Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

5.3. Современные концепции канцерогенеза. Механизмы онкогенной трансформации клеток: роль активации протоонкогенов, потери функции генов супрессии роста и пролиферации клеток, подавление генов апоптоза

Протоонкогены, механизмы их активации

Представления о молекулярно-клеточных механизмах онкогенной трансформации клеток претерпели значительную эволюцию на протяжении XX века и до настоящего времени [18, 20, 25, 32, 34].

Как указывалось выше, инициирующими этиологическими факторами малигнизации клетки являются разнообразные по природе группы канцерогенов химической, физической, биологической природы, в том числе вирусы, гормоны и генотоксические продукты их метаболизма [13, 26, 63].

Естественно, что при чрезвычайной гетерогенности этиологических факторов неоплазий не могла сформироваться достаточно быстро доминирующая концепция механизмов развития онкогенной трансформации клеток, их активации или промоции опухолевого роста с последующей опухолевой прогрессией. В ранних концепциях канцерогенеза делали акцент на эпигеномных механизмах развития неоплазий, и, безусловно, ряд положений этого направления носит не только исторический характер, но может быть в определенной степени ассоциирован с современными вирусо-генетической и онкогенной теориями канцерогенеза.

Согласно данным ряда исследователей, первичное изменение свойств цитоплазматической мембраны под влиянием канцерогенных углеводородов, онкогенных вирусов является одним из пусковых механизмов последующего изменения генетического аппарата и нарушений регуляции их митотического цикла [108]. Эта концепция канцерогенеза была актуальна в период обнаружения отсутствия контактного ингибирования опухолевых клеток в монослойной культуре.

Как оказалось далее, в механизмах контактного ингибирования клеток важная роль отводится активации мембранной аденилциклазы и увеличению уровня цАМФ, тормозящего митотическую активность клеток. Понижение концентрации цАМФ в мембранах клеток под влиянием различных канцерогенов ведет к неконтролируемой митотической активности. Эта точка зрения имела определенную значимость в понимании пусковых механизмов канцерогенеза, поскольку для многих гормонов, регулирующих метаболизм клеток, их митотическую активность, характерен преимущественно мембранный тип рецепции (АКТГ, СТГ, инсулин, пролактин и др.).

Практически одновременно с мембранной концепцией канцерогенеза создавались митохондриальная и лизосомальная теории развития неоплазий, согласно которым актомиозиновый белок митохондриальных мембран оказывается аномальным у малигнизированных клеток и утрачивает чувствительность к регулирующим влияниям АТФ; при этом гликолитическая реакция опухолевой клетки стимулируется митохондриальными факторами, поступающими постоянно в гиалоплазму, а возрастание концентрации АТФ не подавляет этот процесс.

Со временем митохондриальная теория канцерогенеза утратила свою актуальность, однако факт чрезмерной интенсификации гликолитических реакций, даже в условиях достаточной оксигенации опухолевых клеток, наличие обратного эффекта Пастера остаются неоспоримыми и характерными признаками метаболического атипизма опухолевых клеток. Наименее веской оказалась теория так называемого «лизосомального» канцерогенеза, согласно которой канцерогены вызывают лабилизацию мембран лизосом, активизацию и выход в цитоплазму гидролаз, в частности, ДНК-азы, обеспечивающей разрыв двойной связи ДНК и развитие опухолевой трансформации клеток. Однако, как известно, лизосомы – очень реактогенные субклеточные образования, проницаемость мембран которых резко возрастает под влиянием различных патогенных факторов экзогенного и эндогенного происхождения, далеко не всегда являющихся канцерогенами [32].

Одним из классических признаков неоплазий является нарушение регуляции дифференцировки и митотической активности клеток, в связи с чем указанная проблема затрагивается в той или иной форме в разных концепциях [1]. Однако до настоящего времени одной из ведущих концепций канцерогенеза является мутационная теория, согласно которой все канцерогены обладают мутагенной активностью, хотя не все мутагены являются канцерогенами.

Практически все изученные канцерогены индуцируют разрывы фосфодиэстеразных связей в молекуле ДНК. Вначале канцерогены интенсивно связываются с ДНК чувствительных клеток. Обнаружена прямая корреляция между чувствительностью животных и их органов к малигнизирующему действию веществ и степенью их связывания с ДНК [42].

Показано, что многие химические канцерогены способны к интеркаляции между основаниями ДНК с последующим сдвигом «рамки считывания» генетической информации. Установлено, что канцерогены различных классов взаимодействуют активно с нуклеиновыми основаниями ДНК; при этом ослабляется связь основания с сахарами, возникают гидролиз, денатурация ДНК. Горячими точками при индукции канцерогенами мутации сдвига «рамки считывания» являются полипуриновые участки ДНК. Возникновение повреждения под влиянием химических канцерогенов (полициклических углеводородов, ароматических аминов и амидов, алкилирующих соединений) может индуцировать процесс генетической рекомбинации, конверсии генов [66].

В последующие годы важная роль в развитии онкогенной трансформации клеток и опухолевой прогрессии отведена свободным радикалам. Учитывая значимость индукции избыточных концентраций свободных радикалов в канцерогенезе, необходимо прежде всего остановиться на активации процессов липопероксидации, инициируемой активными формами кислорода (АФК) и в то же время являющейся источником образования значительного количества вторичных эндогенных свободных радикалов [7, 8].

Как известно, активные формы кислорода вступают во взаимодействие с полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК): линолиевой, линоленовой, арахидоновой – важнейшими компонентами фосфолипидов биологических мембран. Отрыв водорода от молекулы ПНЖК при участии АФК приводит к перемещению двойных связей с образованием гидроперекисей диеновых коньюгатов, которые затем метаболизируются во вторичные (малоновый диальдегид) и третичные продукты липопероксидации [66]. Перекисное окисление липидов затрагивает прежде всего фосфолипиды цитоплазматических мембран клеток, нарушая при этом энергозависимый трансмембранный перенос субстратов, процессы межклеточного взаимодействия. Биологическая активность АФК связана с синтезом простагландинов, лейкотриенов окислительной модификацией белков, нуклеиновых кислот, липидов. Одним из проявлений окислительной модификации белка является инактивация около 240 ферментов, в частности, СОД, ацетил-КоА-гидролазы, каталазы, миелопероксидазы, цитохрома Р450 [22, 66].

Дезинтеграция белка в основном возникает под влиянием гидроксильного радикала, образующегося в организме в процессе реакции взаимодействия супероксида и перекиси водорода с металлами переменной валентности. Объектами окисления в молекуле ДНК под влиянием гидроксильного радикала являются углеводные компоненты, фосфатные группировки, азотистые основания. Наиболее чувствительным к окислительной деструкции азотистым основанием является гуанин, модифицированные формы которого составляют 45 % от общего количества окисленных оснований [83, 95].

Установлено, что чувствительность к фрагментации сахарно-фосфатного остатка ДНК под влиянием АФК оказалось более высокой, чем полипептидного остова белково-пептидных субстанций. Гидроксильный радикал, действуя на ДНК, может отрывать атом водорода от дезоксирибозофосфата, что ведет к его расщеплению и освобождению азотистых оснований. При этом образуются высокотоксичные производные альдегиды.

Данные, опубликованные в последние годы, убедительно свидетельствуют о том, что активные формы кислорода, оксид азота и его производные в сочетании с инфекционными патогенными факторами, бактериями и вирусами, являются ключевыми факторами канцерогенеза [2, 35, 36].

