Большие биологические часы: канкрофилия и рак

Глава 13. Канкрофилия и рак

Раковые  клетки  в  экспериментальных  условиях  можно пересаживать  из одного организма  в  другой,  поддерживая  тем  самым  существование опухоли значительно более длительное время, чем может  жить организм, в котором  они возникли. Поэтому если  в наиболее  общей форме  определять,  чем отличается раковая клетка  от нормальной, то различие заключается в следующем:  раковые изменения превращают обычную  телесную  (соматическую) клетку с ограниченным временем жизни в  потенциально  бессмертную. Такая  клетка как бы становится организмом  без  внутренних   причин  смерти,  длительность  жизни  которого определяется состоянием среды обитания, подобно тому как это ' имеет место у некоторых  видов  простейших  организмов.  Следовательно,  механизм ракового перерождения закреплен в аппарате наследственности  клетки,  то есть  рак - это прежде всего проблема клеточная.

Именно  поэтому основные  усилия  ученых направлены на разгадку главной тайны рака: выяснение механизма злокачественного превращения клетки. На этом пути достигнуты значительные успехи. Прежде всего определены многие факторы, которые могут вызывать развитие раковой опухоли.

Во-первых,  к таким факторам относится ряд химических веществ, или, как их  называют, канцерогенов.  Если в  начале  30-х годов нашего столетия  был известен один  химический  канцероген, то сейчас их насчитывается  несколько сотен. Весьма  наглядно  значение канцерогенов в развитии рака  выявлено  на примере курения. Смертность от рака легкого среди курильщиков в 10 раз выше, чем среди некурящих. Если же выкуривается 25 и более сигарет в день, то этот показатель увеличивается в 20 раз.

Во-вторых,    рак   может   быть   вызван   определенными   физическими воздействиями, например ультрафиолетовыми лучами.

В-третьих, некоторые вирусы, несомненно, вызывают рак.

В-четвертых,  избыток определенных  гормонов  вызывает появление рака в определенных органах.

Рассмотрение  факторов,  вызывающих  появление  рака, позволяет  прежде всего увидеть, сколь мало  между ними  общего. Между тем все они стимулируют появление раковых клеток, обладающих одним  общим свойством - потенциальным бессмертием.  Вот  почему вполне естествен  вывод,  что  различные  по своей природе  факторы - химические, лучевые, вирусные, гормональные - действуют в  конечном итоге на один и тот же элемент  нормальной клетки, превращая эту клетку в раковую.

Соответственно считают, что путь к выяснению  природы рака лежит  через обширную  область  познания механизма  нормальной  регуляции  клетки. Поиски этого механизма  представляют в настоящее  время один из  наиболее волнующих разделов  биологии клетки и  биологии рака. И все же  этими фундаментальными проблемами  не исчерпывается  тайна рака. Обратимся  еще  раз  к  химическим канцерогенам.

Как  известно, заболевание  раком  значительно  учащается  с возрастом. Между  20-ю и 65-ю  годами, например, частота рака увеличивается почти в 100 раз.   Принято   считать,  что   это   нарастание  обусловлено   увеличением длительности  экспозиции  человека  к  действию   разнообразных   химических канцерогенов;  ведь известно, что чем выше  доза канцерогена, полученная  за определенное  время  организмом,  тем выше  вероятность  возникновения рака. Однако подкупающая  наглядность  таких  фактов  во многом упрощает  существо дела.  Рассмотрим   результаты  одного  из   современных   экспериментальных наблюдений.  В  процессе  селекции  (отбора)  были  выведены так  называемые раковые  линии,  или  породы, животных, в  частности раковые линии  мышей. У одной  из таких  линий  к пятому месяцу жизни  в  71% случаев возникает  рак молочной   железы.  Вместе  с  тем,   когда  пищевой  рацион   животных  был искусственно ограничен с 16 до 10  калорий в день, то к этому же  сроку ни у одной мыши опухоли еще не возникали.

