, при раке толстой кишки.

· Поскольку гены ММR относятся к числу генов-супрессоров, мутаторный фенотип возникает при инактивации обеих аллелей соответствующего гена.

ГЕН p53 И ЕГО РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ СТАБИЛЬНОСТИ ГЕНОМА ПРИ ПОВРЕЖДЕНИЯХ ДНК

 

· Сенсором повреждения ДНК и нарушения в клеточном цикле является ген р53. Этот ген, располагающийся на коротком плече хромосомы 17, кодирует образование ядерного белка из 393 аминокислот с молекулярной массой 53 кД. Тетрамер р53 локализован в клеточном ядре и функционирует как транскрипционный фактор, связываясь своим карбоксильным окончанием со специфическими регионами генов-мишеней. Показано, что активация гена р53 происходит не только в ответ на поражение ДНК (под действием ионизирующего или УФЛ-облучения, ингибитора топоизомеразы 2 и прочих факторов), но может явиться следствием многих других процессов, происходящих в клетке, в том числе активации онкогенов, гипоксии, дефиците питания, старении и др. Недаром этот ген получил название "хранитель генома" (Е.Б. Владимирская, 2002).

· При активации гена р53, кодируемый им белок р53 способен инициировать независимо друг от друга две программы (Н.Н. Белушкина, С.Е. Северин, 2001):

а) временную остановку клеточного цикла в G₁/S-фазе с помощью белка р21^WAF1, ингибирующего циклинзависимые киназы;

б) стимуляцию апоптоза путем активации генов Bax или Bid - проапоптотических генов семейства Bcl 2 и/или активации образования свободных форм кислорода, способствующих выходу цитохрома С из митохондрий.

· Блок клеточного цикла в фазе G₁ - фазе репликации ДНК, делает возможной репарацию поврежденной ДНК и предотвращает тем самым появление мутантных клеток. Считают, что приоритетной для большинства клеток является программа временной остановки митотического цикла, хотя выбор стратегии может характеризоваться тканеспецифичностью.

· Есть данные об участии р53 в процессах репарации ДНК путем активации вновь открытого гена р53R2, кодирующего рибонуклеотидредуктазу.

· Программа апоптоза включается при невозможности клетки репарировать ДНК во время "ареста" при прохождении митотического цикла, или дефиците белка р21^WAF1.

· Т.о., основной функцией гена р53 и кодируемого им белка (р53) следует считать защиту организма от накопления генетически дефектных клеток. Мутация гена р53 позволяет таким клеткам сохранять жизнеспособность в митозе, что чревато их выживанием и, следовательно, развитием опухолевого процесса. Такие мутации связаны с плохим прогнозом в лечении злокачественных новообразований, поскольку опухолевые клетки с этими мутациями оказываются резистентными к лучевой и химиотерапии.

· Мутация гена р53 обнаруживаются более, чем в половине раковых опухолей. При длительной химиотерапии частота ее повышается. У детей мутация в гене р53 чаще наблюдается при остром Т-лимфобластном лейкозе, составляя около 12% и всегда служит прогностически неблагоприятным фактором.

 

РЕЗЮМЕ

 

· В основе многоклеточности, которая служит фоном для развития опухоли, лежит способность каждой клетки интегрировать сигналы, поступающие от растворимых факторов, взаимодействий клеток с внеклеточным матриксом и друг с другом. Правильная обработка этих сигналов клеткой создает основы для нормального клеточного роста, дифференцировки и морфогенеза. Некорректная интеграция поступающих с разных сторон сигналов, приводит к развитию патологии, в частности, рака (Е.Д. Свердлов, 2001).

 

· Рак вызывается эволюцией клеток, выражающейся в последовательном накоплении не связанных между собой мутаций, делающих клетку все более автономной от окружения. Эти мутации затрагивают как онкогены (ras и др), способствующие пролиферации, так и гены-супрессоры, участвующие в контроле клеточного цикла (Rb) и обеспечивающие стабильность генома (р53, APC, BRCA, ATM и др.)

 

· Независимость мутаций отдельных генов не означает независимости действия в клетке каждого из контролируемых ими продуктов, которые выполняют функцию сигнальных молекул. Включаемые этими молекулами различные линейные сигнальные пути объединяются в общую сигнальную сеть (networks) и, таким образом, переплетаются. Т.е. онкогены и гены-супрессоры действуют зависимо друг от друга и при опухолевой трансформации изменяются не единицы и не десятки, а сотни генов. Таким образом, в раковую трансформацию вовлекаются не отдельные звенья регуляции генома, а интегральные процессы.