Детальный обзор литературы по этому вопросу приведен в работе Х. Маеда, Т. Акаике (1998). Кислородные радикалы, а также оксид азота могут повреждать ДНК, вызывая мутацию. Мутагенный и канцерогенный эффекты указанных соединений резко возрастают при одномоментной, избыточной продукции, сопровождающейся их взаимодействием с образованием пероксинитрита. Последний участвует в различных внутриклеточных метаболических процессах: нитровании остатков тирозина в белках, подавлении транспорта электронов в митохондриях, в окислении тиоловых соединений. Пероксинитрит является ДНК-расщепляющим агентом. Вышеуказанные химические реакции с участием пероксинитрита могут инициировать апоптоз, мутации, онкогенную трансформацию клеток.

Как указывалось выше, в механизмах индукции канцерогенеза важная роль отводится онкогенным ДНК- и РНК-содержащим вирусам, способным инкорпорировать свою ДНК или ДНК-копию в геном хозяина с последующей возможной онкогенной трансформацией клетки в случае экспрессии протоонкогенов.

Установлено, что РНК-содержащие онкогенные вирусы являются членами семейства ретровирусов, характеризуются наличием липидной оболочки и двух односпиральных РНК, фермента РНК-зависимой ДНК-полимеразы, необходимой для репродукции вируса. Наличие этого фермента обеспечивает обратную транскрипцию вирусной РНК- в ДНК-копию, интегрирующую с геномом клетки [71].

Группа РНК-содержащих вирусов включает следующие разновидности: непатогенную для человека группу вирусов (род А); медленно трансформирующийся вирус гормонзависимой карциномы молочной железы морских свинок и, возможно, человека (род В); дефектные быстро трансформирующиеся и недефектные медленно трансформирующиеся вирусы (род С); род Д – включает вирусы приматов и вирус перевиваемых раковых клеток человека.

ДНК-содержащие онкогенные вирусы подразделяются на следующие семейства:

1. Семейство Poxviridae, содержит, в частности, вирус контагиозного моллюска человека.

2. Семейство Herpes viridae, к которому относится вирус Эпштейн-Барра человеа, вызывающий лимфому Беркитта, цитомегаловирус человека – тип 5.

3. Семейство Adenoviridae – представителями которого являются аденовирусы человека.

4. Семейство Papovaviridae, представителями которого являются вирусы папилломы крыс, хомяков, обезьян, человека.

ДНК-содержащие вирусы внедряют свою ДНК в геном хозяина при участии ферментов эндонуклеаз и липаз, а за счет наличия генов – промоторов – вирусы инициируют транскрипцию генов, следующих за ДНК-вирусами. Последствия внедрения ДНК-вирусов в геном хозяина зависят от зоны инкорнации: интронов, экзонов, протоонкогенов, антионкогенов. Если ДНК-содержащие вирусы встраивают в геном хозяина клетки регуляторы экспрессии протоонкогенов, возможна малигнизация клетки [54].

Механизмы онкогенной трансформации клеток под влиянием ДНК-содержащих вирусов могут быть весьма разнообразны: за счет индукции ранних онкобелков, так называемых Т-антигенов, усиления экспрессии рецепторов экзогенных ростовых факторов. Большие и средние Т-белки ряда ДНК-содержащих вирусов выключают контактное ингибирование пролиферации клеток, препятствуют действию антионкогена р53.

Как известно, вирусо-генетическая теория Л.А. Зильбера явилась основной для формирования современной онкогенной теории канцерогенеза. На смену вирусогенетической теории канцерогенеза пришли теории онкогенов, протоонкогенов и антионкогенов [30, 31, 65, 120].

В настоящее время, очевидно, что в опухолевой трансформации клеток, возникающей под влиянием различных индукторов канцерогенеза, принципиально участвуют следующие категории генов:

1. Онкогены- стимуляторы функций.

2. Гены роста и пролиферации клеток (Myc, Ras, Los, ABL и другие).

3. Антионкогены (потеря функции).

4. Гены, отвечающие за программированную смерть клетки (апоптоз):

– отменяющие программированную смерть: Bcl-2 (стимуляция функций);

– гены смерти клеток – р53 (потеря функции).

Онкогены как специфический химический материал, кодирующий информацию об определенном химическом продукте, впервые были идентифицированы в составе ретровирусов. Геном типичного не трансформирующего ретровируса представляет собой две молекулы односпиральной РНК. Основные гены вируса относятся к трем регионам: gag кодирует структурные белки вирион частицы, env– белки оболочки вириона, ген pol – несет информацию об обратной транскрипции. Последний обеспечивает образование ДНК- копии на матрице РНК-вируса.

Согласно гипотезе онкогенов, гены ретровирусов, попавшие в геном человека в процессе эволюции, переходят по наследству в ряде поколений, проявляют себя в раннем онтогенезе, а затем подавляются внутриклеточными репрессорами. С возрастом под влиянием различных канцерогенов физической, химической, биологической природы возникают экспрессия вирусных онкогенов и усиление продукции ими онкобелков, ответственных за малигнизацию клетки. Онкогенные свойства нетрансформирующих ретровирусов обусловлены наличием в их геноме V-онкогенов, причем большинство из 50 V-онкогенов имеют клеточные прототипы – С-протоонкогены.

Высказывается мысль, что ретровирусы не только могут вносить в определенные позиции клеточного генома V-онкогены, но и способны быть промоторами для усиленной экспрессии протоонкогенов клеток. Считается, что в ходе совместной эволюции ретровирусов и клеток происходят захват клеточных протонкогенов вирусами и их перенос [24].

Развитие теории онкогенов нашло отражение в концепции Темина (1972) о протовирусах, протоонкогенах, согласно которой предсуществующий аналог вируса не является результатом инфекции, а нормальным клеточным геном, необходимым для роста и онтогенеза клеток, причем нормальные клетки не содержат вирусных онкогенов, но зависят от контролируемой экспрессии их клеточных аналогов.

В механизмах развития неоплазий онкогенные ретровирусы играют неоднозначную роль: различают быстро- и медленно-трансформирующие вирусы. Быстротрансформирующие вирусы дефектны по структуре, утратили часть своих поздних репликативных генов и приобрели взамен видоизмененные клеточные гены-V-онкогены, которые и вызывают неопластическую трансформацию при повторной интеграции в клеточный геном. Для полного цикла репликации этим вирусом требуются вирусы-помощники. Клеточные протоонкогены являются прототипами V-онкогенов, консервативными регуляторами клеточной дифференцировки.

Встраивание быстро-трансформирующего реторовируса может либо привести к экспрессии в клетке V-онкогена, либо вирусные промоторы и энхансеры встраиваются рядом с протоонкогенами клетки, вызывая их экспрессию.

Медленно-трансформирующие ретровирусы вызывают в эксперименте рак молочной железы и хронические лейкозы; они способны самостоятельно реплицироваться в клетки, не содержат V-онкогенов, способны к «вставочному» мутагенезу. При этом возникает гиперэкспрессия клеточного протоонкогена.

Таким образом, встраивание ретровирусов в геном клетки приводит к гиперэкспрессии протоонкогенов, переход их в онкогены с последующей малигнизацией клетки [20, 23, 30, 64].

Что касается механизмов индукции неоплазий химическими канцерогенами с точки зрения современных теорий канцерогенеза – протоонкогенов, онкогенов, антионкогенов, то необходимо остановиться на анализе лишь некоторых работ, посвященных данной проблеме.

