Причины развития и патогенез опухолей

Различные этиологические факторы, способные вызвать раз­витие опухолей, называются канцерогенными факто­рами, или канцерогенами. Выделяют три основные группы канцерогенных агентов: химические, физические (радиа­ционные) и вирусные. Полагают, что 80—90 % злокачественных опухолей являются результатом неблагоприятного воздействия окружающей среды. Таким образом, проблема рака может счи­таться экологической проблемой. Процесс развития опухолей под влиянием канцерогенных факторов носит название канце­рогенеза. Среди причин развития опухолей человека и жи­вотных называются различные канцерогенные агенты, что легло в основу построения множества теорий канцерогенеза. Основны­ми являются теория химических канцерогенов, физических кан­церогенов, вирусно-генетическая и полиэтиологическа^ теории. Исторический интерес представляет дизонтогенетическая теория Ю.Конгейма, или теория "эмбриональных зачатков".

Теория химических канцерогенов. Химический канцерогенез у человека был впервые описан J.Hill, наблюдавшим развитие по­липоза слизистой оболочки носа у людей, вдыхавших чрезмер­ные количества лекарств, и Sir Percival Patt (1775), описавшим рак мошонки трубочистов. С тех пор описано более 1000 химических канцерогенных веществ, из которых только 20, как было доказа­но, инициируют опухоли человека. Хотя основные исследования в области химического канцерогенеза проводятся на лаборатор­ных животных и в клеточных культурах, тем не менее есть на­блюдения опухолей человека, развитие которых обусловлено воздействием химических канцерогенов. Яркими примерами мо­гут служить профессиональные опухоли — рак мочевого пузыря

У работающих с анилиновыми красителями, рак легкого у людей, _контактирующих с асбестом, рак печени работников поливинил-хлоридного производства и др.

Канцерогенные агенты подразделяются на две большие груп­пы: генотоксические и эпигенетические в зависимости от их спо­собности взаимодействовать с ДНК.

К генотоксическим канцерогенам относятся полицикличе­ские ароматические углеводороды, ароматические амины, нитрозосоединения и др.

Часть генотоксических канцерогенов может напрямую взаи­модействовать с ДНК, поэтому они называются прямыми. Дру­гие же должны претерпеть химические превращения в клетках, в результате которых они становятся активными, приобретают электрофильность, могут концентрироваться в ядрах клеток и взаимодействовать с ДНК. Эти генотоксические канцерогены на­зываются непрямыми. Активация непрямых генотоксических канцерогенов происходит с участием ряда ферментных систем клетки, таких как монооксигеназная ферментная система, основ­ным действующим компонентом которой являются цитохром Р-450-гемопротеид, эпоксидгидратазы, а также трансферазы, ката­лизирующие реакции конъюгации канцерогенных веществ. Активированные метаболиты реагируют с различными участками ДНК, вызывая алкилирование ее оснований — аденина, гуанина, цитидина и тимидина. Образование О₆-алкилгуанина может при­водить к точечным мутациям в геноме клетки. Названные фер­ментные системы обнаружены в клетках печени, бронхиального, желудочного, кишечного и почечного эпителия и других клетках.

Эпигенетические канцерогены представлены хлорорганическими соединениями, иммунодепрессантами и др. Они не дают положительных результатов в тестах на мутагенность, однако их введение вызывает развитие опухолей.

Происхождение химических канцерогенов может быть экзо- и эндогенным. Известными эндогенными канцеро­генами считаются холестерин, желчные кислоты, аминокислота, триптофан, некоторые стероидные гормоны, пероксиды липидов. Накоплению эндогенных канцерогенов в организме могут способствовать некоторые заболевания, а также хронические гипоксические состояния.

Химический канцерогенез имеет многоступенча­тый характер и протекает в несколько стадий: инициации, промоции и прогрессии опухоли. Каждая из стадий требует спе­циальных этиологических факторов и отличается морфологиче­скими проявлениями. В стадию инициации происходит взаимо­действие генотоксического канцерогена с геномом клетки, что ^вЬ1зывает его перестройку. Однако для злокачественной транс­формации этого бывает недостаточно. Последняя обеспечивает-

ся действием еще одного повреждающего агента, вызывающего дополнительные перестройки в геноме. Клетка малигнизируется начинает бесконтрольно делиться. Вещество, определяющее на­чало стадии промоции, называется промотором. В качест­ве промоторов нередко применяются эпигенетические канцеро­гены, а также вещества, не являющиеся сами по себе канцероге­нами. Эффект химических канцерогенов зависит от длительно­сти введения и дозы, хотя нет той пороговой минимальной дозы, при которой канцерогенный агент может считаться безопасным. Кроме того, эффект от действия различных химических канцеро­генов может суммироваться.

