злокачественно трансформированные клетки характеризуются

Трансформация клеток

злокачественно трансформированные клетки характеризуются

Хотя трансформация клеток представляет собой сложный процесс, некоторые соображения относительна нее все же могут быть высказаны. В доброкачественной опухоли строение клеток почти или совсем не изменено, а их взаимодействие с внеклеточным матриксом изменено очень мало.

В злокачественной опухоли строение клеток существенно нарушается, так что связь опухолевых клеток с исходной для них тканью устанавливается нередко с трудом.

Изменение опухолевой клетки может состоять в изменении именно ее организации, поскольку известно, что в опухолевых клетках сохраняются промежуточные филаменты того типа, который характерен для исходной ткани. Опухолевые клетки способны к инвазии и просто «игнорируют» окружающий их внеклеточный матрикс.

Это показывает, что матрикс для опухолевых клеток является не столь важным, ограничивающим; их поведение фактором, как для нормальных. Заключительной стадией малигнизадии является образование метастазов: клетки отрываются от исходной опухоли, распространяются по организму и формируют колонии в различных тканях.

Многочисленные аналогии с описанным поведением клеток в опухоли можно найти в поведении культивируемых клеток. Трансформация клеток в культуре может проявляться в продукции активатора плазминогена, снижении зависимости клеток от сыворотки или потере контактного торможения роста и движения.

Последний феномен называют также ингибированием роста и движения, зависящим от плотности. Нормальная клетка при контакте с другой клеткой прекращает движение в прежнем направлении и начинает двигаться назад. Если непосредственно рядом с клеткой имеется так много других, что обратное движение невозможно, клетка округляется.

При такой плотности клеток рост культуры нередко вообще прекращается. Трансформированная же клетка не только не поворачивает назад, наткнувшись на другую, но, напротив, проползает под или над ней, не меняя направления движения. Размножение трансформированных клеток менее чувствительно к локальной плотности культуры.

Потеря зависимости от прикрепления к субстрату in vitro — свойство, которое сильнее всего сближает культивируемые клетки с опухолевыми клетками в; организме. Клетки, растущие в суспензионной культуре, почти во всем сходны с клетками, образующими опухоли» у животных.

Перечисленными выше свойствами необязательно обладают все трансформированные клетки.

Наиболее обычный порядок событий при опухолевой; трансформации состоит в том, что сначала снижается зависимость клеток от сыворотки, а затем — зависимость от прикрепления к субстрату; путем соответствующего отбора можно, однако, получить клеточные линии,, требующие для роста сыворотки, но не требующие прикрепления к субстрату.

Как в организме при переходе от доброкачественных опухолей к злокачественным мы наблюдаем значительные изменения в строении клеток, так и различные культивируемые клетки образуют ряд, в котором их строение прогрессивно нарушается, по мере того как изменяются их биохимические характеристики.

При трансформации вирусом нормальных эмбриональных фибробластов мыши можно видеть, например, как клетка из хорошо распластанной и имеющей большое количество пучков филаментов превращается в более круглую, содержащую меньше волокон натяжения и характеризующуюся менее упорядоченными взаимоотношениями с другими клетками.

Чем больше степень трансформации клетки, тем меньше влияет на биохимические процессы в ней отсутствие прикрепления к субстрату.

Так, у нормальных эмбриональных фибробластов при переносе их в суспензию синтез ДНК, РНК и белка резко подавляется; на промежуточных стадиях трансформации в суспензированных клетках некоторые нормальные процессы (например, синтез гетерогенной ядерной РНК) продолжаются, а трансформированные вирусом клетки способны и синтезировать белки, и делиться в суспензии.

В тех клетках, в которых при помещении их в суспензионную культуру процессы синтеза прекратились, синтез белка возобновляется при возвращении их на субстрат сразу после прикрепления, а синтез РНК и ДНК начинается лишь при распластывании; таким образом, различные процессы, протекающие в клетке, по-разному зависят от ее прикрепления к субстрату и пространственной организации.

Утрата волокон натяжения и нарушение всей организации клетки вызываются многими трансформирующими агентами.

Микроинъекция очищенной src-киназы в клетку приводит к разрушению волокон натяжения в течение 30 мин, что указывает на существенную роль дезорганизации цитоскелета на ранних этапах трансформации.

У индивидуумов, предрасположенных к определенным формам рака, организация волокон натяжения нарушена в клетках до того, как они действительно заболеют. Все это указывает на определяющую роль нарушений цитоскелета в процессе трансформации.

На организацию цитоскелета может влиять и ряд других агентов. Опухолевые промоторы, такие, как форболмиристат или протеазы с той же специфичностью, что и у плазмина, могут индуцировать дезорганизацию цитоскелета, аналогичную описанной выше. В то же время, если вызвать изменения в структуре цитоскелета, это еще не приведет к устойчивой трансформации клетки.

Это означает, что хотя нарушение цитоскелетной организации коррелирует с трансформацией, само по себе оно еще недостаточно для обеспечения стабильности трансформированного состояния.
На важную роль изменений цитоскелета в трансформации указывает и ряд свойств поверхности трансформированных клеток.

У многих трансформированных клеток обнаруживается сравнительно мало фибронектина — возможно, вследствие секреции ими активатора плазминогена. Кроме того, поверхность многих трансформированных клеток устойчива к действию конканавалина А, изменяющего поверхность нормальных клеток.

Поскольку фибронектин необходим для миграции клеток и опосредует многие эффекты, вызываемые внеклеточным матриксом, эти результаты показывают, что изменения, характерные для трансформации, происходят на границе между цитоскелетом и плазматической мембраной.Все это вместе взятое позволяет сделать следующие обобщения.

Изменения организации цитоскелета коррелируют обычно с увеличением степени трансформации; во многих случаях дезорганизация цитоскелета обнаруживается раньше, чем другие признаки трансформированного состояния клетки.

Однако сами по себе изменения цитоскелета, даже вызванные опухолевыми промоторами, еще недостаточны для трансформации; отсюда следует, что для полной трансформации необходимо нарушение еще каких-то регуляторных механизмов клетки.

Наконец, морфология трансформированных клеток может быть в какой-то мере нормализована путем, например, добавления в среду экзогенного фибронектина, при этом внутренняя организация клетки и ее поведение также часто становятся более нормальными.

Наибольшее количество данных о сравнительной организации цитоскелета нормальных и трансформирован клеток касается актиновой сети, и особенно волокон :натяжения. Организация системы микротрубочек также может нарушаться при трансформации, но эти нарушения труднее обнаружить, поскольку все факторы, препятствующие распластыванию клеток, влияют также на степень развитости системы микротрубочек в них. Кроме того, округлившиеся клетки с трудом поддаются изучению методом иммунофлуоресценции. С этими оговорками можно предположить, что трансформированные клетки все же содержат сеть микротрубочек, но имеющую по необходимости более «округлую» конфигурацию, чем в полностью распластанных клетках.

На роль промежуточных филамеитов в трансформации указывают следующие два наблюдения. Нормальная клетка, обработанная цитохалазином, состоит из длинных тонких ветвящихся отростков, отходящих от круглой центральной части. В отростках имеется большое количество промежуточных филамеитов.