Как известно, химические канцерогены, подобно биологическим, способны вызывать развитие мутаций и активацию протоонкогенов [25, 64]. Под влиянием химических канцерогенов возможна онкогенная трансформация в процессе амплификации ДНК. Установлено, что амплификация гена резистентности на фоне воздействия цитостатиков нередко возникает при раке кишечника и является причиной устойчивости неоплазий к химиотерапии. При ряде онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта возникает амплификация онкогенов erbB2, mys, SRS. Индукция развития опухолей нитрозмочевиной связана с амплификацией и активацией N-ras; в опухолях, индуцированных гамма-облучением, активен Ras-H. В ходе химического канцерогенеза отмечено гипометилирование протоонкогена Ras-H, приводящего к развитию генной мутации.

В опухолях, индуцированных химическими канцерогенами, отмечены транскрипции ряда других онкогенов (c-ras и c-mys), связанные с гипометилированием протоонкогена либо его амплификацией. В ходе химического канцерогенеза нарушается зависимость экспрессии c-mys (но не c-ras) от клеточного цикла. Таким образом, многие химические соединения или физические воздействия, а также вирусы могут вызывать мутации ДНК, не летальные для клеток и провоцирующие экспрессию протоонкогенов или депрессию антипротоонкогенов [108]. Последнее приводит к трансформации нормальной клетки в опухолевую.

Эпигенетический механизм канцерогенеза связан с нарушением регуляции клеточного роста, функции клетки и экспрессии генов без повреждения генома. При эпигенетическом канцерогенном эффекте эндогенных или экзогенных канцерогенных факторов возникает инактивация белков-продуктов антипротоонкогенов или активация пострецепторных передатчиков ростовых факторов. Такое воздействие, как правило, не вызывает неоплазии, но усиливает ростовые эффекты, способствует пролиферации мутантного клона и формированию распознаваемой неоплазии. Эффект канцерогенов-мутагенов называют инициирующим, а коканцерогенов – активирующим.

Таким образом, в настоящее время очевидны следующие механизмы активации протоонкогенов:

1) амплификация протоонкогенов, в результате чего резко возрастает их общая активность, что может привести к малигнизации клетки;

2) мутации протоонкогенов, приводящие к их активации, и ингибиция антипротоонкогенов;

3) транслокация протоонкогенов в локус с функционирующим промотором;

4) аддукция промотора рядом с протоонкогеном. В качестве промотора могут выступать ДНК-копии определенных участков онкорнавирусов, а также мобильные генетические структуры, способные перемещаться и встраиваться в различные участки генома.

В геноме человека предполагается наличие около 100 протоонкогенов, выполняющих следующие функции:

1) кодирование ростовых факторов, их рецепторов и пострецепторных передатчиков;

2) кодирование блокаторов запрограммированной гибели клеток, контактного ингибирования пролиферации.

Трансформация протоонкогенов в онкогены приводит к их экспрессии и синтезу онкобелков. При этом онкобелки продуцируются перманентно в увеличенном количестве или в качественно измененном состоянии.

Ниже представлены несколько групп протоонкогенов, антионкогены, и кодируемые ими белки [30, 31, 32].

Онкобелки

Протоонкоген

Ростовые факторы (РФ)

Тромбоцитов

Sis (22)kit, fms GSF1

Фибробластов

hst, int2, fgf5

Рецепторы РФ

Эпидермальный

erbB, erbB 2

Тромбоцитарный

kit, fms-GSF-1

Инсулина

ros, met, trk, frt, mcf-3

Рецепторы
тирозинкиназы

ERBB2 (Her2), FDGF-R, RET/GDNF-R

Внутриклеточные посредники ростового сигнала

Подмембранные тирозинкиназы

Семейства src, abl, fps, sea, pim

Семейства ras, bcl-2

Трансактиваторы транскрипции

Семейства jun, fos, erbA, myb, maf, E2A, В катенин

Серин-треониновая протеинкиназа

Семейства raf, mos, dbl

Переключатели клеточного цикла

PRAD1(циклин D1)

Блокаторы апоптоза

BCL-2

Регуляторы апоптоза и клеточного цикла

ABL

Активатор опухолевых супрессоров

p53, pRb

Различают мембранные, цитоплазматические и ядерные онкобелки. Ядерные онкобелки (fоs, myc, jun, erbA, myb) обеспечивают депрессию или экспрессию тех или иных участков генов с последующим синтезом аномальных для данных клеток белков с гормональной или антигенной активностью. Цитоплазматические белки (ros, met, erbB, abl, fps, mos, fms) являются протеинкиназами, регулирующими характер внутриклеточного метаболизма за счет модификации различных клеточных белков путем фосфорилирования, онкобелки клеточных мембран (src, abl, ras) выполняют функции рецепторов ростовых факторов или сами выполняют роль факторов роста [17]. Так, продукты некоторых онкогенов (Sis 22, ErbB7, Her2/neu, Int, Hst) являются соответственно аналогами следующих факторов роста – тромбоцитарного, эндотелиального, фибробластического, экспрессирующихся при раке пищевода, молочной железы, желудка, яичников, глиоме.

Очевидно, что одним из ведущих признаков неоплазии является избыточное размножение опухолевых клеток в условиях нарушения регуляции клеточного цикла. В связи с этим, целесообразно остановиться на последовательности развития фаз клеточного цикла. Прежде всего, под влиянием факторов роста – эпидермального, тромбоцитарного, фибробластического, инсулиноподобного и ряда других – возникает последовательная активация ряда циклинзависимых киназ. В первую очередь, активируются рецепторные тирозинкиназы, а затем – MAP-киназные каскады. Следующим этапом митоза является активация факторов транскрипции (C-MYC, Jun, fos, TGF-?, ErbA, myb), реализующих свои эффекты при участии систем: циклин D-Cdk4,6 = > циклин Е-Cdk 2 циклин А, обеспечивающих вступление клетки в S-фазу митоза.

Однако, как известно, клеточный цикл в условиях нормы включает в себя предсинтетическую фазу G1, фазу S1 синтеза ДНК, G1/S (chekpoint), где блокируются или подвергаются апоптозу клетки с поврежденной ДНК [30, 42].

Далее в случаях сохранения нормальной сруктуры ДНК следует фаза G2 (постсинтетическая), а затем вновь появляется контрольно-пропускной пункт (checkpoint G2/M), где поврежденные клетки также могут подвергаться апоптозу. И наконец, клетки с сохраненной структурой и функцией ДНК вступают в фазу митоза.

При развитии неоплазий различных локализаций возникает экспрессия онкогенов тех или иных факторов роста, рецепторов к факторам роста, внутриклеточных посредников ростового сигнала, транскрипционных факторов, блокаторов апоптоза и т.д.

Ниже приведены данные, касающиеся особенностей экспрессии онкогенов или депрессии антионкогенов при злокачественных опухолях различной локализации.

Как указывалось выше, продукты онкогенов Ret, Src, Sbl, Ki-ras, N-ras выполняют функции внутриклеточных посредников ростового сигнала – тирозинпротеинкиназы и ГТФ – связывающих белков. Интенсификация синтеза указанных белков возникает при раке щитовидной железы, легких, кишечнике, хроническом миелолейкозе.

Активация C-myc, n-myc, l-myc приводит к усилению синтеза транскрипционных факторов при лейкозе, карциноме молочной железы, кишечника, раке легкого. Онкобелки-блокаторы апоптоза – продукты онкогенов Bcl2, mdm2 блокируют действие р53 при В-лимфоме, саркоме. Онкобелки-перключатели клеточного цикла кодируются онкогенами PRAD1 (blc), экспрессируются при раке молочной железы, плоскоклеточном раке кожи [24].