Об опухолевой прогрессии говорят при наличии безудержного роста опухоли.

Обобщая данные по химическому канцерогенезу, следует под­черкнуть, что для реализации своего действия химические канце­рогены должны воздействовать на ядерную ДНК и вызвать ее повреждения.

Теория физических канцерогенов. К физическим канцероге­нам относятся три группы факторов: солнечная, кос­мическая и ультрафиолетовая радиация; ионизирующая радиа­ция и радиоактивные вещества.

1. Космическая, солнечная (в том числе ультрафиолетовая) радиация, пожалуй, является самым распространенным канцеро­генным фактором, с которым приходится контактировать чело­веку. Имеются убедительные экспериментальные доказательст­ва и клинические наблюдения канцерогенного эффекта солнеч­ной радиации. Известны факты о предрасположенности к разви­тию меланом жителей околоэкваториальных регионов, особенно обладающих белой кожей с низким уровнем синтеза меланина, который является экраном, защищающим клетки кожи от мута­генного воздействия ультрафиолетовых лучей. Мутагенное дей­ствие этих лучей подтверждается также наблюдениями за боль­ными пигментной ксеродермой, имеющими генетический дефект ферментов, которые осуществляют репарацию ДНК. В резуль­тате удаления мутированных участков ДНК не происходит, что приводит к появлению малигнизированных клеток и частому развитию у этих больных рака кожи.

Особого внимания заслуживает вопрос о развитии опухолей под действием как ионизирующей, так и неионизирующей радиа­ции. Актуальность этой проблемы стала особенно высока во вто­рой половине XX века в связи с атомной бомбардировкой Хиро­симы и Нагасаки, ядерными испытаниями и авариями на атомных электростанциях (АЭС).

Эпидемиологические данные, подтверждающие канцероген­ное воздействие ионизирующей радиации, касаются использова­ния рентгеновских лучей в медицине, работы с радиоактивными источниками в промышленности и наблюдения за лицами, пережившими атомную бомбардировку и аварии на АЭС.

Использование рентгеновских лучей в медицине имело не только положительные последствия. В самом начале применения рентгеновских лучей врачи не использовали защитные средства, а пациентам назначали необоснованно высокие дозы облучения. Тогда-то и была зарегистрирована высокая частота развития злокачественных опухолей рук у рентгенологов, а затем лейко­зов у пациентов, получавших облучение позвоночника и костей таза по поводу анкилозирующего спондилита. В последние годы описано учащение развития злокачественных опухолей у детей, матери которых проходили рентгеновское исследование таза во время беременности. Хотя эти результаты и вызывают споры, однако хорошо известно, что ткани плода обладают особо высо­кой чувствительностью к рентгеновскому облучению.

Профессиональный рак легкого, вызванный вдыханием ра­диоактивного газа радона, был впервые описан у шахтеров ура­новых рудников. Саркома костей у рабочих, разрисовывающих цифербласты часов люминесцирующими красителями, также связана с накоплением в костях радиоактивных частиц. Имеются противоречивые данные о более высокой частоте развития лей­козов у людей, живущих вблизи предприятий, обрабатывающих отходы ядерного топлива.

Радиационные катастрофы, такие как атомная бомбардиров­ка японских городов во время второй мировой войны, ядерные испытания на полигонах в области Семипалатинска и Маршалловых островов, а также авария 1986 г. на Чернобыльской АЭС, привели к резкому росту числа онкологических заболеваний сре­ди пострадавшего населения. В несколько раз увеличилась часто­та развития лейкозов и солидных опухолей, в первую очередь щитовидной железы, особенно среди детей. Поражение щитовид­ной железы связывается с избирательным накоплением в ее тка­ни радиоактивного йода, образующегося в ходе ядерных цепных реакций.

Становится ясным, что канцерогенное действие радиации мо­жет суммироваться с действием других канцерогенных агентов — химическими и вирусными. Кроме того, как было показано в экс­периментах, радиация может активировать вирусы (например, вирус миелоидной лейкемии мышей).

■ Следует подчеркнуть, что как и химические канцерогены, фи­зические канцерогенные агенты реализуют канцерогенное дей­ствие через повреждение ДНК генома клеток.

