Кушнарева О.Э.

Студентка 2 курса ЛПФ

Ростовский государственный медицинский университет

Механизмы образования раковых клеток

 

Аннотация. В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что ведущая роль в возникновении и развитии канцерогенеза принадлежит генетическим нарушениям. Многие неблагоприятные факторы окружающей среды могут оказывать воздействие на этот процесс, однако подобное влияние чаще всего опосредуется через накопление мутаций в генах. В данной статье рассмотрены основные генетические причины превращения в опухолевую клетку.

Ключевые слова. Рак, вирусные онкогены, клеточный цикл, апоптоз, мутация генов.

 

Kushnareva O.E.

Student 2 course Medical Faculty

Rostov state medical university

Abstract. Now that fact doesn't raise doubts that the leading role in emergence and development of carcinogenesis belongs to genetic violations. Many adverse factors of environment can make impact on this process, however similar influence is most often mediated through accumulation of mutations in genes. In this article the main genetic reasons for transformation into a tumoral cage are considered.

Keywords. Cancer, virus oncogenes, cellular cycle, apoptos, mutation of genes.

 

Рак – это генетическая болезнь, связанная с повреждением, утратой, акти­вацией или добавлением извне определенных генов. Некоторые вирусы способны вызывать канцерогенез, за что были названы онкогенными. Для превращения клетки в опухолевую необходимо, чтобы в клетке появился лишь один новый белок – онкоген. Некоторых вирусы имеют такие собственные гены (вирусные онкогены), другие вирусы захватывают гены хозяина в процессе цикла развития, и последние играют роль онкогенов.

Существует множество путей активации онкогенов:

- структурная мутация – модификация структуры гена (замена нуклеотида в ДНК, из которой следует замена аминокислоты в белковой цепи и изменение функции белка);

- усиление активности онкогена (увеличение интенсивности синтеза мРНК на матрице ДНК и как следствие усиление синтеза белка онкогена и накапливание его в клетке)

-повышение в геноме числа копий отдельного гена или такая перестройка генома, при которой рядом с потенциальным онкогеном возникает новый регуляторный элемент, который обеспечивает его наиболее активную транскрипцию – или синтез мРНК.

Вслед за открытием первых онкогенов были выявлены антионкогены или гены-супрессоры опухолей (ГСО), необходимые для предотвращения превращения клетки в опухолевую. Их утрата или подавление активности также приводит к развитию опухолей

Множество генов, кодирующих белки передачи сигнала для размножения и роста клеток (факторы роста), могут являться потенциальными онкогенами. В нормально функционирующей клетке они регулируют рост и развитие, но в случае повреждения или нерегулируемой активации данных генов клетки становятся раковыми.

Превращению нормальной клетки противостоят некоторые системы, при «поломке» которых облегчается превращение в раковую клетку. Рассмотрим следующие механизмы:

1)            цепь передачи сигнала для репрессии клеточного роста от поверхности клетки к ядру. Их действие состоит в репрессии транскрипции генов, которые необходимы для роста и размножения клеток;

2)            проверка в ходе клеточного цикла. На определенных стадиях клеточного цикла имеются "точки проверки", когда специальные белки определяют готовность клетки к переходу в последующую фазу цикла. Если в клетке повреждена ДНК, блокируется переход в следующую фазу. Одна из самых важных точек проверки – точка между g и S: именно в фазе S протекает удвоение генетического материала ДНК и появляется возможность последующего деления клетки.

Клетка, остановившаяся в своем ходе по клеточному циклу деления в проверочной точке, претерпевает репарацию ДНК с помощью. Если устранение повреждений не произойдет, то клетка вступает на путь «запрограммированной смерти» – апоптоз. В развитии организма апоптоз имеет большое значение, ибо проводится устранение возникших патологических мутаций.

Как и все процессы организма, апоптоз регулируется значительным числом белков. Один из центральных – ген, который кодирует белок р53. Данный белок активирует апоптоз как в случае повреждения ДНК, так и во многих других случаях. Наравне с включающими апоптоз белками, есть белки, ингибирующие апоптоз, и между теми и другими имеется крайне тонкий баланс. Апоптоз выступает как мощный защитник от превращения здоровой клетки в раковую. Гены, которые способствуют апоптозу, относят к ГСО, а гены, препятствующие ему – к онкогенам.

