Опухоль и организм
1. Опухоль и организм
В своей борьбе со злокачественными опухолями организм строит несколько линий защиты. К ним в первую очередь относятся уже описанные выше клеточные и молекулярные механизмы, препятствующие образованию клона малегнизированных клеток благодаря блокированию митоза у клеток с состоявшимися мутациями генома или самоуничтожению таких
Рис. 6. Схема мутационного канцерогенеза
клеток путем апоптоза. Однако, если клон переродившихся клеток все же образовался, в борьбу с ним вступает иммунная система организма.
1.1. Противоопухолевый иммунитет
Наличие у организма человека противоопухолевого иммунитета прямо и косвенно доказывается благодаря многочисленным экспериментальным исследованиям и клиническим наблюдениям. Так, известно, что при наличии у человека одной из форм иммунодефицитов вероятность возникновения злокачественных опухолей возрастает в 10000 раз. Тимэктомия у экспериментальных животных так же резко увеличивает у них число онкологических заболеваний. К такому же результату приводит и применение иммудепрессивной терапии у больных, перенесших пересадку каких-либо органов.
Первые сведения об этом были получены при изучении отдаленных результатов лечения иммунодепрессантами больных с трансплантированной почкой. Статистические исследования показали, что иммуннодепрессантная терапия после пересадки почки (с целью подавления иммунитета организма и предотвращения процесса отторжения трансплантированного органа) ведет к значительному учащению онкологических заболеваний.
Так, по данным мировой статистики, в 1969 году у больных с трансплантированной почкой на фоне применения иммунодепрессантов отмечалось развитие опухолей в семи случаях на тысячу больных, а в 1971 году (то есть с удлинением срока применения препаратов, подавляющих иммунитет) - в 11.6 случаев на тысячу. В то же время за период с 1969 по 1971 год у больных того же возраста, перенесших операции, по своему объему и травматичности близкие к трансплантации почки (но, естественно, без применения иммунодепрессантов), частота онкологических заболеваний составила всего 0.08 случая на тысячу больных.
Рекомендуемые материалы
Введение антилимфоцитарной сыворотки (подавляющей активность Т-лимфоцитов) больным с пересаженными органами также привело к увеличению частоты возникновения злокачественных опухолей.
Кроме того, уже достаточно давно было доказано, что по своему антигенному составу клетки злокачественных опухолей отличаются от нормальных клеток организма.
В 30-х годах двадцатого столетия Витебски обнаружил наличие в организме антител к опухолевой ткани. В 50-х годах прошлого века Л.А.Зильбер путем воспроизведения анафилактического шока к белкам опухолевой ткани у животных того же вида доказал наличие в опухолях антигенов, чужеродных для организма хозяина. В 1953 году Фоли окончательно опроверг концепцию, согласно которой опухолевые клетки, поскольку они родились из обычной клетки организма, имеют одинаковое генетическое строение с нормальными, а, следовательно, не содержат в себе носителей чуждой для организма генетической информации - антигенов. Фоли индуцировал метилхолантреном опухоль у мыши, а после удаления и реимплантации этой опухоли установил, что ее повторная пересадка сопровождается отторжением, в то время как реимплантация нормальной ткани отторжения не вызывает.
7.1.1. Антигены злокачественных опухолей
В настоящее время идентифицируется несколько типов опухолевых антигенов.
Антигены опухолей, индуцированных канцерогенными факторами. Эти антигены строго индивидуальны. Они различны у разных индивидуумов (и в нескольких опухолях у одной и той же особи), даже если опухоли были индуцированы одним и тем же фактором. Это касается как химических, так и физических канцерогенов. Антигенный полиморфизм опухолей, возникших при химическом канцерогенезе вполне укладывается в приведенную выше теорию мутационного развития злокачественных новообразований.
Антигены опухолей, индуцированные вирусами. Эти антигены идентичны, как для нескольких опухолей у одного объекта, так и для опухолей у разных особей, если они индуцированы одним и тем же вирусом. Эта особенность также соответствует существующим представлениям о механизмах вирусного канцерогенеза: при индукции опухоли одним и тем же вирусом на ДНК клетки «переписывается» одна и та же информация.