Такие отростки не образуются под действием цитохалазина у клеток, трансформированных вирусом. Так как цитохалазин подавляет образованые филоподий и складок клеточного края, описанные отростки должны возникать в результате особого типа взаимодействия с субстратом, предполагающего образование связи между промежуточными филаментами и клеточной мембраной.

Другое поразительное наблюдение состоит в том, что воздействия, изменяющие форму клетки, могут влиять на способность трансформированных клеток к метастазированию.

Клетки меланомы, когда они имеют сферическую форму, метастазируют очень активно, а после дня, проведенного в условиях, стимулирующих распластывание, их метастатическая активность снижается, причем это не является, по-видимому, результатом просто селекции клеток.

Отсутствие химических препаратов, избирательно действующих на промежуточные филаменты, затрудняет проверку того, действительно ли трансформация и промежуточные филаменты имеют непосредственное отношение друг к другу. Приведенные наблюдения показывают, однако, что какую-то роль в экспрессии трансформированного фенотипа промежуточные филаменты все же играют.

Нормальные клетки содержат тонко регулируемый цитоскелет и обладают способностью адекватным образом взаимодействовать с внешней средой, и в частности с внеклеточным матриксом. У трансформированных клеток и цитоскелет, и взаимодействие с внеклеточной средой нарушены. Характер этих нарушений и механизм ях возникновения постепенно становятся понятными.

Многое уже известно о химических свойствах цитоскелетных белков. По мере того как проясняются потенциальные направления взаимодействий в цитоскелете, обнаруживаются все новые и новые цитоскелетные белки, и свойства этих белков изучаются как в физиологических, так и нефизиологических условиях.

И все же наших нынешних знаний о цитоскелетных белках недостаточно для объяснения архитектуры цитоскелета.Архитектура цитоскелета зависит от типа клеток, степени их дифференцировки и условий роста. Цитоскелет большинства клеток организован анизотропно и асимметрично; это динамичная, способная непрерывно изменяться структура.

Спонтанная сборка в клетке из растворимых компонентов кажется вероятной лишь для немногих цитоскелетных элементов (например, для центриолей), в большинстве же случаев происходит постоянная перестройка уже существующих структур.

Высокий уровень пространственной организации цитоскелета, функциональное значение существования различных изоформ цитоскелетных белков и, наконец, механизм регулируемых перестроек цитоскелета — все это призвана объяснить химия белков, и все это еще ждет своего объяснения.

К настоящему времени накоплено множество данных о расположении цитоскелетных белков в клетках разного типа. Наше знание архитектуры цитоскелета, однако, еще не позволяет разобраться в том, что можно было бы назвать хореографией клетки, т. е.

в движении ее различных компонентов клетки во времени и пространстве.

А вместе с тем такое движение и позволяет клетке поддерживать собственное существование, расти и делиться, и именно его необходимо понять, хотя очевидно, что на этом пути нас ждут еще большие трудности, чем при изучении архитектуры и химии белков цитоскелета.

Цитоскелет клетки

Химия белков

Актин

Актин-связывающие белки

Источник: http://nauka03.ru/arkhitektura-kletki/transformatsiya-kletok.html

ПОИСК

злокачественно трансформированные клетки характеризуются
    Возникновение злокачественных (раковых) опухолей может иметь различные причины, однако во всех случаях к этому причастен генетический материал клетки-ее ДНК. Что бы ни привело к образованию опухоли (раковому перерождению), последующим ростом ткани управляет ДНК безудержно делящихся опухолевых клеток.

В основе превращения нормальной клетки в злокачественную-опухолевой трансформации — лежит перенос или иное изменение ДНК. Агент, вызывающий пролиферацию клеток,-это продукт гена.

До сих пор, правда, не удается создать общую теорию, которая охватывала бы все формы ракового перерождения, однако изучение злокачественных опухолей, вызванных вирусами и плазмидами, уже сейчас позволяет сделать далеко идущие выводы. [c.151]
    Клеточный Остановка деления и гибель клеток трансформация в злокачественные клетки [c.

15]

    Явление трансформации потока нейтронов в тяжёлые ионизирующие частицы лежит также в основе лечения злокачественных опухолей в медицине методом нейтронно-захватной терапии, которая использует избирательное концентрирование некоторых борсодержащих соединений в злокачественных опухолях с последующим облучением их потоком нейтронов.

Образующиеся при этом в опухоли ионизирующие частицы приводят к её разрушению [2, 61. Очевидно, что для достижения наибольшего лечебного эффекта в этом случае необходимо использование борсодержащих препаратов высокообогащенных бором-10. [c.202]

    С образованием продуктов, вызывающих трансформацию нормальных клеток человека в злокачественные. [c.921]

    Хорошего и простого теста на злокачественность до сих пор не существует, и термин трансформация л])ед,-ставляется несколько неопределенным в этом смысле. Трансформированные клетки, как правило, растут и размножаются неограниченно, но при имплантации животному все же ведут себя отнюдь не так, как клетки злокачественной опухоли.

Однако в результате длительного культивирования в различных условиях трансформированные клетки могут приобрести признаки злокачественности и после имплантации оказаться способными к продуцированию опухолей, которые, вторгаясь в соседние ткани, в том числе и в кровеносные сосуды, распространяются по всему телу животного в виде метастазов [305, 327, 5321.

[c.269]

    Стрессовые фибриллы исчезают при увеличении клеточной подвижности, а также при злокачественной трансформации клеток химическими агентами или онкогенными вирусами. [c.342]

    ДНК хранит наследственную информацию. Подтверждением этого служит явление трансформации, наблюдаемое у бактерий и открытое также в ьсультуре клеток человека. Сущность явления заключается в превращении одного генетического типа клеток в другой путем изменения природы ДНК.

Так, удалось получить штамм капсулированных и вирулентных пневмококков из исходного штамма, не обладающего этими признаками, путем внесения в среду ДНК, выделенной из капсулированного (и вирулентного) штамма.

С нуклеопротеинами и соответственно нуклеиновыми кислотами непосредственно связаны, кроме того, такие биологические процессы, как митоз, мейоз, эмбриональный и злокачественный рост и др. [c.86]

    Обсудим теперь основные отличия циклов нормальных и злокачественных клеток ). Известно, что злокачественные клетки сильно отличаются друг от друга по свойствам в зависимости от способа трансформации (вирусная, химическая или спонтанная) и глубины перерождения. Тем не менее можно указать характерные для большинства трансформированных клеток свойства, проявляющиеся более ярко по мере прогрессии опухоли. Здесь имеет место зффект воронки , т. е. с течением времени злокачественные клетки забывают о своей предыстории и становятся более одинаковыми [3]. [c.140]

    При этом происходят морфологические изменения злокачественных клеток, они становятся способными к контактному ингибированию и, вообще, похожими на нормальные. Эта трансформация обратима по окончании действия упомянутых факторов клетки через некоторое время (порядка нескольких суток) вновь малигнизируются. [c.155]

    Помимо этой минимальной информации геномы онкогенных ретровирусов несут дополнительный ген, являющийся специфическим фактором, вызывающим злокачественную трансформацию хозяйских клеток. Этот ген называется ретровирусным онкогеном v-on ). В исследованиях по [c.214]

    Разнообразные данные о раке у человека позволяют сделать некоторые обобщения. Менделевское наследование раковых заболеваний человека встречается редко, однако ряд опухолей, особенно доброкачественных, может наследоваться как менделевские признаки.