Данное  наблюдение  не  является  уникальным.  Начиная  с  40-х  годов, накапливаются  подобного  рода  результаты,  показывающие,  что  вероятность развития рака определяет не только время  действия канцерогенного агента, но и состояние организма.

Но, может быть, все то, что получено в эксперименте, не имеет отношения к   возникновению   рака   у   человека?   Нет,   напротив,   многочисленные статистические наблюдения свидетельствуют:  ожирение увеличивает вероятность возникновения всех видов  опухолей у  человека. Следовательно, если развитие рака зависит  от длительности  влияния канцерогенных факторов,  то  у тучных время течет быстрее. Даже  зависимость между курением и  возникновением рака не столь однозначна, как  это многим представляется. Ведь из  10 курящих рак легких  возникает  примерно  у  одного  человека.  Однако если среди курящих имеются  лица с  повышенным  уровнем  холестерина в  крови,  то  вероятность возникновения  рака увеличивается  в  7  раз  по сравнению  с теми,  у  кого концентрация холестерина в крови снижена.

Да  и  вообще,  когда  имеется  в  виду,   что  канцерогенное  действие пропорционально длительности влияния канцерогенного агента на человека, надо помнить, что  фактор времени  не только  может увеличивать дозу канцерогена, получаемую организмом, но и сам  организм изменяется во времени,  подчиняясь процессу старения.  В частности, по мере старения закономерно  увеличивается содержание жира в теле, то есть развивается возрастное ожирение.

Как же  может быть объяснено замедление наступления "ракового возраста" при ограничении калорийности  диеты  в эксперименте  и,  наоборот, ускорение "канцерогенного времени" при избыточном уровне холестерина?

Представляется наиболее  логичным  искать это объяснение в пределах тех же закономерностей, которые определяют  возрастное развитие  атеросклероза и метаболической иммунодепрессии, или  даже  в более общей форме тех  законов, которым подчиняются развитие и рост организма.

Отвлечемся  от вопроса  о том, что  именно  способствует  возникновению рака: вирус,  химический  канцероген или самопроизвольная ошибка  в строении ДНК- аппарате наследственности клетки (спонтанная мутация). Какой бы фактор ни  оказался главным, обязательным  условием развития рака  является деление клетки.  Это условие настолько существенно, что  клетки, которые во взрослом организме утрачивают способность к делению, вообще не превращаются в раковые клетки.  С  другой  стороны,  если  используются  определенные  воздействия, увеличивающие  интенсивность  деления  клеток,  то одно лишь  это приводит к возникновению  опухолей.  Например,  если у  животного  заставить интенсивно делиться клетки щитовидной железы, то можно закономерно вызвать рак.

Интересен  следующий эксперимент. Когда с  пищей и  с  водой в организм поступает мало  йода,  который является составной  частью гормона щитовидной железы, то  концентрация  этого  гормона в крови  снижается.  Это  снижение, ослабляя   механизм   отрицательной  обратной   связи,   ведет   к  усилению деятельности   того   отдела   гипоталамо-гипофизарной    системы,   который стимулирует  функцию щитовидной железы. В  результате повышенной  стимуляции клетки щитовидной железы усиленно делятся, что увеличивает "рабочую площадь" органа. Такое компенсаторное увеличение направлено на восполнение недостатка гормона щитовидной  железы. Но так как йода для построения гормона все же не хватает (по  условиям эксперимента его содержание в пище и в  воде снижено), то равновесие не восстанавливается и щитовидная железа пребывает в состоянии постоянной  повышенной стимуляции, направленной к  увеличению  интенсивности Деления   ее   клеток.  В   такой  "пере   возбужденной"   железе  возникают доброкачественные,  а если  избыточная  стимуляция  продолжается  достаточно долго,  то и  злокачественные опухоли.  Однако  если  в стадии возникновения Доброкачественных опухолей начать вводить животным гормон щитовидной железы, равновесие в системе восстанавливается и развитие рака предотвращается.

Этот пример показывает,  что одним  из условий, способствующих развитию рака, является усиление  деления клеток. Такое деление  может возникать  как под влиянием специализированных факторов регуляции, например гормонов, так и вследствие  сдвига обмена  на  жировой  путь  обеспечения энергией,  как это наблюдается, например, при ожирении.

Второе  важное  условие,  способствующее  развитию  рака,  -  снижение активности противоопухолевого иммунитета.

Крупнейший   австралийский   иммунолог   Ф.   Бэрнет   развил   идею  о существовании  "иммунологического  надзора",  который  защищает  организм от "чужих" клеток. Это явление  хорошо известно. Оно наблюдается при пересадках (трансплантации)  органов,  например сердца  или почки, а  также при лечении некоторых  болезней.   Но,  конечно,  подобная  ситуация  не  встречается  в естественных   условиях,   за  исключением   периода   беременности,   когда иммунологический  надзор  материнского  организма может  вызвать  отторжение плода,  поскольку  в  нем,  как  в трансплантате,  сочетаются  и  "свои"  - материнские, и "чужие" - отцовские антигены.

Ф.  Бэрнет   предположил,  что   действие   иммунологического   надзора направлено также против опухолевых клеток. Действительно, имеется достаточно доводов  в  пользу  того,  что  злокачественные клетки  возникают  в  каждом организме постоянно. Но развитие опухолей из этих клеток происходит во много раз  реже, чем можно было бы ожидать. Однако при  генетической  (врожденной) недостаточности трансплантационного  иммунитета  у детей или при токсическом влиянии  на   иммунитет   некоторых   веществ   частота  возникновения  рака увеличивается в 100-300 раз по сравнению с обычной.

Эти наблюдения показывают, что  эффективность иммунологического надзора зависит от состояния системы клеточного  иммунитета. Между тем сейчас хорошо известно,  что  активность  клеточного   иммунитета  снижается  с  возрастом примерно на 50% к 50 годам.

В  течение  многих лет  считалось, что  возрастное снижение  активности клеточного  иммунитета  связано  с  изменениями  в  самой  иммунной системе, возникающими   вследствие   угасания  деятельности   тимуса  -   регулятора клеточного иммунитета.

Однако   когда   мы,   исходя   из   представлений   о   метаболической иммунодепрессии, нормализовали обмен веществ  у людей в возрасте 50-60 лет, то улучшились,  а в ряде  случаев  и  восстановились  показатели  клеточного иммунитета.

Более  того,   вероятно,   именно   сочетание   нарушений,   вызывающих метаболическую  иммунодепрессию  и  способствующих  развитию  атеросклероза, создает также условия для усиленного деления соматических (телесных) клеток. Таким образом, воссоздаются оба условия, ускоряющие развитие рака.

Сочетание   этих   двух   условий,   определяемых  одними  и  .теми  же гормонально-обменными сдвигами, и было обозначено мною  словом "канкрофилия" - буквально "любовь к раку".

В механизме  канкрофилии, возникающей в  процессе нормального старения, нет  ничего  выходящего  за  пределы  тех  физиологических сдвигов,  которые отчетливо прослеживались на примере беременности. Действительно, аналогичные обменные сдвиги и вызывали подавление трансплантационного (а  следовательно, и  противоракового) иммунитета,  и обеспечивали быстрое увеличение клеточной массы плода (а следовательно, могли бы повышать вероятность развития  рака в любой интенсивно делящейся клеточной системе).

Однако все, что  происходит снаружи клетки, то есть во внутренней среде организма, откуда в клетку  поступают энергетические ресурсы и  строительные материалы, может повлиять на поведение клетки, например на  ее способность к воспроизведению  (размножению), но не может  превратить  нормальную клетку в раковую. Для такого злокачественного превращения должны произойти  изменения в    аппарате   наследственности   клетки,   ее    генах:    ведь   свойство злокачественности закреплено в раковой клетке, а не в свойствах организма.