Эмбриональные антигены. У ряда опухолей обнаружены антигены, характерные для эмбриональной ткани, что, с одной стороны свидетельствует об эмбриолизации опухолевой ткани (о чем уже говорилось выше в разделе, посвященном опухолевому атипизму), а с другой - вполне согласуется с теорией эмбриональных зачатков Конгейма. Голд назвал их карциноэмбриональными антигенами (КЭА).
Потеря клетками злокачественной опухоли своих антигенов. Упрощение антигенного состава клеток злокачественных опухолей – это один из известных способов, благодаря которому клетки злокачественных опухолей успешно преодолевают иммунологический надзор организма. В частности, благодаря делеции генов главного комплекса гистосовместимости (МНС 1 класса) клетки злокачественных опухолей не имеют белков этого комплекса на своей мембране и, следовательно, не могут быть обнаружены Т-лимфоцитами (Т-киллерами). Кроме того, за счет активации в опухолевых клетках специфических ферментов – металлопротеаз, они способны сбрасывать свои антигены («шеддинг» рецепторов) и, тем самым, становиться неузнаваемыми для иммунной системы организма.
7.1.2. Механизмы противоопухолевого иммунитета
Детальное изучение противоопухолевого иммунитета показало, что существует большое сходство между ним и трансплантационным иммунитетом. Выяснилось, что в иммунной защите организма против развивающейся опухоли решающая роль принадлежит не гуморальным факторам (антителам), а клеточным (лимфоцитам). Роль последнего фактора была выявлена достаточно давно. Еще в 1909 году Н.Н.Финогенов отметил, что раковые опухоли с выраженной плазмоцитарно-лимфоидной инфильтрацией в строме растут медленнее и дают метастазы позже, чем опухоли, в строме которых эта инфильтрация либо слабо выражена, либо отсутствует. Берг в 1959 году установил, что больные, оперированные по поводу рака молочной железы, жили тем дольше после операции, чем сильнее в опухоли была выражена лимфоидная инфильтрация: послеоперационный срок жизни 73% больных с выраженной лимфоидной инфильтрацией в опухоли превышал десять лет. У пациентов без лимфоцитарной инфильтрации опухоли срок жизни был значительно короче, чем у больных первой группы, у которых к тому же очень редко отмечались метастазы опухолей в подмышечные лимфатические узлы, чего нельзя было сказать о больных второй группы.
В 1961 году Миллер и Гуд установили, что удаление тимуса у экспериментальных животных приводит к учащению возникновения и к сокращению латентного периода развития опухолей, индуцированных вирусами или химическими канцерогенами, а также снижает резистентность животных к трансплантируемым опухолям. В то же время, если у животного удалить тимус, а затем произвести его пересадку от другого животного (естественно, при работе на животных одной генетической линии), то резистентность к злокачественным новообразованиям в значительной степени восстанавливается.
Данные вскрытий показывают, что у людей, погибших от злокачественных опухолей, значительно более резко, чем у больных того же возраста, умерших от других заболеваний, выражены атрофические изменения в тимусе.
Итак, все приведенные данные говорят о том, что в резистентности организма к опухолям важную роль играют лимфоциты (прежде всего - Т-лимфоциты).
Помимо Т-цитолитические лимфоцитов (Т-киллеров) значительную роль в противоопухолевом иммунитете играют клетки – естественные киллеры (NK-клетки), представляющие собой крупные гранулярные лимфоциты независимые от вилочковой железы. Характерной особенностью этих клеток является то, что они реагируют на опухолевые клетки, лишенные главного комплекса гистосовместимости, то есть именно на те клетки, которые уходят из- под надзора Т-киллеров.