Так, увеличение экспрессии рецепторов ростовых факторов, в процессе превращения протоонкогена ErbB, Her2/neu в онкоген приводит к развитию карциномы молочной железы, рака яичников.

Рак молочной железы возникает при чрезмерной экспрессии онкобелков-переключателей клеточного цикла в случае трансформации протоонкогена PRADI в онкоген. Данные литературы свидетельствуют о том, что при раке молочной железы возникают экспрессии различных онкогенов: erb B, myc, myb, H-ras, N-ras, K-ras.

Современная теория канцерогенеза протоонкогенов-онкогенов-антионкогенов находит реальное подтверждение в механизмах развития рака молочной железы, о чем свидетельствует экспрессия на мембранах клеток онкобелков, в частности, рецепторных белков к эстрогену, прогестерону, соматостатину, рецепторов к эпидермальному и инсулиноподобным факторам роста, к цитокинам и другим соединениям различной функциональной значимости.

Установлено, что в случаях развития агрессивных опухолей молочной железы, не содержащих стероидных рецепторов, с прогностически неблагоприятным исходом обнаруживаются амплификация и усиленная экспрессия ряда онкогенов. Так, эстроген-рецепторнегативная раковая клетка молочной железы имеет на поверхности большое количество рецепторов к эпидермальному фактору роста. В первичных опухолях молочной железы чаще всего возникают мутации и экспрессия трех онкогенов Her2/neu, C-mys, Int-2, а также в супрессорных генах – гене Р53 и гене ретинобластомы RB [50].

Онкоген Her2 или с-erB/2 – человеческий аналог гена neu – гомологичен гену рецептора эпидермального фактора роста (с-erB/1). Белковый продукт гена Her2/neu/с-erbB/2-р185neu обладает тирозинкиназной активностью, является трасмембранным рецептором, подобным рецептору эпидермального фактора роста. Оценка экспрессии и/или амплификации гена Her2/neu в опухолях 11408 больных раком молочной железы не выявила сколько-нибудь значительных различий между частотой амплификации и гиперэкспрессии указанного гена. Однако нет единой точки зрения относительно значения гена Her2/neu для безрецидивной выживаемости больных, а также прогнозирования реакции на эндокринную и химиотерапию.

Установлено, что другой онкоген – с-mys экспрессируется, по данным ряда авторов, в 17,1 % наблюдений первичного рака молочной железы, и в 33 % – в группе больных с последующим развитием метастазов [69, 70]. Опухоли с экспрессированным с-mys-онкогеном у больных метастатическим раком молочной железы слабее реагируют на химиотерапию, а не на эндокринную терапию, чем опухоли с нормальным количеством копий с-mys.

Что касается онкогена Int-2, кодирующего белок, гомологичный фактору роста фибробластов, то к настоящему моменту нет убедительных данных об увеличении его экспрессии при раке молочной железы, взаимосвязи между амплификацией Int-2/bcl-1 и реакцией на эндокринную и химиотерапию [50, 69].

Среди антионкогенов важное место в патогенезе неоплазий отводят гену ретинобластомы (RB) и супрессорному гену р53.

Тем не менее в немногочисленных исследованиях не обнаружено взаимосвязи изменений гена RB, локализующегося в хромосоме 13g14.2 и кодирующего ядерный фосфорилированный белок, с прогнозом безрецидивной и/или общей выживаемости.

Что касается роли известного супрессорного гена р53, то известно, что он локализуется в хромосоме 17р13.1 и кодирует ядерный фосфолипид с ММ 53 кД, участвующий в регуляции роста, деления и апоптоза в нормальных клетках. Согласно данным ряда клинических исследований, прогностически неблагоприятными факторами являются мутации гена р53, а также избыточное накопление белка р53.

Наличие поверхностного рецептора Her2/neu выявлено у 20–30 % больных раком молочной железы с особенно плохим прогнозом [50].

Молекулярно-клеточные механизмы реализации биологических эффектов онкогенов

Касаясь значимости активации онкогенов, необходимо остановиться на системе регуляции пролиферации клеток, обеспечиваемой в значительной мере ростовыми факторами. Многие опухолевые клетки продуцируют или факторы роста или их гомологи. Так, раковые клетки молочной железы интенсивно продуцируют эпидермальный фактор роста, кислый и основной факторы роста фибробластов, инсулиноподобные факторы роста, трансформирующий фактор роста-? (ТФР?), трансформирующий фактор роста-? (ТФР?) [31].

Большую роль в механизмах индукции пролиферации при неоплазиях отводят онкобелкам – гомологам рецепторов ростовых стимуляторов, а также полирецепторным передатчикам, управляющим клеточным циклом. В последнем случае объектом действия онкобелков могут быть тирозиновые протеинкиназы, ГТФ-связывающие белки, ядерные транскрипционные факторы. Взаимодействие ростовых факторов с мембранными рецепторами приводит к каскаду внутриклеточных метаболических реакций – активации фосфолипазы С, инициирующей продукцию инозит-фосфатов и диацил-глицерин с последующим освобождением в цитозоль кальция и стимуляцией кальмодулин-зависимых протеинкиназ (PIP2-путь).

Под влиянием ростовых факторов (гормонов, цитокинов) возможна активация ГТФ-связывающих белков – G белков, ras-белков, RafI-связывающего белка, стимулирующих фосфорилирование митоген-активируемых протеинкиназ.

Финальные стадии процесса фосфорилирования контролируются в фазе G, белками-циклинами Е и Д, формирующими комплекс с продуктами генов клеточного деления (cdc) – протеинкиназой cdc2, запускающей репликацию ДНК. В фазе G2 индуцируется синтез циклинов В, связывающих протеинкиназу; cdc2, активируют ее и запускают митоз. После завершения митоза циклины разрушаются. Работа циклинов стимулируется С-протоонкогеном bcl и нарушается под воздействием антипротоонкогена р53, антициклиновых антител [30, 42].

Патологические гомологи протоонкогенов – онкогены – способны изменять указанные регуляторные механизмы, кодируя ростовые факторы, рецепторы ростовых факторов, пострецепторные передатчики регуляции клеточного цикла или блокаторы запрограммированной гибели клеток, а также нарушать контактное ингибирование пролиферации клеток.

Обнаружено, что количество онкогенов семейства Ras в клетках культуры рака молочной железы MCF-7 увеличено в 20 раз. При введении клонированного онкогена человека c-Ha-ras-1 в нормальные эпителиальные клетки мышей возникало развитие инвазивного рака молочной железы у бестимусных мышей.

Показано также, что при индукции рака молочной железы мышей N-нитрозометил-мочевиной происходит мутация в одной точке локуса гена c-H-ras-1 с заменой гуанина на аденин. При изучении 21-спонтанной опухоли молочной железы у человека в одной из них (карциносаркома) была обнаружена точечная мутация гена c-H-ras с заменой в 12-м кодоне белка р21А-G (замена аспарагиновой кислоты на глицин).

Как известно, протоонкоген c-H-ras полиморфен. В ряде исследований были отмечены повышение частоты редких аллелей (6,3 Квр) и снижение частоты частых аллелей (6,5 и 8,0 Квр) у больных раком молочной железы.

В первичных опухолях молочной железы найдена амплификация онкогена Her2/neu, причем степень амплификации коррелировала с продолжительностью безрецидивного периода и общей выживаемостью. Амплификация онкогена Her2/neu имеет, по мнению ряда авторов, большое прогностическое значение. В генезе рака молочной железы важная роль отводится делеции тех или иных генов, потере гетерозиготности по нормальным аллелям в клетках опухолей, что свидетельствует о наличии рецессивных онкогенов, ответственных за развитие рака молочной железы.