Вирусно-генетическая теория. Основоположником теории по Праву считается Л.А.Зильбер (1968). Согласно данной теории, Ряд опухолей может развиться под действием особых вирусов, которые называются онкогенными вирусами. Первые эксперименты по доказательству роли вирусов в развитии опухо­лей ставились с использованием бесклеточных фильтратов из ткани неоплазмы, которые вызывали развитие опухолей у животных-реципиентов. Таким способом V.Ellerman и O.Bang (1908) впервые удалось вызвать лейкоз у кур. Первый онкогенный ви­рус был описан в 1911 г. экспериментатором-патологом Рокфеллеровского института Pyeton Rous как фильтрующийся агент способный вызывать развитие саркомы у кур. За данное откры­тие P.Rous через 55 лет в 1968 г. был удостоен Нобелевской пре­мии. В 30-е годы G.Bittner открыл вирус рака молочной железы мышей, a R.E.Shope — вирус папилломы кролика. После этих ос­новополагающих исследований количество работ по идентифи­кации онкогенных вирусов стало лавинообразно возрастать. До недавнего времени вирусный канцерогенез считался присущим только животным. В последние десятилетия получены данные о значении вирусов и в развитии некоторых опухолей человека: африканской лимфомы Беркитта, или лимфомы Беркитта (ДНК-содержащий вирус Эпштейна — Барра), назофарингеальная карцинома (вирус ДНК-содержащий Эпштейна — Барра)_, папилломы и рака кожи половых органов (ДНК-содержащий па­пиллома-вирус), некоторые виды Т-клеточных лейкозов и лимфом (РНК-содержащий вирус HLTV I) и др. Онкогенные вирусы относятся к семействам ДНК- и РНК-содержащих вирусов.

ДНК-содержащие онковирусы содержат две группы генов: первая группа — гены, необходимые для репликации вируса, вто­рая группа — гены структурных белков вируса. ДНК-содержа­щие онковирусы встраиваются либо полностью, либо частично в геном клетки-хозяина и в подавляющем большинстве случаев вызывают гибель этой клетки. Основной механизм смерти инфи­цированной клетки обусловлен разрушением ее мембраны в мо­мент выхода вирусных частиц. Высказывается предположение, что при попадании ДНК-содержащего онковируса в чувствитель­ные клетки только в одном из миллиона случаев возникает зло­качественная трансформация клетки. К ДНК-содержащим онковирусам относятся аденовирус, вирусы группы герпеса, паповавирусы, вирус ветряной оспы и вирус гепатита В. Вирусы данной группы значительно чаще вызывают различные инфекционные болезни, чем опухолевый рост.

РНК-содержащие онковирусы относятся к ретровирусам и за исключением вирусов иммунодефицита человека и гепатита С, не приводят к развитию инфекционных заболеваний. Многие из ретровирусов существуют в организме хозяина годами, не вызы­вая при этом в нем никаких патологических явлений. Все РНК-содержащие онковирусы подразделяют на быстро- и медленно-трансформирующиеся. Геном РНК-содержащих вирусов имеет

обязательно три группы генов: gag — кодирующие белки вируса, р_О1 — кодирующие обратную транскриптазу, необходимую для синтеза на РНК вирусной ДНК, которая полностью или частично встраивается в геном клетки-хозяина, env — кодирующие бел­ки вирусного капсида. Инфицированная вирусом клетка не поги­бает, так как РНК-содержащие вирусы покидают ее в основном путем отпочковывания без разрушения клеточной мембраны, и это делает РНК-содержащие вирусы весьма эффективными в от­ношении трансформации клеток. В настоящее время известно множество онкогенных ретровирусов, вызывающих развитие сарком, лейкозов и солидных опухолей у животных и людей.

В 1976 г. в ретровирусе саркомы Рауса был обнаружен первый ген, ответственный за злокачественную трансформацию клетки. Это был src-онкоген. Экспериментально было установлено, что вирусы саркомы Рауса, лишенные src-онкогена, не способны вы­зывать развитие опухоли. В настоящее время уже известно более 100 генов вирусов, ответственных за развитие опухолей, которые называются вирусными онкогенами. Трансфекция вирусных онкогенов в клетки приводит к их злокачест­венной трансформации.

Полиэтиологическая теория канцерогенеза. Эта теория объе­диняет все другие, поскольку опухоли — это множество разных болезней, в развитии каждой из которой могут участвовать раз­ные этиологические факторы. Кроме того, эффект всех извест­ных канцерогенов может суммироваться и усиливаться.