На  природу  ракового  превращения  клетки  имеются  различные взгляды. Пожалуй, полнее  всего  описывает  это  явление вирусно-генетическая модель. Согласно  этой  модели  определенные  вирусы,  вызывающие  саркому или  рак, соединяются с генетическим материалом ядра клетки, ядерной  ДНК. После этого сам вирус  в  клетке  уже не  может быть  обнаружен:  он  стал  частью генов клетки-хозяина. Изменение аппарата наследственности, произведенное  вирусной ДНК,  и  придает  клетке  свойство  злокачественности.  Но так  как  размеры вирусной  ДНК  неизмеримо  меньше ДНК  клетки,  то  долгое время  вообще  не удавалось обнаружить "пропавший вирус", и только необычное поведение раковой клетки  указывало,  что  произошло  злокачественное  превращение. Тем  более таинственным оставался  сам механизм злокачественного превращения,  несмотря на многочисленные попытки решить эту загадку.

Отвлечемся пока и мы от этой сложной проблемы и по изменениям поведения раковой  клетки  попытаемся  составить  представление о том, что произошло в генах, подобно тому  как  врач  нередко судит  об инфекционной болезни не по микробам,  вызвавшим  болезнь,  а  по  особенностям   температурной   кривой организма. Мы уже  знаем, что наиболее необычным в поведении раковой  клетки является ее  безудержная  способность  к воспроизведению,  или  делению.  Но размножение   требует  привлечения  дополнительной  энергии  и   структурных материалов для построения новых (дочерних) клеток.

И нормальная  и раковая клетки потребляют  как  топливо главным образом глюкозу.  Известно,  что  глюкоза  может энергетически использоваться  или в цикле  брожения,  то есть  давать энергию  без  участия  кислорода, и  тогда конечным продуктом  цикла является молочная  кислота, или в цикле дыхания (с потреблением кислорода), в котором конечными  продуктами являются углекислый газ и вода. Но при затрате одного и того же количества глюкозы выход энергии при брожении теоретически в 18 раз ниже, чем при дыхании *.

Клетки,  которые  вначале  получали энергию  лишь  за счет  брожения, в процессе эволюции  приобрели способность  к дыханию,  что резко увеличило их энергетическое обеспечение. Поэтому  естественно  было  ожидать, что раковые клетки,  которые  особенно  интенсивно используют  энергию,  обладают  более интенсивным дыханием.

Однако еще в  30-е годы  в классических исследованиях немецкого ученого Отто Варбурга было  показано, что в раковых клетках, напротив,  в 10-30 раз увеличена интенсивность брожения. Поэтому  Варбург предположил, что  процесс перерождения  клетки  в  раковую  вызывается  повреждением  митохондрий   - аппарата  дыхания   клетки.  Переход  на   древний,  бескислородный   способ энергетики,   согласно  Варбургу,  приводит  к  автономному  бесконтрольному существованию клетки: она начинает вести себя как  самостоятельный организм, стремящийся к воспроизведению (подобно дрожжам и микробам).

В дальнейшем было выяснено, что в  раковых клетках наряду с интенсивным брожением осуществляется дыхание, то есть эти клетки черпают энергию из двух обычно взаимоисключающих друг друга источников. Это подорвало основу раковой теории Варбурга. Однако не отменило того факта, что раковые клетки поглощают из среды обитания в 10-30 раз больше глюкозы, чем нормальные,  за счет чего накапливают 10-30-кратное количество  молочной кислоты.  Каким  же  образом возникает феномен Варбурга?

1
Отправить ответ

avatar
1 Comment threads
0 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
1 Comment authors
astar Recent comment authors
  Subscribe  
Самый ноый Самый старый Самый популярный
Сообщать
astar
Гость
astar

Очень познавательная статья.Спасибо.