 

· Независимость опухоли от окружения не означает ее абсолютной изолированности: "нормальные клетки" внутри раковой опухоли оказываются активными участниками опухолевого процесса и используются раковыми клетками для своего существования. В частности, ростовые сигналы, управляющие пролиферацией клеток карциномы могут происходить от клеток нормальной стромы - компонентов опухолевой массы.

 

· "Успешными" опухолевыми клетками являются те, которые приобретают способность использовать своих нормальных соседей, индуцируя их испускать потоки сигналов роста для увеличения потенциала роста опухоли.

 

· В развивающейся опухоли идет непрерывное взаимодействие между системой передачи сигналов и изменениями генома. Изменения генома, улучшающие сигнализацию, могут приводить к дальнейшему ускорению изменения генома и т.д.

 

· Таким образом, опухоль превращается в сообщество множества типов клеток, которые коэволюционизируют, обмениваясь сигналами и изменяя структуру генома так, чтобы оптимизировать эволюцию опухоли, в том числе, возможно, путем оптимизации обмена сигналами между различными компонентами эволюционизирующей биомассы.

Раздел VI.

КАНЦЕРОГЕНЕЗ. ЭТИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ КАНЦЕРОГЕНЕЗА

 

· Рак - болезнь генов. Различные факторы, способные вызвать нарушения в геноме клетки (проявление генотоксичности) обладают канцерогенным действием, т.е. способностью вызывать или ускорять развитие новообразований. Они получили название канцерогенов.

· По определению ВОЗ «Канцерогеном (физическим, химическим, вирусным) называют агент, способный вызывать или ускорять развитие новообразования независимо от механизма (или механизмов) его действия или степени специфичности его эффекта. Канцероген –это агент, который в силу своих физических или химических свойств может вызвать необратимое изменение или повреждение в тех частях генетического материала, которые осуществляют гомеостатический контроль над соматическими клетками».

· В подавляющем большинстве случаев определить конкретный канцероген в качестве причины заболевания невозможно в силу по меньшей мере двух обстоятельств:

- присутствия великого множества канцерогенов в окружающей и внутренней среде организма;

- многостадийности канцерогенеза, при которой каждая последующая стадия может быть спровоцирована разными факторами.

· Наряду с канцерогенами (как этиологическими факторами) выделяют факторы риска опухолевого роста, т.е. факторы, способные усилить (ускорить) проявления действия причины. К ним относятся

- Возраст. Рак – болезнь пожилых людей. После 55 лет его вероятность прогрессивно нарастает. При старении и сопутствующих заболеваниях риск опухолевого роста обусловлен: 1) увеличением повреждаемости ДНК при снижении способности к репарции; 2) метаболическими сдвигами в виде усиления образования свободных радикалов; 3) эндокринным дисбалансом; 4) ослаблением иммунологического контроля.

- Хронические пролиферативные заболевания в виде метаболических, дисгормональных и воспалительных процессов, оказывающих воздействие на генетический контроль над пролиферацией и дифференцировкой клеток и вызывающих факультативные предраковые изменения.

- Стиль жизни. Наличие вредных привычек (курение, алкоголизм), особенности питания, традиции.

- Первичные и вторичные иммунодефициты, ослабляющие механизмы распознавания и отторжения (уничтожения) опухолевых клеток.

- Наследственность. Несмотря на генетическую природу рак не наследственное заболевание, поскольку лежащие в его основе соматические мутации не передаются по наследству. Лишь 7% случаев рака связаны наследственной предрасположенностью.

 

 

ХИМИЧЕСКИЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ

Экзогенные химические канцерогенные вещества (по В. В. Худолею, 1999)

	Химическая природа	Источники поступления	Органы-мишени
1.	Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ): - 3, 4 – бенз(а)пирен, - 1, 2: 5, 6 – диметил- бензантрацен, - метилхолантрен	Выхлопные газы, отопительные системы, коксохимическое производство, нефтеперерабатывающая промышленность, сталелитейное производство	Местное действие: кожа, легкие, пищеварительный тракт
2.	Ароматические амины и амиды: - b-нафтиламин, - бензидин	Красители, анилиновокрасочное производство	Мочевой пузырь
3.	Аминоазосоединения: - п- диметиламиноазо бензол (п-ДАБ), - ортоаминоазотолуол	Красители	Печень
4.	N – Нитрозосоединения: - N- диметилнитрозамин - N- диэтилнитрозамин	Фармацевтическая и резинотехническая промышленность, растворители	Печень, легкие, почки, нервная система, кожа
5.	Афлотоксины	Токсин грибка на земляных орехах	Печень (в сочетании с вирусом гепатита С)
6.	Диоксины	Гербициды, химическое производство	Рак легких, саркомы, лимфомы
7.	Неорганические соединения (хром, никель, асбест, кобальт)	Шахты. Промышленные предприятия	Рак легких, ангиосаркома печени, рак нервной системы

