post

Основные понятия в онкологии

Биология рака: что такое рак

     Злокачественная опухоль - это скопление измененных клеток, которые бесконтрольно делятся и отказываются гибнуть согласно заложенной программе.

     В английском языке для всех злокачественных новообразований используется термин «cancer», что на русский язык переводится как «рак». В этом же значении термин используется и в обычной жизни. На самом же деле раком можно называть лишь злокачественную опухоль, которая происходит их эпителия. Это ткань, которая выстилает слизистые оболочки и полости внутренних органов, а также формирует большинство желез.

     Кроме рака, чаще всего встречаются такие злокачественные опухоли как саркома, меланома, лейкоз и лимфома. Отдельно идут некоторые опухоли, которые встречаются только у детей, злокачественные новообразования центральной нервной системы и некоторые другие редкие виды опухолей.

     Саркома – злокачественная опухоль, происходящая из соединительной ткани.  Кости, мышцы, связки, хрящи и глубокие слои кожи построены именно из этой ткани.

     Меланома – это злокачественная опухоль из меланоцитов. Эти клетки  находятся в коже и накапливают пигмент меланин, который нужен нам для нейтрализации вредного ультрафиолетового солнечного излучение. Количество меланоцитов также определяет цвет радужки глаза. Бывает что еще до рождения меланоциты могут заблудиться и остаться во внутренних органах. Это может привести к возникновению скрытой меланомы в глубине организма.

     Лейкоз - развивается из перерожденных клеток костного мозга. К сожалению, его практически невозможно выявить на ранних стадиях. Со временем злокачественные клоны вытесняют нормальные клетки костного мозга и занимают их места.

     Лимфома – опухоль, которая берет свое начало в лимфоузлах. Она может распространяться как по лимфатической  системе, так и давать метастазы во внутренние органы и кожу.

     Таким образом, термином «рак» называют сотни заболеваний, которые отличаются своей биологией и прогнозом.

Как обновляется наше тело

     Наше тело состоит из миллиардов клеток. Каждая клетка содержит одинаковую ДНК, но выглядит в соответствии со своей специализацией. Большая часть клеток постоянно обновляются – старые запрограммировано гибнут, а на их место приходят молодые. Когда старая  или поврежденная клетка «понимает» что пришло ее время, она запускает программу гибели – апоптоз. Это нужно для нормальной работы организма и восстановления тканей от повреждений.

     Все ткани обновляются по-разному. К примеру, клетки мозга и хрусталика глаза не делятся, а клетки выстилающие полость тонкой кишки обновляются за пять дней. Все процессы жизни клетки управляются генами. В зрелой сформированной клетке активны только те гены, которые нужны для выполнения ее функции. Ненужные же гены отключены, однако при определенных условиях они могут включаться. Также в нашем теле есть стволовые клетки, которые не имеют пока специализации. В зависимости от условий, такая клетка может выбрать себе любую специальность.

Как клетки становятся злокачественными

     Все наши гены находятся в ядре клетки и заключены в ДНК. Во время деления клетки происходит удвоение и ДНК. Каждый день в организме происходит деление миллиардов клеток. Из-за сложной структуры при удвоении ДНК происходят десятки тысяч ошибок, которые называются мутациями. Наш организм имеет механизмы для восстановления поломок в каждой клетке. Специальные ферменты чинят эти поломки, а если это не удается – клетка запускает программу суицида. Если же поломка осталась без починки, а клетка не включила программу гибели, в ДНК сохраняется мутация, которую наследуют все потомки этой клетки.

     Существенно увеличивают частоту мутаций сигаретный дым, ультрафиолетовое и радиационное излучение, различные токсины и некоторые вирусы. Как мы уже сказали, когда клетка с мутацией делится, ДНК с ошибкой тоже удваивается и передается новой клетке. Если в этой новой клетке возникает еще одна ошибка, соответственно следующее поколение будет содержать две мутации. Так в течение жизни в клетках человека накапливается много ошибок, что является одной из причин старения. Кстати эти два факта тесно связаны: с возрастом риск развития опухоли значительно увеличивается.