Другая особенность противоопухолевого иммунитета заключается в том, что, как и после трансплантации органов и тканей, при онкологических заболеваниях наблюдается феномен усиления, когда антитела блокируют как рецепторы Т-киллеров, так и, обволакивая опухолевые клетки, препятствуют выявлению их антигенов, «усиливая» таким образом опухоль. Однако по отношению к против свободных злокачественных клеток (лейкозы, метастатические клетки) антитела обладают разрушающим действием.
Долгое время среди онкологов бытовало мнение о том, что развившаяся в организме опухоль резко снижает уровень его резистентности к инфекционным заболеваниям, то есть считалось, что опухоли подавляют иммунитет. Однако, более детальное изучение иммунитета при опухолях заставило коренным образом изменить взгляд на последовательность процессов, развивающихся в организме при опухолевой болезни.
В настоящее время мы имеем возможность сформулировать принцип взаимоотношения опухолей и иммуногенной реактивности организма, диаметрально противоположный тому, который был ранее: сначала - подавление иммунитета, а затем на этом фоне - возникновение опухоли.
В соответствии с гипотезой, принадлежащей Макфарлану Барнету, и получившей название иммунологического надзора, иммунная система организма осуществляет контроль за появлением чужеродных, опухолевых антигенов, включая при необходимости механизмы разрушения нарождающихся бластомных клеток. Формирование системы иммунологического надзора («иммунологической полиции» по Барнету) произошло, по-видимому, на определенном этапе эволюции. Хотя опухоли и свойственны всему живому, тем не менее, у позвоночных организмов они встречаются значительно чаще, нежели у беспозвоночных, у которых крайне примитивна и система иммунитета (по существу, о сформированной многоплановой иммунной защите можно говорить только относительно позвоночных). А когда в процессе эволюции два фактора возникают практически одновременно, всегда следует задать вопрос: а нет ли между ними связи? Относительно иммуно- и канцерогенеза можно предположить, что такая связь есть. Характерной особенностью и иммуно- , и канцерогенеза является высокая изменчивость соответствующих клеток под влиянием специфического раздражителя: антигенного или канцерогенного фактора. Но одно из этих проявлений - иммунная защита, другое - путь к неизбежной гибели. И если два этих механизма сформировались одновременно и в то же время позвоночные организмы не погибли, а выжили, логично предположить, что система иммунной защиты явилась весомым противодействием системе злокачественного роста. Барнет полагает, что механизм озлокачествления клеток появился первым, а возникновение иммунной защиты было лишь реакцией на появление «клеток-убийц». Но поскольку эти клетки содержали чужеродные для организма антигены, иммунная защита стала реагировать на чужеродные антигены вообще. Другими словами, система иммунитета сформировалась прицельно для борьбы со злокачественными клетками, а ее противодействие инфекциям представляет собой лишь побочный эффект основного процесса - борьбы с опухолями.
Что касается опухолей, то, возможно, под влиянием самых различных канцерогенных факторов, бластомные клетки возникают в организме достаточно часто. Но если «иммунологический надзор» действует эффективно, то эти клетки уничтожаются иммунными силами организма, не успев размножиться до такой массы, чтобы превратиться в злокачественную опухоль. И лишь в случае «ускользания» опухолевых клеток из-под надзора иммунной системы, происходит возникновение уже не отдельных опухолевых клеток, а опухоли как целого.
В каких же случаях может происходить это «ускользание»? Когда иммунный ответ на опухолевый антиген может быть неэффективным?
7.1.3. Эффективность противоопухолевой защиты организма
В настоящее время высказывается семь возможных предположений о причине возникновения ситуаций, ведущих к запаздывающему или неэффективному иммунному ответу при возникновении злокачественных новообразований:
1. Иммунная реактивность организма подавляется какими-то неспецифическими (то есть не онкогенными) факторами (например, в результате хронических заболеваний, истощивших иммунную систему, при СПИДе, вследствие воздействия радиационного фактора и т.д.).
2. Циркулирующие в крови противоопухолевые антитела вызывают «феномен усиления» опухоли.
3. «Противоопухолевые» рецепторы Т-лимфоцитов блокируются опухолевыми антигенами, циркулирующими в крови, в результате чего эти лимфоциты не могут участвовать в процессе отторжения опухоли.
