<<
>>

Молекулярные основы канцерогенеза.



Рассматривая различные теории развития опухолей, поражаешься тому факту, что разнообразные канцерогенные агенты, отличающиеся по механизмам своего действия, приводят к одному и тому же результату — развитию опухолей.
Объяснение этому феномену было дано лишь в последние десятилетия, когда рак стал рассматриваться как генетическое заболевание. Генетические перестройки могут происходить под действием канцерогенных агентов как в соматической, так и в половой клетке. При этом четыре класса генов являются мишенями канцерогенных агентов: протоонкогены — регуляторы пролиферации и дифференцировки клеток; гены — супрессоры опухолей (антионкогенов), ингибирующие пролиферацию клеток; гены, участвующие в гибели клеток путем апоптоза; гены, отвечающие за процессы репарации ДНК.

Клеточные онкогены — промоторы опухолевого роста. Современное представление о канцерогенезе связывают с возможностью различных канцерогенных агентов вызывать такие повреждения генома клеток, которые сопровождаются активацией клеточных онкогенов и/или инактивацией антионкогенов (схема 11.4). Связь канцерогенеза с данными генами клеток не случайна, так как именно эти гены могут запускать деление клеток, участвуют в контроле их пролиферации и дифференцировки.

Схема 11.

Распределение онкопротеинов в клетке



Распределение онкопротеинов в клетке



В 1976 г. Stechellen с соавт. у птиц, а в 1978 г. Spector с соавт. у млекопитающих обнаружили участок ДНК, гомологичный вирусным онкогенам. В активном состоянии такие участки получили название клеточных онкогенов, в неактивном — протоонкогенов.

Протоонкогены — это нормальные гены клеток. В зрелых тканях они, как правило, неактивны. Активация протоонкогенов и превращение их в клеточные онкогены происходит при опухолевом росте, а также в ходе эмбриогенеза (схема 11.5). Некоторые из клеточных онкогенов активируются также при пролиферации и дифференцировке клеток в очагах репаративной регенерации.

Схема 11.

Механизмы активации протоонкогенов



Механизмы активации протоонкогенов



Клеточные онкогены кодируют синтез белков, которые называются онкобелками, или онкоиротеинами. Следует отметить, что все известные в настоящее время онкопротеины принимают участие в передаче митогенетических сигналов от клеточной мембраны до ядра к определенным генам клеток. Это значит, что большинство факторов роста и других цитокинов в той или иной степени могут взаимодействовать с онкобелками.

По функциональной активности и структурному сходству с элементами сигнальной митогенетической цепочки все онкобелки могут быть подразделены на: онкобелки-гомологи факторов роста (c-sis, int-r, k-fgt и др.); онкобелки-гомологи рецепторов факторов роста (c-erbB, c-erbA и др.); онкобелки, связанные с работой рецепторов — аналоги G-белка (c-ras), и протеинкиназные белки (c-src, c-fps, c-fes, c-abl, c-met); онкобелки, передающие ростовые сигналы на ДНК (c-fos, c-jun, c-myc и др.).

Для того чтобы стимулировать пролиферацию клеток, протоонкогены должны превратиться в клеточные онкогены.
Известны четыре основных механизма активации протоонкогенов: инсерци- онная активация — активация под действием встроенных в геном генов (вирусных); активация при транслокации участка хромосомы с встроенным в него протоонкогеном; активация путем амплификации (умножении копий) протоонкогена; активация при точковых мутациях протоонкогенов.

Инсерционная активация происходит при участии РНК- и реже ДНК-вирусов, которые могут встраиваться в геном клетки и своими генами модулировать активность близлежащих клеточных генов, среди которых могут оказаться протоонкогены. Ретровирусы могут быть носителями вирусного онкогена или энхансера, выполняющих роль активаторов онкогенов.

Транслокация участков хромосом в клетках может приводить к контакту протоонкогенов с сильными энхансерами, как это происходит при лимфоме Беркитта и хроническом миелолейкозе человека.