К ним относятся нейрофиброматоз, множественный полипоз и различные синдромы с множественными опухолями эндокринных желез [1540 1568]. При этом нередко происходит злокачественная трансформация. Вероятность злокачественной трансформации зависит от продолжительности цикла деления опухолевой клетки.

Чем чаще клетки делятся, тем выше вероятность, что одна из них окажется злокачественной. [c.218]

    Эти и другие изменения, характерные для неопластической трансформации, можно индуцировать в нормальной клетке, заразив ее опухолевым вирусом, например вирусом саркомы Рауса.

Этот простой вирус, вызывающий рак у кур, имеет всего лишь четыре гена, один из которых (называемый геном sr ) и является единственной причиной трансформации если он активен, то клетки претерпевают неопластическую трансформацию и в результате образуются злокачественные опухоли если же этот ген находится в неактивном состоянии, клетки остаются внешне нормальными (разд. 11.2.2). [c.129]

    В настоящее время довольно успешно исследуются вопросы злокачественной трансформации клеток в культуре. Однако необходимо отметить, что существование популяции клеток в организме и в культуре принципиально отличается.

В последнем случае клетки находятся вне влияния тканевого и организменного окружения. Ю. М. Васильев и И. М.

Гельфанд [1981] пишут, что после перенесения фибробластов и эпителиальных клеток в культуру свойства этих клеток могут претерпевать серию генетически стойких изменений как спонтанных, [c.18]

    Появилась возможность сделать некоторые общие выводы в отношении неопластической трансформации. Злокачественный фенотип не обязательно объяснять возвратом клетки к примитивному состоянию (т. е. дедифференцировке, ретродифференцировке и т. п.).

Возможно, что концепция раковой клетки как ограбленной клетки утратившей биохимические элементы, свойства и не обеспечивающей функцию пролиферации, ошибочна.

Более правилен взгляд на опухолевую клетку, как на некоммуникабельную клетку, которая вместе с тем сохраняет различную степень способности функционировать с минимальными отклонениями метаболизма. [c.172]

    Т могут ВЫПОЛНЯТЬ несколько различную роль. В частности, определенная субфракция гистона Н1 синтезируется в интенсивно делящихся клетках млекопитающих и служит маркером злокачественной трансформации. [c.237]

    Промоторные элементы провируса расположены в районе иЗ таким образом, возможность транскрипции провируса возникает после появления района иЗ впереди вирусного ДНК-генома, т. е. после возникновения LTR. Примерно за 25 п. н.

до стартовой точки транскрипции(до г) имеется характерный ТАТА-элемент, за 75п. н.— СААТ-эле.мент и за 100—300 п.н.

— энхансер, У разных ретровирусов энхансер имеет разную силу , а у онкогенных ретровирусов сила энхансера может коррелировать со способностью вируса вызывать злокачественную трансформацию клеток-мишеней.

Для активирования энхансера необходимо его взаимодействие с клеточными белками-регуляторами в некоторых случаях, например у мышиного вируса рака молочных желез, эффективность энхансера регулируется гормонами (через посредство белков — рецепторов гормонов). [c.314]

    В последние полтора десятилетия в биологии произошли события, повлекшие за собой фундаментальные изменения наших представлений о функционировании самых различных биологических систем. Было обнаружено, что оксид азота – NO, является одним из универсальных и необходимых регуляторов функций клеточного метаболизма [1-12].

Неожиданно оказалось, что газ, и газ токсичный, молекула которого является, к тому же, свободным радикалом, соединением коротко-живущим и легко подвергающимся самым разнообразным химическим трансформациям, непрерывно ферментативно продуцируется в организме млекопитающих, оказывая ключевое воздействие на ряд физиологических и патофизиологических процессов.

Оксид азота участвует в регуляции тонуса кровеносных сосудов, ингибирует агрегацию тромбоцитов и их адгезию на стенках кровеносных сосудов, функционирует в центральной и вегетативной нервной системе, регулируя деятельность органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Существуют две стороны проблемы NO в организме млекопитающих.

Первая – это образование NO в организме в недостаточных количествах, что приводит к ряду тяжелых последствий (сердечно-сосудистые, инфекционные, воспалительные заболевания, тромбозы, злокачественные опухоли, заболевания мочеполовой системы, мозговые повреждения при инсультах и др.).

Другая, и не менее важная, сторона проблемы – продукция в организме избыточных количеств оксида азота. Из-за “вездесущей природы” NO, способного в результате простой диффузии проникать практически через любые биологические мембраны, слишком большой выброс этого медиатора приводит к целому ряду тяжелых патологических состояний.

К таким болезням относятся септический шок (остро развивающийся, угрожающий жизни патологический процесс, обусловленный образованием очагов гнойного воспаления в органах и тканях), нейродегенеративные заболевания, различные воспалительные процессы.

Поскольку хорошо известно, что генерация эндогенного NO в организме – результат окисления L-аргинина ферментами NO-синтазами, очевидно, что во избежание перепродукции этого соединения необходимо использование ингибиторов NOS. [c.30]

    Непрерывная клеточная культура — культура, способная к неограниченному числу удвоения популяции часто ее называют “бессмертной культурой” клеток. Такие клетки могут или не могут проявлять in vitro свойства неопластической или злокачественной трансформации. [c.496]

    Вирус нолиомы был впервые изолирован из TKaneii мыши с лейкемией — этот вирус способен размножаться в культуре ткани. При заражении этим вирусом новорожденных мыше11 или хомяков наблюдается появление злокачественных опухолей в самых различных тканях.

При введении больших количеств вируса в культуры клеток хомяка или мыши наблюдается трансформация характера клеток [95, 100]. При пересеве трансформированные или опухолевые клетки сохраняют свои новые свойства.

Эти клетки отличаются морфологически от нормальных клеток и напоминают выращиваемые в культуре клетки опухолевых тка- [c.156]

    При обсуждении роли онкогенов в процессе возникновения злокачественных новообразований стоит иметь в виду, что онкогены выделены лишь из 15% опухолей человека. Возможно, в некоторых случаях активация онкогена — это следствие трансформации, а не причина ее.

Участие онкогенов в развитии экспериментальных опухолей, вызванных химическими канцерогенами, лишь начинает изучаться. Так, недавно было показано, что при индукции опухоли молочной железы крысы нитрозометилмочеви-ной наблюдается активация гена -ras, при этом выявлена мутация типа транзиции G- A.

Этот факт свидетельствует о том, что онкогены участвуют в химическом канцерогенезе. Поскольку в данных экспериментах канцероген применяли однократно (без промотора), обнаруженная мутация могла быть компонентом стадии инициации химического канцерогенеза.

Для выяснения возможной роли онкогенов в процессах инициации, промотирования, прогрессии опухолей и их метастазирования необходимы дальнейшие исследования. [c.363]

    Заключение. Препараты вирусов папилломы всегда онкогенны, хотя часто они приводят к образованию доброкачественных опухолей. Аденовирусен, вирусы полиомы и родственные им группы могут убивать клетки, а могут и не причинять им никакого вреда они способны также продуцировать доброкачественные опухоли.

Вирусы полиомы индуцируют образование злокачественной опухоли у новорожденных грызунов. Для всех этих вирусов более или ыеиее доказано, что вирусная ДНК частично включается в геном хозяина. Трансформация клеток онкогеннымп вирусами — об.часть интенсивного изучения.