Как мутации приводят к раку

     Ген – это программа, которая кодирует структуру белка или функцию клетки. В наших клетках есть гены-супрессоры и протоонкогены. Они регулируют деление, специализацию и запланированную смерть клетки. Если мутация произошла в гене, который управляет делением – клетка может начать бесконтрольно делиться. Если мутация произошла в гене, который нужен для гибели клетки – она может отказаться умирать. Возникновение двух таких мутаций в одной клетке дает ей серьезное преимущество перед другими – все ее потомки могут начать бесконтрольно делиться и откажутся погибать. Чем больше в клетке мутаций в генах-супрессорах и протоонкогенах, тем в большей степени злокачественной будет опухоль. Именно поэтому рак называют «болезнью генома».

     На сегодняшний день описано множество генов-супрессоров и протоонкогенов. К примеру, ген, который кодирует рецептор эпидермального фактора роста ERBB-2 чаще связан с раком молочной железы, изменения в гене KRAS – с раком поджелудочной железы и толстой кишки, в гене BRAF – с меланомой. В принципе мутация любого гена может быть в опухоли любой локализации. Однако существуют гены, которые статистически часто встречаются лишь в 1-2 видах рака, а есть те, которые встречаются практически в каждой второй опухоли.

     Ген p53 называют «сторожем генома». Он блокирует деление у клеток с нарушенной программой. Однако если его структура нарушена, клетка не может запустить программу гибели и продолжит бесконтрольное деление.

Как развивается опухоль

     Измененные клетки с мутациями, которые продолжают делиться, но не проявляют агрессивного поведения, называются дисплазией. В некоторых случаях организм берет под их рост под контроль  либо уничтожает. Однако часто дисплазия - это первый шаг к развитию полноценной злокачественной опухоли. Через какое-то время, в связи с накоплением мутаций возникает неинвазивная опухоль – рак in situ (рак на месте). Это состояние, когда злокачественные клетки пока еще не проникли через тонкую границу между эпителиальной и подлежащей соединительной тканью - базальную мембрану. Прорастание через базальную мембрану – важнейший  признак прогрессирования злокачественного процесса.

     Это не касается неепителиальных опухолей: саркомы, лимфомы, лейкоза, поскольку рядом с ними нет базальной мембраны, однако в целом процесс накопления мутаций происходит одинаково.

     Злокачественная опухоль не может вырасти в размере больше 1 мм, поскольку быстрое деление клеток компенсируются гибелью тех из них, кому не хватает питания и кислорода. Группа раковых клеток может годами ждать, пока в какой-то из них не произойдут нужные мутации. Эти случайные изменения в генах «научат» опухоль вырабатывать в нужном количестве разнообразные факторы роста. Это белки, которые позволят опухоли не только быстрее делиться, но и выращивать для своих потребностей капилляры.

     Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF; англ. Vascular endothelial growth factor) — сигнальный белок, вырабатываемый клетками для стимулирования васкулогенеза (образование эмбриональной сосудистой системы) и ангиогенеза (рост новых сосудов в уже существующей сосудистой системе). В настоящее время известно несколько различных факторов данного семейства (которое, в свою очередь, является подклассом достаточно обширного на сегодняшний день класса факторов роста).

     Возможность создания собственных кровеносных сосудов дает опухоли неограниченный доступ к кислороду и питанию. Это приводит к ее быстрому росту. В злокачественных клетках продолжают происходить повреждения ДНК, однако они не успевают восстанавливаться. Все ресурсы клетка тратит на все новые циклы деления. Из-за постоянных мутаций в опухоли появляются клетки с самыми разнообразными формами и возможностями. Это приводит к ситуациям, когда половина опухоли чувствительна к химиотерапии, а вторая нет. Одни метастаз реагирует на облучение, а второй – устойчив к нему.