Достижения экспериментальной и клинической онкологии XX века позволили установить, что развитие опухолей является результатом возникновения мутаций в соматических клетках, происходящих при повреждении молекул ДНК. Это заключение подтверждается тремя группами фактов: 1) наличием корреля­ций определенных хромосомных мутаций с некоторыми типами опухолей; 2) развитием опухолевого фенотипа в клетках при трансфекции в них онкогенных вирусов; 3) обнаружением му­тагенных свойств у большинства известных канцерогенных агентов.

КЛЕТОЧНЫЕ ОНКОГЕНЫ, АНТИОНКОГЕНЫ

И СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ

Схема 33. Механизмы активации протоонкогенов

Рассматривая различные теории этиологии опухолей, поража­ешься тому факту, что разнообразные канцерогенные агенты, отличающиеся по механизмам своего действия, приводят к одному и тому же результату — развитию опухолей, основными свой­ствами которых является нерегулируемый рост с нарушенной Дифференцировкой клеток. Объяснение этому феномену было дано лишь в последние десятилетия благодаря открытию кле­точных онкогенов и антионкогенов. Современ­ное представление о канцерогенезе связывается с возможностью различных канцерогенных агентов вызывать такие повреждения генома клеток, которые сопровождаются активацией клеточных онкогенов и/или инактивацией антионкогенов (схема 33). Связь канцерогенеза с данными генами клеток не случайна, так как именно эти гены могут запускать деление клеток, участвуют в контроле их пролиферации и дифференцировки.

В 1976 г. Stechellen и соавт. у птиц, а в 1978 г. Spector и соавт. у млекопитающих обнаружили участок ДНК, гомологичный ви­русным онкогенам. В активном состоянии такие участки получи­ли название клеточных онкогенов, в неактивном — протоонкогенов. Протоонкогены — это нормальные гены клеток. В зре­лых тканях они, как правило, неактивны. Активация протоонко­генов и превращение их в клеточные онкогены происходит при опухолевом росте, а также в процессе эмбриогенеза. Некоторые из клеточных онкогенов активируются также при пролиферации и дифференцировке клеток в очагах репаративной регенерации.

Клеточные онкогены кодируют синтез белков, которые на­зываются онкобелками, или онкопротеинами. Сле­дует отметить, что все известные в настоящее время онкобелки принимают участие в передаче митогенетических сигналов от клеточной мембраны до ядра к определенным генам клеток. Это значит, что большинство факторов роста и других цитокинов в той или иной степени могут взаимодействовать с онкобелками.

По функциональной активности и структурному сходству с элементами сигнальной митогенетической цепочки все онко­белки могут быть подразделены на следующие группы:

▲ онкобелки — гомологи факторов роста (c-sis, int-r, k-fgt и др.);

▲ онкобелки — голомоги рецепторов к факторам роста (с-erB, с-егbА и др.);

▲ онкобелки, связанные с работой рецепторов, — аналоги G-белка (c-ras) и протеинкиназные белки (c-src, c-fps, c-fes, c-abl, c-met);

▲ онкобелки, передающие ростовые сигналы на ДНК (c-fos, c-jun, c-myc и др.).

Для того чтобы стимулировать пролиферацию клеток, протоонкогены должны превратиться в клеточные онкогены. Извест­ны четыре основных механизма активации протоонкогенов:

▲ инсерционная активация — активация под действием встроен­ных в геном генов (вирусных);

▲ активация при транслокации участка хромосомы с встроен­ным в него протоонкогеном;

▲ активация путем амплификации (умножении копий) протоонкогена;

▲ активация при точечных мутациях протоонкогенов (см. схе­му 33).

Инсерционная активация происходит при участии РНК- и ре­же ДНК-содержащих вирусов, которые могут встраиваться в ге­ном клетки и своими генами модулировать активность близлежа­щих клеточных генов, среди которых могут оказаться протоон­когены. Ретровирусы могут быть носителями вирусного онкоге­на, или энхансера, выполняющего роль активатора онкогенов.

Транслокация участков хромосом в клетках может приводить к контакту протоонкогенов с сильными энхансерами, как это происходит при лимфоме Беркитта и хроническом миелолейкозе человека.

При лимфоме Беркитта наблюдается реципрокная транслокация участков хромосом 8 и 14. В результате участок хромосомы °q24, содержащий c-mic, транслоцируется на участок хромосом 14 14q32, в зону действия гена тяжелых цепей иммуноглобулинов. В Ю % случаев происходит другой вариант реципрокной трансло­кации с встраиванием участка 8q24, несущего c-myc в хромосому 2, вблизи генов легких цепей иммуноглобулинов. Активные гены иммуноглобулинов выступают в роли энхансеров по отно­шению к клеточному онкогену с-тус.