Наиболее часто делеции захватывали область хромосомы 11, располагающуюся между локусами паратиреоидного гормона и В-глобинового гена, а также онкогена Ha-ras, генов кальцитонина и других.

Нормальный рост молочной железы и ее развитие регулируются сложным взаимодействием многих гормонов и факторов роста. Клетки молочной железы сами секретируют некоторые из них и, таким образом, выполняют аутокринные функции. Кроме того, они экспрессируют рецепторы многих полипептидных факторов и гормонов.

Точные биологические процессы, которые возникают в молочной железе и затем являются причиной рака, неизвестны. Ключ к пониманию этих процессов – в изучении жизнедеятельности нормальных клеток. Упомянутые гормоны и факторы роста играют важную роль в клеточном делении и развитии молочной железы, лактации, а при необходимости – в инвалюционных процессах в ней после прекращения функций.

Раковые опухоли, возникающие из клеток молочной железы, сохраняют способность экспрессировать рецепторы многих гормонов и факторов и тем самым сохраняют гормонозависимость [37, 38, 39, 70].

Как указывалось выше, процесс канцерогенеза условно разделяют на ряд стадий: инициации, промоции, опухолевой прогрессии. Под влиянием различных химических и лучевых факторов наступает канцерогенный эффект, приводящий к активации протоонкогенов и мутации супрессорных генов. Активация протоонкогенов, превращающихся в онкогены, ведет к изменению кодов ДНК. Механизмы этой активации могут быть различными – хромосомные транслокации, мутации, амплификации.

Многочисленные экспериментальные данные показывают, что чрезмерная экспрессия в прошлом нормальных генов может привести к глубоким изменениям роста и гомеостаза нормального эпителия. Среди экспрессированных онкогенов при неоплазиях отмечены рецепторы фактора роста Her 2 eu (erb-2), Her 3, Her 4, члены семейства mys и ras (S-mys, H-ras-1). В норме эти гены регулируют пролиферацию и развитие молочной железы.

Гиперэкспрессия онкогенов является предполагаемой причиной индукции рака молочной железы. Существуют прямые экспериментальные доказательства их определяющей роли в генезе опухолей. Внедрение генов mys, ras, Her 2 в молочные железы трансгенных мышей приводит к развитию в них раковых опухолей.

Известно, что рак характеризуется генетической нестабильностью. Возможности выживать и делиться у мутированных клеток не ограничены, защитные ресурсы организма – носителя опухоли – ограничены [12, 30, 31]. Ростовые механизмы клеток расстраиваются, и они начинают отвечать на гиперстимуляционные сигналы. В ядрах клеток находятся структуры, останавливающие нерегулируемый рост, –
это супрессорные гены, которые также подвержены мутированию, их «приказы-сигналы» остановить клеточное деление не поступают в малигнизироанные клетки. Нормальные клетки с помощью супрессорных генов способны выздоравливать от мутационных нарушений кода ДНК.

В норме существует баланс негативных и позитивных мессенджеров РНК. Стимуляционные ростовые факторы инструктируют клетки делиться, даже когда повреждение ДНК требует исправления. Ингибируюшие ростовые факторы предотвращают клетки от дальнейшего роста, если репарация закончена.

После химической деструкции и функциональной деактивации супрессорных генов вместо регулируемого деления клеток молочной железы наступает расстроенный транзит опухолевых клеток через различные фазы цикла. Доказана роль мутации таких супрессорных генов, как р-53, BRCA-1, RB-1 в механизмах развития РМЖ.

Эстрогенам – главной мишени эндокринной терапии при РМЖ – придается значение промоторов. После инициации канцерогенеза они обеспечивают «бензином» клетки с измененным кодом ДНК. Нарушение последней копируется в последующих генерациях клеток.

Эстрогены позволяют микроочагам увеличиться и копировать ER для поддержания роста. Роль эстрогенов, синтезируемых яичниками в генезе рака молочной железы, подтверждается таким фактом: женщины, перенесшие овариоэктомию в возрасте до 30 лет по неопухолевым причинам, заболевают раком молочной железы в 2 раза реже, чем те, у которых подобных операций не было.

Как известно, эстрадиол диффундирует через мембрану в ядро клетки, где связывается с эстрадиоловым рецептором, внося в белок, из которого он состоит, стероидную структуру, затем происходят димеризация двух комплексов и соединение с элементом эстрогенного ответа в ДНК. Эти события являются причиной мобилизации других белков, называемых коактиваторами, которые форматируют транскрипционный комплекс в ДНК [12, 39, 40, 41].

Впоследствии РНК-полимераза связывается и транскрибируется с мессенджером РНК, несущим сигналы к делению раковых клеток делиться. Эта информация после попадания в протоплазму клеток передается специфическим белкам – рибосомам.

Эстрогениндуцированные белки регулируют пролиферацию клеток. Под влиянием эстрогенного контроля сами клетки синтезируют и секретируют свои собственные факторы роста, которые оказывают стимулирующее аутокринное и паракринное действия на строму.

Впервые открытие рецепторов эстрадиола в клетках осуществлено Jensen and Jakobsen, которые синтезировали меченный по тритию эстрадиол и показали, что гормон накапливается в молочных железах, матке, печени, гипоталамусе, гипофизе, костях [11, 100, 101, 102].

Итогами взаимодействия эстрогенов – рецепторов, ERE и транскрипционных генов – являются стимуляция трансформирующего фактора роста альфа (TGF-alfa), подавление трансформирующего фактора роста бета (TGF-beta) и стимуляция инсулиноподобного фактора роста (IGF) [106].

TGF-alfa относится к семейству EGF (эпидермального фактора роста). Он часто обнаруживается в карциномах с высоким уровнем экспрессии EGF-рецепторов. TGF-alfa индуцируется стволовыми клетками аутокринно, химически – это полипептид с молекулярным весом 5500.

TGF-alfa является фактором, стимулирующим митотическую активность, и, таким образом, рост опухолевых и нормальных клеток эпителиального происхождения; кроме того, он обладает антигенной активностью [79, 114].

Антиэстрогены способны понижать TGF-alfa у больных в климаксе, только если опухоли у них рецепторно положительны по эстрадиолу.

TGF-beta также принадлежит к семейству EGF. Существуют три изоформы этого фактора роста – ?-1, ?-2, ?-3. Все они оказывают одинаковое биологическое действие. Рецепторы TGF-beta есть во всех клетках, и они многими клетками продуцируются.

Этот фактор роста тормозит деление опухолевых и нормальных клеток, то есть оказывает действие, противоположное эффекту TGF-alfa, повышает их дифференцировку, стимулирует рост коллагена и фибробластов, является индуктором ангиогенеза, фиброза, продуцируется паракринно.

Доказано значение TGF-beta в реализации терапевтического действия гормонов. Целый ряд фактов свидетельствует в пользу того, что паракринная продукция TGF-beta клетками, с положительными по эстрадиолу рецепторами, увеличивается под влиянием тамоксифена. При этом TGF-beta останавливает пролиферацию эстроген-рецепторно-негативных клеток, в которых есть рецепторы к TGF-beta. Эти факты объясняют эффекты тамоксифена у больных с рецепторно отрицательными по эстрадиолу опухолями. TGF-beta является регулятором клеточного деления и регенерации.

