LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 15
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

холевых тканях резко снижается.
Отметим, что отдельные положения тканевой теории в виде род-
ственных гипотез встречаются в литературе. Однако ни в одной из
гипотез нет решения проблемы механизма общего знаменателя. Со-
гласно взглядам Г.И.Абелева (1988), мишенью канцерогенов явля-
ется тканевый гомеостаз, а источником опухолевых клеток — ство-
ловые клетки, поскольку они обладают способностью к самопод-
держанию (аутокринный механизм стимуляции митоза). Однако в
этой гипотезе не указывается, каков механизм повреждения ткане-
вого гомеостаза, в частности неизвестным остается роль эмбриона-
лизации ткани, роль генотоксического фактора также неясна. Эти
проблемы и ряд других получили рациональное решение в ткане-
вой теории рака (Черезов, 1987, 1990, 1993).
Представляет интерес гипотеза (Robinson et al., 1971), соглас-
но которой резкое снижение в крови и кроветворных органах
больных острым миелоидным лейкозом количества зрелых эле-
ментов миелоидного ряда может быть причиной дефицита факто-
ров, выделяемых для продолжения созревания молодых миело-
идных клеток.
Группа канадских авторов (Phipps et al., 1990) выдвинула но-
вую модель канцерогенеза. Модель основана на плюрипотентных
стволовых клетках (ПСК), которые взаимодействуют, воспроизво-
дят себя, поддерживают пространственную организацию межкле-
точных связей (MC). Тканевый гомеостаз обеспечивается тем, что
клетки поддерживают зрелый фенотип благодаря сигналам, пере-
дающимся через MC от соседних клеток и влияющим на экспрес-
сию генов. При нарушении MC (в результате повреждения ткани
или некроза) клетки восстанавливают способность к пролифера-
ции, при восстановлении MC пролиферация возвращается к норме.
При постоянном нарушении MC в результате действия физиче-
ских, генетических или химических факторов возникает постоян-
ная пролиферация, что приводит к неоплазии. Такая ситуация воз-
никает в случае извращения метаболической кооперации благодаря
«положительным обратным связям», возникающим под действием
паракринных или аутокринных факторов. В результате клетки ока-
зываются «запертыми» в постоянно пролиферирующей системе. В
пользу такой модели, как считают авторы, свидетельствуют данные
о роли MC, осуществляемых через щелевые контакты, в регуляции
метаболизма пролиферации и дифференцировки клеток и об изме-
нениях MC при опухолевом росте.
С нашей точки зрения, в данной концепции нащупывается но-
вый подход к механизму канцерогенеза, но, исходя из модели,
неясно, что происходит в результате длительной интенсивной
пролиферации, каков механизм общего знаменателя, какова роль
омоложения клеточного состава ткани, отсутствует привязка к
кейлонному механизму: какова роль его в механизме опухолеоб-
разования? Можно сказать, что краеугольной проблемой при вы-
движении новых концепций рака является проблема механизма
общего знаменателя — без определенности по этому вопросу
трудно говорить о построении новой теории и ее продвинутое™
по сравнению с конкурирующими концепциями.
Согласно многочисленным данным, тканевый гомеостаз во
взрослом организме поддерживается кейлонами, осуществляющи-
ми функцию отрицательной обратной связи, и положительными
индукторами, факторами роста, стимулирующими пролиферацию
(Bullough, 1967; Lajtha, Schfield, 1974).
На примере птиц и низших позвоночных установлено, что кей-
лоны из тканей взрослых особей оказывают отчетливый ингибиру-
ющий тканеспецифический эффект на размножение эмбриональ-
ных клеток (Романов и др., 1984). Это означает, что обратная связь
нарушается на уровне клеток, синтезирующих кейлон, а не клеток,
воспринимающих его, т.е. нарушается передача сигнала. Следова-
тельно, введение дополнительных доз кейлона должно приводить к
нормализации ткани, что подтверждается данными.
Представление о том, что химические канцерогены специфи-
чески блокируют кейлоны (путем связывания их), было в даль-
нейшем опровергнуто. Серьезным доводом против представлений
об избирательном блокировании кейлонов является тот факт, что
исчезновение кейлонной активности наблюдали после острого лу-
чевого (Elgjo, Devik, 1978) и механического (Rohebach et al.,
1977) повреждений эпидермиса, после аппликации канцерогенно-
го (Rohrbach et al., 1972, 1974; Rohrbach, Laerum, 1974; Iversen,
1975) и неканцерогенного (Rohrbach et al., 1976) соединений.
Согласно тканевой модели неспецифичность реакции на по-
вреждающий фактор связана с компенсаторной пролиферацией,
т.е. вторичной реакцией и омоложением клеток, что приводит к
дефициту кейлонов. Данная точка зрения согласуется с выводом
R.Rohrbach (1975) о том, что повреждения дифференцирован-
ных клеток, синтезирующих кейлон, вызывают дефицит ингиби-
торов, поэтому необходимо время для того, чтобы клеточная по-
пуляция, восполняющая дефект ткани, дифференцировалась и
начала синтезировать кейлон.
Насколько рассмотренные факты, касающиеся кейлонного ме-
ханизма, подтверждают тканевую теорию рака? Исходя из ткане-
вой модели, можно ожидать, что поскольку опухолеобразование
сопровождается омоложением, а кейлоны синтезируются диффе-
ренцированными клетками, то их активность должна снижаться в
процессе канцерогенеза, а также при регенераторных процессах.
Синтез биологически активных кейлонов обнаружен во многих
экспериментальных онкологических моделях, в подавляющем
большинстве случаев авторы отмечают снижение активности ин-
гибиторов в опухолях. Так, имеются данные (Rohrbach et al.,
1977) о том, что в индуцированных папилломах и раке кожи мы-
шей активность кейлонов снижена на 10 — 20% по сравнению с та-
ковой в нормальной коже. W.S.Bullough (1975) показал, что
концентрация кейлонов в опухолях составляет 10% от нормаль-
ной. Меньшая концентрация кейлонов, чем в исходной нормаль-
ной ткани, была обнаружена в гепатомах крыс, клетках хрониче-
ского миелолейкоза людей.
Согласно точке зрения Ю.А.Романова и др.(1984, с.164), низ-
кая активность опухолевых экстрактов кейлонов объясняется
скорее снижением содержания кейлонов в опухолях, а не умень-
шением их активности. Альтернативное предположение заключа-
ется в том, что кейлоны утрачиваются опухолевыми клетками в
результате нарушения проницаемости наружных мембран и вы-
хода их в кроветок. Делая заключение, Ю.А.Романов и др.
(1984, с.166) пишут: «Таким образом, нельзя признать справед-
ливым утверждение, что в опухолях отсутствует кейлонная само-
регуляция по принципу обратной связи. Однако очевидно, что по
сравнению с нормальными тканями кейлонная регуляция проли-
ферации малигнизированных клеток ослаблена и осуществляется
на качественно другом уройне».
Если положение относительно тканевого механизма канцероге-
неза и участия в нем кейлонов верно, то кейлоны из опухолевых
тканей и кейлоны из нормальных тканей должны быть идентичны.
Такие эксперименты были выполнены с опухолями кожи
крыс, индуцированными многократньшч смазываниями раство-
ром ДМБА (Окулов, 1979). При определении в них концентра-
ции Ог-кейлона иммунодиффузионным методом оказалось, что
этот показатель в 4 раза ниже, чем в нормальном эпидермисе.
Однако при введении мышам спиртовых экстрактов, выделенных
из нормальной кожи и плоскоклеточного рака, в дозах, содер-
жавших эквивалентное количество эпидермальных О2-кейлонов
(по 33 мкг), обнаруженный митозингибирующий эффект был
одинаковым. Биохимический анализ иммунохимически чистых
кейлонов, выделенных из нормальных и опухолевых тканей с по-
мощью антител, показал отсутствие различий в молекулярной
массе, изоэлектрической точке, электрофоретической подвижно-
сти и первичном строении молекул в обеих тканях.