Хронический миелоидный лейкоз человека характеризуется специфическим генетическим дефектом — наличием филадель­фийской хромосомы, которая образуется в результате реципрокной транслокации между хромосомами 9 и 22. Участок хромосо­мы 9, несущий протоонкоген c-abl, оказывается на фрагменте хромосомы 22, где формируется новый ген-гибрид c-abl-bcr, бел­ковый продукт которого обладает тирозиназной активностью.

Амплификация клеточного онкогена проявляется в увеличе­нии числа его копий и может захватывать как отдельные гены, так и целые участки хромосом. При этом могут появляться доба­вочные мелкие хромосомы. Амплификация описана для с-mус и c-ras семейств клеточных онкогенов при раке легкого, мочевого пузыря, толстой кишки, поджелудочной железы. Амплификация N-myc найдена в человеческой нейробластоме в 38 % случаев и коррелирует с плохим прогнозом жизни больных. Амплифика­ция c-neu, онкобелок которого гомологичен рецепторам к эпидермоидному фактору роста, является плохим прогностическим фактором при раке молочной железы. Накопление в клетках карциномы онкобелка c-neu приводит к усиленному связыванию ростовых факторов, которые синтезируются самими же опухоле­выми клетками (ФНО-а), что стимулирует рост опухоли по аутокринному механизму.

Антионкогены, или гены — супрессоры рака. В геноме кле­ток обнаруживаются гены, которые, напротив, тормозят проли­ферацию клеток и оказывают антионкогенное действие. Потеря клеткой таких генов может приводить к развитию рака. Наибо­лее изученными антионкогенами являются р53 и Rb (retinoblastoma gene). Потеря Rb обнаруживается в редко встречаемой дет­ской опухоли ретинобластоме (частота ретинобластомы 1 на 20 000 детей). 60 % ретинобластом развиваются спорадически, а 40 % описываются как наследственные опухоли с аутосомно-до-минантным типом наследования. В случаях наследственного де­фекта Rb нормальный ген отсутствует только на одной аллеле. Вторая аллель остается сохранной, поэтому опухоль может раз­виться только при одновременном повреждении второго сохран­ного гена Rb. В случае спонтанно развившейся ретинобластомы потеря Rb затрагивает сразу оба аллеля.

Молекулой 1995 года назван ген-супрессор р53. Существуют две формы антионкогена р53: "дикая" (неизмененная) и мутиро­ванная. В опухолевых клетках при многих типах рака обнаружи­вается накопление мутированной или "дикой" формы р53 в избы­точном количестве, что оказывает отрицательное действие на регуляцию клеточного цикла, в связи с чем клетка приобретает способность к усиленной пролиферации.

Регуляция пролиферативной активности клетки с помощью п53 осуществляется через усиление или ослабление им апоптоза (см. лекцию 8 "Некроз" общего курса). Активация р53 на фоне активации клеточных онкогенов c-fos и с-mус приводит к смерти опухолевых клеток, что и наблюдается при действии на опухоль химиопрепаратов и радиации. Мутации р53 или инактивация его другими способами на фоне усиления экспрессии c-fos, c-myc и bcl-2, наоборот, заканчиваются усилением пролиферации клеток и злокачественной трансформацией.

ПАТОГЕНЕЗ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ

Патогенез злокачественных опухолей в общих чертах может быть представлен как стадийный процесс, состоящий из следую­щих этапов:

1. Изменения в геноме соматической клетки под действием различных канцерогенных агентов и в ряде случаев при наличии определенных наследственных изменений генома.

2. Активация клеточных онкогенов и супрессия антионкоге­нов.

3. Экспрессия клеточных онкогенов, нарушения продукции регуляторных генов.

4. Злокачественная трансформация клеток с приобретением способности к автономному росту.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ОПУХОЛЕЙ

В зависимости от степени зрелости, темпов роста, характера роста, способности давать метастазы и рецидивировать различа­ют два типа опухолей: доброкачественные и злокачественные.

Доброкачественные опухоли построены из зре­лых, дифференцированных клеток, обладают медленным экс­пансивным ростом с формированием капсулы из соединительной ткани на границе с окружающей нормальной тканью (рост опу­холи самой в себе), не рецидивируют после удаления, не дают ме­тастазов. Названия доброкачественных опухолей образуются из корня названия исходной ткани с прибавлением окончания "ома".

Злокачественные опухоли построены из частич­но или вовсе недифференцированных клеток, растут быстро, прорастая окружающие ткани (инфильтрирующий рост) и тканевые структуры (инвазивный рост), могут рецидивировать и метастазировать. Злокачественные опухоли из эпителия называются Раком, или карциномой, из производных мезенхимной ткани — саркомы. При разборе закономерности опухолевого роста нам Придется постоянно сравнивать эти два типа неоплазм.