Инсулиноподобный фактор IGF – сильный стимулятор пролиферации клеток рака молочной железы. Этот фактор связывается со специфическим рецептором на клеточной поверхности. Антиэстрогены уменьшают экспрессию рецепторов IGF-1 в рецепторноположительных по эстрадиолу клетках рака молочной железы и циркулирующих уровнях самого фактора роста. IGF-1 может ускорять рост и ER-положительных, и ER-негативных клеток и их потенции метастазировать.

В «оркестре» регуляторных влияний клеточного деления важная роль принадлежит циклинам. Это белки, которые аккумулируют клетки либо в G-1, либо в G-2 фазе. Циклины необходимы для перехода из одной фазы в другую в клеточном цикле. Эти белки связывают киназные энзимы. Антиэстрогены уменьшают экспрессию циклина Д-1.

Рецепторы прогестерона (РП) представляют интерес как молекулярный маркер рака молочной железы не только потому, что он является первым необходимым звеном реакции клеток на прогестины и определяет ее чувствительность к соответствующим препаратам, но и потому, что его синтез в клетках рака молочной железы индуцируется эстрогенами.

Резюмируя вышеизложенное, следует заключить, что неопластические болезни можно отнести к истинно полиэтиологическим заболеваниям, в индукции развития которых могут принимать участие разнообразные этиологические факторы физической, химической, биологической природы. Их роль очевидна с точки зрения онкогенно-антионкогенной концепции.

Малигнизированный клон клеток не возникает как следствие простого однократного мутационного события. Канцерогенез носит «многошаговый» характер. Для формирования злокачественной опухоли необходимо развитие по крайней мере двух или более мутаций в клетках одного и того же клона – прародительской и дочерней.

Обращает на себя внимание тот факт, что в большинстве случаев для онкогенной трансформации клеток недостаточно лишь активации онкогена. Бесконтрольному клеточному размножению препятствуют гены-супрессоры (р53, Rb, APC).

Установлено, что клинически важным моментом в митотическом цикле клетки является вхождение клетки в фазу синтеза ДНК (граница фаз G1-S) и в митоз (граница G2-M), где действуют своеобразные «контрольно-пропускные пункты» (checkpoints), которые проверяют целостность ДНК и ее готовность к репликации. В механизмах checkpoints участвуют комплексы Cdk-cyclin и ряд дополнительных белков Rb, р53 и другие, не позволяющие клетке делиться при отсутствии адекватных физиологических стимулов. Кодирующие эти белки гены получили название генов-супрессоров [42].

Благодаря генам – супрессорам и кодируемым ими белкам обеспечивается стабильность генома. Раковая трансформация клетки возможна лишь после инактивации генов-супрессоров. В соматической клетке существует по два аллеля генов-супрессоров и в связи с этим необходимо по крайней мере две мутации генов каждого аллеля.

В механизмах контроля G1/S, блокирующих репликацию поврежденной ДНК, а также активирующих процессы репарации или индукции апоптоза поврежденной клетки, участвуют CKI-ингибирующие белки, в частности, р27, р16, р21.

Особо важную роль в формировании блока G1/S играет SCIр21 белок, известный также как WAFI и CIPI. Синтез белка р21 индуцируется главным клеточным хранителем генома – белком – супрессором р53 [98]. Последний активируется при различных повреждениях клетки, в частности, при онкогенных мутациях ДНК.

В клетках с интактной ДНК содержание белка р53 чрезвычайно мало. Функция р53 в нормальных клетках заключается в связывании со специфическими последовательностями ДНК, находящимися в промоторах других генов, и в управлении их активностью. Идентифицировано несколько активируемых р53 генов, в том числе ген-ингибитор циклинзависимой киназы (р21, WAFI/CIPI); ген, индуцируемый повреждениями ДНК (GADD45); протоонкоген mdm/2; проапоптотический ген bax. В то же время р53 ингибирует экспрессию других генов (myc, bcl/2). Повреждение ДНК нормальных клеток приводит к увеличению содержания р53 в основном за счет посттранскрипционной регуляции, к индукции р53-зависимых генов, к задержке клеток на границе G1/S и к апоптозу.

Во многих опухолевых клетках гены р53 делецированы или мутантны. Обнаружена инактивация гена р53 при:

1) miscense-мутации, при которой нарушается регулирование экспрессии близлежащих генов;

2) nosens-мутации, укорачивающей белок р53 и нарушающей его способность к комплексообразованию с другими белками.

Инактивация р53 возникает под влиянием канцерогенов физической, химической, биологической природы и приводит к нестабильности генома.

У клеток с дефектным или отсутствующим геном р53 контрольный пункт G1/S не полноценен, в результате чего в популяции накапливаются клетки с множественными нарушениями структуры ДНК; возникает нестабильность генома. При этом появляются все новые клоны клеток. Их естественный отбор лежит в основе опухолевой прогрессии, клетки становятся все менее чувствительными к действию цитостатиков, все больше нарушается контактное взаимодействие клеток, возникает метастазирование.

Установлено, что ген р53 активирует группу генов GADD, продукты которых индуцируют репарацию [42]. Мутации гена р53 в ряде случаев обнаруживают в клетках тканей, макроскопически не измененных. Последнее дает основание заключить, что онкогенный потенциал этих мутаций может проявиться на фоне дефектного гена АРС.

Как известно, нормальный белок АРС участвует в межклеточных взаимодействиях вместе с ?-катепсинами и кадгеринами (кальцийзависимыми белками).

Повреждение гена АРС приводит к нарушению тканевого гомеостаза из-за дисбаланса клеточной гибели и пролиферации, инициирует пролиферацию клеток и, если последуют мутации других генов, – то и индукцию неоплазий. Таким образом, определяющим моментом для канцерогенеза является не просто накопление мутаций, а последовательность их развития. Если первично события затрагивают не супрессирующие гены, то функционально активный «сторож» срабатывает, не позволяя этим клеткам делиться, индуцируя их апоптоз [42].

Ключевая роль в индукции апоптоза и поддержании стабильности генома принадлежит гену р53 [62].

Как известно, апоптоз – это форма гибели клеток, проявляющаяся в уменьшении ее размера, конденсации и фрагментации хроматина, уплотнении мембран клетки без выхода ее содержимого в окружающую среду, то есть биологический феномен «самоубийства» клеток.

Механизмы апоптоза чрезвычайно консервативны. В развитии апоптоза выделяют следующие стадии: индукторную, эффекторную и деградации. Индукция апоптоза может обеспечиваться внешними воздействиями, в частности, канцерогенами различной природы и внутренними сигналами: TNF-?, накоплением нерепарированных разрывов ДНК при условии слабой экспрессии эндогенных защитных факторов типа Bcl-2, повышением внутриклеточной концентрации кальция.

Действие большинства антипролиферативных сигналов основано на активации ингибиторов циклинзависимых киназ семейства InK4 и Cip/kip, приводящей к остановке клеточного цикла. В зависимости от типа воздействия и распознающего его молекулярного наблюдения остановка клеточного цикла возможна в G1-, S-,
G2-фазах или митозе. Потеря чувствительности опухолевых клеток к различным ростингибирующим сигналам может быть связана с подавлением активности белков семейства InK4 и Cip/kip, а также белка pRb, дисфункцией белка р53, приводящей к отмене ингибирования циклинзависимых киназ [79, 113].

Установлено, что отмена репликативного старения в малигнизированных клетках связана и с повышением активности теломеразы, обладающей способностью достраивать концевые участки хромосом и предотвращать, таким образом, остановку клеточного деления, вызываемого укорочением теломер. Увеличение активности теломеразы индуцируется гиперэкспрессией Myc, инактивацией р53, присутствием онкобелка E6 вирусов папиллом человека.