В клетках, неспособных к апоптозу, могут легко накапливаться различные повреждения ДНК, что ведет к возникновению мутаций. Среди них будут наблюдаться мутации, подавляющие ГСО и активирующие онкогены . Клетки с такими мутациями имеют преимущества в отношении роста и размножения, поэтому они сразу начнут разрастаться.

Так как онкогенов и ГСО крайне много, то и набор мутаций в различных опухолях человека весьма разнообразен. Таким образом, каждой опухоли присущ свой генетический портрет, обусловливающий ее свойства. Опухоль нередко гетерогенна (т.е. в ней есть клетки с различным набором генетических изменений), что создает чрезвычайно сложную и спутанную картину, когда заходит речь об анализе механизма развития какой-либо определенной опухоли человека. Важно, что это гетерогенность и многообразие сильно ограничивают потенциал разработки опухолевой терапии, основанной на знаниях о произошедших в ней генетических модификаций. Ситуация несколько упрощается тем, что некоторые ГСО или онкогены гораздо чаще оказываются видоизмененными, чем другие. Отдельные ГСО и онкогены видоизмененяются главным образом в опухолях той или иной локализации.

Немаловажную роль при онкологическом новообразовании играют наследственный, вирусный и экологический компоненты.

Изначально рак развивался у людей пожилого возраста. Это обусловлено с тем, что в генах мутации возникают случайно и в клетке вероятность накопления нужного для онкогенного превращения набора мутаций очень низка – для этого требуются многие годы. Также сказывается и возрастное ослабление иммунной системы организма, препятствующей выживанию опухолевых клеток.

Однако в последние годы развиваются опухоли и у людей более молодого возраста. Доказано, что часто это происходит в определенных семьях и в этих случаях уже первоначально во многих клетках организма имеется мутация в одном из онкогенов или ГСО. На этом фоне происходит дальнейшее накопление мутаций, вызывающих метаморфоз нормальной клетки в раковую, опухоли развиваются быстрее, с большей частотой и в более юном возрасте. Многие из таких мутаций предрешают практически со 100%-ной вероятностью раннее развитие опухолей.

Другой часто проявляющийся фактор – эпидемиологический. Так как опухоль – болезнь генетическая, она не передается. Но существуют вирус, являющиеся носителями онкогенов. ДНК (генетический аппарат) таких вирусов имеет возможность встраиваться в клеточный геном – место развития вируса и тем самым в настоящих клетках появляется активный онкоген. Следовательно, некоторые вирусы, привнося новые онкогены в клетки, способны у данного индивидуума повышать вероятность возникновения рака.

Негативным фактором является внешняя среда, ее загрязнение различными химикатами. Большая часть из них обладает мутагенной активностью. В их присутствии возрастает количество мутаций в клетках организмов и вероятность появления набора мутаций, приводящего к онкогенному перерождению клеток. Очевидно, что всецело избавиться от мутагенов невозможно, ведь к ним относятся солнечная иррадиация, космические излучения, которые человек не в силах контролировать. Но при постоянном контроле за степенью загрязнения окружающей нас среды возможность увеличения частоты мутаций, безусловно, снижается.

Выше был описан механизм превращения нормальной клетки в опухолевую. Раскрыты основные принципы этого процесса, но частные механизмы развития каждой отдельной опухоли отличны друг от друга, и полную характеристику этих изменений на сегодняшний день предоставить невозможно. Проблема рака остается нерешенной, и она требует новых усилий. Однако полученная информация уже сейчас позволяет предупреждать развитие некоторых видов опухолей.

 

Библиографический список

 

1.     Георгиев Г.П. Как нормальная клетка превращается в раковую // Соросовский образовательный журнал. – 1999. – № 4. – С. 17–22.

2.     А.И. Рукавишников Азбука рака. – Волгоград: Изд-во Волг. гос. мед. ун-та. – 2007. – 360 с.:

3.     Барышников А.Ю. Иммунологические проблемы апоптоза

4.     Lewin B. The Mystique of Epigenetics // Cell. 1998. Vol. 93(3). P. 301-303.