4. Если опухолевые клетки образовывались еще в организме плода, то даже если они не стали инициаторами канцерогенеза, к их антигенам развивается явление иммунологической толерантности и в постнатальном периоде при их новом возникновении эти антигены воспринимаются не как «чужие», а как «свои».
5. Предполагают, что опухоли выделяют субстанции, обладающие выраженным иммуннодепрессантным действием (бесспорных доказательств этого явления пока не имеется).
6. Скорость роста опухоли опережает скорость развития иммунного ответа.
2. Баланс взаимодействия иммунной системы и опухоли определяется генетическими факторами.
7.2. Метастазирование злокачественных опухолей
Особенностью злокачественных опухолей является их способность к метастазированию, то есть к отрыву от опухоли отдельных клеток и переносу их в другие органы с последующим развитием на месте их имплантации аналогичного новообразования.
Существуют три пути метастазирования опухолевых клеток:
- гематогенный - по кровеносным сосудам;
- лимфогенный - по лимфатическим сосудам;
- тканевой - непосредственно от одной соприкасающейся ткани к другой или по межтканевым пространствам.
Наиболее часто метастазирование происходит лимфогенным путем, причем в регионарных лимфатических узлах метастазы могут оказаться вскоре после возникновения “материнской” опухоли. Поэтому при хирургических операциях по поводу злокачественных опухолей удаляют не только пораженный орган или значительную его часть, но и регионарные лимфатические узлы.
Долгое время считали, что процесс метастазирования связан только с особенностями строения опухоли и не зависит от организма. Отрыв бластомных клеток и их перемещение по одному из трех указанных выше путей объясняли (и эти объяснения справедливы) следующими причинами. Во-первых, кровеносные и лимфатические сосуды, проходящие через опухоль, имеют одну важную особенность: в их стенку входят клетки опухолевой ткани, вследствие чего эти клетки легко попадают в крово - и лимфоток. Во-вторых, вследствие ослабления сцепления между опухолевыми клетками они легко отрываются от опухоли. В-третьих, большинство опухолей имеет довольно рыхлую строму, что также облегчает отрыв клеток.
Однако с течением времени начали накапливаться факты, которые свидетельствовали о том, что метастазирование - не просто механический, пассивный процесс переноса опухолевых клеток, а активный. Во-первых, было замечено, что для превращения метастаза в опухолевый очаг необходим определенный латентный период между попаданием опухолевой клетки в орган и развитием в этом органе новообразования. Во-вторых, метастаз превращается в опухоль далеко не в каждом органе, в который он попадает, а только в некоторых. Иногда опухоли дают метастазы в весьма отдаленные от материнской опухоли органы. Например, хорионэпителиома матки чаще всего метастазирует в легкие, а “излюбленный” регион метастазирования рака легкого - головной мозг. Таким образом, судя по этим двум особенностям (латентному периоду и метастазированию в отдаленные органы), ткань, в которую попал метастаз, должна быть способной этот метастаз воспринять.
Причины трансформации метастазов в опухоли пока еще недостаточно изучены. На современном этапе развития онкологии еще нельзя сказать, что должно произойти в ткани, чтобы она стала готовой к превращению метастаза в опухоль. По-видимому, здесь играют роль реактивные свойства тканей, связанные с их местными иммунными особенностями. Кроме того, в организме есть ряд тканей и жидкостей, не пропускающих через себя метастазы, как, например, гематоэнцефалический барьер. Поэтому опухоли центральной нервной системы метастазируют только в ее пределах, а опухоли других органов редко метастазируют в мозг.
7.3. Раковая кахексия
Важной особенностью, свойственной ряду злокачественных опухолей, является развитие у больного злокачественной опухолью кахексии, то есть состояния крайнего истощения. Поскольку чаще всего кахексию вызывает опухоль эпителиальной ткани, то есть рак, ее обыкновенно называют раковой кахексией.
Механизмы развития кахексии в основном сводятся к следующему.