С результатами проведенных исследований можно познакомиться в специальном обзоре [108]. [c.273]

    Опухолевые клетки нередко обнаруживают аномальную вариабельность формы и размеров ядер (рис. 21-19), а также числа и структуры хромосом и на практике изменения в морфологии ядер являются для патологов одним из ключевых признаков в диагностике рака.

Нри культивировании опухолевых клеток их кариотип часто оказывается крайне нестабильным могут наблюдаться амплификация или делеция генов, потеря, дупликация или транслокация хромосом (или их участков) – все это регистрируется с гораздо большей частотой, чем нри культивировании нормальных клеток.

С одной стороны, такая вариабельность в числе и структуре хромосом может быть просто следствием ускорения клеточного цикла, возникающего в дифференцированной клетке из-за ее слабой адаптации к быстрой пролиферации.

С другой стороны, это может отражать наследуемый дефект в самом механизме или регуляции процессов репарации, ренликации или рекомбинации ДНК, возникающий в результате соматической мутации в любом из множества вовлеченных в эти сложные процессы генов. Такая мутация будет увеличивать вероятность всех последующих мутаций в других группах генов.

Поэтому можно ожидать, что описанный механизм является общим для клеток, претерпевших множество мутаций, необходимых для превращения их в злокачественные.

Предположим, к примеру, что для трансформации нормальной клетки в опухолевую необходимы три мутации в генах, контролирующих новедение клеток, и что вероятность каждой такой мутации за время жизни человека составляет 10 ” на клетку Тогда вероятность того, что одна нормальная клетка успеет (даже за весь указанный промежуток времени) накопить эти три мутации, будет Ю х Ю х 10 = 10 . Но допустим теперь, что скорость мутирования возросла из-за предшествующей мутации [c.463]

    В формировании основных представлений о вирусном онкогенезе важную роль сыграли вирус по-лиомы и вирус SV40. Это мелкие вирусы (геном около 5 т. п. н.), кольцевой геном которых кодирует всего 5—6 белков.

В определенных условиях инфицирование соответствующих клеток этими вирусами приводит к злокачественной трансформации. Известно, что в этом процессе принимают участие специфические вирусные белки.

В случае вируса SV40 эти белки (их часто называют антигенами, поскольку они были идентифицированы иммунологическими методами) известны как Tnt. Белки вируса полиомы назы- [c.356]

    Культивируемые клетки, инфицированные некоторыми онкогенными вирусами, могут претерпевать злокачественную трансформацию. Наиболее существенные морфологические и биохимические изменения, связанные с трансформацией, приведены в таблице 57.5.

Изменения затрагивают форму клеток, их подвижность и рост, адгезивность к культуральной подложке, а также ряд биохимических процессов. Речь идет о первичных процессах, вызывающих превращение нормальной клетки в опухолевую, а также о вторичных—обусловленных этим превращением.

Большое значение в исследованиях канцерогенеза имеет представление, согласно которому трансформация клеток сопряжена с приобретением ими особых свойств.

Однако изменения клеток, известные под общим названием трансформация , все-таки не делают трансформированные клетки идентичными опухолевым клеткам in vivo. [c.357]

    При обсуждении роли онкогенов в процессе возникновения злокачественных новообразований стоит иметь в виду, что онкогены выделены лищь из 15% опухолей человека.

Возможно, в некоторых случаях активация онкогена—это следствие трансформации, а не причина ее.

Участие онкогенов в развитии экспериментальных опухолей, вызванных химическими канцерогенами, лищь начинает изучаться. [c.363]

    Обратная трансформация. Этим термином обозначается нормализация свойств злокачественных клеток под влиянием некоторых факторов, например, при действии высоких концентраций (100 мг/мл) кислых мукополисахаридов на клетки асцитной гепато-мы, при культивации в присутствии декстрансульфата, гликолипидов и гликопротеидов. [c.155]

    Раковые семьи известны и в случае других злокачественных опухолей. Данные о карциноме пищевода в семьях, характеризующихся специфическим типом керато-дермии ладоней и подошв, обсуждаются в разд. 3.6 (рис. 3.68).

Этот пример, как и другие случаи доминантного наследования предрасположенности к возникновению неоплазий, показывает, что в раковых семьях проявляется тенденция к более раннему формированию опухолей в жизни больных, чем при более распространенной спорадически возникающей разновидности того же ракового заболевания. Часто обнаруживается выраженная тенденция к множественному образованию опухолей у одного индивида. Кроме того, эти факты свидетельствуют о генетически детерминированной и доминантно наследуемой повышенной вероятности злокачественной трансформации. [c.214]

    Основные принципы. Выполненные в последние годы молекулярно-биологические исследования и особенно открытие так называемых онкогенов способствовали пониманию молекулярных механизмов канцерогенеза. В ранних работах по слиянию клеток (разд. 3.4.

3) было показано, что важную роль в злокачественной трансформации могут играть мутации в определенных локусах и обработка клеток хомячка ДНК вируса полиомы С другой стороны, со времени появления работ Эллермана и Бэн-га (1908) и Рауса (1911) стало известно о способности некоторых РНК-вирусов – ретровирусов – индуцировать опухоли у животных. Эти и полученные позднее результаты побудили многих исследователей заняться поиском ретровирусов, которые могли бы вызывать опухоли у человека. До конца 1970-х г. эти поиски были безуспешными. Однако внедрение в практику исследований молекулярно-биологических методов позволило получить в последние годы очень важные результаты. [c.214]

    Из клеточных линий лимфомы Беркитта был выделен трансформирующий ген, имеющий иную структуру (В-1ут) продукт этого гена частично гомологичен трансфер-рину-белку, переносящему железо (см. разд. 6.1.2). В клеточных линиях лимфомы Беркитта обнаружена также перестройка другого гена-с-тус.

Тот факт, что в опухоли одного типа найдено два различных онкогена, свидетельствует о том, что иногда для злокачественной трансформации, может быть необходимо возникновение мутаций более чем в одном локусе.

Разные стадии канцерогенеза, вероятно, отражают последовательную активацию различных протоонкогенов, приводящую к качественным и количественным изменениям экспрессии генов.

В настоящее время идет очень интенсивное изучение механизмов такой активации, поскольку их выяснение обещает прогресс в понимании молекулярных процессов, приводящих к злокачественной трансформации. Согласно исследованиям ш vitro, кроме вышеупомянутых точковых мутаций, трансформирующий эффект оказывает присоединение генов с-опс к участкам ДНК, являющимся силь- [c.216]

    Строго научное определение рак объединяет лишь злокачественные опухолевые заболевания кожи и производных его зачаткового листка.

Более широкое понятие рака, распространенное, в частности, у неспециалистов и среди населения и используемое нами здесь, объединяет все злокачественные опухолевые заболевания, число которых превышает сто наименований.

Среди них и быстро завершающиеся смертельным исходом саркомы некостной ткани, и вяло текущие хронические заболевания лимфатической системы, сопровождаемые нередко длительными ремиссиями (т. е. временными улучшениями здоровья). Канцерогенез (от латинского слова канцер — рак) описывает.

