Онкология-

Б.П.Копнин

Российский онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина РАМН, Москва

источник RosOncoWeb.Ru

01 02
1.1. Характерные признаки опухолевой клетки

Злокачественные новообразования возникают в результате неограниченнойпролиферации клеточного клона, выходящего за пределы собственнойткани и способного к росту на территориях других тканей. При этомв силу высокой генетической изменчивости и селекции, происходящейпод давлением со стороны организма, в популяции клеток такогоклона постоянно возникают и отбираются все более и более автономныеи агрессивные субклоны, что описывается термином опухолевая прогрессия.В результате довольно длительной эволюции неопластического клонаформируется опухоль, способная убить организм. В последнее десятилетиебыл достигнут значительный прогресс как в идентификации генов,нарушения функции которых ведут к развитию новообразований, таки в выяснении роли белковых продуктов таких генов в физиологииклетки. Все это позволило выделить ряд важнейших свойств, приобретениекоторых предопределяет способность клетки образовывать злокачественнуюопухоль (Рис.1).

br>Важнейшие свойства неопластической клетки, приобретаемые в ходеопухолевой прогрессии и обеспечивающие злокачественный рост. (Объясненияв тексте).
Во-первых, это пониженная потребность во внешних сигналах дляинициации и поддержания клеточной пролиферации - так называемаясамодостаточность в пролиферативных сигналах. Данное положениеможет быть проиллюстрировано двумя примерами (Рис. 2). При культивированииin vitro большинство типов нормальных клеток размножается лишьпри условии, если питательная среда содержит 10-20% сыворотки,т.е. при довольно значительном содержании в ней различных ростовыхфакторов (Рис. 2А). Связывание ростовых факторов со своими рецепторамиинициирует передачу сигналов внутри клетки, приводящую к репликацииДНК и делению клетки. Оказалось, что многие типы опухолевых клетокспособны размножаться в среде с 1% и даже 0,1% сыворотки, т.е.при содержании ростовых факторов в десятки и сотни раз меньшем,чем необходимо для стимуляции размножения нормальных клеток. Такаяпониженная потребность в растворимых ростовых факторах достигаетсяизменениями в системах внутриклеточной сигнализации, которые либовызывают секрецию необходимых факторов роста самими трансформированнымиклетками, либо резко увеличивают количество рецепторов для необходимыхфакторов роста, либо запускают в отсутствии ростового факторакаскад событий, аналогичный тому, который в норме инициируетсясвязыванием ростового фактора со своим рецептором.

Другим примером пониженной потребности неопластических клетокво внешних пролиферативных сигналах является их так называемаянезависимость от субстрата (anchorage-independence) - Рис. 2Б.Большинство типов нормальных клеток способны размножаться лишьпри условии их прикрепления к определенному внеклеточному матриксу.Например, фибробласты начинают делиться при взаимодействии с фибронектином.В ином случае пролиферативный стимул, исходящий от растворимыхростовых факторов, не вызывает полноценного каскада передачи внутриклеточныхсигналов, необходимого для стимуляции размножения клеток. Многиетипы опухолевых клеток, в отличие от их нормальных предшественников,способны пролиферировать, не прикрепляясь к субстрату, например,в полужидкой среде. Эти два примера показывают, что неопластическиеклетки приобретают способность генерировать внутри себя пролиферативныесигналы, в норме исходящие от внешних стимулов.

Вторым важнейшим приобретенным свойством неопластических клетокявляется их пониженная чувствительность к рост-ингибирующим сигналам.Как известно, в организме существует множество антипролиферативныхсигналов, поддерживающих определенное число клеток в каждой изтканей. Такие сигналы генерируются как секретируемыми растворимымифакторами (цитокинами), так и взаимодействиями клеток с внеклеточнымматриксом и друг с другом. Классическим примером здесь являетсятак называемое контактное торможение размножения клеток в культурахin vitro. (Рис. 2В).

Нормальные клетки, например фибробласты, размножаются до техпор, пока не возникнет плотный монослой и не установятся межклеточныеконтакты. В отличие от этого, трансформированные клетки при возникновениимежклеточных контактов не останавливают свою пролиферацию, а продолжаютделиться, наползать друг на друга и образовывать очаги многослойногороста.

А) Пониженная зависимость от факторов роста

Б) Способность размножаться без прикрепления к внеклеточному матриксу

В) Отсутствие контактного торможения размножения

Рис.2. Характерные признаки неопластических клеток in vitro (объясненияв тексте)

Наряду с этим, опухолевые клетки, как правило, значительно менеечувствительны к действию рост-ингибирующих цитокинов, факторовспецифического и неспецифического противоопухолевого иммунитета,а кроме того, не останавливают свою пролиферацию при ДНК-повреждающихвоздействиях или неблагоприятных условиях - недостатке пула нуклеотидов,гипоксии и т.д.

Еще одним важнейшим свойством опухолевых клеток является отсутствиерепликативного старения, или приобретение бессмертия (иммортализация).Как известно, существует механизм, ограничивающий число деленийбольшинства типов зрелых клеток человека. Так, в культурах человеческихфибробластов in vitro после 60-80 делений (так называемое числоХейфлика) наблюдается необратимая остановка размножения клетоки их постепенная гибель. Между тем, чтобы образовать из однойклетки-родоначальницы сначала опухоль, а затем и метастазы, вусловиях жесткого давления со стороны организма, когда многиеопухолевые клетки погибают, может потребоваться большее числоделений. И, действительно, в опухолевых клетках наблюдается нарушениеработы такого "счетно-ограничительного" механизма контролярепликации.

Следующим важным свойством неопластических клеток является ослаблениеиндукции в них апоптоза. Апоптоз представляет собой активный механизмклеточного самоубийства, поддерживающий в организме определенноечисло клеток и, кроме того, защищающий его от накопления аномальныхклеточных вариантов. Он вызывается как физиологическими сигналами(связыванием специфических киллерных цитокинов со своими рецепторами),так и различными внутриклеточными повреждениями или неблагоприятнымиусловиями, в частности нарушениями структуры ДНК, нехваткой ростовыхфакторов, гипоксией и т.д. Уход от апоптоза резко повышает жизнеспособностьнеопластической клетки, делает ее менее чувствительной к факторампротивоопухолевого иммунитета и терапевтическим воздействиям.

К важнейшим приобретенным свойствам опухолевых клеток принадлежити их способность стимулировать неоангиогенез, т.е. формироватьновые кровеносные и лимфатические сосуды из эндотелиальных клетокпредсуществующих окружающих мелких сосудов. Это необходимое условиедля дальнейшего роста опухолевого узелка, достигшего в диаметре2-4 мм. В ином случае клетки в центре опухоли, не получая кислороди питательные вещества, будут погибать.

Важнейшим свойством опухолевых клеток являются и изменения морфологиии движения клеток. В основе морфологических нарушений лежат взаимосвязанныемежду собой изменения цитоскелета, адгезионных взаимодействийклеток друг с другом и с внеклеточным матриксом. Вкратце, онивыражаются в нарушении формирования фокальных контактов и ухудшенииприкрепления клеток к внеклеточному матриксу, дезорганизации системыактиновых микрофиламентов. Это приводит к изменениям активностипсевдоподий и подвижности. В целом, наблюдаемая картина напоминаетизменения, возникающие в нормальных клетках при действии мотогенныхцитокинов - факторов, стимулирующих миграцию клеток. Однако такназываемый локомоторный фенотип в неопластических клетках, какправило, сильно утрирован, что позволяет различать по морфологииопухолевую клетку от движущейся нормальной клетки. Необходимоподчеркнуть, что именно эти нарушения, вместе с некоторыми другимисвойствами, в частности способностью секретировать протеолитическиеэнзимы, предопределяют приобретение неопластическими клеткамидвух свойств, лежащих в основе злокачественного роста: способностьк инвазии, т.е. проникновению в окружающие здоровые ткани, и сопряженнуюс ней способность к метастазированию - образованию вторичных очаговопухолевого роста. Метастазирование - наиболее опасное проявлениеопухолевой прогрессии, являющееся основной причиной смерти онкологическихбольных. Чтобы дать метастаз клетка должна приобрести ряд свойств:умение проникать в глубину окружающих нормальных тканей, в томчисле в кровеносные или лимфатические сосуды- способность выживатьпосле попадания в сосуды, а затем - выходить из них и размножатьсяв несвойственном для данного типа клеток микроокружении, даваяновый очаг опухолевого роста. Таким образом, способность к метастазированиюскладывается из комплекса более простых признаков, таких как приобретениелокомоторного фенотипа, способности стимулировать образованиеновых кровеносных и лимфатических сосудов, создавая тем самымпути эвакуации опухолевых клеток из первичного очага, возникновениенезависимости от субстрата, подавление апоптоза и т.д. Появлениекаждого из этих свойств увеличивает метастатический потенциалклетки.

Для многих опухолевых клеток характерны и нарушения клеточнойдифференцировки, т.е. образования специализированных типов клеток,синтезирующих специфические белки. Особенно ярко это проявляетсяв гемобластозах, новообразованиях из кроветворных тканей, прикоторых их клетки оказываются как бы замороженными на той илииной стадии созревания. Общепринятым является представление, согласнокоторому меньшая зрелость лейкозных клеток является не следствиемдедифференцировки зрелых клеток, претерпевших неопластическуютрансформацию, а отражает их происхождение из незрелых клеток,в которых блокированы процессы дальнейшей дифференцировки. Следуетзаметить, однако, что это свойство не является универсальным:во многих типах опухолей наблюдается сохранение способности кдифференцировке, причем в отличие от лейкозов созревание клетокне препятствует приобретению злокачественного фенотипа. Примерамиэтого могут служить плоскоклеточный ороговевающий рак кожи и высокодифференцированныеаденокарциномы толстой кишки, происходящие из незрелых клеток,которые сначала несколько раз делятся, а затем дифференцируются(Рис. 3).

Происхождение из незрелых клеток не противоречит представлениюо том, что опухолевые клетки в ходе прогрессии могут претерпеватьопределенную дедифференцировку, утрачивая в первую очередь тедифференцировочные белки, отсутствие которых придает клеткам селективныепреимущества (например, рецепторы стероидных гормонов в ракахмолочной железы и т.д.).

Рис.3. Модели, объясняющие происхождение новообразований из незрелыхклеток определенной стадии дифференцировки, в которых либо сохранена(внизу слева), либо блокирована (внизу справа) способность к дальнейшемусозреванию.
И, наконец, важнейшим признаком неопластических клеток являетсяих генетическая нестабильность. Очевидно, что канцерогенез - многоступенчатыйпроцесс накопления мутаций и других генетических изменений, приводящихк нарушениям регуляции размножения и миграции клеток, понижениюих чувствительности к различным рост-супрессирующим сигналам,ослаблению индукции в них апоптоза, блокированию дифференцировкии т.д. Вероятность возникновения в одной клетке нескольких генетическихизменений, придающих совокупность вышеуказанных свойств, резкоповышается при нарушениях работы систем, поддерживающих целостностьгенома. Поэтому мутации, ведущие к генетической нестабильности,также являются неотъемлемым этапом опухолевой прогрессии. Генетическаянестабильность неопластических клеток базируется на уменьшенииточности воспроизведения генетического аппарата, нарушениях механизмоврепарации ДНК и изменениях регуляции клеточного цикла в поврежденныхклетках. Это, вместе с уходом от апоптоза, позволяющим генетическиизмененным клеткам выживать, делает популяции опухолевых клетоквысоко изменчивыми, создает основу для постоянного возникновенияи отбора все более и более злокачественных вариантов. Таким образом,генетическая нестабильность является двигателем неуклонной опухолевойпрогрессии.