Кахексия чаще всего сопровождает опухоли желудочно-кишечного тракта. Поэтому ее возникновение вначале связывали с нарушением деятельности пищеварительных желез, патологией всасывания в кишечнике, нарушением поступления питательных веществ в организм, вследствие чего и развивается истощение. К этому добавляется также и то, что при опухоли могут возникать сильные боли, вследствие чего у больного нарушается аппетит, и он меньше ест. Кроме того, при злокачественных опухолях желудочно-кишечного тракта (в частности, при раке желудка) часто возникает отвращение ко многим видам пищи, например, к мясу. В результате этих нарушений в организм поступает мало белков, и он истощается. Безусловно, все указанные факторы могут играть определенную роль в развитии раковой кахексии. Однако нередко наблюдаются случаи, которые не могут быть объяснены данными причинами. Например, при таком виде рака желудка, как скирр, который резко деформирует желудок и нарушает его моторную и секреторную функции, тем не менее, как правило, кахексия не возникает. В то же время некоторые формы рака, при которых опухоли бывают небольшими по величине и не могут существенно влиять на секрецию и моторику желудка, нередко сопровождаются быстро развивающейся кахексией. Таким образом, объяснять развитие кахексии только непосредственным влиянием опухоли на желудочно-кишечный тракт нельзя. Поэтому была высказана мысль о том, что опухоли продуцируют какое-то токсическое вещество, вызывающее кахексию. Однако все эксперименты по выделению в чистом виде этого гипотетического «кахетотоксина» закончились неудачей.
Затем были получены данные, которые дали возможность связать развитие раковой кахексии с глубокими изменениями метаболизма опухолевой ткани, оказывающими влияние на обмен веществ организма в целом. Эти особенности можно свести к следующим основным положениям.
1. Быстрорастущие опухоли «перехватывают» у других тканей предшественники пиримидиновых нуклеотидов, стремительно вовлекая их в образование собственных нуклеиновых кислот. Тем самым ослабляется синтез белков в других тканях и масса последних уменьшается.
2. Опухоли являются своеобразными «ловушками» аминокислот, в том числе и незаменимых, что также сказывается на биосинтезе белков в других тканях.
3. Опухоли успешно конкурируют с нормальными тканями за целый ряд витаминов, поглощая их значительно интенсивнее. Таким образом, ткани организма обедняются витаминами, что отрицательно сказывается на процессах белкового синтеза, коферментами которого многие витамины являются.
4. Аналогичная ситуация возникает и в отношении глюкозы, которая в опухоли (прежде всего вследствие интенсификации процессов ее анаэробного расщепления) с аномально высокой скоростью метаболизируется до молочной кислоты. В результате этого концентрация глюкозы в опухолевой ткани падает практически до нулевого уровня, и глюкоза начинает из организма насасываться в опухоль, как в вакуум, а другие ткани лишаются главного энергетического субстрата. Может также развиться гипогликемия. При массивных опухолях, массой 1 - 10 кг, развивается глубокая прогрессирующая гипогликемия, для предупреждения которой приходится ежедневно вводить больным большие количества глюкозы. Все это ведет к нарушению протекания в тканях процессов белкового синтеза, требующего для себя значительного количества энергии.
Организм включает все возможные механизмы для предотвращения возникновения гипогликемии, в частности, резко активируется глюконеогенез, в процессе которого глюкоза синтезируется из не углеводных продуктов, в том числе, и из аминокислот. Бурт и Лоури показали, что при искусственной блокаде процессов глюконеогенеза в организме с опухолью уже через час после начала этой блокады развивается глубочайшая, несовместимая с жизнью гипогликемия. Однако этот защитный в отношении синтеза глюкозы механизм приводит к уменьшению количества аминокислот и усилению нарушений процессов белкового синтеза.