многоэтапный процесс перехода здоровой ткани п злокачественную, важнепший этап которого — ма-лигнизацпя связан с трансформацией, т. е. с непосредственным приобретением клетками свойств злокачественности. [c.6]

    Не следует также забывать, что злокачественная трансформация определенного числа клеток еще не означает неизбежного развития злокачественного заболевания. При сохранении системы иммунологического надзора организм способен обезвреживать и уничтожать большое число клеток, приобретших черты иммунологической чуже-родности. [c.10]

Источник: https://www.chem21.info/info/1351009/

Спонтанная злокачественная трансформация мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток в культуре – происходит ли она в действительности?

злокачественно трансформированные клетки характеризуются

В последние годы в научной литературе появились сообщения о туморогенных свойствах, приобретаемых мультипотент-ными мезенхимальными стромальными (ММСК) клетками при культивировании in vitro. В обзоре обсуждаются возможные механизмы этого феномена и вопрос о том, насколько правомерно говорить об опасности применения ММСК в клеточной терапии.

Введение

Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) человека считаются одним из самых перспективных видов клеточного материала для клеточной терапии широкого спектра заболеваний и тканевой инженерии.

Это тип взрослых стволовых клеток, присутствующий в ряде тканей млекопитающих: ММСК могут быть изолированы из плаценты [1], амниотической жидкости [2], пуповинной крови [3] и жировой ткани [4], но на сегодняшний день наиболее богатым и подходящим для клинического использования их источником считается костный мозг [5].

В первичной культуре ММСК, выделенных из костного мозга, содержится недостаточно клеток для трансплантации, в связи с чем требуется их экспансия in vitro, при которой клетки оказываются в условиях, лишь отчасти приближенных к физиологическим.

В отличие от условий in vivo, в культурах клетки лишены своего естественного микроокружения, а, следовательно, продуцируемых им активирующих и ингибирующих сигналов. В связи с этим возникает проблема сохранения нативных свойств ММСК при их культивировании и возможность изменения этих свойств, что может привести к негативным побочным эффектам трансплантации.

Генетические аберрации, которые теоретически могут произойти в клетке при культивировании in vitro, и приобретение клеткой туморогенных характеристик вызывает наибольшее беспокойство как исследователей, так и клиницистов [6—9].

Однако насколько обоснованно это беспокойство? В последние годы в научной литературе появилось не более десяти публикаций, где описаны единичные случаи изменения свойств ММСК при экспансии in vitro.

Из-за уникальности измененного клеточного материала каждая отдельная группа исследователей не имеет возможности детально изучить механизмы, лежащие в основе процесса нарушения свойств ММСК в культуре, и сделать уверенные выводы о влиянии подобных нарушений на клиническое применение мезенхимальных клеток.

В данном обзоре мы предприняли попытку систематизировать сведения, касающиеся изменений, происходящих с ММСК in vitro, и сделать предположения относительно потенциальной опасности этих изменений с точки зрения клинического применения ММСК.

Изменения свойств ММСК экспериментальных животных при культивировании in vitro и последствия трансплантаций таких клеток в организм

Наиболее распространенным модельным объектом современной клеточной биологии и иммунологии является мышь и клеточный материал, изолированный из тканей этого животного. Экспериментальные данные, полученные в работе на мышах, затем экстраполируют на биологию клеток и тканей человека.

Мезенхимальные стромальные клетки не являются в этом смысле исключением, и огромное количество работ, касающихся самых различных аспектов биологии ММСК, проводится ежегодно с использованием ММСК мыши и, несколько реже, крысы и других млекопитающих [данные Public Library of Sciences, www.pubmed.org]. В 2006 г.

появились первые сообщения о спонтанной трансформации культур мышиных ММСК, что поставило вопрос о возможности подобных негативных изменений в культурах ММСК человека.

Научная группа под руководством Y.F. Zhou, занимающаяся трансплантацией ММСК в целях реваскуляри-зации конечностей при нарушениях кровотока на модели перевязки бедренной артерии у мышей, первой сообщила о развитии аберрантного генотипа и фенотипа у клеток, выращиваемых в культурах [10].

Клетки были получены стандартным методом из костного мозга мышей линии C57BL/6 и культивированы в течение двух недель, за которые ММСК успевали пройти 34 удвоения популяции.

После прохождения клетками трех пассажей исследователи обнаружили резкое изменение внешнего вида всех культур: в норме адгезивные к пластику и прекращающие деление при достижении плотного монослоя благодаря механизму контактного ингибирования, ММСК после третьего пассажа формировали округлые многослойные колонии, в которых происходила активная пролиферация клеток, что свидетельствовало об утрате контактного ингибирования. Цитофлуориметричес-кий анализ показал, что у клеток менялся профиль экспрессии поверхностных маркеров.

Внутримышечная трансплантация таких видоизмененных клеток приводила к поразительным результатам: ММСК в 100% случаев формировали опухоли как в тканях мышей с отсутствием иммунной системы (мыши линий nude и SCID), так и в мышцах сингенных животных с функциональной иммунной системой. Анализ биопсий опухолей показал, что они являлись саркомами.

Опухоли развивались очень быстро — в течение 3 4 нед., при этом во всех к окончанию этого срока начинался процесс внутреннего некроза.

Метастазы сарком обнаруживались в легких, где также формировались быстро растущие новообразования, состоящие из малодифференцированных мезенхимальных клеток и небольшого количества клеток, дифференцировавшихся в остеогенном направлении, характерном для нормальных ММСК [11].

Клетки, выделенные из образовавшихся сарком, несли множество хромосомных аберраций. Анализ их ка-риотипа показал, что большинство клеток анеуплоидны, а также содержат от одной до семи робертсоновских транслокаций, возникающих в результате слияния двух акроцентрических хромосом.

При проверке кариотипа исходных культур ММСК на третьем-четвертом пассажах обнаружилось, что они также несут сходные генетические аномалии, в отличие от клеток эксплантата костного мозга и клеток первого-второго пассажей.

Таким образом, туморогенный потенциал был приобретен клетками именно в процессе культивирования и не явился результатом трансплантации, а также не был присущ клеткам костного мозга доноров.

Проверка туморогенности ММСК, выделенных из костного мозга другой линии мышей CBalb/cD, показала аналогичные результаты, то есть приобретение хромосомный аномалий и озлокачествление нельзя приписать к свойствам ММСК одной конкретной линии экспериментальных животных.

В то же время, попытка повторить данный эксперимент на ММСК, выделенных из костного мозга беспородных крыс, а также на ММСК человека, напротив, продемонстрировала, что ММСК крысы и человека сохраняют стабильность кариотипа и иммунофенотипа при длительном культивировании, а также не приводят к формированию опухолей после трансплантации животным с индуцированным иммунодефицитом.

Тем не менее, в культурах ММСК крыс все же обнаруживалось некоторое количество тетраплоид-ных клеток, что никак не отражалось на их свойствах.

В 2007 г. сразу в двух независимых лабораториях были подтверждены описанные результаты. Исследовательские группы под руководством S. Aguilar и J.

Tolar показали аналогичное формирование сарком в легких и костях конечностей у мышей с функциональной иммунной системой, получавших внутривенные инфузии сингенных ММСК, перед трансплантацией культивированных in vitro [12,13].

Туморогенность ММСК приобретали на ранних пассажах, однако в данных работах было продемонстрировано, что накопление клетками хромосомных аберраций при культивировании все же зависит от линии мышей, из чьего костного мозга были изолированы ММСК.

Так, например, из 13 культур ММСК, полученных от мышей линии В16/129, ни в одной не происходило накопления генетических аномалий и ни одна не приобрела способности давать начало злокачественным новообразованиям.

Культуры ММСК, полученные от других линий, могли накапливать множественные хромосомные аберрации, но при этом не приобретали туморогенности [13]. Тумороген-ностью обладали только те культуры ММСК, в которых наблюдалась активность фермента теломеразы, отвечающего за поддержание длины теломер хромосом. Следует отметить, что в обеих работах в качестве контроля были использованы ММСК человека, которые, как было показано, ни в одном из случаев трансплантации не давали начала злокачественным новообразованиям, а также сохраняли при культивировании стабильный кариотип.

Говоря о трансформации ММСК животных, нельзя не упомянуть исследование, проведенное под руководством Н. Li в 2007 г.

Авторы этой работы предположили, что в процессе старения ММСК становятся основным типом клеток, в котором происходит накопление хромосомных аберраций, приводящих в конечном итоге к развитию в организме мышей опухолей мезенхимального происхождения [14].

Свое предположение исследователи основывали на том, что некоторые культуры ММСК мыши, не претерпевающие злокачественной трансформации на ранних пассажах, могут озлокачеств-ляться при длительном культивировании в течение более чем десяти пассажей [15]. Согласно гипотезе Н.

Li и его коллег, при старении в костном мозге животного может происходить аналогичный процесс, в результате которого ММСК костного мозга становятся источником опухолей.

В своей работе ученые показали, что ММСК мыши, прошедшие большое количество удвоений в культуре, при системной инъекции приводили к развитию у животных множественных фибросарком в ткани печени, селезенки, семенников, брыжейке кишечника и в костной ткани.

Сходными свойствами обладали ММСК, выделенные из костного мозга старых животных, уже на ранних пассажах, причем у некоторых животных при старении фибросаркомы развивались спонтанно, т.е. без экспериментального вмешательства. Было показано, что источником этих спонтанно развивавшихся фибросарком также были костномозговые стромальные клетки, которые при выделении и системной трансплантации реципиентам вновь давали начало злокачественным новообразованиям, подпадая, таким образом, под определение «раковых стволовых клеток» («cancer stem cells») [16]. Li Н. и его коллеги работали на мышах линии C57BL/6J, для чьих ММСК не было ранее продемонстрировано склонности к злокачественной трансформации, по крайней мере, на ранних пассажах.

При старении в клетках происходили многочисленные нарушения продукции ростовых факторов (в частности, Fgf1), факторов, ответственных за реорганизацию внеклеточного матрикса, за миграцию и, что особенно важно, происходило подавление экспрессии генов-супрессоров опухолевого роста р21, р53 и itga5, а также реактивация факторов, экспрессирующихся в эмбриональных стволовых клетках (Klf4, 0ct4, Sox2 и c-myc), а также в клетках агрессивных злокачественных опухолей [17]. Таким образом, изменения, происходившие при старении с ММСК мыши, были аналогичны изменениям, обнаруживаемым в клетках злокачественных опухолей человека [18].

Изменения свойств ММСК человека при культивировании in vitro и последствия трансплантаций таких клеток в организм

Данные относительно ММСК человека противоречивы. В 2007 г.

было проведено весьма доказательное исследование, показавшее, что ММСК человека, выделенные из костного мозга здоровых доноров, не склонны к накоплению хромосомных аберраций при длительном (до 25 пассажей) культивировании, сохраняют стабильный кариотип in vitro и по достижении «точки кризиса» или «лимита Хейфлика» апоптотически гибнут [6,7]. Авторы данной работы изучили 10 культур ММСК, и ни в одной из них в стандартных условиях культивирования не происходило нарушений экспрессии поверхностных маркеров, изменений кариотипа, реактивации протоонкогенов и активации теломеразы. Тем не менее, исследователи особенно отметили, что клетки, полученные от разных доноров, имеют существенно различные характеристики, а именно — на разных пассажах достигают «точки кризиса» (от 3-го до 25-го) и обладают различной пролиферативной активностью.

В то же время, ранее, в 2005 г., исследовательской группой под руководством D. Rubio для ММСК, выделенных из жировой ткани человека, было показано, что, после прохождения клетками около 50 пассажей in vitro, в них может происходить накопление геномных нарушений и, как следствие, злокачественная трансформация [19].

Способность таких клеток к туморогенезу авторы проверяли на мышах с индуцированным облучением иммунодефицитом (Balb/c-SCID).

Туморогенные ММСК (тММСК), прошедшие стадию кризиса, характеризовались потерей свойства контактного ингибирования в культуре in vitro, отсутствием экспрессии основных поверхностных маркеров МСК — CD90 и CD105, имели измененное строение веретена деления и нарушенную морфологию.

Большинство из них несло трисомии, полиплоидии и другие числовые и структурные аберрации в хромосомном наборе. Системная трансплантация таких клеток мышам приводила к формированию множественных опухолей у всех (п = 38) экспериментальных животных.

В клетках опухолей обнаруживалась реактивация протоонкогена с-тус и высокая экспрессия анги-огенного фактора VEGF. Авторы данной работы также проанализировали 10 культур ММСК от разных доноров, показав, что после прохождения более чем 50 пассажей и обхода «точки кризиса» пролиферация и накопление геномных нарушений происходит в 50% культур. Аналогичные результаты были получены в экспериментах с ММСК, выделенных из жировой ткани мышей линий C57BL/6 и CD1.

Работа D. Rubio и коллег стала первым описанием спонтанной трансформации не только ММСК, но и вообще клеток человека в культуре.

В том же году полученные ими результаты были воспроизведены в независимой лаборатории на ММСК, полученных из костного мозга человека, с тем лишь замечанием, что в качестве еще одного прогностического фактора трансформации научная группа под руководством Y.

Wang предложила экспрессию клетками поверхностного маркера эндотелиальных клеток-предшественниц CD133 [20]. Также Y. Wang и коллеги отметили, что трансформация происходит лишь в 1 из 40 культур МСК, а не в 50% случаев — по-видимому, это в большой степени зависит от генотипа доноров ММСК.

В 2008 г. группа D. Rubio подтвердила свои результаты, проведя исчерпывающий анализ генетических изменений, происходящих с ММСК при длительном культивировании, с помощью ДНК-микрочипов [21].

Исследователи предположили, что, поскольку озлока-чествление нормальной клетки — сложный многоступенчатый процесс [22], то должен существовать общий механизм, приводящий к трансформации ММСК в культуре.

Анализ изменения экспрессии генома ММСК после вступления в фазу клеточного старения, до и после прохождения точки кризиса, действительно выявил определенные закономерности, общие для всех трансформированных культур, и позволил сформулировать последовательность ключевых молекулярных событий, приводящих к трансформации ММСК.

Согласно концепции D. Rubio, трансформация ММСК проходит в два последовательных этапа:

1. На первом этапе происходит активация протоонкогена с-тус и подавление активности гена-супрессора опухолевого роста р16, благодаря чему после прохождения стадии кризиса клетки продолжают активно пролиферировать.

При этом также происходит экспрессия гена теломеразы tert и ее активация в клетке, делеция локуса Ink4a/Arf и активация протоонкогена Rb.