Основными свойствами опухолей являются автономный рост, наличие атипизма, способность к прогрессии и метастазированию.

Автономный рост опухоли. Характеризуется отсутствием контроля за пролиферацией и дифференцировкой клеток со сто­роны организма-опухоленосителя. Это вовсе не означает, что опухолевые клетки находятся в каком-то пролиферативном хао­се. В действительности клетки опухолей переходят на аутокринный или паракринный механизм регулирования своего роста. При аутокринной стимуляции роста опухолевая клетка сама про­дуцирует факторы роста или онкобелки, — аналоги факторов роста, а также рецепторы, или онкобелки, — аналоги рецепторов факторов роста. Так происходит, например, в мелкоклеточном раке легкого, клетки которого продуцируют ростовой гормон бомбезин и одновременно рецепторы к нему. При этом происхо­дит и паракринная стимуляция, поскольку бомбезин может взаи­модействовать и с соседними клетками. Ярким примером паракринной стимуляции опухоли может быть продукция инсулиноподобного фактора роста-2 фибробластами стромы рака легко­го. При этом фактор роста взаимодействует с рецепторами на ра­ковых клетках и стимулирует их пролиферацию. Автономный рост опухоли выражается в утрате контактного торможения и иммортализации (приобретение бессмертия) опухолевых клеток, что может быть объяснено переходом клеток на аутокринный и паракринный пути регулирования своего роста.

Автономность опухоли носит относительный характер, по­скольку опухолевая ткань постоянно получает от организма раз­личные питательные вещества, кислород, гормоны, цитокины, приносимые с током крови. Кроме того, она испытывает воздей­ствия иммунной системы и прилежащей окружающей неопухоле­вой ткани.

■ Таким образом, автономность опухоли следует понимать не как полную независимость опухолевых клеток от организма, а как приобретение опухолевыми клетками способности к самоуп­равлению.

В злокачественных опухолях автономный рост выражен в значительной степени, и они растут быстро, прорастая прилежа­щие нормальные ткани. В доброкачественных опухолях автоном­ный рост выражен крайне слабо, некоторые из них поддаются регуляторным воздействием, растут медленно, не прорастая сосед­ние ткани.

Атипизм опухоли. Термин "атипизм" происходит от греч. atypicus — отклонение от нормы. Помимо термина "атипизм", ис­пользуются также такие понятия, как "анаплазия" (возврат к эм­бриональному этапу развития) и "катаплазия" (уподобление эмб­риональной ткани). Последний термин более корректен, так как

при опухолевом росте никакого возврата к эмбриональной ткани „е происходит, хотя многие свойства опухолевой ткани сближа­ет ее с эмбриональной. В опухолях выделяют 4 вида атипизма: _орфологический, биохимический, антигенный и функциональ­ный-

Морфологический атипизм. Он также носит название атипизм структуры опухоли" и выражается в том, что ткань опухоли не повторяет строение аналогичной зрелой ткани, и клетки опу­холи могут быть не похожи на зрелые клетки того же происхож­дения.

Морфологический атипизм представлен двумя вариантами: тканевым и клеточным. Тканевый атипизм выражается в изменении соотношения между паренхимой и стромой опухоли, чаще с преобладанием паренхимы; изменением величины и фор­мы тканевых структур с появлением уродливых тканевых обра­зований различной величины. Клеточный атипизм за­ключается в появлении полиморфизма клеток как по форме, так и по величине, укрупнении в клетках ядер, имеющих часто изре­занные контуры, увеличении ядерно-цитоплазматического соот­ношения в пользу ядра, появлении крупных ядрышек. В резуль­тате патологических митозов в опухолевых клетках обнаружива­ются клетки с гиперхромными ядрами, гигантскими ядрами, мно­гоядерные клетки и фигуры патологических митозов.

При электронно-микроскопическом исследовании клеточный атипизм опухолевой клетки проявляется также изменениями структуры ядра с маргинацией хроматина и наличием гетерохроматина, уменьшением количества ядерных пор, что может спо­собствовать разобщению ядра и цитоплазмы опухолевой клетки. Кроме того, на ультраструктурном уровне становится отчетливо видна степень утраты специфической дифференцировки опухо­левой клеткой.

Злокачественным опухолям присущи оба типа морфологиче­ского атипизма. Имеется определенная положительная корреля­ция между степенью их выраженности и злокачественностью опухоли. Доброкачественным опухолям свойствен только ткане­вый атипизм, поскольку они построены из зрелых, дифференци­рованных клеточных элементов.

