Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 385
Текст из файла (страница 385)
109 — 129. ?.опс1оп: Аеас)еш!с Ргеая бппбЬ 1.О. й ОррепЬеппег Р.О. (2005) браба! сопгго! о1 сеП ехрапяоп Ьу СЬе р!ап1 сусох!се1есоп. Аппи. Нею СеП Реп. Вю!. 21: 271 — 295. ЯошеггАПе С. (200б) СеПп1охе аупСЬеяа гп Ь!8Ьег р!апся Аппи. Яео. СеП Реп. Вго!. 22: 53 — 78.
Рак От рака умирает каждый пятый житель Земли; однако глава об этой болезни включена в книгу по другим причинам. Раковые клетки ведут себя вопреки большинству принципов построения многоклеточного организма и не упускают не одной возможности нарушить правила. Изучая эти отклонения, мы узнаем, что является для клетки нормой и что заставляет клетки следовать этой линии поведения.
Поэтому для клеточной биологии феномен рака имеет уникальное значение, и исследования рака могут оказаться неоценимо полезными не только при изучении болезни как таковой, но и для всей биомедицинской науки. Многие фундаментальные открытия в клеточной биологии совершены в стремлении победить рак. Обнаружены многие неизвестные до тех пор белки, нарушение функции 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), программируемой клеточной смерти (апоптозе, глава 18) и в построении тканей (глава 19). В этой главе мы в первую очередь изложим естественную историю болезни с точки зрения внутреннего устройства клеток. Во втором разделе мы обсудим молекулярные изменения, делающие клетку раковой. Наконец, в завершение главы мы рассмотрим, как наши знания об этой болезни могут помочь улучшить методы профилактики и лечения рака.
20.1. Рак как микроэвопюционный процесс Тело животного подобно сообществу или экосистеме. Членами этого сообщества являются клетки, размножающиеся делением и обьединяющиеся в организованные ансамбли, называемые тканями. Однако сообщество это необычное, так как оно основано не на выживании наиболее приспособленных, а наоборот, на альтруизме, доходящем до самопожертвования. В конце концов всякая соматическая клетка обречена 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 этом нет никакой загадки, ведь тело является, по существу, клоном оплодотворенной яйцеклетки, и геном соматических клеток идентичен геному клеток зародышевой линии, дающих начало спермиям и яйцеклеткам. Жертвуя собой ради клеток зародышевой линии, соматические клетки способствуют распространению своих собственных генов. Таким образом, в отличие от свободноживущих клеток (например, бактерий), которые борются за выживание, клетки многоклеточного организма обречены на сотрудничество.
Клетки согласовывают свое поведение с помощью огромного 1850 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности количества внеклеточных сигналов, которые они посылают друг другу, воспринимают, а затем интерпретируют. Эти сигналы действуют подобно общественному контролю и направляют действия каждой отдельной клетки (см.
главу 15). В итоге каждая клетка ведет себя (то есть пребывает в покое, растет, делится, дифференцируется или умирает) сообразно нуждам целого организма. Нарушение этой гармонии может обернуться для многоклеточного сообщества большими проблемами. В человеческом теле, содержащем более 10м клеток, каждый день миллиарды клеток претерпевают мутации, которые могут привести к выходу из-под общественного контроля. Наиболее опасны мутации, дающие одной из клеток селективное преимущество, позволяя ей расти и делиться более интенсивно, чем соседние клетки, и при этом легче выживать. Такая клетка может стать основательницей быстро растущего мутантного клона.
Мутация, приведшая к такому эгоистическому поведению отдельных членов коллектива, может лишить будущего все предприятие. Со временем повторяющиеся циклы мутации, борьбы за существование и естественного отбора могут изменить ситуацию в худшую сторону. Это и есть рак: болезнь, при которой один клон мутантных клеток начинает благоденствовать за счет своих соседей, а затем потомки этих клеток угрожают всему многоклеточному сообществу. В этом разделе мы рассмотрим развитие рака в виде микроэволюционного процесса. У человека этот процесс, ограничивающийся субпопуляцией клеток тела, занимает годы или десятки лет.
Однако и он в конечном счете подчиняется все тем же принципам изменчивости и естественного отбора, которые управляют эволюцией живых организмов вот уже миллиарды лет. 20.1.1. Раковые клетки неограниченно размножаются и внедряются в другие ткани Раковые 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. Именно комбинация этих свойств делает раковые заболевания столь опасными.
Аномальная клетка, бесконтрольно растущая (то есть увеличивающая свою массу) и пролиферирующая (делящаяся), дает начало опухоли, или неоплазме (буквально «вновь созданныйэ). До тех пор пока клетки новообразования остаются неинвазивными, опухоль считается доброкачественной, и полное излечение обычно достигается с помощью ее удаления или разрушения.