Таким образом, снижение активности кейлонов в регенериру-
ющих и опухолевых тканях обусловлено количественным сниже-
нием синтезируемых кейлонов ввиду омоложения ткани. Просле-
живается определенный параллелизм между характером измене-
ний кейлонов в регенерирующей ткани и опухолях. Полученные
результаты говорят о хорошей согласованности между тканевой
теорией и экспериментальными данными. С позиции тканевой
модели кейлонный механизм регуляции нарушается не в резуль-
тате генетических изменений или повреждений кейлонов канце-
рогенами, а в результате прогрессирующей эмбрионализации.
Ряд ученых подходили к идее нарушения тканевой регуляции
как причины рака, но идея не была конкретизирована, поэтому
эти концепции остались в стороне от ведущего направления моле-
кулярно-генетической теории и предшествующих ей мутацион-
ной, вирусной, вирусогенетической концепций. Но в концепциях,
не получивших широкого признания, связывающих рак с ткане-
выми изменениями, имеется рациональная основа, которая при
развитии на современном материале в рамках тканевой теории
вбирает в себя теорию онкогена. Речь идет о двух направлениях
— одно из которых доминировало, а второе оставалось в зача-
точном состоянии. Необходимо объединить их на новой основе
тканевого подхода, при этом все ценные идеи, в каждом направ-
лении, войдут в общую теорию опухолеобразования.
Рассмотрим ряд идей, приближающихся к тканевой модели.
Еще в 1936 г. Murphy J.B. предположил, что развитие опухолей
может быть вызвано нарушением равновесия между стимуляторами
и ингибиторами. В других работах подчеркивается, что при разви-
тии опухолей нарушается дифференцировка. Согласно Pierce G.B.
(1970), нарушение, вызываемое канцерогенезом, заключается в из-
менении регуляции дифференцировки. Sachs L. (1978) указывает
на одновременное нарушение пролиферации и дифференцировки,
он пишет: 4...непрерывное размножение клеток при лейкозе обус-
ловлено блокированием клеточной дифференцировки, что ведет к
прекращению образования ингибитора, действующего по принципу
обратной связи». На этом же принципе основана гипотеза Pedersen
В. (1975), согласно которой на начальной стадии хронического ми-
елоидного лейкоза (ХМЛ) возникает гиперплазия гранулопоэтиче-
ских клеток, вызванная нарушением гормональной регуляции.
Предполагается, что на этом этапе образуется меньше стимулятора
(колониестимулирующего фактора) и поэтому клетки задержива-
ются на стадии недифференцированных коммитированных кле-
ток — прародителей гранулоцитов и моноцитов. Тот факт, что в
клетках ХМЛ, культивируемых в геле, можно индуцировать нор-
мальную дифференцировку гранулоцитов-моноцитов путем добав-
ления указанного стимулятора, Педерсен рассматривает как дока-
зательство выдвинутой гипотезы.
Хотя приведенные гипотезы подтверждают идею тканевого
подхода, остается не выясненным до конца, каков же механизм
рака. Однако факт появления таких гипотез говорит о том, что
авторы опирались на данные, которые не вошли в традиционный
генетический подход и могут быть интерпретированы иначе — с
позиции нарушения тканевого контроля.
При молекулярно-генетическом подходе в рамках теории онко-
гена факты, касающиеся роли тканевого контроля, остаются за
скобками. Именно эти факты стали основанием концепций, акцен-
тирующих внимание на нарушении дифференцировки, ускоренной
пролиферации, эмбрионализации, снижении активности кейлонов,
т.е. процессах, затрагивающих уровень тканевой регуляции и его
нарушение. Существование таких концепций говорит о том, что
тканевая теория возникла не на пустом месте, она обобщила группу
идей и концепций, не вписавшихся в доминирующее направление.
Однако задача тканевой теории состоит в объединении двух на-
правлений теоретической онкологии, в установлении связи измене-
ний тканевого уровня с клеточным и генетическим (неконтролируе-
мым опухолевым ростом, активизацией онкогенов).
Давая общее осмысление канцерогенеза, Лео Сакс отмечает ос-
новную закономерность (1986, с. 14), он пишет: «Клетки тела про-
исходят из предшественников, называемых стволовыми клетками.
Стволовые клетки могут быстро делиться, но их потомки, превра-
тившись в результате созревания и дифференцировки в специали-
зированные формы, обычно прекращают деление... процессы раз-
множения и дифференцировки находятся в гармонии: размноже-
ние стволовых клеток обеспечивает образование и рост новых тка-
ней и восполнение отмерших, при этом прекращение деления кле-
ток после достижения ими конечной стадии своего развития держит
их размножение под контролем. При раке эта гармония разрушает-
ся: появляется слишком много незрелых размножающихся кле-
ток». Хотя это описание дает общую картину процесса, оно верно
акцентирует внимание на нарушении гармонии между дифферен-
цированными и недифференцированными клетками в структуре
тканевого гомеостаза. Важно отметить, что первая фаза нарушения
тканевой гармонии обратима: прекращение канцерогенного воздей-
ствия приводит к нормализации ткани — гармония восстанавлива-
ется. Нарушение дифференцировки обратимо и связано с увеличе-
нием скорости компенсаторной пролиферации, поэтому снижение
уровня пролиферации до нормы приводит к нормализации диффе-
ренцировки, т.е. блокировка дифференцировки при раке обратима,
следовательно, блокировка дифференцировки не связана с необра-
тимыми изменениями генома. Во второй стадии опухолеобразова-
ния теряется способность к спонтанной нормализации, процесс опу-
холеобразования приобретает необратимость, если не вмешиваться
извне. Это связано с устройством тканевого гомеостаза: длительное
накопление количественных изменений в виде эмбрионализации
ткани приводит к искажению тканевой структуры, лежащей в осно-
ве механизма саморегуляции. Можно сказать, структура гомеоста-
за «течет» или «плавится» при длительных повышенных режи-
мах пролиферации. Таким образом, причину неконтролируемого
злокачественного роста можно объяснить, не прибегая к представ-
лениям о деструктивном (мутационном) нарушении онкогенов,
хромосом.
Нарушением традиционных представлений о канцерогенезе
являются эпигенетические концепции рака, которые можно рас-
сматривать как промежуточный переходный этап на пути к тка-
невой модели.
Так, Heidelberger С. (1975) и другие авторы не рассматривают
онкогенез как результат генетических мутаций; они подчеркивают,
что многие канцерогены не вызывают мутаций, а большинство
сильных мутагенов не онкогены. Согласно точке зрения этих авто-
ров, онкогенез возникает вследствие обратимого изменения экс-
прессии генов, которое по теории Jacob F., Monod J. (1963, 1961)
можно объяснить взаимодействием между канцерогеном и репрес-
сорным белком. В этих концепциях наблюдается отход от идеи не-
обратимого нарушения генома (онкогенов), поскольку опухолевые
клетки, как показывают экспериментальные данные, способны к
нормализации, с другой стороны, сохранилась идея «клеточности».
согласно которой механизм рака реализуется на уровне клетки. Зь
метим, что данные по нормализации опухолевых клеток в результа-
те дифференцировки позволяют отказаться от этой идеи.
Как можно доказать, что нарушение тканевого контроля при на-
личии клоногенных клеток, обладающих активными онкогенами,
является достаточным условием для развитгч опухолеобразова-
ния? Об этом свидетельствуют данные, показывающие, что клоно-
генные стволовые клетки, не будучи подвергнутыми канцерогенно-
му воздействию, проявляют злокачественный инвазивный рост при
трансплантации в другой организм либо они малигнизируются при
длительном культивировании in vitro (Speman H., 1942; Уоддинг-
тон, 1947). Данные Toptiklis (1969) также показали, что нормаль-
ные клоногенные клетки инвазивно прорастают в чужеродные тка-
ни; например, диссоциированные клетки щитовидной железы мы-
шей, интенсивно продуцирующие тиреоглобулин, при введении в
легкие экспериментальных животных пролиферировали, подобно
метастазирующим раковым клеткам. Эти факты коррелируют с
данными по спонтанной малигнизации in vitro.
Тканевая модель канцерогенеза по-новому интерпретирует
данные, многие из которых не имели объяснения, при этом не
происходит логических нарушений и обнаруживается разносто-
ронняя согласованность с экспериментальными данными.
Характерно, что новая теория опирается на те факты, кото-
рые «неудобны», так как не имеют объяснения с точки зрения
молекулярно-генетической теории. Целый ряд данных впервые
получил объяснение, в частности факты, относящиеся к проблеме
«канцерогенности» повышенных доз гормонов и механизму гор-
монального рака. Как соотносятся старая и новая теории, может
ли тканевая теория вобрать в себя, снять молекулярно-генетиче-
скую теорию? Задача новой теории — не противопоставлять од-
но направление другому, а объединить их, т.е. основная идея те-
ории онкогена должна органично войти в тканевую теорию. Для
этого надо произвести идентификацию и отождествление двух
идей с позиции активизации онкогенов.
Очевидно, что идея выхода из-под контроля стволовых кле-
ток (данные показывают, что они обладают полным набором
фенотипических злокачественных свойств и активизированными
онкогенами) и есть альтернативная идея, способная заменить
концепцию, основанную на мутационной гипотезе. В теоретиче-
ском плане если стволовые клетки обладают потенциально зло-
качественными свойствами, то нарушение тканевого контроля
является необходимым и достаточным условием канцерогенеза.
И в первом и во втором варианте альтернативных подходов ре-
зультат (активизация онкогенов и неконтролируемость деления)
один и тот же. Совпадение конечного результата позволяет го-
ворить о правомерности замены, т.е основная идея теории он-
когена органично вошла в тканевую теорию, но достигается ко-
нечный результат иным путем, за счет нарушения тканевого ме-
ханизма контроля пролиферации. Следовательно, тканевая тео-
рия вбирает в себя (снимает) теорию онкогена, являясь синте-
тической моделью.




L
10. Стволовые клетки
в системе тканевого гомеостаза
Тканевый гомеостаз обеспечивает поддержание постоянства
обшей массы клеток каждого типа, т.е. удерживает в постоянстве
соотношение между стволовыми, коммитированными, дифферен-
цированными клетками.
Стволовые клетки образуют самоподдерживающуюся популя-
цию, потомки их дифференцируются в нескольких направлениях
под влиянием факторов дифференцировки, образуя клетки-пред-
шественники и далее дифференцированные формы.
При вступлении стволовой клетки на путь дифференцировки
возникают полустволовые, затем дифференцированные клетки со
специфической функцией. Выход стволовой клетки из популя-
ции служит сигналом для деления другой стволовой клетки по
типу некоммитирующегося митоза. Общая численность стволо-
вых клеток в условиях нормальной жизнедеятельности сохраня-
ется постоянной.
Совокупность клеток, развивающихся из одной стволовой
клетки, составляет стволовый дифферон. Контур обратной связи
образуется между дифференцированными клетками ткани, кото-
рые синтезируют кейлоны, и стволовыми. Кейлоны ингибируют
деление стволовых клеток. Степень торможения деления зависит
от концентрации кейлона, которая определяется численностью
дифференцированных клеток. Возникает зависимость между чис-
ленностью дифференцированных клеток, концентрацией кейлона
и митозингибирующим эффектом. Экспериментальные данные
показывают, что омоложение клеток приводит к снижению кон-
центрации кейлона и соответственно уменьшению ингибирующей
силы кейлонов.
Возникает вопрос: что общего между гибелью клеток при канце-
рогенном воздействии, ускоренной пролиферацией, омоложением
клеток, нарушением структуры тканевого гомеостаза и неконтроли-
руемым опухолевым ростом? Эти кажущиеся разнородными, не
связанные между собой проявления опухолеобразования в ткане-
вой теории соединились в одну взаимоувязанную систему, в кото-
рой последовательность событий каждого из составляющих звеньев
детермирована предыдущим процессом. Выявленная в тканевой
модели взаимообусловленность процессов и составляет ту логику
событий, которая приводит к раку. Цепь взаимосвязанных факто-
ров включает не только процессы, проходящие в клетке на уровне
генома, как считали раньше, но и тканевые изменения.
Характерно, что процессы, определяющие опухолеобразова-
ние, являются неспецифическими. Это означает, что на началь-
ных этапах опухолеобразования различие между регенераторным
и опухолевыми процессами чисто количественное, поэтому пере-
ход от предрака к раку зависит от степени эмбрионализации и
деградации тканевого гомеостаза, что определяется канцероген-
ным профилем. Одна из особенностей тканевой теории состоит в
том, что она позволяет объяснить многие факты, не получившие
до сих пор объяснения в других концепциях, в частности почему
поиски принципиальных отличий раковых клеток от нормальных
(низкодифференцированных) не дали ожидаемого результата.
Многие исследователи приходили к выводу после длительных
поисков, что такие отличия отсутствуют.
Какие экспериментальные данные подтверждают тканевую
модель?
Поскольку условием трансформации в новой теории является
нарушение тканевого контроля в результате прогрессирующего
омоложения ткани, то отсюда вытекают следствия, которые можно
проверить. Первое следствие состоит в том, что поскольку транс-
формация клетки не связана с повреждением генома, то при диффе-
ренцировке раковые клетки должны нормализоваться. Отметим,
что способность раковых клеток нормализоваться при дифферен-
цировке разрушает теорию онкогена, а также эпигенетические кон-
цепции. Второе следствие сводится к тому, что поскольку обнару-
живается подобие опухолевых и стволовых клеток, то это также
можно проверить: следует ожидать, что стволовые клетки при изо-
ляции и трансплантации должны проявлять злокачественный рост.
И первое, и второе следствия получили экспериментальное под-
тверждение (Уоддингтон, 1947; Speman, 1942; Toptiklis, 1969, Ды-
бан, 1988). Если ввести мышам под кожу полипотентные клетки
(Evans, Kaufman, 1983; Doetchman et ai., 1985), полученные от
нормальных зародышей, то у мышей возникают солидные терато-
карциномы. Если же ввести эти клетки внутрибрюшинно, образует-
ся асцитная форма тератокарциномы.
Анализируя эти факты, А.П.Дыбан (1988, с. 35) пишет: «Таким
образом, хотя эти клетки были выделены из нормальных зароды-
шей, а не из тератокарциномы, они образуют тератокарциному (т.е.
злокачественную опухоль), если попадают в эктопические места.
Наряду с этим они способны участвовать в эмбриогенезе и осущест-
влять нормальную цитодифференцировку, если попадают в состав
тела зародыша. ...Не только ЕС-клетки (стволовые клетки терато-
карциномы), но и ЕК-клетки (стволовые клетки нормальных заро-
дышей) в одних условиях проявляют себя как нормальные эмбрио-
нальные клетки, а в других условиях служат источником злокаче-
ственной опухоли». Таким образом, наше предположение о том, что
опухолевые клетки — это стволовые клоногенные клетки, вышед-
шие из-под контроля в результате нарушения тканевого гомеостаза,
подтверждается экспериментальными данными. С одной стороны,
это подтверждают известные данные по нормализации опухолевых
клеток, с другой стороны, об этом свидетельствует проявление зло-
качественных свойств у стволовых клеток при трансплантации без
канцерогенного воздействия.
Действительно, практически все известные маркеры рака обна-
руживаются в эмбриональных тканях на определенных стадиях
развития эмбриона (Биология маркеров рака и беременности. Ки-
ев, 1990), что доказывает идентичность опухолевых и стволовых
клоногенных клеток. Иначе говоря, трансформация клоногенных
стволовых клеток не результат генетических повреждений (онкоге-
нов), а результат нарушения тканевого контроля.

<< Пред. стр.

страница 15
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign