Том 3 (1129748), страница 38
Текст из файла (страница 38)
16: 558–564.Prockop D. J. & Kivirikko K. l. (1995) Collagens: molecular biology, diseases,and potentials for therapy. Annu. Rev. Biochem. 64: 403–434.Toole B. P. (2001) Hyaluronan in morphogenesis. Semin. Cell Dev. Biol. 12:79–87.Клеточная стенка растенийCarpita N. C. & McCann M. (2000) The Cell Wall. In Biochemistry and MolecularBiology of Plants (Buchanan B. B., Gruissem W. & Jones R. L. eds.), pp.
52–108.Rockville, MD: ASPB.Carpita N. C., Campbell M. & Tierney M. (eds.) (2001) Plant cell walls. PlantMol. Biol. 47: 1–340 (special issue).Dhugga K. S.(2001) Building the wall: genes and enzyme complexes forpolysaccharide synthases. Curr. Opin. Plant Biol. 4: 488–493.McCann M. C. & Roberts К. (1991) Architecture of the primary cell wall. Inthe Cytoskeletal Basis of Plant Growth and Form (Lloyd CW ed.), pp. 109–129.London: Academic Press.Smith L. G. & Oppenheimer D. G. (2005) Spatial control of cell expansion bythe plant cytoskeleton.
Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 21: 271–295.Somerville С. (2006) Cellulose synthesis in higher plants. Annu. Rev. Cell Dev.Biol. 22: 53–78.20РакОт рака умирает каждый пятый житель Земли; однако глава об этой болезнивключена в книгу по другим причинам. Раковые клетки ведут себя вопреки большинству принципов построения многоклеточного организма и не упускают не однойвозможности нарушить правила.
Изучая эти отклонения, мы узнаем, что являетсядля клетки нормой и что заставляет клетки следовать этой линии поведения. Поэтомудля клеточной биологии феномен рака имеет уникальное значение, и исследованиярака могут оказаться неоценимо полезными не только при изучении болезни кактаковой, но и для всей биомедицинской науки.Многие фундаментальные открытия в клеточной биологии совершены в стремлении победить рак. Обнаружены многие неизвестные до тех пор белки, нарушениефункции которых может привести к неконтролируемому росту, ускоренному делению, пониженной смертности и другим аномальным свойствам раковых клеток.Среди них — белки, участвующие в репарации ДНК (см. главу 5), сигнальных путях(см.
главу 15), клеточном цикле и росте клеток (см. главу 17), программируемойклеточной смерти (апоптозе, глава 18) и в построении тканей (глава 19).В этой главе мы в первую очередь изложим естественную историю болезнис точки зрения внутреннего устройства клеток. Во втором разделе мы обсудим молекулярные изменения, делающие клетку раковой.
Наконец, в завершение главымы рассмотрим, как наши знания об этой болезни могут помочь улучшить методыпрофилактики и лечения рака.20.1. Рак как микроэволюционный процессТело животного подобно сообществу или экосистеме. Членами этого сообществаявляются клетки, размножающиеся делением и объединяющиеся в организованныеансамбли, называемые тканями. Однако сообщество это необычное, так как оноосновано не на выживании наиболее приспособленных, а наоборот, на альтруизме,доходящем до самопожертвования.
В конце концов всякая соматическая клеткаобречена на смерть: дифференцированные клетки не дают потомков и нужны,по сути, лишь для того, чтобы поддержать жизнь клеток зародышевой линии, —единственной линии клеток, у которых есть шанс выжить (см. главу 21). В этомнет никакой загадки, ведь тело является, по существу, клоном оплодотвореннойяйцеклетки, и геном соматических клеток идентичен геному клеток зародышевойлинии, дающих начало спермиям и яйцеклеткам. Жертвуя собой ради клетокзародышевой линии, соматические клетки способствуют распространению своихсобственных генов.Таким образом, в отличие от свободноживущих клеток (например, бактерий),которые борются за выживание, клетки многоклеточного организма обречены насотрудничество. Клетки согласовывают свое поведение с помощью огромного коли-1850Часть 5. Клетки в контексте их совокупностичества внеклеточных сигналов, которые они посылают друг другу, воспринимают,а затем интерпретируют.
Эти сигналы действуют подобно общественному контролюи направляют действия каждой отдельной клетки (см. главу 15). В итоге каждаяклетка ведет себя (то есть пребывает в покое, растет, делится, дифференцируетсяили умирает) сообразно нуждам целого организма. Нарушение этой гармонии можетобернуться для многоклеточного сообщества большими проблемами. В человеческомтеле, содержащем более 1014 клеток, каждый день миллиарды клеток претерпеваютмутации, которые могут привести к выходу из-под общественного контроля.
Наиболее опасны мутации, дающие одной из клеток селективное преимущество, позволяяей расти и делиться более интенсивно, чем соседние клетки, и при этом легче выживать. Такая клетка может стать основательницей быстро растущего мутантногоклона. Мутация, приведшая к такому эгоистическому поведению отдельных членовколлектива, может лишить будущего все предприятие. Со временем повторяющиесяциклы мутации, борьбы за существование и естественного отбора могут изменитьситуацию в худшую сторону.
Это и есть рак: болезнь, при которой один клон мутантных клеток начинает благоденствовать за счет своих соседей, а затем потомкиэтих клеток угрожают всему многоклеточному сообществу.В этом разделе мы рассмотрим развитие рака в виде микроэволюционногопроцесса. У человека этот процесс, ограничивающийся субпопуляцией клеток тела,занимает годы или десятки лет.
Однако и он в конечном счете подчиняется все темже принципам изменчивости и естественного отбора, которые управляют эволюциейживых организмов вот уже миллиарды лет.20.1.1. Раковые клетки неограниченно размножаются и внедряютсяв другие тканиРаковые клетки определяются двумя наследуемыми качествами: 1) при размножении и росте они обходят ограничения, действующие на нормальные клетки,и 2) они вторгаются на участки с нормальными клетками и колонизируют их. Именнокомбинация этих свойств делает раковые заболевания столь опасными.
Аномальнаяклетка, бесконтрольно растущая (то есть увеличивающая свою массу) и пролиферирующая (делящаяся), дает начало опухоли, или неоплазме (буквально «вновьсозданный»). До тех пор пока клетки новообразования остаются неинвазивными,опухоль считается доброкачественной, и полное излечение обычно достигаетсяс помощью ее удаления или разрушения. Опухоль считается раковой, если онаявляется злокачественной, то есть только в том случае, если ее клетки приобретаютспособность внедряться в окружающие ткани.
Инвазивность — одна из основныххарактеристик раковых клеток. Она позволяет им покидать свою ткань, попадатьв кровяное русло или лимфатические сосуды и образовывать по всему организмувторичные опухоли — метастазы (рис. 20.1). По мере распространения опухолевыхклеток по организму излечение рака становится все более и более затруднительным,и обычно именно метастазы приводят к гибели пациента.Раковые заболевания классифицируют по ткани и типу клеток, которые далиначало опухоли. Карциномы1 — это раковые опухоли, возникшие из эпителиаль1 Существуют различия при использовании термина «рак» в англоязычной и русскоязычной научномедицинской литературе. В англоязычной под термином «рак» понимают все типы злокачественныхопухолей; в русскоязычной — «рак» — это опухоли, возникшие из эпителия. Термин «карцинома»также употребляется в России для этого типа опухолей, но значительно реже.
При русском переводев тексте оставлено оригинальное использование термина «рак». — Прим. ред.20.1. Рак как микроэволюционный процесс 1851Рис. 20.1. Метастаз. Злокачественные опухоли метастазируют, из-зачего рак становится трудноизлечимым. Здесь приведены результатысканирования всего тела пациента с метастатической неходжкинскойлимфомой (non-Hodgkins lymphoma, NHL). Изображение получено приналожении результатов позитронной эмиссионной томографии (PET)на картинку, получающуюся при сканировании методом рентгеновскойкомпьютерной томографии (КТ). Рентгеновская томография дает изображение тканей организма; метод PET позволяет выявить участки тела,поглощающие меченную радиоактивным фтором фтордезоксиглюкозу(FDG): в таких участках находится опухолевая ткань (желтый цвет).
Высокий уровень поглощения FDG служит маркером опухолевых клеток,у которых метаболизм глюкозы необычайно интенсивен. Желтые точкив области живота — это множественные метастазы NHL. (С любезногоразрешения S. Gambhir.)ных клеток; на сегодняшний день карциномы являются наиболее распространенными раковыми опухолямиу человека. Саркомы развиваются из соединительныхили мышечных тканей.
Раковые опухоли, которые непопадают в эти две большие категории, представляют собой разновидности лейкоза либо лимфомы и происходятиз лейкоцитов и их предшественников (кроветворныхклеток), а также раковые опухоли, развившиеся из клеток нервной системы. Нарис. 20.2 перечислены раковые заболевания, распространенные в США, а такжеданные по заболеваемости и смертности от этих форм рака. Каждая большая категория подвергается дальнейшему разделению согласно конкретному типу клетки,локализации в организме и микроскопическому строению опухоли.Наряду с названиями злокачественных опухолей, выработана также терминология в отношении доброкачественных новообразований: например, аденомапредставляет собой доброкачественную эпителиальную опухоль в форме железы;соответствующий тип злокачественной опухоли носит название аденокарциномы(рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