     Конечно, организм пытается бороться с опухолью, направляя к ней иммунные клетки. Часть злокачественных клеток погибает, однако в опухоли существует множество механизмов для выживания. Она не скована правилами поведения, как запрограммированные клетки остального организма. Единственный метод противодействия организма – иммунные клетки. Они должны распознать и уничтожить измененных собратьев. Но раковые - могут сбрасывать со своей поверхности белки, по которым их могут распознать клетки иммунитета. Еще опухоль может выделять вещества и изменять среду вокруг себя, что парализует иммунные клетки. Опухоль может даже пожирать лейкоциты для обеспечения себя питательными веществами.

     По мере своего развития, в опухоли появляются клетки, которые отличаются низкой активностью, однако большим потенциалом. Их называют опухолевыми стволовыми клетками. Они практически неуязвимы для иммунитета, химио- или лучевой терапии. Одна такая выжившая клетка, может быстро вырасти в новую полноценную опухоль, ведь ей не нужно ждать цепочки нужных мутаций – она уже все умеет.

Как появляются метастазы

     Метастазирование - одно из главных отличий злокачественной опухоли от доброкачественной. Метастаз – это вторичный очаг изначального новообразования. Чтобы распространятся по организму, каждая из миллионов клеток путем постоянного перебора мутаций ищет программы, которые позволят им открепляться от других клеток, разрушать межклеточные соединения, проникать в окружающие ткани и выживать после попадания в кровеносные и лимфатические сосуды.

     Эпителиально-мезенхимальный переход – в настоящее время считается одним из важнейших факторов опухолевой прогрессии. Суть его заключается в изменении свойств эпителиальной раковой клетки в сторону более выносливой стволовой клетки. Этот процесс необходим для обеспечения ее сложного и опасного пути из первичной опухоли в преметастатическую нишу и развития там отдаленных метастазов.

     Для разных опухолей есть более и менее типичные места возникновения отдаленных метастазов. К примеру, рак толстого кишечника чаще метастазирует в печень и легкие. Название болезни всегда связано с расположением первичной опухоли и не зависит от того, в каком органе больше метастазов. Метастаз может возникнуть и механически – когда опухолевая клетка попадает с током межклеточной лимфы сосудам в лимфоузлы или в брюшную полость путем механического слущивания с поверхности новообразования. Как правило, опухоль сначала поражает близлежащие лимфоузлы, и лишь со временем по лимфатическим сосудам клетки проникают в более отдаленные.

     Для возникновения же метастазов в отдаленных органах опухоль должна провести подготовительную работу: она начинает выделять особые вещества, которые разносятся по организму. В зонах накопления этих веществ происходит изменение ткани и формируется преметастатическая ниша. Это место, специально подготовленное для прихода злокачественных клеток, где им будет комфортно осесть и делится. Большая часть клеток, отправившихся в путешествие, погибают в неблагоприятной для них жидкой среде кровеносных сосудов.

     Опухоль состоит не только из раковых клеток. Для своего существования опухоль она выращивает кровеносные сосуды, вовлекает клетки соединительной ткани и лейкоциты, перепрограммируя их и заставляя выделять нужные факторы роста.

     Те клетки, которые выжили и добрались до места назначения, имеют множество необходимых программ и преимуществ перед окружающими. Иногда по прибытии они могут на каком-то этапе остановить свой рост. Такие колонии называют «спящими метастазами». Однако в большинстве случаев происходит быстрый рост нового очага. Иммунная система реагирует на нарушения равновесия и посылает все новые и новые лейкоциты, которые могут какое-то время сдерживать рост новообразования. В свою очередь метастаз борется за выживание теми же механизмами, что и родительская опухоль.

© Дмитрий Пилюгин

Записаться на консультацию


* Заполнить обязательно!