Важнейшей особенностью опухолевых клеток является их высокая жизнеспособность. Последняя обуславливается ингибированием аутофагии и апоптоза– каспаз – опосредованной программы гибели клеток [42].

В настоящее время установлено, что характерный для малигнизированных клеток инвазивный рост связан с усилением их способности продуцировать протеолитические энзимы, а также нарушением активного цитоскелета, адгезионного взаимодействия клеток.

Последнее, в свою очередь, обусловлено активацией белков семейства Ras и R13K и последующим повышением активности МАР-киназ и циклинзависимых киназ – ключевых регуляторов клеточного цикла, а также малых ГТФ – семейства RHO, играющих центральную роль в контроле полимеризации актина, реорганизации цитоскелета и регуляции движения клеток. В результате в дополнение к пролиферации стимулируется и миграция клеток.

Опухолевые клетки имеют преимущества перед нормальными клетками в плане выживания на фоне развития мутации, поскольку механизмы апоптоза у них зачастую дефектны. Основные гены апоптоза у млекопитающих – это гомологи ced-9-члены семейства bcl-2, гомологи ced-3-гены семейства протеаз. Важное значение в механизмах индукции апоптоза имеют рецепторно-опосредованные реакции через СD-95. Приведенные выше данные формируют определенные представления о механизмах развития первых двух стадий канцерогенеза: индукции (онкогенной трансформации клеток) и стадии промоции, характеризующейся размножением раковых клеток.

Заключительной фазой канцерогенеза является опухолевая прогрессия.

Как известно, в процессе опухолевой прогрессии возникают потеря способности клеток к дифференцировке, образование новых клонов менее дифференцированных клеток, обусловленных изменением структурных рецепторов, чувствительных к действию цитокинов, гормонов и других гуморальных факторов дифференцировки клеток.

Прогрессивному росту злокачественных опухолей способствует избыточная продукция малигнизированными клетками ангиогенных-митогенных факторов, вызывающих образование сосудов и прорастание их в зону неоплазии.

Как известно, злокачественная опухоль объемом 1–2 мм3 нуждается в собственном кровоснабжении для адекватного обеспечения трофическими субстанциями.

Фактор роста эндотелия сосудов представляет собой гомодимерный белок с ММ 46–48 кДа [38, 90]; на поверхности эндотелиальных клеток FEGF взаимодействуют со специфическими тирозинкиназными рецепторами (VEGFR-1, VEGFR-2), с последующей активацией пролиферации эндотелиальных клеток, увеличением сосудистой проницаемости, подавлением апоптоза и противоопухолевого иммунного ответа.

Как показывают данные литературы содержание VEGFR-1, VEGFR-2 в опухолях больных раком молочной железы резко возрастает [39, 40].

Ключевая роль в механизмах ангиогененза в опухолевой ткани отводится следующим факторам: VEGF, ангиопоэтину 2а, bFGF, PLGF, PD-EGF [96]. Росту новых сосудов способствует уменьшение содержания в микроокружении неоплазии белков-ингибиторов ангиогенеза – тромбоспондина-1, ангиостатина, эндостатина.

Наконец, одним из заключительных этапов канцерогенеза является метастазирование опухолевых клеток, обусловленное нарушением их цитоскелета и соответственно межклеточного взаимодействия, инвазивностью, способностью предварительного формирования в отдаленных органах «ниш» для опухолевых клеток за счет продукции цитокинов и хемокинов.

В процессе опухолевой прогрессии происходит смена доминирующего в начале субклона онкоген-трансформированных клеток на генетически-устойчивые клоны к иммунным и лекарственным воздействиям.

Системы антиканцерогенной, антионкогенной и антицеллюлярной защиты организма

Как известно, канцерогенез – это сложный многоступенчатый процесс, включающий воздействие на организм различных канцерогенов физической, химической или биологической природы, активацию протоонкогенов и развитие малигнизации клеток. Высказывается точка зрения, что онкогенная трансформация клеток может возникать как следствие спонтанных соматических мутаций, генетических перестановок при участии мигрирующих генов-транскодонов, то есть без воздействия канцерогенных факторов экзогенной или эндогенной природы.

Различают антиканцерогенные, антимутагенные и антицеллюлярные механизмы защиты. Антиканцерогенные механизмы обеспечивают разрушение и удаление патогенных фаторов химической природы за счет процессов глюкуронизации, сульфатирования в печени, экскреции выделительными системами.

Инактивация канцерогенов обеспечивается в процессах фагоцитоза, при участии NK-клеток и Т-лимфоцитов, а также за счет конкурентной блокады рецепторов, с которыми связываются канцерогены. Действию канцерогенов физической природы препятствуют различные системы антигипоксантов, антиоксидантов, мембранопротекторов [5, 60].

Противовирусная защита обеспечивается иммуноглобулинами, мононуклеарами, NK-клетками, цитотоксическими Т-лимфоцитами.

Антимутационные механизмы реализуются при участии антионкогенов-онкосупрессоров и систем репарации ДНК.

Наиболее изученной системной репарацией ДНК является эксцизионная репарация нуклеотидов, когда из зоны повреждения удаляются модифицированные нуклеотиды при участии нуклеаз XPG, ERCCI/XPI, а образующийся пробел заполняется ДНК-полимеразами ?, ? с помощью PCNA и зашивается ДНК-лигазой [58]. Узнавания модифицированных димеров контролируются опухолевым супрессором и транскрипционным фактором р53.

Второй хорошо охарактеризованный путь репарации ДНК – это эксцизионная репарация оснований, когда поврежденное основание удаляется специфической ДНК гликозилазой. В настоящее время у млекопитающих выделено 11 различных гликозилаз. Образующийся после действия ДНК-гликозилазы апуриновый или апиримидиновый нуклеотид репарируется при участии специфической нуклеазы APEI/REF1, ДНК-полимеразы В.

Третий важный механизм репарации – это устранение неправильно спаренных нормальных нуклеотидов. Очень важной для клетки является способность воссоединять случайныые двойные разрывы ДНК путем негомологического воссоединения концов ДНК и гомологической рекомбинации при наличии по соседству копии, идентичной по нуклеотидной последовательности. Повреждение ДНК-репарирующих систем под влиянием канцерогенных факторов приводит к нарушению стабильности микросателлитных сегментов, к развитию мутаций по различным генам, в том числе и генам-супрессорам.

Важная роль в обеспечении антимутагенной защиты клеток отводится антионкогенам. К числу антионкогенов относятся прерыватели клеточного цикла: Rb (13q14), р53 (17р13), MTS (р16), а также ГТФ-азные активаторы и G-белки, блокаторы гормонального ракового ростового сигнала – BRCA1–2, адгезивные молекулы – VhL/APC и ряд других [77, 94].

Антионкогены продуцируют антионкопротеины, супрессирующие пролиферацию или индуцирующие апоптоз. К числу антионкопротеинов относятся адгезивные протеины, обеспечивающие взаимоотношение пролиферирующих клеток с соседними клетками и межклеточным матриксом, а также восстановление контактного ингибирования.

Касаясь роли отдельных антионкогенов, следует остановиться на функции гена, кодирующего белок р53. Последний представляет собой фософопротеин с ММ53 кД, обеспечивает блок митотческого цикла в фазе GO в случае развития мутации, индуцирует апоптоз и гибель поврежденной клетки при недостаточной функции ДНК-репарирующих ферментов. Активация р53 в ответ на повреждение ДНК, обеспечивается белком, кодирующим АГМ. В свою очередь, р53 активирует группу генов GADD, запускающих механизм регенерации ДНК.

