XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019
ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК
Уровень смертности населения от рака занимает второе место после сердечно-сосудистых заболеваний [1]. Известно не менее 100 видов рака, но наиболее частыми органами-мишенями являются: легкие, молочная железа, толстая кишка, предстательная железа и матка. Раковые заболевания данных органов составляют более 50% от всех впервые диагностируемых случаев [3].
По способности к распространению опухоли делятся на две группы: доброкачественные (локальные) — не способные к распространению в близлежащие ткани, и злокачественные, способные пропастрать и метастазировать в другие органы.
Рак – это совокупность генных болезней, основным признаком которых является неконтролируемая клеточная пролиферация.
Общепризнанным фактом является то, что нарушения, ставшие причиной развития опухолей, происходят на уровне ДНК. Трансформация клеток в раковые вызывают структурные изменения в генах, кодирующих белки, которые отвечают за регуляцию роста, деление и гибель клеток.
Как правило, опухолевые клеткиимеют звездчатую или округлую форму, более крупные размеры. Также для раковых клеток характерна полиплоидия или анеуплоидия. В трансформированных клетках слабая способность к адгезии, поэтому клетки способны расти без прикрепления к поверхности.
Опухолевые клетки отличаются от нормальных клеток не только морфологическими особенностями, но и изменениями в метаболизме. Отличительными особенностями метаболизма опухолевых клеток является:
• повышение активности рибонуклеотидредуктазы и снижение катаболизма пиримидинов, а также увеличение синтеза ДНК и РНК;
• увеличение скорости гликолиза и значительное повышение секреции лактата (эффект Варбурга);
• изменение соотношения изоферментного спектра фосфофруктокиназы, не ингибирующейся АТР и цитратом, изофермента III гексокиназы, характеризующегося очень высоким сродством к глюкозе, и лактатдегидрогеназа, обладающая очень высокой активностью. В результате чего опухолевая клетка приобретает повышенное высокое сродство к глюкозе и может ассимилировать ее при крайне низких концентрациях в крови. Подобные сдвиги спектра изоферментов наблюдаются и в других видах обмена. Данные процессы обеспечивают раковым клеткам преимущество в борьбе за жизненно важные метаболиты с окружающими клетками;
• появление новых эмбриональных белков и антигенов, таких, как α-фетопротеин, карциноэмбриональный антиген и т.д.;
• изменение состава и структуры олигосахаридных цепей: гликопротеинов и гликосфинголипидов цитоплазматической мембраны, в результате чего изменяется ее заряд и проницаемость;
• секреция некоторых металлопротеаз, коллагеназ, обеспечивающих проникновение опухоли в близлежащие ткани и сосуды, факторы ангиогенеза, вызывающие развитие кровеносных сосудов, которые должны обеспечивать опухолевые клетки питательными веществами.
• увеличение скорости синтеза и секреции гормонов, а также некоторых факторов роста (например, секреция тканью рака легкого адренокортикотропного гормона, инсулина и глюкагона). Для опухолей становится возможным автономный рост;
• появление высокоактивного фермента теломераза, а также альтернативных путей удлинения теломер. У человека на концах линейных хромосом расположены десятки тысяч повторов гексадезоксинуклеотидов (теломеры), которые обеспечивают прикрепление хромосом к кариолемме, и предупреждают их деградацию и рекомбинации [2].
Исходя из вышесказанного можно сделать вывод о том, что особенности метаболизма, способность к автономному росту, а также существование эффективного механизма удлинения обеспечивают опухолевым клеткам преимущество в росте и размножении.
По мере своего развития в организме человека и прогрессирования, опухоль оказывает постоянное воздействие на обмен веществ и вызывает изменение гомеостаза, что может стать причиной гибели организма.