При лимфоме Беркитта наблюдается реципрокная транслокация участков 8-й и 14-й хромосом. В результате участок хромосомы 8q24, содержащий c-myc, транслоцируется на участок 14-й хромосомы 14q32, в зону действия гена тяжелых цепочек иммуноглобулинов. В 10% случаев встречается другой вариант реципрокной транслокации с встраиванием участка 8q24, несущего c-myc, во 2 хромосому, вблизи генов легких цепочек иммуноглобулинов. Активные гены иммуноглобулинов выступают в роли энхансеров по отношению к клеточному онкогену c-myc.

Хронический миелоидный лейкоз человека характеризуется специфическим генетическим дефектом — Филадельфийской хромосомой, которая образуется в результате реципрокной транслокации между 9-й и 22-й хромосомами. Участок 9-й хромосомы, несущий протоонкоген c-abl, оказывается на фрагменте 22-й хромосомы, где формируется новый ген-гибрид c-abl-bcr, белковый продукт которого обладает тирозиназной активностью.

Амплификация клеточного онкогена проявляется в увеличении числа его копий и может захватывать как отдельные гены, так и целые участки хромосом. При этом могут обнаруживаться добавочные мелкие хромосомы. Амплификация описана для с-тус и c-ras семейств клеточных онкогенов при раке легкого, мочевого пузыря, толстой кишки, поджелудочной железы. Амплификация N-myc найдена в человеческой нейробластоме в 38% случаев и коррелирует с плохим прогнозом жизни больных. Амплификация c-neu, онкобелок которого гомологичен рецепторам к эпидермоидному фактору роста, является плохим прогностическим фактором при раке молочной железы. Накопление в клетках карциномы онкопротеина c-neu приводит к усиленному связыванию ростовых факторов, которые синтезируются самими же опухолевыми клетками (ТФРа), что стимулирует рост опухоли по аутокринному механизму.

Гены — супрессоры рака. В геноме клеток обнаруживаются гены, которые, напротив, тормозят пролиферацию клеток и обладают антионкогенным действием. Потеря клеткой таких генов может приводить к развитию рака. Наиболее изученными антионкогенами являются р53 и Rb (retinoblastoma gene). Потеря Rb обнаруживается в редко встречающейся детской опухоли ретинобластоме (частота ретинобластомы 1 на 20000 детей). 60% ретинобластом развиваются спорадически, а 40% описываются как наследственные опухоли с аутосомно-доминантным типом наследования. В случаях наследственного дефекта Rb нормальный ген отсутствует только на одной аллели. Вторая аллель остается сохранной, поэтому опухоль может развиться только при одновременном повреждении второго сохранного гена Rb. В случае спонтанно развившейся ретинобластомы потеря Rb затрагивает сразу обе аллели (схема 11.6).

Молекулой 1995 г. назван ген-супрессор р53. Существует две формы антионкогена р53: "дикая" (неизмененная) и мутированная. В опухолевых клетках при многих типах рака обнаруживается накопление мутированной, или "дикой" формы, р53 в избыточном количестве, что оказывает отрицательное действие на регуляцию клеточного цикла, в связи с чем клетка приобретает способность к усиленной пролиферации. Схема 11.

Мутации гена-супрессора Rh в развитии ретинобластомы



Мутации гена-супрессора Rh в развитии ретинобластомы



Регуляция пролиферативной активности клетки с помощью р53 осуществляется через усиление или ослабление им апоптоза (схема 11.7). Активация р53 на фоне активации клеточных онкогенов c-fos и c-myc приводит опухолевые клетки к смерти, что и наблюдается при действии на опухоль химиопрепаратов и радиации. Мутации р53 или инактивация его другими способами на фоне усиления экспрессии c-fos, c-myc и вс1-2, наоборот, заканчивается усилением пролиферации клеток и злокачественной трансформацией.

Гены — регуляторы апоптоза. Апоптоз — генетически запрограммированная смерть клеток в живом организме происходит и при опухолевом росте. Апоптоз в опухолях может быть спонтанным и индуцированным различными терапевтическими воздействиями. Из известных генов-регуляторов апоптоза наиболее изученными

Схема 11.

Контроль клеточного цикла геном-супрессором р53



Контроль клеточного цикла геном-супрессором р53



являются клеточные онкогены семейства bcl-2, c-mye и ген-супрессор р53. Гиперэкспрессия bcl-2 в опухолевых клетках предохраняет их от апоптоза и тем самым поддерживает рост опухоли. Подобные изменения зарегистрированы в В-клеточной фолликулярной лимфоме, в мелкоклеточной раке легкого и других. При этом гиперэкспрессия bcl-2 в В-клеточной фолликулярной лимфоме обусловлена его транслокацией t (14; 18) в зону локуса активно работающих генов, регулирующих синтез тяжелых цепочек иммуноглобулинов. Другим примером может служить гиперэкспрессия в раке легкого мутантного р53, не способного вызывать апоптоз в опухолевых клеток и, напротив, стимулирующего их пролиферацию.

Гены репарации ДНК. Гены, отвечающие за репарацию поврежденной ДНК, являются основными факторами антибластомной защиты, работающими на уровне генома клетки. Значение их велико, поскольку они регулируют восстановление нормальной структуры ДНК, поврежденной в ходе пролиферации клеток или в результате действия канцерогенных агентов. Потеря, мутации или наследственный дефект генов репарации ДНК приводят к накоплению мутаций в геноме и злокачественной трансформации клеток. Подобные ситуации описаны при ряде наследственных заболеваниях: неполипозном раке толстой кишки (синдром Линха I и синдром Линха II) с аутосомно-доминантным типом наследования, пигментной ксеродерме, синдроме Блума, анемии Фанкони и атаксии — телеангиоэктазии.

У пациентов с наследственным неполипозным раком толстой кишки обнаруживается дефект одного из генов репарации ДНК — hMSH2 или hMSHl. При пигментной ксеродерме вследствие дефекта генов репарации ДНК не происходит удаление мутированных участков ДНК, образующихся под действием ультрафиолетового облучения, что приводит к появлению малигнизированных клеток и частому развитию у этих больных рака кожи.

<< | >>
Источник: Под редакцией академика Пальцева М.А.. Лекции по общей патологической анатомии. 2003

Еще по теме Молекулярные основы канцерогенеза.:

  1. Опухоли: определение, номенклатура, классификация. Опухолевый рост и молекулярные основы канцерогенеза. Опухоли из эпителия.
  2. Канцерогенез из стволовой клетки ткани: молекулярные причины
  3. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
  4. Основы молекулярной генетики
  5. Основы молекулярной генетики
  6. ВЫБОР ТЕРАПИИ У БОЛЬНЫХ РАКОМ ЖЕЛУДКА НА ОСНОВЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ
  7. Молекулярные основы апоптоза. Пусковые сигналы: индукторы и ингибиторы апоптоза. Эффекторы апоптоза. Роль апоптоза в развитии иммунопатологии
  8. Канцерогенез
  9. Роль метилирования в канцерогенезе
  10. Канцерогенез
  11. Эпигенетическая роль метилирования ДНК в канцерогенезе
  12. Молекулярная патология рака легкого.
  13. Клеточные и молекулярные факторы реализации общего адаптационного синдрома
  14. Типические патологические процессы (воспаление, лихорадка, типовые расстройства местного кровообращения, канцерогенез). Патология иммунитета. Аллергия.
  15. Смертность нормальной соматической клетки: молекулярные причины
  16. Бессмертие раковой соматической клетки: молекулярные причины
  17. Метастазирование раковых клеток: молекулярные причины и пути предотвращения
  18. Инвазия раковых клеток: молекулярные причины и пути пре- дотвращения
  19. АССОЦИИРОВАННЫЕ С ВОЗРАСТОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И КЛИНИКО-ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