Во многих опухолевых клетках гены р53 делецированы или мутантны. Гены с дефектами р53 характеризуются возрастанием нестабильности генома, в частности, амплификацией генов. Роль гена р53 в регуляции клеточной пролиферации становится особенно очевидной в условиях воздействия стрессорных раздражителей: ионизирующей радиации, ультрафиолетовых лучей, различных химических агентов, характеризующихся ответом на это воздействие активностью р53 и блокадой митотического цикла клетки в фазе G0 или G1 [73].

Мутации гена р53 особенно часто встречаются при опухолях щитовидной железы, остром лейкозе, раке желудка и кишечника, молочной железы.

Инактиватором гена р53 является протеин МДМ2. Экспрессия данного протеина обнаружена в ткани рака щитовидной железы и не выявляется в ткани доброкачественных опухолей.

Ген-супрессор RB расположен на 13-й хромосоме (ММ 110кD), регулирует эукариотипический клеточный цикл; связываясь с двумя клеточными транскрипционными факторами – Е2 и С-продуктом, выполняет роль ростового супресора, формирует механизм G1/checkpoint.

Инактивация Rb происходит в результате точечных мутаций 13–17-х экзонов, выявляемых при злокачественных новообразованиях щитовидной железы, раке легкого.

К числу антионкогенов относится ген-супрессор АРС (Adenomatous Polyposis Coli), кодирующий высокомолекулярный белок APC. Последний вместе с белками супрессорами APС и с ?-катенинами участвует в процессах адгезии и межклеточного взаимодействия, отвечает за тканевой гомеостаз, постоянство тканевого пула клеток. Мутации APC обнаруживаются довольно часто при синдроме семейного аденоматозного полипоза и наследственного неполипозного рака толстой и прямой кишок [42].

Обращает на себя внимание относительность понятий «онкоген» и «антионкоген» для генов Ras, erbA, p53. Так, онкоген H-ras при определенных условиях может стимулировать дифференцировку и нормализацию структуры клеток медуллярного рака щитовидной железы. Вовлеченность в канцерогенез генов erbA, p53 может быть связана с инактивацией нормальной функции кодируемых ими белков [67].

Важная роль в антионкогенной защите клеток и подавлении процессов пролиферации малигнизированных клеток отводится состоянию взаимодействия протоонкогенов ABL-регуляторов клеточного цикла и апоптоза и BCL2, онкопротеина, которые подавляют апоптоз, регулируя проницаемость ядерных и митохондриальных мембран.

Безусловно, чрезвычайно важным механизмом, препятствующим развитию стадий промоции канцерогенеза, является сохранность функции контрольно-пропускных пунктов (checkpoints), эффективность которых во многом определяется активностью комплекса Cdk ciclin, а также белков Rb, p53 и др.

Онкогенная трансформация тех или иных клеток не означает обязательного развития стадий промоции и опухолевой прогрессии и, соответственно, клинических проявлений неоплазии.

С момента возникновения трансформирования клона клеток, экспрессии на их мембранах онкоантигенов важная роль в формировании последующих этапов канцерогенеза должна быть отведена состоянию неспецифических механизмов резистентности организма и специфических иммунологических механизмов защиты.

Антицеллюлярные механизмы защиты обеспечиваются специфическими иммуногенными и неспецифическими факторами резистентности [24, 59].

Неиммунологические антицеллюлярные факторы включают фактор некроза опухоли (TNF?), ИЛ-1, а также аллогенное торможение, кейлонное ингибирование, канцеролиз, индуцированный липопротеидами, контактное торможение, лаброцитоз, регулирующее влияние гормонов.

К числу неспецифических механизмов защиты против опухолевых клеток относится канцеролиз – растворение опухолевых клеток при участии фракций альфа-липопротеидов, контактное торможение за счет циклического 3,5 АМФ. Важная роль в механизмах антибластогенного действия организма отводится макрофагам, обепечивающим антителозависимый фагоцитоз онкогенно-трансформированных клеток, а также подавляющим рост и размножение опухолевых клеток за счет лизосомальных ферментов, комплемента, ростингибирующего компонента интерферона, FNO-альфа.

Останавливаясь на краткой характеристике антицеллюлярных механизмов защиты против неоплазий, необходимо прежде всего отметить действие фактора некроза опухоли (TNF), продуцируемого моноцитами и тканевыми макрофагами, Т- и В-лимфоцитами , гранулоцитами, тучными клетками. Рецепторы к этому цитокину есть практически на всех клетках организма, поэтому избыточная продукция этого фактора в условиях патологии различного генеза, в том числе и при развитии неоплазий, сопровождается полиморфизмом клинических проявлений: расстройствами липидного и углеводного обменов, активацией нейтрофилов, падением артериального давления, вплоть до шоковых состояний.

Как известно, TNF-альфа обладает ярко выраженной способностью вызывать геморрагический некроз опухоли, обусловленный усилением экспрессии под влиянием этого цитокина эндотелиальных адгезивных белков и соответственно адгезией тромбоцитов, лейкоцитов к сосудистой стенке, развитием явлений тромбоза, эмболии, нарушением трофики, васкуляризации и оксигенации опухоли.

ИЛ-1 – полипептидный цитокин с молекулярной массой 15 000 Д, высвобождается активированными моноцитами, В-лимфоцитами. Механизмы антибластомного действия ИЛ-1 связаны со стимуляцией NK-лимфоцитов, Т-лимфоцитов-киллеров, синтеза ИЛ-2, активацией макрофагов, образованием гамма-интеферона, а также с пирогенным эффектом этого цитокина [59].

Большое значение в противоопухолевой защите отводится ряду других лимфо- и монокинов, ИЛ-2-стимулятору активности NK-клеток и макрофагов, альфа-интерферону, препятствующему васкуляризации опухолей и вызывающему их склерозирование, а также гамма-интерферону-стимулятору активности NK-клеток. Сдерживают рост ряда неоплазий ИЛ-4, ИЛ-7, ИЛ-9, ИЛ-12.

Часть опухолевых клеток разрушается за счет активных форм кислорода – супероксидного радикала, гидроксильного радикала, перекиси водорода, продуцируемых в процессе фагоцитоза.

На первых этапах защиты против клеток неоплазий действуют натуральные киллеры (NK-клетки), обеспечивающие антителозависимый цитолиз не только опухолевых, но и эмбриональных, и альтерированных клеток.

В то же время специфические иммунологические механизмы защиты развиваются достаточно поздно и далеко не всегда оказываются эффективными в отношении опухолевых клеток. В связи с этим возникает вопрос, почему при наличии достаточно мощных антицеллюлярных механизмов защиты, направленных против опухолевой клетки, последние из стадии активации закономерно переходят в стадию промоции и опухолевой прогрессии. Как известно, препятствует уничтожению и, наоборот, способствует сохранению и размножению опухолевых клеток ряд факторов, связанных с атипизмом неоплазий.

Последние включают в себя антигенное упрощение опухолевой клетки, реверсию ее антигенов, то есть появление эмбриональных белков – антигенов, к которым толерантна лимфоидная ткань, резкое подавление экспрессии на мембранах МНС-антигенов, без которых невозможно распознавание опухолевой клетки Т- и В-лимфоцитами и, наконец, появление особых так называемых «блокирующих» антител, защищающих опухолевые клетки от воздействия NK-лимфоцитов и CD8-Т-лимфоцитов.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252