 

· Химические канцерогены подразделяются на проканцерогены (составляют абсолютное большинство) и прямые канцерогены.

 

· Проканцерогены превращаются в истинные, конечные канцерогены только после метаболических превращений, катализируемых тканевыми ферментами (неспецифическими оксидазами). Они локализованы, главным образом, в ЭПР и частично в ядре клетки. Так, ПАУ становятся конечными канцерогенами, превращаясь в соответствующие эпоксиды; нитрозамины – в диазоалканы.

 

· Некоторые проканцерогены становятся конечными канцерогенами в результате спонтанных реакций.

 

 

ХИМИЧЕСКИЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ

ВИРУСНЫЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ

ВИРУСНЫЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ

ВИРУСНЫЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ

ВИРУСНЫЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ

КАНЦЕРОГЕНЕЗ. ПРОМОЦИЯ

· Промоция – стадия реализация опухолевого фенотипа обусловлена влиянием различных факторов – промоторов, не обладающих способностью вызывать повреждения ДНК, не являющихся канцерогенами. Действие промоторов на инициированные клетки стимулирует их деление, обеспечивая наработку «критической массы» опухолевых клеток, повышающей их устойчивость и автономность роста. Ряд промоторов - форболовые эфиры (TPA) и их производные - агонисты протеинкиназы С (ПКС). При участии РКС осуществляется мобилизация многих внутриклеточных систем, позволяющих клетке избежать апоптоз и гибель от апоптоза и различных неблагоприятных воздействий.

· В отличие от инициаторов действие промоторов не затрагивает ДНК и поэтому обратимо. Для них существует пороговый уровень действия, поэтому субпороговые или раздельные дозы с большими паузами между ними не дают завершающего канцерогенного эффекта.

Патогенез злокачественных новообразований (М.А. Пальцев, Н.М. Аничков, 2001)

· Канцерогенез с раздельным участием инициаторов и промоторов реализуется при действии неполных канцерогенов, канцерогенов в низких дозах (ДМБА) или некоторых онкогенных вирусов (Эпштейн-Барра).

· Полные канцерогены (нитрозамины), ионизирующее излучение сами обладают как нициирующим, так и промоцирующим действием.

Общие положения

Опухолевая прогрессия, гетерогенность опухоли

(по V. Cumar, R. S. Cotran, S.L. Robbins, 1997)

 

· «Опухолевая прогрессия» (Л.Фулдс, 1969) - генетически закрепленные, наследуемые опухолевой клеткой и необратимые изменения одного или нескольких ее свойств.

· Основа опухолевой прогрессии – нестабильность генома, обусловленная множественными мутациями.

· Изменения различных свойств клеток бластомы происходят независимо друг от друга, поскольку мутации каждого гена автономны (правило независимости опухолевой прогрессии).

· Фенотипически опухолевая прогрессия проявляется изменением биохимических, морфологических, электрофизиологических, антигенных и функциональных признаков опухоли.

· Сроки изменений свойств разных клеток бластомы сильно варьируют. В связи с этим признаки их появляются и изменяются без какой либо закономерной хронологии.

· При опухолевой прогрессии создаются субклоны клеток с самой различной комбинацией признаков. При этом разные субклоны клеток одного и того же новообразования могут существенно отличаться друг от друга.

· Результатом прогрессии является приобретение селективного преимущества субклонов опухолевых клеток, обладающих наибольшей резистентностью к действию защитных механизмов и наибольшей агрессивностью, т.е. способностью к инвазии и метастазированию (клональная селекция).

Раздел VIII.

Раздел IХ.

Раздел Х.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ КИЛЛЕРЫ

(А.А. Ярилин, 1999; Р.М. Хаитов с соавт., 2000)

· Для реализации активности NK не требуется их предварительного контакта с индуцирующим агентом и развития иммунного ответа. Они лишены антигенраспознающих рецепторов. В фило- и онтогенезе система естественных киллеров появляется раньше, чем факторы антигенспецифической иммунной защиты. Данная система ответственна за противоопухолевую и противовирусную резистентность организма.

· В отличие от Т-лимфоцитов, NK-лимфоциты убивают клетки-мишени быстро (1-2 часа), используя упрощенный механизм без распознавания индивидуальных антигенов и подготовки в виде иммунного ответа.

· Рецептор NK-клеток, предназначенный для распознавания клеток-мишеней представляет собой С-лектин, т.е. белок, распознающий углеводные остатки при участии ионов Са²⁺. Этот рецептор - NK R - Р1 (CD 161) распознает концевые остатки маннозы на молекулах мембранных гликопротеинов и гликолипидов. В норме такие остатки на большинстве клеток, с которыми контактируют зрелые лимфоциты и макрофаги, блокированы молекулами сиаловой кислоты. Это защищает их от фагоцитоза макрофагами (которые также имеют рецепторы, связывающие маннозу) и от лизиса NK.

· Свободная манноза присутствует на поверхности юных и старых клеток, а также на пролиферирующих и трансформированных клетках.

· Способность убивать клетки опухолевых линий у NK ограничена. Механизм этого ограничения связан с возможностью распознавания последними аутологичных молекул MHC при участии соответствующих рецепторов (KIR: NKB-1). В случае такого распознавания в NK-клетку передается сигнал, запрещающий развитие дальнейших событий, ведущих к цитолизу. В результате мишенями NK могут быть клетки, на поверхности которых присутствуют глюкоконъюгаты со свободными остатками маннозы и не содержатся молекулы МНС I класса (мера, предупреждающая повреждение собственных клеток организма).

· При соблюдении этих условий происходит сближение NK-клеток с их мишенями, которое определяется не только связыванием рецепторов к глюкоконъюгатам, но и адгезивными взаимодействиями, в реализации которых принимают участие ганглиозиды, интегрины и другие молекулы.

· После установления подобного контакта запускается программа апоптоза клетки-мишени с участием перфорин-зависимого механизма.

· NK-клетки способны осуществлять рециклинг, т.е. отсоединяться от погибшей клетки и участвовать в повторном киллинге новых клеток-мишеней.

ПЕРФОРИН-ЗАВИСИМЫЙ АПОПТОЗ

ЦИТОТОКСИЧЕСКИЕ Т-ЛИМФОЦИТЫ

(Р.М. Хаитов с соавт., 2000)

· Антигенспецифическая цитотоксичность обеспечивается дифференцированной субпопуляцией CD8⁺ Т α β - лимфоцитов: ЦТЛ. Рецептор этих лимфоцитов распознает антиген в комплексе с молекулами MHC-1 на мембране клеток-мишеней, что является необходимым условием для киллерной атаки ЦТЛ.

· Главное защитное предназначение ЦТЛ - санация организма от внутриклеточных инфекций.

· Неиммунные зрелые ЦТЛ 8⁺ имеют только программу для биосинтеза эффекторных молекул (цитотоксинов), которая начинает реализовываться после вовлечения их в иммунный ответ. Для этого лимфоциту недостаточно только связать распознаваемый антиген в комплексе с молекулой МНС на той или иной клетке. Требуются также и молекулы костимуляции. Если опухоль растет не из профессиональных антигенпредставляющих клеток, то этих молекул костимуляции на опухолевых клетках нет. И за фактом распознавания лимфоцитом (в тех случаях, когда есть что распознавать) не следует иммунный ответ, пока профессиональные антигенпредставляющие клетки не процессируют опухольспецифичные антигены. Обычно условия для этого отсутствуют.

· В том случае, когда ЦТЛ 8⁺ вовлекаются в иммунный ответ в них происходит синтез de novo определенных веществ, которые в виде функционально неактивных молекул-предшественников накапливаются в гранулах. Эти гранулы сориентированы в связи с TCR, чем обеспечивается возможность строго локального киллерного удара по клетки-мишени.

· Цитотоксины гранул ЦТЛ как минимум представлены двумя белками: перфорином и гранзимами (сериновыми протеазами), организующими сигнал на апоптоз для клетки-мишени.

· Собственно механизм киллинга при участии ЦТЛ состоит в том, что связывая своим TCR антиген на поверхности клетки-мишени, ЦТЛ в области этой связи быстро формируют межклеточный интерфейс - локальную зону контакта с последующим выбрасыванием содержимого гранул.