Поистине отчаянные усилия организма нормализовать нарушенный опухолью углеводный обмен приводят к глубоким изменениям биоэнергетических процессов. В условиях нарастающей гипогликемии начинает функционировать цикл Кори, в процессе которого происходит образование глюкозы из пирувата и лактата. Этот цикл чрезвычайно расточителен в энергетическом отношении. Для образования в нем одной молекулы глюкозы затрачивается шесть молекул АТФ, а при анаэробном распаде одной молекулы глюкозы (а в опухоли превалирует именно этот путь утилизации глюкозы) образуется всего две молекулы АТФ. Таким образом, снижая уровень гипогликемии, цикл Кори приводит к возникновению энергетического дефицита и в этом плане не только не выгоден для организма, но даже ухудшает его энергетическую ситуацию. Нехватка энергии сразу же сказывается на процессах белкового синтеза, что усиливает состояние кахексии.
Итак, можно утверждать, что развитие раковой кахексии связано, прежде всего, с тем, что опухолевая ткань вследствие резкой интенсификации в ней процессов обмена веществ превращается в своеобразную «ловушку» нуклеотидов, аминокислот, глюкозы и витаминов. В результате указанными продуктами обедняются другие ткани, что нарушает течение в них пластических процессов и ведет к развитию состояния раковой кахексии.[1]/
7.4. Гуморальные и нервные влияния на развитие опухолей
Опухоли, хотя они и обладают определенной автономией в организме, все же подчиняются как гуморальным, так и нервным влияниям и находятся в тесной связи с деятельностью эндокринной и нервной систем. Об этом свидетельствует хотя бы тот факт, что введением больших доз мужских половых гормонов можно затормозить развитие опухолей женской половой сферы (и наоборот, массивные дозы эстрогенов применяются для терапии опухолей мужских половых органов). В то же время введением больших количеств гомологичных (то есть соответствующих полу) гормонов можно спровоцировать опухолевый рост.[2]/
Опухоли даже не эндокринных органов оказывают серьезное воздействие на эндокринную систему. При любых видах рака, например, изменяется активность гипофиза, щитовидной железы, прогрессивно снижается функция коры надпочечников. Выраженность изменений деятельности эндокринных органов при опухолях зависит от характера опухоли и стадии ее развития.
На развитие злокачественных новообразований существенное воздействия оказывают и нервные влияния.
Обратите внимание на лекцию "Развитие психики".
Во-первых, твердо установлено наличие в опухолевой ткани нервных окончаний, что делает неизбежными и процессы рецепции.
Во-вторых, сильные воздействия на те или иные участки нервной системы могут привести к развитию опухолей. Например, показано, что повреждение соответствующих симпатических нервов у таких устойчивых по отношению к опухолям животных, как морские свинки, нередко вызывает у них опухоли слюнных желез, а повреждение межуточного мозга ведет к возникновению остеохондросаркомы.
В-третьих, установлено, что развитие опухоли во многом зависит от функционального состояния коры головного мозга, то есть от самых высших отделов центральной нервной системы. М.К.Петрова, в лаборатории И.П.Павлова, показала, что при невротизации животных у них возникают опухоли. Клинические наблюдения также свидетельствует о том, что в анамнезе у онкологических больных часто отмечаются многочисленные стрессовые состояния.
Но, все же, рассматривая механизмы опухолевого роста, необходимо четко представлять, что пока этот процесс подчиняется гуморальным и нервным регуляторным влияниям, это еще стадия, на которой возможна регрессия опухоли. Как только опухоль становится полностью «автономной» она практически выпадает из системы регуляции организма.
[1]/ Здесь уместно привести слова онколога Л.Л.Киселева: «Если не понимать все буквально, то можно было бы сказать, что рак - это победа клеточного эгоизма над клеточным альтруизмом, принесение в жертву одной клетке интересов целого организма. Может быть, ненависть человечества к раку интуитивно связана с тем, что при раке нарушаются как бы моральные нормы, регулирующие взаимоотношения организма и составляющих его клеток».
[2]/ Известен случай, когда попытка прерывания беременности на ранней стадии посредством введения больших доз эстрогенов, закончившись безрезультатно, привела к тому, что у родившейся девочки на втором году жизни развился рак обоих яичников.