Биохимический атипизм. Проявляется в метаболических из­менениях в опухолевой ткани. Все перестройки метаболизма в опухоли направлены на обеспечение ее роста и приспособление к относительному дефициту кислорода, который возникает при быстром росте неоплазмы. В опухолевых клетках регистрирует­ся усиленный синтез онкобелков, факторов роста и их рецепторов, уменьшение синтеза и содержания гистонов, синтез эмбрио­нальных белков и рецепторов к ним, превращение опухолевых ^клеток в факультативные анаэробы, снижение содержания

цАМФ. Биохимический атипизм может изучаться с помощью морфологических методов — гисто- и иммуногистохимических поэтому его еще называют гистохимическим атипизмом.

Антигенный атипизм. Г.И.Абелев (1963—1978) выделяет в опухолях 5 типов антигенов:

▲ антигены вирусных опухолей, которые идентичны для любых опухолей, вызванных данным вирусом;

▲ антигены опухолей, вызванных канцерогенами;

▲ изоантигены трансплантационного типа — опухолеспецифичные антигены;

▲ онкофетальные антигены — эмбриональные антигены (а-фетопротеин, раковоэмбриональный антиген и др.);

▲ гетероорганные антигены.

Наличие опухолеспецифических антигенов доказывается как экспериментальными, так и клиническими данными. Экспери­ментально показана возможность отторжения опухолевого трансплантата организмом животного-реципиента имбредных линий мышей, что исключает возможность отторжения за счет конфликта в антигенах гистосовместимости. Другим доказатель­ством является обнаружение среди клеток воспалительного ин­фильтрата в опухолях цитотоксических Т-лимфоцитов, которые способны взаимодействовать с клеткой-мишенью только при на­личии комплементарности по системе главного комплекса гисто­совместимости. Аналогичные Т-клеточные инфильтраты были обнаружены в меланомах. В опухолях человека опухолеспецифические антигены обнаружены лишь в единичных неоплазмах — меланоме, нейробластоме, лимфоме Беркитта, остеогенной сар­коме, раке толстой кишки, лейкозах. Идентификация этих анти­генов иммунологическими и иммуногистохимическими методами широко используется в диагностике данных опухолей.

Таким образом, можно заключить, что антигенный атипизм опухолей проявляется в образовании опухолеспецифических ан­тигенов, онкофетальных антигенов, а также в утрате некоторы­ми опухолями антигенов гистосовместимости, тканеспецифических антигенов, что приводит к развитию антигенонегативных опухолей и формированию к ним толерантности.

Функциональный атипизм. Характеризуется утратой опухо­левыми клетками специализированных функций, присущих ана­логичным зрелым клеткам, и/или появлением новой функции, не свойственной клеткам данного типа. Например, клетки низко-дифференцированного скиррозного рака желудка прекращают продуцировать секрет и начинают усиленно синтезировать кол­лаген стромы опухоли.

Прогрессия опухоли. Теория прогрессии опухолей разработа­на L.Foulds (1969) на основе данных экспериментальной онколо­гии. Согласно теории об опухолевой прогрессии, происходит постоянный стадийный прогрессирующий рост опухоли с прохождением опухолью ряда качественно отличных стадий. При этом проявляется автономность не только роста, но и всех других при­знаков опухоли, как полагал сам автор теории. С последней точ­кой зрения трудно согласиться, поскольку злокачественность опухоли всегда имеет материальную базу в виде существования активного синтеза определенных онкобелков, факторов роста, _их рецепторов, что накладывает отпечаток на проявления мор­фологического атипизма опухоли и используется в прогнозиро­вании жизни онкологических больных.

Положение же о том, что опухоль постоянно изменяется и при этом происходит прогрессия, как правило, в сторону повышения ее злокачественности, одним из проявлений которой является развитие метастазов, справедливо и будет более подробно рас­смотрено в лекции 21 "Морфологическая характеристика, мор­фогенез и гистогенез опухолей".

Лекция 21

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, МОРФОГЕНЕЗ И ГИСТОГЕНЕЗ ОПУХОЛЕЙ

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОПУХОЛЕЙ

Опухоли построены из паренхимы и стромы. Паренхима опу­холи — это собственно опухолевые клетки, образовавшиеся в ре­зультате злокачественной трансформации клетки-предшествен­ницы и ее клональной пролиферации.