Недавно этой же группой исследователей на ММСК мыши было показано, что для запуска злокачественной трансформации клеток достаточно одновременного ингибирования двух генов-супрессоров опухолевого роста, р21 и р53 [23], но насколько эти данные соотносимы с ММСК человека, на данный момент не выяснено.

2. На втором этапе трансформации в клетке происходят нарушения экспрессии генов, ассоциированных с митохондриальным метаболизмом, генов, чьи продукты отвечают за репарацию ДНК, а также регуляторов клеточного цикла.

В 2009 г. в научной литературе появилось последнее сообщение о злокачественной трансформации ММСК человека, изолированных из костного мозга [24].

Группа исследователей из Университета Бергена (Норвегия) продемонстрировала, что при длительном культивировании (более 100 пассажей) 45,8% культур ММСК (в работе — 11 из 24) претерпевают злокачественную трансформацию.

При этом в клетках происходят события, аналогичные описанным ранее [19,20], а также обнаруживается потеря дифференцировочного потенциала — трансформированные ММСК при специфической индукции были способны вступать лишь в ранние стадии остеогенной дифференцировки, и не отвечали на адипогенные и хондрогенные стимулы.

Авторы данной работы также особенно отмечают агрессивность и активное метастазирование образовывавшихся из трансплантированных ММСК сарком. Быстрый рост опухолей G.V. Rosland и коллеги, как и другие исследователи, склонны связывать с повышенной продукцией недифференцированным мезенхимными клетками сарком эндотелиального фактора роста сосудов VEGF, что характерно и для нормальных ММСК [25].

Заключение

Суммируя результаты немногочисленных исследований в области злокачественной трансформации ММСК в культуре, можно назвать ряд неотъемлемых признаков, последовательно приобретаемых клетками как экспериментальных животных, так и человека при озлокачествлении:

1. Изменение внешнего вида клеток, потеря ими характерной фибробластоподобной формы;

2. Потеря контактного ингибирования;

3. Ускорение пролиферации (период удвоения популяции — около 12ч);

4. Изменение строения веретена деления;

5. Накопление числовых и структурных хромосомных аберраций;

6. Реактивация гена теломеразы tert и ряда протоонкогенов, чья экспрессия характерна для эмбриональных стволовых клеток, в частности, с-тус и Rb; подавление генов-супрессоров опухолевого роста Cpi 6, р21, р53);

7. Многочисленные нарушения экспрессии генов, чьи продукты ответственны за ключевые процессы в клетке: пролиферацию, контроль клеточного цикла, метаболизм (так называемых housekeeping genes);

8. Приобретение туморогенных характеристик, образование сарком и фибросарком при трансплантации экспериментальным животным с индуцированным иммунодефицитом .

В целом, работы в данной области можно разделить на исследования, где описаны спонтанные изменения генетического материала клеток на ранних пассажах, и на исследования, касающиеся длительного культивирования ММСК и нарушений, возникающих в клетках в связи с процессами старения и обхода «точки кризиса».

Следует отметить, что, по утверждениям большинства авторов, к трансформации в культуре склонны главным образом ММСК мыши, и только для них на сегодняшний день продемонстрирован феномен злокачественной трансформации на ранних пассажах. Мы предполагаем, что это связано с инбредностью линий.

Известно, что в генетическом материале инбредных мышей накапливаются так называемые «молчащие» мутации, а также для них характерен феномен дрифта генов [26].

Этим можно объяснить и различную склонность к трансформации культур ММСК, полученных от разных линий мышей, хотя к настоящему времени не было проведено специальных исследований, авторы которых ставили бы перед собой задачу оценить зависимость вероятности злокачественной трансформации ММСК либо других типов клеток от степени инбредности линии экспериментальных животных.

Несмотря на то, что авторы обсуждавшихся работ показали, что в первичных культурах ММСК животных не обнаруживается структурных и числовых нарушений хромосомного набора, нельзя утверждать, что клетки начинают трансформироваться непосредственно в культуре. В 2006 г. в лаборатории профессора 3. Файнберга (A.

Feinberg) было доказано, что задолго до появления единичных мутаций и перестроек генома происходят нарушения эпигенетических профилей ДНК клеток [27].

В своей работе профессор Файнберг особенно отметил, что клетки, несущие эпигенетические нарушения (главным образом, ошибки в метилировании ДНК), имеют нормальную морфологию и нормальный кариотип, и лишь при детальном исследовании профиля эпигенетических модификаций в них можно выявить признаки скорой трансформации.

По-видимому, отдельные подобные клетки могут находиться в костном мозге и, попав в благоприятные условия культуры in vitro, эти клетки начинают активно пролиферировать, благодаря чему происходит ускоренная перестройка их генома и быстрое накопление хромосомных аберраций, приводящее к изменениям морфологии клеток и их иммунофенотипа.

Теоретически, подобные ММСК, пребывающие в стадии «пре-трансформации», могут обнаруживаться и в костном мозге человека, однако на сегодняшний день к такому заключению нет экспериментальных предпосылок, описанных в научной литературе. Таким образом, применительно к мыши можно сделать заключение о том, что мезенхимальные стромальные клетки являются источником спонтанно развивающихся сарком, но применительно к человеку такого заключения сделать нельзя.

Характеристики ММСК мыши и человека существенно разнятся, и МСК мыши нельзя в полной мере считать модельным объектом для изучения ММСК человека [28, 29].

Несомненно, склонность ММСК мышей инбредных линий к трансформации на ранних пассажах должна обратить особенное внимание на контроль свойств ММСК человека, предназначенных для клинического применения, однако ни в коей мере не указывает на опасность трансплантации ММСК, подвергшихся недолгой (по крайней мере, до 10 пассажей) экспансии в культуре. Следует ожидать, что ММСК, полученные от отдельных доноров, могут нести эпигенетические нарушения и находиться в «пре-трансфор-мированном» состоянии, в результате чего произойдет их злокачественная трансформация в культуре на ранних пассажах. Возможная регистрация подобных случаев для ММСК человека, учитывая значительное количество уже собранных экспериментальных и клинических данных, не должна быть расценена как указание на негативное воздействие на клетки процесса культивирования. Тем не менее, очевидно, что длительное культивирование, при котором клетки проходят огромное количество делений, может, в отсутствие физиологического микроокружения и функциональной иммунной системы, привести к нежелательным последствиям.

Источник: http://genescells.ru/article/spontannaya-zlokachestvennaya-transformatsiya-multipotentnyih-mezenhimalnyih-stromalnyih-kletok-v-kulture-proishodit-li-ona-v-deystvitelnosti/

Трансформация нормальных клеток в опухолевые

злокачественно трансформированные клетки характеризуются

Общие положения

Опухоли способны возникать спонтанно, без видимых на то причин, а также могут быть индуцированы. У человека, как правило, появляющиеся опухоли – это спонтанные, хотя отличить спонтанно возникшую опухоль от индуцированной чрезвычайно трудно. Опухоли, искусственно вызванные, называются индуцированными.

Индуцировать канцерогенез способны различные химические вещества (метилхолантрен, бензпирен, афлатоксин В1), физические факторы (ультрафиолетовый свет, ионизирующая радиация), вирусы (папова-, герпес-, адено- и ретровирусы).

У человека 3 типа вирусов тесно связаны с опухолями, это вирус Эпштейна-Барр (лимфома Беркита), цитомегаловирус (саркома Капоши) и вирус папилломы.