На ранних стадиях роста опухоли недостаточное обеспечение тканей кислородом. Анемизация становится причиной увеличения расхода глюкозы и активации фосфоролиза гликогена в печени, а также стимуляции глюконеогенеза, мобилизации ТАГ и синтез кетоновых тел. Повышенное содержание липидов в крови повышает вязкость крови и способствует развитию большего дефицита кислорода. Помимо дефицита кислорода в организме больного развивается и недостаток витаминов С и Е, которые являются антиоксидантами и снижают явления перекисного окисления липидов. Прогрессирование опухоли сопровождается нарастанием количества продуктов ПОЛ, что вызывает повреждение структуры мембран [2].
Читайте также: Прорезиненная ткань в розницу
Помимо гипоксии и самоподкисления опухоли нарушается и функционирование эндокринной системы. Возникает резистентность к инсулину и реактивной гиперинсулинемии, гиперпродукции адренокортикотропного гормона, пролактина, тиреотропина и глюкокортикоидов.
Глюкокортикоиды, стимулирующие глюконеогенез из тканевых белков, оказывают негативное влияние на клетки иммунной системы, вызывая их разрушение по механизму апоптоза, что вызывает состояние стойкой иммуносупрессии. В период максимального роста опухоли в тимоцитах и Т-лимфоцитах селезенки ингибируется синтез ДНК на уровне синтеза предшественников – дезоксирибонуклеозидтрифосфатов. В центре неоплазмы часто возникают участки некроза, продукты которого всасываются в кровь и разносятся по организму, вызывая повышение температуры тела и другие проявления общей интоксикации.
Таким образом, изучение процессов канцерогенеза и изменений метаболизма, вызванных этими процессами является ключевым моментом не только для понимания происхождения опухолей, но и для разработки новых и эффективных методов лечения онкологических заболеваний.
Всемирная организация здравоохранения. – Режим доступа: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/cancer
Коган, А.Х. Патофизиология опухолей: (Введ. в общую теорию канцерогенеза): Учеб. пособие/ А. Х. Коган//Моск. мед. акад. им. И. М. Сеченова. — М.: ММА, 1991. — 55 с.
Худолей В.В. Канцерогены: характеристики, закономерности, механизмы действия/ В.В. Худолей// Исследования по генетике. – 1999. — №12. – С.67-85.
Характеристика обмена веществ в опухолевой ткани и в организме-носителе опухоли.
Атипизм обмена веществ (метаболический, или биохимический атипизм) заключается в существенном изменении всех видов обмена: нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов, ионов, жидкости, витаминов. В связи с этим закономерно изменяются и физико-химические параметры опухолевых клеток и новообразования в целом.
• Атипизм обмена нуклеиновых кислот проявляется увеличением синтеза ДНК и РНК в клетках опухоли. Причина: экспрессия онкогенов, а также некоторых других генов опухолевой клетки.
• Атипизм белкового обмена проявляется усилением включения аминокислот в реакции протеосинтеза (феномен «опухоль — ловушка азота»), интенсификацией синтеза различных классов белков (структурных, ферментов, онкобелков и других) при одновременном уменьшении или прекращении синтеза ряда иных белков (например, гистонов), изменением антигенного профиля опухолей. Изменения метаболизма нуклеиновых кислот и белка в новообразованиях обеспечивают, с одной стороны, реализацию большинства других проявлений их атипизма, а с другой — способствуют активации механизмов антибластомной защиты организма, обусловленной появлением у клеток опухоли Аг, не свойственных нормальным аутологичным клеткам.
• Атипизм обмена углеводов проявляется активацией реакций транспорта и утилизации опухолевыми клетками глюкозы — феномен «опухоль — ловушка углеводов», уменьшением относительной доли тканевого дыхания при ресинтезе АТФ, интенсификацией процесса прямого окисления углеводов в пентозофосфатном цикле.
♦ Причины: увеличение содержания или активности ферментов гликолиза в цитозоле, повышение эффективности механизмов транспорта глюкозы в клетки.
♦ Последствия: обеспечение энергией значительно интенсифицированных пластических процессов, существенное повышение устойчивости клеток новообразования к гипоксии и гипогликемии, а, следовательно, — увеличение их выживаемости.
Читайте также: Серома мягких тканей послеоперационная
• Атипизм обмена липидов проявляется значительным усилением утилизации ВЖК и холестерина (опухоль как «ловушка липидов»), активацией синтеза липидных структур клеток, интенсификацией процессов липопероксидации.
♦ Причины: повышение в опухолевых клетках активности или содержания ферментов метаболизма липидов, подавление или истощение в опухолях факторов антиоксидантной защиты.
♦ Значение: энергетическое и пластическое обеспечение усиленных анаболических процессов, реакций синтеза структур интенсивно делящихся опухолевых клеток.
• Атипизм обмена ионов и жидкости проявляется накоплением воды и ряда ионов, а также изменением соотношения отдельных ионов как в цитозоле опухолевых клеток, так и в межклеточной жидкости. В большинстве опухолей увеличивается [K+] и [Cu 2 +]. Наряду с этим отмечается уменьшение уровня кальция, а в некоторых бластомах — натрия, магния, цинка и других.
♦ Причины: дефекты клеточных мембран, изменение активности или содержания ферментов транспорта ионов (например, снижение активности Na + ,К + -АТФазы, Са 2 +-АТФазы и др.), повышение осмотического давления в опухолевых клетках, разрушение клеток.
♦ Значение: изменения обмена ионов и воды в новообразованиях способствуют реализации других видов атипизма: роста, функции и структуры.
• Атипизм обмена витаминов проявляется интенсивным захватом опухолевыми клетками различных витаминов. Показано, что различные опухоли являются «ловушкой» витамина E, обладающего антиоксидантной активностью. По-видимому, это является одним из механизмов повышения устойчивости опухолевых клеток к цитотоксическим воздействиям свободных радикалов.
Для новообразований характерны общие проявления атипизма обмена веществ.
♦ Активное включение в метаболизм опухолей аминокислот, липидов, углеводов, ионов и других веществ (опухоль как «метаболическая ловушка»).
♦ Преобладание в новообразовании анаболических реакций над катаболическими.
♦ Утрата специализации клеток новообразования по сравнению с нормальными — дифференцированными. Это связано с пре-
кращением (или нарушением) синтеза в опухолевых клетках ряда важных для нормального метаболизма ферментов (например, глицерофосфатдегидрогеназы, что ведёт к доминированию гликолитического ресинтеза АТФ).
♦ Снижение эффективности местной регуляции обмена веществ на основе механизма обратной связи.
♦ «Ускользание» метаболизма новообразований от системных (нейрогенных и гормональных) регуляторных влияний. Это вызвано существенными изменениями рецепторного и пострецепторного аппарата регуляции обмена в опухолевых клетках.
♦ Переход опухолевых клеток на более простые варианты регуляции: аутокринный (внутриклеточное управление метаболическими реакциями с помощью веществ, образуемых самой клеткой) и паракринный (управление с помощью веществ — цитокинов, образуемых соседними клетками) механизмов.
В целом указанные и другие проявления атипизма обмена веществ в опухоли создают условия для существенного повышения её «конкурентоспособности» и выживаемости в организме.
Опухолевая прогрессия — генетически закреплённое, наследуемое опухолевой клеткой и необратимое изменение одного или нескольких её свойств.
Высокая и постоянная изменчивость разных свойств опухолей, с одной стороны, делает их гетерогенными, а с другой — способствует их адаптации к меняющимся условиям: недостатку кислорода, субстратов обмена веществ, а в ряде случаев — к ЛС.
45. Особенности обмена веществ в опухолевой ткани.
Автономность — это самостоятельный, независимый от организма рост опухоли. Несмотря на то что опухоль кровоснабжается из общего круга кровообращения, иннервируется ЦНС, подвержена гормональным влияниям, наблюдается ее независимость от многих факторов, оказывающих в норме регулирующее воздействие на процессы роста.
Кровоснабжение опухоли осуществляется из кровеносного русла организма посредством предсуществующих в окружающей ткани сосудов. Кроме того, под воздействием продуцируемого опухолями вещества белковой природы — ангиогенина — происходит новообразование капиллярной сети стромы опухоли. Сосуды опухоли также характеризуются атипизмом. Наиболее часто они представлены сосудами синусоидного типа с тонкими стенками и широким просветом; стенка опухолевых сосудов зачастую представлена одним слоем эндотелиальных клеток, располагающихся непосредственно на ткани новообразования, либо составлена клетками самой опухоли (незамкнутая система кровообращения в опухоли). Отмечается также выраженная неравномерность распределения сосудов в опухолевой ткани.
Читайте также: Soro ткань для дивана что это такое
Отмеченные особенности кровоснабжения опухолей предрасполагают к трофическим нарушениям и развитию в ткани новообразований вторичных изменений в виде кровоизлияний, венозного застоя, отека, тромбоза сосудов, некрозов, различных видов дистрофий, воспаления.
Гормональная зависимость новообразований: многие новообразования, которые не вызваны гормонами, тем не менее имеют гормональную зависимость роста. Клетки таких новообразований, как предполагается, имеют рецепторы на мембранах для связывания гормонов; когда действие гормона ограничивается, рост часто замедляется, но не останавливается. Эти свойства используются для лечения некоторых опухолей.
Раковые клетки «бессмертны», они способны делиться бесконечно, сколько угодно раз (нормальные клетки максимально совершают лишь 30 делений — порог Хайфлика). Опухолевый рост прекращается лишь в результате гибели организма — носителя опухоли.
Нарушение роста клеток — один из главных признаков опухоли; он используется для определения доброкачественности или злокачественности новообразований.
Чрезмерная пролиферация клеток: неопластические клетки могут делиться более быстро, чем нормальные клетки.
Скорость роста и злокачественность — скорость пролиферации неопластических клеток значительно варьируется. Некоторые новообразования растут настолько медленно, что рост их измеряется в годах; другие распространяются настолько быстро, что увеличение размера может наблюдаться в течение нескольких дней. Очевидно, что степень злокачественности новообразования зависит от скорости роста: чем быстрее опухоль растет, тем она злокачественнее.
Оценка скорости роста — клинически скорость роста новообразования может измеряться временем, которое необходимо для увеличения размеров опухоли в два раза. Это время изменяется от нескольких дней при лимфоме Беркитта до многих месяцев для большинства злокачественных эпителиальных новообразований и до многих лет для некоторых доброкачественных новообразований. Грубым гистологическим признаком скорости роста является митотический индекс, который обычно определяется как число митотических фигур на 1000 опухолевых клеток в наиболее активной области новообразования. Как правило, чем выше митотический индекс, тем больше скорость роста новообразования. Однако есть много исключений из этого правила. Более точные методы основаны на определении связанных с клеточным циклом антигенов типа циклинов и ЯАПК (ядерный антиген пролиферирующей клетки).
Под прогрессией опухоли понимают стойкое необратимое качественное изменение одного или нескольких свойств опухоли. Согласно теории прогрессии опухолей отдельные свойства злокачественных опухолей могут значительно варьироваться, появляться независимо друг от друга и комбинироваться, что составляет основу независимой прогрессии различных признаков опухоли. В соответствии с теорией прогрессии доброкачественные опухоли представляют собой одну из стадий прогрессии, не всегда реализующуюся в виде злокачественной опухоли. Поэтому доброкачественные новообразования разделяют на опухоли с высоким и минимальным риском малигнизации. Независимость прогрессии отдельных свойств опухоли определяет непредсказуемость ее поведения. Примерами прогрессии опухолей служат переход доброкачественной опухоли в злокачественную (малигнизация), превращение опухоли из гормонально-неактивной в гормонально-активную, развитие метастазов и т. п.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом