Апоптоз. Озлокачествление клітин організму

клітини нашого організму, а їх налічується близько 10¹⁴, є членами високоорганізованого спільноти, чисельність якого регулюється не тільки їх розподілом, а й загибеллю. Клітини, що стали непотрібними організму або представляють для нього загрозу, здійснюють суїцид, званий запрограмованої загибеллю клітин, або апоптозом. Цей процес протікає за участю цілого каскаду протеолітичних реакцій, в результаті яких клітина стискається і зморщується, її цитоскелет руйнується, а мембрана набуває такі властивості, завдяки яким макрофаги та інші фагоцити можуть прикріпитися до неї, щоб потім фагоцитировать і переварити клітку.

На відміну від апоптозу загибель клітини, обумовлена пошкодженням, зазвичай супроводжується її набуханням і розпадом внаслідок втрати цілісності мембрани. Цей процес називають некрозом. Вміст некротизованих клітин може виливатися назовні, викликаючи запальну реакцію з пошкодженням сусідніх клітин, в той час як загибель шляхом апоптозу є високоупорядоченние процес, при якому клітина фрагментируется і поглинається фагоцитами, не встигнувши вилити свій вміст назовні, тому що лежать поруч з нею клітини зазвичай не страждають.

апоптоз починається з активації сімейства протеаз, які в неактивованому стані називають прокаспазу, а в активованому - каспазами. Механізм активації цих ферментів досить складний. Активовані каспаз викликають розщеплення і активацію інших прокаспаз, які запускають ферментативний каскад, що приводить до швидкого руйнування внутрішньоклітинних білків. В результаті відбувається самознищення клітини, а решту її фрагменти швидко поглинають і перетравлюють прилеглі фагоцити.

Величезна кількість клітин гине шляхом апоптозу при формуванні органів і тканин під час внутрішньоутробного розвитку. Однак і в дорослому віці апоптозу щогодини піддаються мільярди клітин слизової кишечника, кісткового мозку та інших тканин, а на зміну загиблим клітинам приходять нові. У здорових дорослих людей між двома цими процесами - апоптозом і появою нових клітин - встановлюється суворе рівновагу, без якого організм дуже швидко втрачав би або нарощував тканини. Недавні дослідження показали, що порушення апоптозу можуть відігравати важливу роль у розвитку нейродегенеративних захворювань, в тому числі хвороби Альцгеймера, а також пухлинного і аутоімунного процесів.

Можливо, ефективність деяких хіміотерапевтичних засобів, з успіхом використовуються для лікування злоякісних новоутворень, обумовлена їх здатністю викликати апоптоз пухлинних клітин.

Озлокачествление клітин організму

Злоякісному переродженню клітин завжди або майже завжди буває обумовлено мутаціями генів, що контролюють клітинний ріст і поділ, або їх аномальної активацією. У разі появи в цих генах мутацій їх називають онкогенами. В даний час виявлено близько 100 таких онкогенов.

Відео: Що таке фукоїдан

Крім того, в клітці є і антіонкогени, пригнічують активність онкогенів. Інактивація або втрата клітиною антіонкогена може привести до активації онкогенів і злоякісного переродження клітини.

Серед усіх мутантних клітин організму лише далеко не всі перетворюються в злоякісні. Це пов`язано з багатьма причинами. По-перше, більшість мутантних клітин мають слабку життєздатністю і швидко гинуть. По-друге, серед тих, що вижили мутантних клітин лише деякі розвиваються в пухлину, оскільки більшість з них все ж зберігають нормальні механізми зворотного зв`язку, що запобігають надмірну проліферацію.

По-третє, велика частина злоякісних клітин знищується імунною системою до того, як вони утворюють пухлина. Це знищення може відбуватися таким чином. Ряд мутантних клітин внаслідок змін в генах починають синтезувати змінені білки, які активують імунну систему. Це призводить до продукції антитіл або появи цитотоксичних лімфоцитів, які розпізнають і знищують пухлинні клітини. Підтвердженням цьому служить більш ніж п`ятикратне підвищення ризику злоякісних новоутворень у хворих, імунна система яких пригнічена, наприклад внаслідок застосування імунодепресантів після трансплантації нирки або серця.