В основе злокачественной трансформации клеток лежат изменения в их геноме.

К озлокачествлению клеток могут приводить мутации, изменяющие генетический материал, либо реактивация «молчащих» эмбриональных генов, усиление или подавление функционирования «нормальных» генов, ответственных за пролиферацию и дифференцировку клеток, а также появление новых генов, как это наблюдается при вирусной индукции канцерогенеза. Гены, связанные с опухолевой трансформацией клеток, получили название онкогенов; в нормальных клетках они представлены в виде проонкогенов. Проонкогены в нормальных клетках функционируют как важные регуляторы их жизнедеятельности. Они кодируют молекулы, контролирующие и регулирующие клеточный рост, дифференцировку клеток, процессы проведения регуляторных (активационных и супрессирующих) сигналов внутрь клетки, процессы трансляции, нуклеинового обмена, апоптоза.

Известные к настоящему времени проонкогены и кодируемые ими молекулы приведены в таблице 6-1. По своим функциональным особенностям они могут быть разделены на три категории: 1) гены, индуцирующие клеточную пролиферацию; 2) гены, подавляющие клеточную пролиферацию, опухолесупрессирующие гены; 3) гены апоптоза.

Таблица 6-1. Некоторые проонкогены и кодируемые ими молекулы.

Гены Кодируемые продукты
Гены, кодирующие факторы, способствующие клеточной пролиферации
1. Ростовые факторы sis 2. Рецепторы факторов роста fms erbB neu erbA 3. Трансдукторы srs abl Ha-ras N-ras K-ras 4. Факторы транскрипции myc jun fos     тромбоцитарный ростовой фактор (PDGF)   рецептор колониестимулирующего фактора 1 (CSF-1) рецептор эпидермального фактора роста (EGF) белок (HER2), связанный с EGF- рецептором рецептор тиреоидного гормона   тирозинкиназа тирозинкиназа ГТФ-связанные белки с ГТФ-азной активностью ГТФ-G-связанные белки с ГТФ-азной активностью ГТФ-связанные белки с ГТФ-азной активностью     ДНК-связанные белки компонент фактора транскрипции АР1 компонент фактора транскрипции АР1
Антиопухолевые гены (гены, кодирующие продукты, подавляющие клеточную пролиферацию)
Rb p53   DCC APC NF1 ингибитор ретинобластомы ядерный белок, подавляющий образование мелкоклеточного рака легких и толстой кишки супрессор карциномы толстой кишки супрессор аденоматозного полипоза супрессор нейрофиброматоза  
Гены, контролирующие апоптоз
bcl-2 супрессор апоптоза  

Первая категория проонкогенов и их онкогенных копий кодирует белки, которые функционируют как факторы роста (тромбоцитарный фактор роста (PDGF) или рецепторы к факторам роста (рецептор колониестимулирующего фактора 1 (R-СSF1)), рецептор эпидермального фактора роста (R-EGF), рецептор тиреоидного гормона).

Обычно одна популяция клеток продуцирует ростовые факторы, а другая экспрессирует рецепторы к ним. В нормальных условиях эти процессы тщательно регулируются и тонко сбалансированы.

Установлено, что повышенная продукция факторов роста или повышенная экспрессия рецепторов, их воспринимающих, способны приводить к повышенному и неконтролируемому клеточному росту.

Другие продукты, кодируемые этой категорией проонкогенов, участвуют в трансдукции сигнала с поверхности внутрь клетки (тирозинкиназы, ГТФ-связанные белки с ГТФ-азной активностью) и в процессах транскрипции (ДНК-связанные белки). Повышенная активность каждого из названных проонкогенов способна стимулировать клеточный рост.

Вторая категория проонкогенов – антионкогены кодируют белки, подавляющие клеточный рост. Инактивация этих генов приводит к развитию опухоли. К ним относятся гены Rb, p53, DCC, APC, NF1.

Например, известно, что инактивация гена Rb приводит к развитию у детей редкого наследственного заболевания, такого, как ретинобластома. Опухоль развивается из предшественников нервных клеток сетчатки.

Мутация в гене р53, который кодирует ядерный фосфопротеин, приводит к развитию в 90% случаев мелкоклеточного рака легкого и более чем в 50% случаев рака груди и рака толстой кишки.

Третья категория проонкогенов кодирует белки, регулирующие запрограммированную клеточную смерть (подавляющие или индуцирующие апоптоз). В этой категории генов хорошо изучен ген bcl-2.

Установлено, что bcl-2 является важным регулятором продолжительности жизни гемопоэтических клеток, Т- и В-лимфоцитов.

Интересно, что вирус Эпштейна-Барр также содержит ген, подобный bcl-2, и через инкорпорацию этого гена способен вызывать супрессию апоптоза в инфицированных клетках и тем самым нарушать баланс между процессами естественной гибели клеток и их новообразованием.

Также онкогены были выявлены у ряда вирусов. Так, у вируса саркомы Роус был идентифицирован онкоген, названный v-src, который кодирует протеинкиназу 60-кD, которая катализирует присоединение фосфата к остаткам тирозина на белках. При переносе этого онкогена в нормальные клетки последние подвергаются злокачественной трансформации.

Серией работ показано, что превращение нормальных клеток в опухолевые может происходить в результате хромосомной транслокации. Такой пример приведен на рисунке 6-1.

Рис.6-1. Хромосомные транслокации при хроническом миелолейкозе (А) и лимфоме Беркита (Б)

Как видно на рисунке, при лимфоме Беркита ген c-myc (клеточный проонкоген) перемещается со своего нормального положения в хромосоме 8 в кластер гена тяжелой цепи иммуноглобулина на хромосому 14.

В результате этой транслокации происходит активация этого гена и усиление синтеза кодируемого им с-белка, который, как известно, функционирует как фактор транскрипции.

При хронической миелоидной лейкемии клетки больных содержат филадельфийскую хромосому, которая образуется в результате транслокации генов между 9 и 22 хромосомами.

Суммируя накопленный к настоящему времени материал, можно заключить, что трансформация нормальных клеток в опухолевые может происходить в результате встраивания вирусных онкогенов в геном клетки, хромосомных транслокаций проонкогенов, что приводит к их активации и трансформации клеточных проонкогенов в онкогены под влиянием химических канцерогенов, физических факторов, вирусной инфекции.

Все эти процессы сопровождаются нарушением нормального функционирования генов, которые в нормальных условиях выполняют важные регуляторные функции. В результате изменения функциональной активности генов происходит изменение количества (увеличение или снижение) регуляторных молекул и их активности, что в итоге приводит к расбалансировке между процессами размножения клеток и их гибелью.

Приведенное заключение подтверждается тем, что во многих опухолевых клетках, в отличие от нормальных, содержатся множественные копии клеточных онкогенов, ответственных за клеточную пролиферацию, что в свою очередь способно приводить к увеличению продукции молекул, усиливающих клеточный рост. Так, во многих раковых клетках выявляется повышенная экспрессия рецепторов к эпидермальному фактору роста, который кодируется геном c-erbB, а при раке груди наблюдается усиленный синтез рецепторов к фактору роста, кодируемого c-neu.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/2_124644_transformatsiya-normalnih-kletok-v-opuholevie.html

Medic-studio
Добавить комментарий