Опухоль считается раковой, если она является злокачественной, то есть только в том случае, если ее клетки приобретают способность внедряться в окружающие ткани. Инвазивность — одна из основных характеристик раковых клеток. Она позволяет им покидать свою ткань, попадать в кровяное русло или лимфатические сосуды и образовывать по всему организму вторичные опухоли — метастазы (рис. 20.1). По мере распространения опухолевых клеток 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 дали начало опухоли. Кврциномы' — это раковые опухоли, возникшие из эпителиаль- ' Существуют различия при использовании термина «рак» в англоязычной и русскоязычной научно медицинской литературе. В англоязычной под термином «рак. понимают все типы злокачественных опухолей; в русскоязычной — «рак» вЂ” это опухоли, возникщие из эпителия. Термин «карнинома» также употребляется в России для этого типа опухолей, но значительно реже.
При русском переводе в тексте оставлено оригинальное использование термина «рак». — Прим, лед. 20;1,(так какя(икйпввогпюциоиныйпр))цей 16э1-: Рис. 20.1. Метастаз. Злокачественные опухоли метастазируют, из-эа чего рак становится трудноизлечимым. Здесь приведены результаты сканирования всего тела пациента с метастатической неходжкинской лимфомой (поп-Ног(ВК)пз )угпрьогла, МНЕ). Изображение получено при наложении результатов позитронной эмиссионной томографии (РЕТ) на картинку, получающуюся при сканировании методом рентгеновской компьютерной томографии (КТ). Рентгеновская томография дает изображение тканей организма; метод РЕТ позволяет выявить участки тела, поглощающие меченную радноакгивным фтором фтордезоксиглюкозу (РОВ): в таких участках находится опухолевая ткань (желтый цвет].
Высокий уровень поглощения Роб служит маркером опухолевых клеток, у которых метаболизм глюкозы необычайно интенсивен. Желтые точки в области живота — это множественные метастазы ННЦ (С любезного разрешения 5. багпьмг.) ных клеток; на сегодняшний день карцпномы являют ся наи(юлее распространенными раковыми опухолями у человека. Саркомы развиваются из соединительных или мьппечных тканей, Раковые опухоли, которые не попадают в эти две болыпие категории, представляктг со бой разновидности лейкоза либо лимфомы и протшходят из лейкоцитов и их предшественников (кроветворных клеток), а также раковые опухоли, развившиеся из клеток нервной системы.
На рис. 20.2 перечислены раковые заГюлевания, распространенные в США, а также данные по заболеваемости и смертности от этих форм рака. Каждая большая кате гория подвергается дальнейшему разделению согласно конкретному типу клетки, локализации в организме и микроскопическому строению опухоли. Наряду с названиями злокачественных опухолей, выраГютана также терми нология в отношении доброкачественных новообразований: например, аденома представляет собой доброкачественную эпителиальную опухоль в форме железы; соответствующий тнп злокачественной опухоли носит название аденокарг(иномы (рнс.
20.3). Аналогично, хондрима и хондросаркомп являются соответственно злокачественной и доброкачественной опухолями хряща. В большинстве случаев характерные черты раковой опухоли определяются тка нькк в которой они возникли. Так, например, клетки бггзалиолгы (базальяо-клеточной карг(иномы), ведущие происхождение от стволовых клеток предшественников кера тиноцитов кожи, как правило, продолжают синтезировать цитокератиновые проме жуточные филаменты, а клетки меланомы, берущие начало от пигментных клеток кожи, часто (но не всегда) продолжают вырабатывать пигментные гранулы. Раковые опухоли, происходящие от клеток различных типов, как правило, приводят к различ ным заболеваниям. К примеру, базально клеточные карциномы кожи инвазивны лишь локально и метастюируют в очень редких случаях, а меланомы могут стать намного более злокачественными и зачастую образуют метастазы (это отражает склонность к миграции у нормальных предшественников пигментных клеток, см главу 22).
Ба залиомы легко вылечиваются хирургическим путем или местным облучением, а зло качественные меланомы со множественными метастазами как правило, легальны. Примерно 80'; раковых заболеваний у человека составляют карциномы, возможно, потому, что пролиферация клеток у взрослого происходит в основном (()$4 Чабуа:5.КдВУМт40конУФВсте(4)сСОВ0)т(гПИОСузт- роговая полость ИЗШ и нютка 7'.-.' пищеварительные органы дыхательные пути молочная железа органы поповых путей рак эпителия: карциномы мочевыводящая система за(ФМвз(() меланома кожи фМЮЮ)33 лейкозы и лимфомы икькжжФ)3()3 нервная система ф()г соединительная ткань, Зтв мышцы и сосуды В другое тоо гоо количество за год (в тысячах) зоо о Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