По-четверте, для зростання пухлини звичайно потрібно одночасна активація кількох різних онкогенів. Наприклад, надмірний ріст клітинної лінії, обумовлений активацією одного онкогена, може не привести до розвитку пухлини в зв`язку з відсутністю іншого мутантного гена, відповідального за її васкуляризацію.

Які ж причини зміни генів? Якщо врахувати, що в організмі щорічно з`являються трильйони нових клітин, то більш правомочним був би інше питання: чому у кожного з нас не з`являються мільйони і мільярди мутантних злоякісних клітин? В основному це зумовлено вражаючою точністю, з якою відбувається подвоєння ДНК перед митозом, і процесами репарації і корекції ДНК під час мітозу. Проте, не дивлячись на всі вроджені механізми захисту від мутантних клітин, вони все ж з`являються, хоча на кілька мільйонів нормальних клітин може припадати всього одна злоякісна.

Таким чином, поява мутантних клітин - Це не закономірність, а швидше випадковість, і все онкологічні захворювання можна розглядати як наслідок цих трагічних випадковостей. Однак ризик появи мутантних клітин може багаторазово підвищуватися під дією ряду фізичних, хімічних і біологічних факторів.
1. Добре відомо, що іонізуюче випромінювання - рентгенівське, гамма-, альфа- і бета-випромінювання і навіть ультрафіолет - призводить до розвитку пухлин. Радикали і іони, що утворюються в тканинах під дією цього випромінювання, хімічно дуже активні і тому можуть пошкоджувати ланцюга ДНК, викликаючи безліч мутацій.
2. Деякі хімічні речовини мають здатність викликати мутації. Давно помічено, що похідні різних анілінових барвників сприяють розвитку пухлин. Працівники підприємств з виготовлення цих барвників, які не виконують запобіжних заходів, схильні до високого ризику злоякісних новоутворень. Речовини, що викликають злоякісне переродження клітин, називають канцерогенами. Серед усіх канцерогенів найчастішою причиною смерті є канцерогени тютюнового диму. З ними пов`язано близько 25% випадків смерті від онкологічних захворювань.

3. До розвитку пухлини може призводити механічне подразнення, наприклад часте ушкодження епітелію кишечника деякими видами їжі. Пошкодження тканини стимулює активність клітин, тому ризик мутацій зростає.
4. У багатьох сім`ях чітко простежується спадкова схильність до злоякісних новоутворень. Як уже згадувалося, для розвитку пухлини в більшості випадків потрібно не одна, а дві чи більше мутацій. Передбачається, що у представників сімей, де є схильність до злоякісних новоутворень, в геномі вже присутні один або кілька онкогенов, тому для розвитку у них пухлини потрібно набагато менше мутацій, ніж у інших людей.

5. На лабораторних тваринах показано, що певні віруси можуть викликати ті чи інші злоякісні новоутворення, включаючи лейкози. Це може бути обумовлено двома механізмами. У випадку з ДНК-вмісними вірусами їх геном може безпосередньо вбудовуватися в геном клітини господаря і таким чином викликати мутацію і злоякісне переродження цієї клітини. Що стосується РНК-вірусів, то спочатку вони на матриці РНК за допомогою ферменту зворотної транскриптази синтезують ДНК, яка потім вбудовується в геном клітини господаря і викликає її злоякісне переродження.

Відео: Онкологія, причини

Відмінні властивості злоякісних клітин. Основні відмінності між нормальними і злоякісними клітинами: (1) здатність злоякісних клітин до необмеженого росту, яка може бути обумовлена відсутністю у них потреби в факторах росту, необхідних для проліферації нормальних клітин (2) слабкість міжклітинних контактів між багатьма видами злоякісних клітин, що дозволяє їм легко проникати в тканини і кровотік, а звідти - в будь-які ділянки організму і формувати в них нові колонії пухлинних клітин (3) здатність деяких пухлинних клітин до продукції ангіогенних факторів, що викликають васкуляризацию пухлини і доставку необхідних для її зростання поживних речовин.

Чому злоякісні клітини гублять організм? Відповісти на це питання нескладно. Пухлинна тканина конкурує з нормальними тканинами за поживні речовини. Злоякісні клітини безперервно проліферують, їх чисельність з кожним днем збільшується, і незабаром вони починають поглинати всі поживні речовини, які потрібні всьому організму. В результаті такої нерівної конкуренції нормальні клітини поступово гинуть «голодною смертю».