Структура опухолевой клетки

Структурные изменения затрагивают все компоненты опухо­левой клетки — ядро, цитоплазму, мембраны, органеллы и цитоскелет. Это называется морфологическим атипизмом опухоли и в общих чертах было разобрано в предыдущей лекции.

Ядра опухолевых клеток. Как правило, ядра опухолевых кле­ток увеличены, полиморфны, их контуры изрезаны, структура Изменена. Ядро имеет неупорядоченно расположенный хроматин ^с конденсацией его в виде глыбок под кариолеммой. При этом увеличивается относительное содержание гетерохроматина, содержащего неактивную ДНК, по сравнению с эухроматином, построенным из активно работающей ДНК. Уменьшение содержания активно работающей ДНК, а следовательно, и активно работающих генов в опухолевой клетке отражает тот факт, что в

функциональном отношении опухолевая клетка очень примитив­на, требует генетического и метаболического обеспечения в ос­новном процессов роста и размножения. Размеры ядра увеличи­ваются за счет нарушения процессов эндоредупликации ДНК, по­липлоидии, эндомитозов, увеличения хромосом в ряде новообра­зований. В ядрах могут обнаруживаться разнообразные включе­ния: вирусные частицы, внутриядерные тельца, тубулярные структуры, пузырьки, выросты, карманы ядерной мембраны.

Наблюдаются также изменения ядрышек — увеличение их размеров, количества, появление "персистирующих" ядрышек не исчезающих во время митозов, увеличение размеров ядрышкового организатора, в котором сконцентрирована ядрышковая ДНК, кодирующая рибосомальную РНК. Поэтому изменения данной ультраструктуры происходят параллельно с изменениями белоксинтетической функции клетки.

Ядерная мембрана опухолевых клеток бедна ядерными пора­ми, что затрудняет транспортные связи между ядром и цитоплаз­мой.

Описанные структурные изменения ядер опухолевых клеток сочетаются с хромосомными и генными перестройками: хромо­сомными аберрациями (количественными и качественными из­менениями хромосом), генными мутациями с нарушением про­цессов репарации ДНК, активацией протоонкогенов и супрессией или потерей генов-супрессоров опухолевого роста. Хромосом­ные аберрации представлены потерей или избытком каких-либо хромосом, появлением кольцевидных хромосом, транслокацией, делецией и редупликацией хромосом.

Классическим примером реципрокной транслокации хромо­сом с активацией при этом протоонкогенов являются лимфома Беркитта и хронический миелолейкоз (см. лекцию 20 "Опухолевый рост"). Делеция, или нетранскрипционная перестройка, характеризуется потерей генетического материала. Примером служит делеция в хромосоме 11, при опухоли почек Вильмса и в хромосоме 13 при ретинобластоме. В ретинобластоме при этом происходит потеря антионкогена Rb. При лейкозах описаны делеции хромосом, опережающие на несколько лет развитие лей­коза. Редупликация хромосом часто сочетается с процессами транслокации и делеции. При хроническом миелолейкозе, поми­мо маркерного признака в виде филадельфийской хромосомы, например в стадии обострения, нередко наблюдается также полисомия по хромосомам 8, 17 и 19.

Увеличение частоты неоплазм с возрастом связывают с нако­плением в соматических клетках мутаций и с возрастной дерепрессией репарации ДНК.

Цитоплазма, органеллы и цитоплазматическая мембрана опухолевых клеток. Поверхность опухолевых клеток отличается увеличенной складчатостью, появлением микровыростов, пузырьков, а в ряде опухолей и микроворсинок различной конфигу­рации и плотности. Полагают, что в области микроворсинок обычно концентрируются рецепторы, способны воспринимать канцерогенные агенты. Эндоплазматическая сеть в опухолевых клетках может быть развита в разной степени, что отражает белоксинтетическую функцию. Усиление анаэробного гликолиза сопровождается уменьшением в опухолевых клетках количества митохондрий, а также появлением крупных и гигантских мито­хондрий с нарушенной ориентацией крист. В то же время имеет­ся небольшое количество типов опухолей с высоким содержани­ем митохондрий в цитоплазме (онкоцитомы, зернисто-клеточный, почечно-клеточный рак).

Особенности цитоскелетона опухолевой клетки обусловлены неупорядоченностью расположения его компонентов. Микро­трубочки образуют перинуклеарную сеть, а микрофиламенты в виде пучков обычно локализуются под цитолеммой. Перестрой­ки в цитоскелетоне нарушают работу интегриновых рецепторов и адгезивных молекул, что отражается на изменениях в межкле­точных взаимодействиях, обеспечивает процессы инвазивного роста и метастазирования.