БИОЛОГИЯ Том 2 - руководство по общей биологии - 2004

15. ЗДОРОВЬЕ И БОЛЕЗНЬ

15.6. Злокачественные новообразования

В 1991 г. на злокачественные(онкологические) заболевания в Великобритании пришлось 25% летальных исходов, и как причина смерти они уступают только сердечно-сосудистым патологиям. Эта картина типична для всех развитых стран (разд. 15.2). У женщин наиболее распространен рак молочной железы, а у мужчин — рак легких (табл. 15.12). Всего у человека известны более 200 типов злокачественных опухолей.

Таблица 15.12. Десять наиболее распространенных типов злокачественных опухолей у мужчин и женщин в Великобритании. (Cancer Research Campaign, Scientific Yearbook 1995-1996.)

Злокачественная опухоль — результат неконтролируемого деления клеток, точнее — нарушения их митотической активности. Причиной этого служит мутация или аномальная активация генов, отвечающих за клеточное деление. Гены, обусловливающие злокачественное перерождение нормальной клетки, называются онкогенами (по-гречески onkos — «опухоль»). Их известно около ста. Злокачественная клетка при делении дает клон своих копий. В конечном итоге они образуют неупорядоченную массу относительно недифференцированной ткани — злокачественную опухоль. Отделяющиеся от нее клетки (рис. 15.17) вместе с током крови и лимфой могут переноситься в другие части тела и, оседая там, формировать вторичные опухоли, называемые метастазами. Этот процесс называют метастазированием. Опухоли, способные к метастазированию, классифицируют как злокачественные, потому что, распространяясь по организму, они нарушают работу жизненно важных систем и рано или поздно приводят к гибели больного. Опухоли бывают и доброкачественными. Для них характерен ограниченный рост и отсутствие метастазов. Они практически безвредны и легко устраняются хирургическим путем.

Рис. 15.17. Снимок раковых клеток, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа. Обычно эти клетки крупные и характеризуются «мохнатой» поверхностью, что, как полагают, увеличивает их подвижность.

15.6.1. Причины возникновения опухолей

Изменения генов называются мутациями, а вызывающие их факторы — мутагенами. Мутаген, провоцирующий развитие опухоли, принято называть канцерогеном. Большинство мутантных клеток либо разрушается иммунной системой, либо гибнет самопроизвольно без отрицательных последствий для организма. Считается, что формирование злокачественной клетки (канцерогенез) происходит в несколько этапов и обычно вызывается не одним, а несколькими факторами, действующими в течение нескольких лет. Возможно, для этого нужна не одна мутация. До 20% злокачественных новообразований вызывается вирусами.

РЕТРОВИРУСЫ. Данные, свидетельствующие о генетической природе рака, получены в работах с так называемыми ретровирусами. Их наследственная информация закодирована в РНК. Проникнув в клетки хозяев, ретровирусы с помощью своего фермента обратной транскриптазы на собственной РНК как на матрице синтезируют комплементарную ДНК. Она встраивается в ДНК хозяина и из поколения в поколение реплицируется вместе с ней, называясь в такой форме провирусом. Некоторые ретровирусы безвредны, однако к их семейству относятся также ВИЧ и многие онкогенные формы. Образуемый последними провирус содержит ген, активирующий определенные гены клетки-хозяина, которые заставляют ее неупорядоченно делиться, т. е. превращают в злокачественную (а значит, становятся онкогенами). «Выгода» для вируса заключается в том, что в ходе клеточных митозов многократно копируется его генетический материал, а это рано или поздно приводит к формированию множества новых вирусных частиц.

ДНК-ВИРУСЫ. Некоторые из этих вирусов в составе своей ДНК содержат онкогены, вызывающие неконтролируемое деление клетки-хозяина. Пример — папилломавирусы, к которым относятся возбудители бородавок человека и нескольких форм рака матки, которые могут передаваться половым путем (через общего партнера женщин). Вирус Эпштейна—Барр вызывает лимфому Бёркитта, довольно обычную в Африке.

НАСЛЕДСТВЕННАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ. Примерно 5% случаев возникновения злокачественных опухолей у человека связаны с явной наследственной предрасположенностью. Речь идет о более 40 типах таких заболеваний, включая рак молочной железы, яичников и толстой кишки. Гены, имеющие отношение к возникновению опухолей, либо непосредственно детерминируют рост злокачественных клеток, т. е. являются онкогенами, либо обусловливают неспособность организма бороться с такими клетками. В большинстве случаев для развития онкологического заболевания необходимо несколько факторов, однако иногда, например при ретинобластоме, достаточно одного дефектного гена. Ретинобластома начинается в сетчатке глаза и распространяется в головной мозг, приводя в отсутствие лечения к смерти. Вызывающий ее ген доминантен.

Обнаружено два гена, ответственных за рак молочной железы — BRCA1 и BRCA2. BRCA1 в 1994 г. клонирован; он кодирует белок, участвующий в транскрипции. Примерно у 80% женщин, обладающих одним из этих генов, до 70 лет развивается рак молочной железы.

ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. К этому излучению относятся рентгеновские лучи; гамма-лучи, а также потоки частиц, образующихся при распаде радионуклидов. Еще в начале века было замечено, что люди, работающие с рентгеновскими лучами, часто болеют раком. Повышенная заболеваемость раком регистрировалась и среди рабочих часовых заводов, которые покрывали циферблаты светящейся краской, содержащей радиоактивные радий и торий. Как оказалось, ионизирующее излучение приводит к образованию в клетках высокоактивных ионов, которые повреждают биологические молекулы, включая ДНК, т. е. вызывая мутации. В результате может возникнуть, например, рак кожи, костного мозга, легких и молочной железы. Рентгенографическое исследование больных (в том числе у стоматолога) также подвергает их действию ионизирующего излучения.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ. Это самое распространенное канцерогенное излучение. УФ-лучи вызывают ионизацию, но поглощаются ДНК, в результате чего ее азотистые основания получают дополнительную энергию, за счет которой могут вступать в «ненужные» химические реакции с окружающими молекулами. Ультрафиолет входит в состав солнечного излучения, поэтому долгое пребывание на солнце чревато развитием разных форм рака кожи, включая меланому. Эта опухоль склонна к активному метастазированию и обычно вызывает смерть из-за вторичных очагов злокачественного роста в головном мозге. Разрушение озонового слоя в атмосфере приводит к тому, что поверхности Земли достигает больше ультрафиолета. Некоторую защиту от него обеспечивает бурый пигмент в коже — меланин, недаром у жителей жарких стран она темная.

РАДОН. Газ радон — природный радионуклид, выделяемый некоторыми горными породами, например гранитом. В районах, где находятся мощные залежи таких пород, он может накапливаться в домах. Хотя четких данных, свидетельствующих о канцерогенности радона нет, полагают, что он способствует развитию лейкоза (рака кроветворной ткани, образующей лейкоциты), рака легких, почек и предстательной железы.

ХИМИЧЕСКИЕ КАНЦЕРОГЕНЫ. На сегодняшний день известно множество канцерогенных веществ. Первые сообщения о них, а именно о саже и каменноугольной смоле, появились еще в 1775 г., когда было замечено, что у трубочистов широко распространен рак мошонки. Позднее обнаружилась канцерогенность минеральных масел, в частности сланцевого, использовавшегося как смазка в хлопкопрядильных машинах. У рабочих, чья кожа регулярно соприкасалась с вымокшей от этого масла одеждой, часто развивался рак. В конце XIX в. была подмечена связь рака мочевого пузыря с работой на предприятиях по производству синтетических красителей.

Список химических канцерогенов неуклонно пополнялся в течение всего XX столетия и сейчас выглядит весьма внушительно. Оказалось, например, что некоторые пищевые добавки (отдушки, красители, стабилизаторы) вызывают рак у подопытных животных, поэтому их использование пришлось запретить.

Табачный дым содержит вещества, индуцирующие рак легких (разд. 9.7). Наиболее опасны из них — полициклические углеводороды, превращающиеся в канцерогены внутри организма. Канцерогены могут содержаться и в самых обычных пищевых продуктах (табл. 15.13), однако их уровень там обычно настолько низок, что не опасен для здоровья.

Таблица 15.13. Пищевые канцерогены (Molecular and Cell Biology, Stephen L.Wolfe, Wadsworth, 1993)