Новая теория рака. 2-ая редакция
 

Что такое рак?

Рак или злокачественное заболевание вообще имеет причину в геноме клетки, иначе он не был бы так распостранен в природе, даже в растительном мире. Раку (или саркоме) также подвержены все возраста и все ткани организма. Так что вопрос в том, какой дефект генома позволяет развиться этому страшному заболеванию.

Мой подход к теории рака заключается в том, что реально никакого дефекта генома нет, а мы платим такую цену за существующий механизм возникновения многоклеточных живых существ, так сказать его побочный эффект.Напомню, что жизнь возникла около 3,5 млд. лет назад в виде простейших клеток, использующих для получения энергии углекислый газ, а его в атмосфере тогда (к ужасу нынешних зеленых экологов) было много, а кислорода мало. Сейчас такие клетки называют анаэробными микробами.Получаемой таким образом энергии хватало только самой клетке и многоклеточных организмов быть в принципе не могло.

В последующем в результате жизнедеятельности таких клеток кислорода в атмосфере становилось все больше и около 1 млд. лет назад появились клетки, использующие для получения энергии сам кислород (их называют сейчас аэробными микробами). Этот способ получения энергии на порядок эффективнее и такие клетки во-первых получали значительно больше энергетической свободы, а во-вторых могли по площади быть намного меньше анаэробных клеток.В результате около 900 млн. лет назад произошло историческое событие, а именно, аэробные клетки вторглись вглубь более крупных анаэробных клеток (помашу ручкой сторонникам паразитарной теории), со временем упростились донельзя и занялись только выработкой энергии. У животных дальние потомки этих клеток называют митохондриями, в у растений хлоропластами.

В результате появилась энергетическая возможность появления многоклеточных живых существ, геном клеток-хозяев развернулся в хромосомы, а геном квартирантов значительно упростился, но сохранил присущую одноклеточным организмам кольцевидную форму. Кстати, я сторонник митохондриальной теории старения, но это не тема моей публикации.

Геном у всех клеток одинаков, но активность генов у разных клеток разная, т.е. клетки разных типов имеют свой генный профиль. Только две панели генов могут быть активными у всех клеток организма, из них постоянно активны только гены инфраструктуры и гены "домашнего хозяйства", отвечающие за жизненно важные функции клетки. Эти гены образуют своего рода базовую подсистему в геноме клетки, причем гены инфраструктуры являются потомками генов клетки-хозяина при слиянии клеток около 1 млд. лет назад. Генов "домашнего хозяйства" по разным оценкам у человека 10-15 тыс. Это гистоновые гены, гены тРНК, мРНК и т.п.
Все другие гены являются надстройкой или генами "роскоши" и они отвечают за специализацию клетки и ее функционирование в целом организме.

Гены инфраструктуры - это единственные, кто для своего функционирования могут использовать энергию, получаемую в цитоплазме клетки, то есть без использования кислорода (память генов). В здоровых клетках работа этих генов целиком подчинена общей задаче клетки и не предусматривает никакой самостоятельности. Но так бывает не всегда. Когда клетка перегружена работой, то у генов инфраструктуры возникает шанс проявить самостоятельность и работать только на самосохранение.
Обычно клетка справляется с таким сепаратизмом, иначе существование многоклеточных организмов было бы невозможно. Но бывают ситуации, когда защита не срабатывает, например, когда нарушается координация работы ДНК ядра и митохондрий.

Обычно, когда клетке предстоит работа, из ядра к митохондриям направляются вещества-медиаторы, стимулирующие ДНК митохондрий и клетка получает необходимую энергию. Есть химические вещества, вызывающие сигнальный хаос и нарушающие такое взаимодействие. При их длительном воздействии клетка постоянно испытывает энергетический голод, что открывает дорогу сепаратизму генов инфраструктуры, действующих в данной ситуации по принципу "не до жиру, быть бы живу". Такие вещества называют химическими канцерогенами. Подобно действует и ионизирующее излучение в несмертельных для клеток дозах.

Суть моей концепции рака заключается в том, что о злокачественном перерождении клеток можно говорить тогда, когда у генов инфраструктуры появляется возможность действовать самостоятельно, то есть клетка из строго централизованно управляемой структуры превращается, образно говоря, в акционерное общество с блокирующим пакетом акций у генов инфраструктуры.

Продолжаю. Из предыдущего моего текста вытекает, что опухолевые клетки определенное время (для разных типов опухолей разное) находятся в состоянии своего рода двоевластия. На начальной стадии развития рака тон задают конечно гены надстройки. Здесь развитие рака можно затормозить, например, насыщением ткани опухоли кислородом или снижением нагрузки на пораженный орган.
Первую возможность показал немецкий ученый Варбург в своих опытах (кстати, Варбург первым выдвинул митохондриальную теорию происхождения злокачественных опухолей). Второй возможностью активно пользуются онкологи, снижая нагрузку на пораженный опухолью орган. Особенно эффективно это в отношении гормонально зависимых органов, прежде всего половой сферы, когда они назначают гормоны - ингибиторы.

Постоянное вмешательство(чем дальше, тем больше) генов инфраструктуры в нормальное функционирование клеток приводит к тому, что органеллы клеток, отвечающие за их специфические функции, все чаще получаются дефектными, как бы недоделанными. Это приводит к тому, что клетки функционально слабеют и организм усиливает их стимуляцию, что усугу***ет их энергетический голод. Возникает так называемый порочный круг. Особенно к тяжелым последствиям приводит повреждение митохондрий, до 85% белков которых имеет хромосомное происхождение. Такое повреждение клеточных органелл в опухолях называют клеточным атипизмом.

Все вышеописанное может происходить в опухолях, не выходящих за пределы пораженной ткани (рак in situ). Все меняется, когда опухолевые клетки начинают размножаться. Отметим, что не всегда размножение клеток опухоли во зло. Размножение клеток на начальной стадии развития опухоли может привести к их нормализации, так как происходит перезагрузка генома. Такой эффект торможения развития опухоли например наблюдается, когда в пораженной опухолью ткани развивается воспалительный процесс.

Размножение клеток это сложный процесс, регулируемый особой панелью генов, не совсем правомочно называемых онкогенами. Эта панель генов периодически активируется во всех типах клеток. Онкогены образуют своего рода штаб, контролирующий процесс деления клеток. Необходимость такого штаба очевидна, если только посмотреть, как сложно устроены клетки и насколько сложен процесс их деления. Это у микробов процесс деления намного проще, поэтому и размножаются они намного быстрее.

По окончании деления клеток штаб распускается за счет подавления активности онкогенов. Если же этого не происходит, то клетки размножаются вновь и вновь и естественно не успевают созревать, то есть остаются молодыми. Такое наблюдается в доброкачественных опухолях.В злокачественных клетках на продвинутой стадии деление происходит с многочисленными нарушениями. Особенно пагубно нарушение деления хромосом, так как больше страдают гены надстройки. Во-первых, их просто больше, во-вторых, гены инфраструктуры располагаются компактнее и их повреждение обычно приводит к гибели клетки.
Все это приводит как к усилению клеточного атипизма, так и к нарушению строения пораженной опухолью ткани (тканевой атипизм).

Размножение клеток злокачественной опухоли имеет несколько аспектов, касающихся не только самой опухоли, но и как пораженного органа так и организма в целом.
Вначале опухолевые клетки не отделяются друг от друга. Если рассматривать опухоли из эпитериальной ткани (рак), то в норме клетки образуют один или несколько рядов за счет специфического расположения мест сцепления (состоят из особых белковых комплексов). В процессе опухолевой прогрессии эти комплексы повреждаются или меняют свою локализацию. В результате ряды клеток смешиваются, часто образуя беспорядочное скопление клеток. Функционально это наиболее сказывается на опухолях из железистого эпителия.

В дальнейшем сцепление клеток слабеет настолько, что отдельные клетки мигрируют вглубь интактной ткани или попадают в кровь, а в случае рака сначала в лимфу. Такие клетки могут образовывать метастазы, если попадают в места с хорошим кровоснабжением. Там они восстанавливают или синтезируют заново белковые комплексы сцепления, что позволяет им имитировать с разной степенью успеха ткань, из которой они вышли.

Метастазы это плохо. Но клетки метастазов сохраняют остатки совести (двоевластие сохраняется, хотя и заметко сдвигается в сторону генов инфраструктуры, так как клетки метастазов в этом отношении по понятной причине в своей массе более продвинуты, чем в материнской опухоли). Их активность через гены надстройки может тормозить организм, сами клетки может поражать иммунная система, так как они расположены в неположенном месте. Кстати, удаление материнской опухоли может привести к ослаблению противодействия со стороны организма в целом и спровоцировать усиление роста метастазов.

Медицина не без успеха ищет способы воздействия как на материнскую опухоль, так и на метастазы, в результате чего даже наличие метастазов не всегда означает летальный исход. Но мы сейчас поговорим о значительно более опасном чем метастазы противнике, появляющемся в терминальной стадии заболевания, которую он кстати и вызывает. В научной, да и в научно-популярной литератере об этом противнике почему-то почти не говорится. Только с точки зрения моей теории этот противник может получить достаточное освещение.

В опухолях, начиная с третьей стадии болезни, можно встретить мелкие недифференцированные клетки. Если в материале биопсии ты увидешь эти клетки, то это КОНЕЦ, можно писать некролог. Такие клетки появляются, когда в результате многократных, с каждым разом все хуже проходящих делений клетки остатки генов надстройки, издав последний предсмертный вопль, навсегда замолкают и остаются только гены инфраструктуры. Впрочем, какие это теперь гены инфраструктуры, если кроме них больше никаких активных генов нет, двоевластие закончилось!
Такие клетки быстро возращаются к той форме, которая была почти миллиард лет назад, до того как в них внедрились аэробные клетки (см. выше). Такие клетки принципиально не могут использовать для получения энергии кислород, да и зачем это им, когда вокруг столько еды. Они могут только жрать и размножаться, размножаться и жрать. Никакими обязательствами они не отягощены. За такое поведение я называю их лангольерами в честь героев романа Стивена Кинга и созданного на его основе телевизионного фильма. Кто не помнит, в фильме самолет через щель в пространстве попадает в прошлое и в конце его пассажиры сталкиваются с мохнатыми зубастыми летаюшими шарами, которые все быстро поедают. Хорошая иллюстрация моей теории, в которой все может заканчиться такими вот лангольерами. Но если в романе и фильме все заканчивается благополучно и самолет с пассажирами, хотя и не без потерь, возвращается в настоящее, то в случае рака через такую щель проникают лангольеры и тогда начинается настоящая трагедия. Эти клетки не образуют метастазов а стаями разносятся по организму и нападают на органы, буквально изрешечивая их и вызывая недостаточность органов. Каждую такую клетку можно сравнить с кометой, сама клетка является головкой кометы, а длинный хвост образуют токсичные недоокисленный продукты обмена.

Организм этим клеткам не может ничего противопоставить, для иммунной системы это тени, так как их оболочка состоит из протобелков и никаких антигенных детерминант не содержит. Антибиотики для подобных паразитов тоже не подберешь, так как это не полноценные микробы, а только донельзя дегенерировшие клетки организма. Возникшая в результате их деятельности сильнейшая интоксикация в совокупности с системной органной полинедостаточностью быстро приводят к смерти больного.

Сейчас я хочу коснуться тех теорий рака, которые представляют интерес для меня с точки зрения моей теории. Эпиграфом к этому экскурсу я хочу поставить высказывание немецкого ученого Вирхова: " никто, даже под пыткой, не смог бы сказать, что же такое на самом деле раковая клетка».

Томас Сейфрид с коллегами также замечает, что «невозможность ясно определить происхождение рака во многом предопределяет невозможность значительно уменьшить количество смертей от болезни». Данные ВОЗ и американской CDC подтверждают этот тренд цифр: распространенность заболевания в целом растёт, смертность незначительно падает.

Прямым предшественником моей теории я считаю митохондриальную теорию рака Отто Варбурга.
В 1924 г. Отто Варбург, исследуя образование молочной кислоты в здоровых и злокачественных (опухолевых) клетках обнаружил, что раковые клетки расщепляют глюкозу до молочной кислоты легче и быстрее, чем это делают нормальные клетки. По данным Варбурга, опухолевая ткань продуцирует молочную кислоту со скоростью в восемь (!) раз больше, чем работающая мышца. Производство лактата с такой скоростью полностью обеспечивает опухолевую ткань энергией (хотя на две молекулы лактата приходится всего две молекулы АТФ). На основе этих данных Варбург предположил существование так называемого «ракового обмена». В настоящее время гликолитический фенотип раковых клеток — это, по сути, универсальный маркер заболевания.

В отличие от них, «здоровые» клетки генерируют энергию за счёт окисления пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота является конечным продуктом гликолиза и окисляется в митохондриях. Следовательно, по мнению Варбурга, раковые клетки возникают вследствие снижения митохондриального дыхания. Варбург наблюдал у нормальных и раковых клеток принципиальное различие в соотношение использования бескислородного и кислородного гликолиза. Это наблюдение стало известно как эффект Варбурга.

Варбург: «Подобно тому как заболевание чумой обусловлено совокупностью, казалось бы, не связанных друг с другом факторов (жарой, наличием насекомых и крыс), но вызывается одной лишь причиной — бациллой чумы, возникновение рака связано с целым рядом факторов. Этот процесс вызывают каменноугольная смола и облучение, мышьяк и низкое парциальное давление кислорода в клетках, уретан и песок. Но непосредственной причиной, к которой ведут все прочие перечисленные факторы, является необратимое нарушение дыхания клеток». Грубо говоря, "первопричина рака — это замена дыхания с использованием кислорода в теле нормальной клетки на другой тип энергетики — ферментацию глюкозы» — цитата из лекции Отто Варбурга.

Идея Варбурга была настолько захватывающая, что в 1926 году наш герой стал главным кандидатом в «шорт-листе» потенциальных нобелиатов. Однако Нобелевский комитет все же решил дать премию Йоханнесу Фибигеру, который якобы открыл вызывающих рак червей (в 1931 году Отто Варбург получил Нобелевскую премию за открытие природы и функций дыхательных энзимов, ныне известных как цитохромоксидаза).

В 1950—1970-е годы эта гипотеза имела большую популярность, однако последующие исследования показали, что раковые клетки могут иметь любой тип энергообеспече -ния, в том числе и свойственный нормальным клеткам.
В онкологии под эффектом Варбурга понимают тенденцию большинства раковых клеток производить энергию преимущественно с помощью очень активного гликолиза с последующим образованием молочной кислоты, а не посредством медленного гликолиза и окисления пирувата в митохондриях с использованием кислорода как в большинстве нормальных клеток. В клетках быстро растущей злокачественной опухоли уровень гликолиза почти в 200 раз выше, чем в нормальных тканях. При этом гликолиз остаётся предпочтительным даже в условиях, когда кислород в избытке.

Мой комментарий: Для меня в его теории самым важным пунктом является то, что раковые клетки продолжают активно использовать гликолиз для получения энергии даже тогда, когда кислород присутствует в тканях в достаточном количестве. Это недвусмысленно указывает на то, что в раковых клетках на постоянной основе существуют два центра управления клеткой с присущими им способами получения энергии, что составляет суть моей теории.

Отмечу еще, что сейчас ученые стали задаваться вопросом: может ли метаболизм раковых клеток стать долгожданной ахиллесовой пятой рака? Даже Джеймс Уотсон, один из отцов молекулярной биологии, убежден, что ориентированность на метаболизм – более перспективный подход для современных исследований рака, нежели генно-ориентированные методы.

Молекулярно-генетические исследования раковых клеток переживают в последние десятилетия настоящий бум и можно уже гордиться их результатами. Мутационно-онкогенная теория рака осветила многие вопросы патогенеза рака, на основании которых созданы и еще создаются достаточно эффективные лекарства, и как я уже подчеркивал, диагноз рака далеко не всегда сейчас является приговором.

Поэтому я хочу дать очень краткую сводку достигнутых результатов(кого интересуют подробности, могут легко найти их в Интернете). Около 1% генов человека(всего их до 100 000 в клетке, из них активных 20-25 тыс.) так или иначе связаны с канцерогенезом. Мутации в этих генах могут служить предпосылкой для развития неопластического процесса, и они часто обнаруживаются в опухолевых тканях больных и в многочисленных культивируемых раковых линиях клеток. Эти гены делятся на два класса, как по характеру своего действия, так и по типам кодируемых белков. Первый класс - это протоонкогены или доминантные онкогены. Их продукты, как правило, участвуют в позитивном(стимулирующем) контроле клеточного деления и роста. Второй класс составляют супрессоры опухолей или рецессивные онкогены, называемые также антионкогенами. Кодируемые этими генами белки часто являются негативными регуляторами клеточного деления и роста и в норме обладают противоопухолевым эффектом.

В настоящее время, можно с уверенностью утверждать, что генетические нарушения в работе онкогенов и антионкогенов, участвующих в контроле клеточного цикла и в репарации ДНК, являются фундаментальными в патогенезе подавляющего большинства злокачественных опухолей человека.

Для возникновения трансформированного клеточного клона необходимо как минимум 5-9 мутаций в разных онкогенах и антионкогенах. Если учесть скорость мутационных процессов, подобное накопление мутаций в одной и той же клетке представляется событием маловероятным. Очевидно, что на каком-то из промежуточных этапов трансформации опухолевый клон приобретает способность к ускоренному мутагенезу, то есть свойство «геномной нестабильности».
Вывод: суть молекулярно-генетических изменений в опухолях сводится к трём компонентам: 1) активирующие мутации в онкогенах; 2) инактивирующие мутации в антионкогенах; 3) геномная нестабильность.

В результате клетки трансформированного клеточного клона приобретают способность автономно делиться неограниченное количество раз, избегая при этом апоптоза, то есть запрограмированной гибели клеток.

Хочу отметить, что все вышеперечисленное, за исключением в определенной степени геномной нестабильности, характерно и для развития доброкачественных опухолей. Можно конечно возразить, что многие онкогены принимают участие и в дифференцировке клеток. Однако, известно, что частота спонтанных мутаций отдельных генов человека в расчете на один ген крайне низка и составляет одну мутацию на 100 тысяч генов. То есть,с точки зрения мутационно-онкогенной теории для запуска клеточного онкогенеза необходимо или внешнее воздействие, приводящее к мутации генов, или, как я уже упоминал, ускоренный внутренний мутагенез.

Таким образом, с моей точки зрения, современная молекулярная онкология пока не может ответить на два важных вопроса:
- во-первых, когда генные мутации приводят к развитию доброкачественной, а когда к злокачественной опухоли? Описано не так много случаев, когда доброкачественная опухоль переходит в злокачественную, обычно при наследственных формах рака.
- во-вторых, злокачественная трансформация клетки обычно начинается с клеточного атипизма (рак in situ), и только много позже такие клетки начинают интенсивно размножаться. С развитием современных методов диагностики установлено, что случаев таких латентных форм рака намного больше, чем клинически выявленных. Так какую же роль при этом играют мутации онкогенов?

Моя теория дает ответы на эти вопросы. Для начала обратимся к вопросу появления сепаратизма генов инфраструктуры. С чего все начинается?
Наглядный пример: при попадании пищи в рот в крови повышается уровень инсулина и больше глюкозы попадает в эпителиальные клетки желудка. В норме при этом геном ядра посылает медиаторы к митохондриям, они усиливают свою работу и глюкоза даже при медленном гликолизе успевает переработаться. Если, как я уже упоминал, этот механизм не срабатывает, то глюкоза и промежуточные продукты гликолиза накапливаются в клетке. Лактат при этом образуется, но слишком медленно.
Конечно, если бы на месте эпителия оказались анаэробные клетки, то проблемы бы не было. Они бы мигом сожрали эту глюкозу и попросили бы добавки. Но эпителий так не может, поэтому клетка вспоминает, что предки генов инфраструктуры что-то такое могли и просит эти гены помочь. Послушные гены инфраструктуры встряхивают стариной и кое-как(еще нет навыка) справляются с задачей. Второй раз у них получается лучше, а в третий раз даже просить уже не надо. Так клетка своими руками создает генный сепаратизм, а справиться с ним нелегко, спросите у политиков. Даже если взаимодействие между ядром и митохондриями восстанавливается, то часть поступающей в клетки глюкозы проходит по пути быстрого гликолиза и превращается в ненужный клетки лактат. Образующейся при этом в клетке энергии не хватает для качественного строительства внутриклеточных мембран и появляется внутриклеточный атипизм. Он выражен умеренно, а тканевой атипизм еще слабее, поэтому такой латентный рак остается в основном проблемой опухолевых клеток, а не организма в целом.

Другой пример - это начальный этап развития сахарного диабета 2 типа, когда поджелудочная железа компенсаторно начинает вырабатывать больше инсулина. При этом в секреторные клетки около островков Лангерганса, где находятся эндокринные клетки, поступает значительно больше глюкозы. Результат такой же, как в предыдущем примере, только там был относительный избыток глюкозы, а здесь абсолютный.

Все меняется, когда начинается индуцированная канцерогенами мутация протоонкогенов. В первую очередь образующиеся онкогены влияют на клеточный цикл и клетки начинают быстро размножаться. Мутация других протоонкогенов в отсутствие размножения клеток микшируется защитными системами клетки. Постоянно делящиеся клетки испытывают большие нагрузки, кроме того, клеткам в процессе деления нужен строительный материал, и в качестве него они могут использовать образующийся в большом количестве лактат. Таким образом, мутации играют на руку генам инфраструктуры, усиливая их сепаратизм. Клетка идет вразнос, возникают мутации протоонкогенов метаболического характера(геномная нестабильность) и защитные системы клеток не успевают нейтрализовывать последствия их действия. Все это приводит к усилению клеточного и развитию тканевого атипизма, т.е. появлению полноценной раковой опухоли.

Кстати, Отто Варбург дожил до 70-го года и когда к нему в лабораторию приходили скептики, он приводил их к электронному микроскопу, показывал полуразрушенные митохондрии и вопрошал: "скажите, пожалуйста, на что способны эти бренные останки?". Он был неправ, так как во-первых, на этой стадии уже действовали онкогены, а во-вторых, митохондрии еще что-то могли, правда все меньше и меньше.

Таким образом, на первый поставленный мной вопрос ответ простой: если клетка не имеет сепаратизма генов инфраструктуры, то активация онкогенов обычно ограничивается только клеточным циклом, то есть развиваются доброкачественные опухоли. Если же сепаратизм в наличии, то мутации генов идут вширь и вглубь, что приводит к развитию клинической формы рака.

Среди онкологов сейчас модна теория опухолевых стволовых клеток. Она опирается на 2 факта:

во-первых, клетки большинства органов живут меньше, чем требуется для развития полноценной опухоли. Так твердо установлено пожизненное существование только для нервных клеток и предполагается для клеток миокарда. Клетки скелетных мышц, а также глубокого слоя эпителия желудка и эпителия крипт толстой кишки живут до 15 лет, клетки долек печени - от 300 до 500 дней, костей - до 10 лет, эпидермис кожи - 2 недели. Правда, как предупреждает профессор Гладышев, не стоит обольщаться, что ваша печень полностью обновляется каждый год, а вся кожа легко меняется раз в месяц.

— Часто все упрощают, но в жизни многое происходит по-другому: скажем, некоторые клетки биологически способны обновляться, но по факту такая клетка живет в своем органе и, если убрать ее, то заместится другой клеткой хоть в течение дня, а если не трогать — может сидеть 10 лет и не меняться. Еще бывает, что один и тот же тип клеток в одном месте организма за какое-то время полностью поменялся, а в другом месте живет как ни в чем не бывало. Какие факторы на это влияют, пока во многом остается загадкой внутренней саморегуляции организма.
Как бы это ни было, но стволовые клетки существуют не только в костном мозге, где их впервые обнаружили, но и во внутренних органах. А если есть стволовые клетки, то есть и ниши, в которых они существуют. Специальные клетки ниш следят за их состоянием и при необходимости стимулируют их размножение, причем одна из образующихся клеток остается в нише, а другая выходит наружу и продолжает размножаться дальше.

во-вторых, было установлено, что как в доброкачественных, так и в злокачественных опухолях, например, при лейкозах, раке молочной и предстательной железы, интенсивно размножается только небольшая часть опухолевых клеток, которые имеют маркеры стволовых клеток. Впрочем, в злокачественных опухолях размножающихся клеток намного больше, и даже неразмножающиеся условно дифференцированные клетки сохраняют отчетливый атипизм и могут снова дедифференцироваться.

Мой комментарий: срок жизни нормальных клеток не имеет такого большого значения (если они живут, конечно, больше месяца), так как как только клетки опухоли начинают размножаться, то у них начинается свой отчет времени. А как я уже указывал, для нарушения клеточного цикла бывает достаточно мутации одного или двух протоонкогенов, это тебе не метаболические протоонкогены. А когда клетки выходят из стволовой ниши, то риск мутаций для них резко повышается. Впрочем, сепаратизм генов может развиться и у стволовых клеток, эту возможность я тоже не исключаю.

Кстати, установлен интересный факт: опухолевые клетки на ранних стадиях рака часто имеют больше генных мутаций, чем на более поздних стадиях. Я полагаю, что есть мутации, более сильно сдвигающие равновесие между генами инфраструктуры и надстройки, то есть влияющие на раковую прогрессию, в результате чего клетки с такими мутациями быстрее размножаются и вытесняют другие опухолевые клетки. Так возникают многократно описанные клоны опухолевых клеток.

Добавлено через 3 минуты
Наш дальнейший рассказ начнем с описания одного конкретного случая рака, а именно развитию аденокарциномы при пищеводе Барретта(ПБ).

Пищевод Барретта представляет собой заболевание, при котором метапластический цилиндрический эпителий замещает многослойный плоский эпителий, в норме выстилающий дистальный отдел пищевода. Название это скорее ироническое, поскольку дано по имени английского хирурга Нормана Барретта (Norman Barrett), который в своей работе (1950) утверждал, что пищевод не может быть выстлан цилиндрическим эпителием. Пищевод Барретта имеет большое клиническое значение, т. к. тесно связан с двумя заболеваниями: (1) желудочно-пищеводным рефлюксом и (2) аденокарциномой пищевода и пищеводно-желудочного перехода.

Метаплазия клеток нижней части пищевода рассматривается, как состояние, вызванное хроническим кислотным повреждением, эзофагит, и не является очерченным заболеванием. У 80-90% пациентов с ПБ преобладает смешанный кислотно-билиарный рефлюкс и основным фактором, определяющим развитие ПБ является многолетний анамнез ГЭРБ: при длительном воздействии кислоты и компонентов желчи на слизистую оболочку пищевода стволовые эпителиальные клетки, расположенные по ходу базальной мембраны плоского эпителия и протоков эзофагеальных желез, могут дифференцироваться не в характерный для пищевода многослойный плоский эпителий, а в более устойчивый к воздействию кислоты и желчных кислот цилиндрический эпителий.

Отметим морфологическую гетерогенность сегмента ПБ: в его пределах могут одновременно обнаруживаться различные варианты метаплазированного цилиндрического эпителия - кардиального отдела и дна желудка, и кишечный эпителий. Дисплазия и развитие рака у пациентов с пищеводом Барретта напрямую связаны в основном с кишечной метаплазией. Правда существуют два вида кишечной метаплазии(КМ) – полная (тонкокишечная), содержащая интестинальные эпителиоциты и клетки Панета и неполная (толстокишечная), содержащая только бокаловидные клетки. Неполная толстокишечная метаплазия обладает наибольшим злокачественным потенциалом.
У пациентов с эндоскопически выявляемым пищеводом Барретта желудочно-пищеводный рефлюкс чаще осложняется изъязвлением, образованием стриктур пищевода и кровотечением.

Дисплазия у больных с пищеводом Барретта описывается как неопластическое повреждение цилиндриндрического эпителия, ограниченное базальной мембраной желез. В последние годы на смену понятию "дисплазия" приходит новое - интраэпителиальная неоплазия. По гистологическим признакам различают дисплазию высокой и низкой степени, в зависимости от уровня нарушения архитектоники желез, полиморфизма и полярности ядер. Так, при дисплазии III степени – клеточная атипия представлена различной величиной и формой клеток и их ядер, гиперхромией ядер, увеличением числа фигур митоза, наблюдаются нарушение архитектоники желез. В среднем, в течение 20-23 лет дисплазия высокой степени развивается у 20-25% больных с КМ и степень риска коррелирует с длиной сегмента ПБ. Дисплазия высокой степени (тяжелая) в трети случаев ассоциирована с уже существующей аденокарциномой.

При наличии дисплазии эпителия ПБ риск малигнизации варьирует в зависимости от степени дисплазии и ее распространенности (количества ее очагов)
- при низкой степени дисплазии – 0,8-1,9% в год;
- при высокой степени дисплазии – 6-12,2% в год;
- при наличии мультифокальной дисплазии эпителия ПБ риск развития аденокарциномы оказывается в 3 раза выше, чем при унифокальной.

У части больных заболевание может длительное время не прогрессировать и лишь у небольшого процента (6% - 25%) пациентов с ПБ с дисплазией эпителия низкой степени развивается дисплазия высокой степени и рак. Описаны случаи, когда у пациентов с пищеводом Барретта и высокой степенью дисплазии в течение многих лет не выявлялось никаких признаков злокачественной трансформации. Однако быстрое развитие инвазивного рака встречается довольно часто. Рак пищевода имеет тенденцию к метастазированию и нередко является инкурабельным.

Влияние ожирения на развитие ПБ при ГЭРБ опосредовано двумя независимыми факторами: повышением внутрибрюшного давления с учащением гастроэзофагеальных рефлюксов кислоты и желчи в просвет пищевода и синтезом клетками жировой ткани провоспалительных цитокинов, таких как лептин и другие адиполептины.

Существуют данные, что лептин усиливает воздействие кислоты на эпителий при ПБ и индуцирует дозозависимое усиление его пролиферации (до 65% от исходной). При ожирении происходит значительное увеличение содержания периэзофагеальной жировой ткани, из которой освобождаются вышеперечисленные цитокины, которые способствует развитию воспалительных и пролиферативных изменений в слизистой оболочке пищевода.

Известно, что повышение концентрации лептина, синтезируемого в чрезмерных количествах при абдоминальном ожирении у мужчин, коррелирует с ростом частоты ПБ и АКП у мужчин. Данный факт объясняет многократное преобладание мужчин среди заболевших аденокарциномой: при индексе массы тела (ИМТ) более 30 у мужчин риск развития АКП пищевода возрастает в 16 раз по сравнению с мужчинами, имеющими ИМТ менее 22.

У некоторых пациентов, получавших лечение мощными антирефлюксными препаратами (блокаторы протонной помпы) или перенесших антирефлюксное хирургическое вмешательство, в пищеводе появляются пятнистые зоны, где плоский эпителий растет поверх цилиндрического. У пациентов с эндоскопически выявляемым пищеводом Барретта частота злокачественной трансформации составляет 0,8 % (1 случай на 125 больных в год), что в 40 раз выше, чем в остальной популяции.

Из вышесказанного следует, что злокачественная трансформация эпителия в ПБ складывается из последовательных этапов, включающих рефлюкс-эзофагит, цилиндрическую метаплазию эпителия, интерэпителиальную неоплазию(ИН) низкой и высокой степени и развитие АК на фоне ПБ.

Стволовые клетки, расположенные на базальной мембране эпителия, являясь частично комиттированными, под воздействием кислоты и компонентов желчи могут дифференцироваться не в плоский, а в более устойчивый цилиндрический эпителий. Промежуточной стадией, вероятно, является формирование полиморфного эпителия, имеющего ультраструктурные и цитохимические черты как плоского, так и цилиндрического эпителия.

В ассоциированном с Барреттом онкогенезе окислительное фосфорилирование(ОФ) и гликолиз перепрограммируются на ранней стадии последовательности заболевания, причем ОФ положительно связано с экспрессией р53, а гликолиз отрицательно. р53 подавляет активность ключевых компонентов гликолиза, шунтируя промежуточные продукты высокой энергии в пентозофосфатный путь.

ТлКМ (толстокишечная метаплазия) является фоном для развития ИН и характеризуется экспрессией мутантного р53(окислительно-индуцированное повреждение приводит к укорочению теломер и мутациям в гене р53, аннулирующим роль р53 как контрольной точки пролиферации и апоптоза), что делает ее прогностически менее благоприятной. Также на стадии ИН член семейства NF-κB RelA( (или p65) транспортируется в митохондрии и рекрутируется в митохондриальный геном, где он может подавлять экспрессию митохондриальных генов, снижать потр***ение кислорода и клеточные уровни АТФ, тем самым способствуя переключению на гликолиз.

Переход от ИН к аденокарциноме(АК) в ПБ сопровождается усилением пролиферации и относительным снижением апоптоза. Такие изменения в балансе между пролиферацией и апоптозом приводят к накоплению мутаций в опухолевых клетках и к прогрессии опухоли.
Потеря способности аккумулировать клаудины(белки адгезии) в области плотных контактов(ПК) в аденокарциноме на фоне ПБ приводит к исчезновению плотных контактов и способствует прогрессии опухоли (пролиферации, инвазии и метастазированию). Синтез данного белка в цитоплазме происходит, но из-за дисфункции цитоскелета нарушается его транспортировка в зону ПК.

Вообще, в канцерогенезе ПБ принимают участие множество генов супрессоров опухолевого роста (р53, р16, FHIT, Rb, АРС), регуляторов клеточного цикла (Cyclin D1, MDM2), факторов роста (EGF-R, TGF-A, с-егЬВ2) и молекул клеточной адгезии (E-cadherin, P-cadherin, a-catenin, p-catenin), а также протеаз (UPA). Все это отражает сложность и противоречивость как канцерогенеза вообще, так и при ПБ в частности.
Маркеры апоптоза, пролиферации, клеточной дифференцировки и плотных межклеточных контактов - Apodetec test, Ki-67, р53, СК 10/13, СК 8 и клаудины 1,2,3,4,5,7 могут быть рекомендованы для определения злокачественного потенциала интраэпителиальной неоплазии в пищеводе Барретта.

Добавлено через 7 минут
Все вышеизложенное по пищеводу Барретта подтверждает мою двухстадийную концепцию канцерогенеза. Дисплазии на фоне КМ соответствуют первой стадии, когда часть генов перестраивает свою деятельность с целью на фоне хронического воспалительного стресса минимизировать функции клетки. Другая, преобладающая часть генов с помощью мощных защитных систем позволяет, так сказать, сохранять клетке лицо.

Когда начинаются мутации этой части генома, особенно среди генов - супрессоров, то в защитных рядах возникают пробоины и клетка начинает деградировать. Среди первой части генома, я называю их генами инфраструктуры, тоже могут возникать мутации, но тогда клетка обычно быстро погибает. Чем сильнее выражены мутации, тем агрессивнее поведение уже раковой клетки, вплоть до стадии лангольеров (см. выше).

Я не придерживаюсь взгляда, что раковые клетки развиваются непосредственно из стволовых клеток. Уже по поводу ПБ я указывал, что зрелый эпителий возникает из частично комиттированных клеток, то есть уже не совсем стволовых. В стрессовых ситуациях, обычно предшествующих дисплазии или, как сейчас правильнее говорить, интраэпителиальной неоплазии(ИП), перед этими клетками стоит та же дилемма, как перед товарищем Суховым, помереть сразу или помучиться. Если клетка выбирает "помучиться", то она должна как-то дифференцироваться. Что она и как то делает, хотя на высоких стадиях ИП морфологически она уже почти ничем не отличается от раковой. Только молекулярные онкомаркеры позволяют их кое-как различить.

По поводу терминологии. В специальной литературе употребительны термины гены домашнего хозяйства и гены роскоши. Гены домашнего хощяйства кодируют белки-ферменты, которые принимают участие в жизненно важных для клетки метаболических процессах. К ним относятся обеспечение процессов: репликации (удвоения) ДНК, транскрипции, трансляции, а также анаболизма и катаболизма (гликолиз, цикл Кребса, глюконеогенез, расщепление белков, жиров и углеводов, биосинтез аминокислот и нуклеотидов и др.). В целом это почти соответствует моему понятию генов инфраструктуры; это гены, просто позволяющие клетке как таковой существовать.
Что же касается генов роскоши, то мне чудится в этом названии какой-то идеологический подтекст. Так можно оправдать даже канцерогенез, когда гены инфраструктуры, в трудных условиях борющиеся за выживание клетки, могут испывать нечто вроде классовой ненависти к генам, расточительно с их точки зрения тратящих драгоценные ресурсы. Мое название "гены надстройки" более нейтрально и филогенетически правильнее, а то классовая борьба, как показывают история и онкология, к ничему хорошому не приводит.

Добавлено через 3 минуты
Прежде чем рассмотреть главную тему, а именно раковый метаболизм, коснемся вкратце метаболизма в нормальных клетках, и начнем с гликолиза.

Гликолиз - это последовательность 10 реакций превращения глюкозы в пируват. Это линейная последовательность, а не цикл (нет обратной связи), однако можно отметить три этапа регуляции гликолиза:
Во-первых, на уровне гексокиназной реакции, продукт которой Гл-6-Ф аллостерически подавляет активность фермента гексокиназы.
Во-вторых, регулирование связано с фосфофроктокиназой, активность которой возрастает при повышении содержания АДФ и Фн, но подавляется повышенными концентрациями АТФ.
В-третьих, этап регуляции осуществляется на уровне фермента пируваткиназы, активность которой угнетается ее продуктом АТФ в высоких концентрациях, а также ацетил-СоА.

В том случае, если гликолиз не предполагает продолжения в виде кислородного дыхания, к нему добавляется еще одна реакция, а именно восстановление пировиноградной кислоты (пирувата) до молочной кислоты (лактата). Ее истинный главный продукт – это кофактор НАД+.

Дело в том, что запасы кофакторов в клетках обычно очень малы - их молекулы оборачиваются в одних и тех же реакциях несчетное число раз. Но если молекулы НАД+ уже загружены водородом (то есть перешли в состояние НАДH), то использовать их для новых актов гликолиза невозможно. Чтобы продолжить переработку поступающей в клетку глюкозы, нужно сначала окислить НАДH до НАД+, вернув кофактор в рабочее состояние. На ученом языке это называют регенерацией НАД+. Вот именно для этого реакция образования лактата и нужна. Сам лактат является тут только побочным продуктом. А гликолиз вместе с реакцией образования лактата складывается в процесс, который называется молочнокислым брожением.

Человек, конечно, не способен полностью перейти на брожение, но тем не менее наши клетки могут на него временно переключаться в случаях, когда дыхательные ферменты не успевают до конца окислять глюкозу – например, при очень сильных мышечных нагрузках. Это та самая ситуация, когда молочная кислота накапливается в мышцах. После прекращения нагрузки накопившуюся молочную кислоту приходится все‑таки метаболизировать: с кровью она поступает в печень и там вновь превращается в пируват, который уже можно использовать в кислородном дыхании. Там в митохондриях именно кислород забирает у восстановленного НАДH атомы водорода, которыми тот нагружен.

Вот зачем, собственно, и нужен кислород при дыхании: чтобы послужить окислителем, отбирающим электроны у НАДH.

Вообще, само дыхание – это окислительно‑восстановительная реакция. В процессах гликолиза и цикла Кребса, происходящих соответственно в цитоплазме клетки и матриксе митохондрий, окислителем являются молекулы НАД+: НАД+ + 2H ⇌ HAДH + H+

Молекула НАД+ присоединяет один атом водорода целиком (электрон и протон), а от второго – только электрон. Оставшийся от второго атома протон уходит в окружающий раствор.

В дыхательной цепи, наоборот, НАДН является восстановителем, отдавая протон и электроны водорода. В конце цепи на одну молекулу кислорода (O2) тратится четыре электрона (e–) и четыре протона (H+), давая в результате две молекулы воды (H2O). Электроны приходят по мембранной цепи, их переносящей, а протоны захватываются из водного раствора.

Белки дыхательной цепи энергию потока электронов используют не для синтеза АТФ, а для транспорта протонов. Это типичный активный транспорт: протоны принудительно переносятся из матрикса (где их и так меньше) в межмембранное пространство (где их и так больше - «протонный резервуар»). Причем такие встроенные системы сопряженного транспорта есть подряд в нескольких белках дыхательной цепи, через которые последовательно проходят переносимые электроны. В результате изнутри наружу суммарно выбрасывается 64 протона на каждую исходную молекулу глюкозы. И таким образом, снаружи от внутренней мембраны становится не просто больше, а намного больше протонов, чем внутри.

Согласно законам биоэнергетики, энергию протонного потенциала всегда можно конвертировать в энергию АТФ: ∆μH > АТФ. Именно это и делает встроенная во внутреннюю мембрану митохондрии протонная АТФ‑синтаза. С белками дыхательной цепи она не связана. Она просто пропускает накопившиеся протоны снаружи (где их больше) внутрь (где их меньше), а за счет высвобожденной при этом энергии синтезирует АТФ. Тот самый АТФ, благодаря которому мы живем.

Митохондрии взрослого человека среднего роста и веса перекачивают через свои мембраны около 500 г ионов Н+ в день, образуя протонный потенциал. За это же время Н+-АТФ-синтаза производит около 40 кг АТФ из АДФ и фосфата, а процессы, использующие АТФ, гидролизуют всю эту массу АТФ назад в АДФ и фосфат.

Добавлено через 1 минуту
В клетке образующийся из глюкозы глюкозо-6-фосфат распределяется между гликолизом и пентозофосфатным путем, причем чем интенсивнее клетки размножаются, тем больше удельный вес последнего пути (но в норме не больше 20-30% поступающей в клетку глюкозы). Этот путь состоит из 2-х этапов.

На окислительном этапе образуются пентозофосфаты и НАДФH.
Быстроделящиеся клетки, такие как клетки костного мозга, кожи и слизистой кишечника, используют пентозы для синтеза РНК, ДНК и таких коферментов, как АТР, НАДН, ФАДН2 и кофермент А. В других тканях важным продуктом пентозофосфатного пути являются не пентозы, а донор электронов НАДФН, необходимый для восстановительного биосинтеза и защиты от повреждающего действия радикалов кислорода, например, для восстановление глутатиона. Наибольшую потребность в НАДФН испытывают те ткани, в которых происходит активный синтез жирных кислот (печень, жировая ткань, молочные железы) или холестерина и стероидных гормонов (печень, надпочечники, половые железы).

Неокислительный этап – это совокупность большого количества обратимых реакций, но в конце этапа пентозофосфаты превращаются в глюкозо-6-фосфат, то есть получается цикл, правда с потерей одной молекулы глюкозо-6-фосфата. Он является источником моносахаридов с разным числом углеродных атомов. Это строительный материал для разных синтезов, в том числе для синтезов различных олигосахаридов, которые входят в состав клеточных рецепторов.

Все ферменты, принимающие участие в пентозофосфатном пути, как и при гликолизе, локализованы в цитоплазме.

Опухолевые клетки в нуждаются в интенсификации этого пути потр***ения глюкозы. При этом между ферментами глюколиза и пентозофосфатного пути существуют конкуренция за субстрат и только быстрый гликолиз за счет увеличения количества субстрата (см. ниже)спасает ситуацию. В клетках опухолей часто наблюдается недостаток кислорода (гипоксия), что тормозит пентозофосфатный путь. В результате страдает синтез нуклеотидов и других важных для деления клеток веществ.

Вставка 1.

Длина всей ДНК в клетке человека примерно 1,5 метра, ДНК всех генов в ней занимает всего 3 - 10 % . Некоторые авторы сравнивают гены с островками в безбрежном океане ДНК. Нас интересуют гены инфраструктуры, выделение которых является нетривиальной задачей.
Начать надо с рассмотрения гликолиза. Его ферменты находятся в цитоплазме клеток, но это не значит, что они свободно плавают в ней. Кстати, цитоплазма представляет из себя довольно густой гель, в котором свободно не поплаваешь. По современном представлении ферменты гликолиза образуют своего рода суперкомплекс, правда довольно динамичный, так как полноценная фиксация ферментов может быть только на поверхности или, еще лучше, внутри мембран. Подходящий пример - фиксация ферментов дыхательной цепи внутри мембраны митохондрий.

Для фиксации ферментов гликолиза наиболее подходят элементы цитоскелета. Напоминаю, что в цитроскелете клеток различают актиновые филаменты (микро - филаменты), промежуточные филаменты и микротрубочки. Актиновые филаменты в основном сконцентрированы у внешней мембраны клетки, так как отвечают за форму клетки и способны образовывать выступы на поверхности клетки (псевдоподии и микроворсинки). Также они участвуют в межклеточном взаимодействии (образовании адгезивных контактов), передаче сигналов и, вместе с миозином — в мышечном сокращении. С помощью цитоплазматических миозинов по микрофиламентам может осуществляться везикулярный транспорт. Все это говорит за то, что для фиксации ферментов гликолиза они не очень подходят.

Микротрубочки — крайне динамичные структуры. Они играют ключевую роль во внутриклеточном транспорте (служат «рельсами», по которым перемещаются молекулярные моторы — кинезин и динеин), образуют основу аксонемы ундулиподий и веретено деления при митозе и мейозе. Все это также говорит против них.

Промежуточные филаменты состоят из разного рода субъединиц и являются наименее динамичной частью цитоскелета. В отличие от микрофиламентов и микротрубочек свободные мономеры промежуточных волокон едва ли встречаются в цитоплазме. Их полимеризация ведёт к образованию устойчивых неполярных полимерных молекул.

Промежуточные филаменты достаточно специализированы в зависимости от типа клеток, в которых встречаются. В большинстве животных клеток ПФ образуют «корзинку» вокруг ядра, откуда направлены к периферии клеток. Это самые долгоживущие компоненты цитоскелета, они участвуют в фиксации органелл и наиболее подходят на роль динамичной фиксации ферментов гликолиза. Кстати, ПФ - наиболее древние элементы цитоскелета, с возрастом и при онкогенезе их доля в цитоскелете увеличивается.

Среди клеточных органелл ПФ больше всего вокруг митохондрий. Ферменты гликолиза, оседая на ПФ, образуют функциональные блоки, часть ферментов можно обнаружить даже на наружной мембране митохондрий. В клетках опухолей они смещаются к митохондриям и даже могут полностью лежать на них, что можно рассматривать как компенсаторную реакцию клетки.

Добавлено через 1 минуту
Вставка 2.

Гликолиз важен не только в онкологии, но и при нормальном функционировании клетки. Экспериментально установлено, что аэробный гликолиз наблюдается во многих физиологических процессах, которые связаны с высокой мембранной активностью, такими как пролиферация лимфоцитов и секреция антител, миграция макрофагов, эмбриональный цитокинез, деление и миграция клеток. Во всех этих процессах большая нагрузка приходится на многочисленные мембранные каналы, а также на рецепторные сигнальные комплексы внутри и около поверхностных мембран, например, аденилатциклазная система и ей подобные.

Установлено, что ингибирование или активация насосов на клеточной мембране приводят соответственно к снижению или увеличению гликолиза, в то время как окислительное фосфорилирование остается неизменным. Эти результаты согласуются с новой моделью нормального физиологического клеточного метаболизма, в которой эффективное митохондриальное окислительное фосфорилирование обеспечивает постоянную потребность в энергии, прежде всего для синтеза макромолекул, а гликолиз необходим для обеспечения быстрых потребностей в энергии, прежде всего для поддержки мембранных насосов.

Эта модель метаболизма глюкозы напоминает экономическую модель оптимизации энергосистемы, в которой максимальная эффективность достигается путем деления спроса на электроэнергию на компоненты базовой нагрузки и пиковой нагрузки. Базовая нагрузка - это постоянная потребность в энергии системы. Пиковые нагрузки - это флуктуирующая составляющая спроса на энергию, наложенная на спрос базовой нагрузки. Первое удовлетворяется угольными или атомными электростанциями, которые эффективны, но реагируют медленно, тогда как вторые обычно встречаются с менее эффективными, но быстро реагирующими газовыми турбинами.

Как и в энергосистемах, активность каждого метаболического пути определяется величиной потребности в энергии, которую он удовлетворяет. Митохондриальное дыхание требует около 12-13 секунд для своей реакции и для быстрого реагирования на изменяющуюся внешнюю ситуацию не годится, в отличие от гликолиза, включающегося за миллисекунды. А, например, отсутствие эффективного и быстрого ответа через клеточную мембрану на локальные изменения осмотического баланса может привести к нерегулируемому выпячиванию мембраны или нарушению ее целостности, и потенциально вызывает летальное повреждение клеток.

Повышенный аэробный гликолиз раковых клетках может возникать вначале как ответ на повышенные кол****ия потребности в энергии из-за злокачественных фенотипических свойств, включая пролиферацию, рост, миграцию и инвазию. Затем подключаются повреждение цитоскелета и концентрация вследствие этого митохондрий в околоядерной зоне, что пространственно разделяет гликолиз и окислительное фосфорилирование.

Остановимся теперь подробней на метаболизме раковых клеток.

Среди различных метаболических активностей, которые наблюдались в опухолях или опухолевых клеточных линиях, три с наиболее убедительными доказательствами необходимой роли в росте опухоли - это аэробный гликолиз (эффект Варбурга), синтез жирных кислот / липидов и митохондриальный метаболизм глютамина. Современные данные свидетельствуют о том, что эти три пути взаимодействуют в метаболической платформе, которая поддерживает рост клеток и, в конечном итоге, пролиферацию. Высокая скорость гликолиза, в дополнение к продуцированию АТФ, генерирует глицерин и цитрат, которые используются для синтеза мембранных липидов. Между тем, митохондриальный метаболизм глютамина снабжает цикл TCA (трикарбоновыз кислот) промежуточными продуктами, чтобы заменить те, которые экспортируются для синтеза липидов и других анаболических процессов.

Cледует подчеркнуть три момента, касающихся роли эффекта Варбурга в метаболизме опухолевых клеток.
Во-первых, учитывая, что эффект Варбурга также наблюдается во время быстрой пролиферации клеток, он более точно рассматривается как общая характеристика пролиферации клеток, а не как признак трансформации, и поэтому можно предположить, что он способствует анаболическому метаболизму.
Во-вторых, быстрый метаболизм глюкозы также поставляет промежуточные продукты для биосинтетических путей, которые возникают из гликолиза проксимально к пирувату, включая рибозо-5-фосфат и глицин для биосинтеза нуклеотидов и глицерин для синтеза липидов. Было высказано предположение, что одной из функций эффекта Варбурга является поддержание адекватных размеров этих пулов предшественников для максимального роста клеток.
В- третьих, клетки, участвующие в аэробном гликолизе, не превращают 100% своего пирувата в лактат. Достаточно солидная фракция пирувата метаболизируется в ТСА, обеспечивая энергию и предшественников для путей биосинтеза, которые потр***яют промежуточные продукты цикла ТСА. Следовательно, эффект Варбурга выполняет как биоэнергетическую, так и биосинтетическую роль в пролиферирующих клетках.

Возможно, что эффект Варбурга по форме и сути является следствием дисбаланса между максимальными скоростями гликолиза и окисления пирувата. Проще говоря, гликолиз превосходит максимальную скорость окисления пирувата, поэтому клетки должны вместо этого устранять пируват с использованием высокопоточных механизмов. Окисление пирувата требует импорта в митохондриальный матрикс с последующей активностью высокорегулируемых ферментов, таких как комплекс пируватдегидрогеназы (PDH), на активность которого влияют фосфорилирование, уровни свободного CoA и соотношение NAD + / NADH, которые могут ограничивать его активность относительно гликолитического потока.

Этот поток может превышать V max (максимальную скорость) PDH более чем на порядок во время пролиферации клеток, что подразумевает необходимость в системе с высокой пропускной способностью, чтобы избежать накопления пирувата. В пролиферирующих клетках экспрессия лактатдегидрогеназы A (LDH-A) решает эту проблему, быстро потр***яя пируват, регенерируя NAD + перед лицом неустанного гликолитического потока, в то же время получая продукт (лактат), который может легко секретироваться. Кстати, LDH-A индуцируется онкогенами (c- myc , HER2 / neu и др.).

Еще одно преимущество высокой гликолитической скорости состоит в том, что она позволяет клеткам тонко настраивать контроль биосинтетических путей, которые используют промежуточные продукты, полученные из метаболизма глюкозы. Когда метаболический путь с высоким потоком разветвляется на пути с более низким потоком, способность поддерживать активность последних максимальна, когда поток через первый поток также максимален. В пролиферирующих клетках это было предложено как способ разрешить очевидный парадокс между потребностью в углероде, производном от глюкозы, для макромолекулярного синтеза и высокой скоростью образования лактата. Пути с низким потоком в этой модели включают те, которые используют гликолитические промежуточные соединения в качестве предшественников биосинтеза. Очень высокая скорость гликолиза позволяет клеткам поддерживать биосинтетические потоки во время быстрой пролиферации, но также приводит к высокой скорости продуцирования лактата.

Для синтеза липидов, белков и нуклеиновых кислот клетки используют предшественники, полученные из интермедиатов цикла TCA. Следовательно, ключевая роль цикла TCA в пролиферирующих клетках заключается в том, чтобы выступать в роли центра для биосинтеза. Это является важным отличием от метаболизма непролиферирующих, окислительных тканей, таких как сердце, где традиционное представление о цикле TCA состоит в том, что он служит для получения максимальной продукции АТФ из окисляемых субстратов, генерируя две молекулы CO2 за ход, и является также поствщиком субсиратов для дыхательной цепи. Однако во время пролиферации клеток большая часть углерода, который входит в цикл TCA, используется в биосинтетических путях, которые потр***яют, а не производят АТФ. Это приводит к непрерывному оттоку промежуточных продуктов (катаплероз).
Так, митохондриальный цитрат перемещается в цитозоль для превращения в липогенный ацетил-КоА. Вообще, цитозольный ацетил-КоА является центральным биосинтетическим предшественником для синтеза жирных кислот и холестерина. Другие промежуточные продукты цикла ТСА также используются для биосинтеза различных макромолекул. OAA и α-кетоглутарат (α-KG) питают внутриклеточные пулы заменимых аминокислот, которые используются для синтеза белков и нуклеотидов.

Чтобы поддерживать функцию цикла TCA перед лицом катаплероза, клетки должны иметь соответствующий приток промежуточных продуктов для пополнения запаса интермедиатов ТСА. Так, при деградации большинства аминокислот образуется пируват, который затем превращается в оксалоацетат (обычно в цикле ТСА через ацетил-СоА в цитрат). Такой процесс называется анаплерозом. Эта реакция поддерживает необходимую высокую концентрацию окса*лоацетата в митохондриях и обеспечивает субстратом первую цитратсинтазную реакцию цикла. Нарушение образования оксалоацетата (при голодании, диабете) ведет к взаимной конденсации молекул ацетил-КоА друг с другом и вызывает об*разование кетоновых тел, главным образом - ацетоацетата.

Экспорт цитрата для синтеза жирных кислот демонстрирует эту необходимость: для образования другой молекулы цитрата необходим ОАА, полученный из пирувата гликолиза или аминокислот. Анаплероз является критической характеристикой метаболизма роста, потому что он дает клеткам возможность использовать цикл TCA в качестве источника биосинтетических предшественников. Высокий анаплеротический поток является более специфическим индикатором роста клеток, чем высокий гликолитический поток, потому что последний может быть вызван гипоксией и другими стрессами независимо от макромолекулярного синтеза.

Продолжим.

Существует несколько механизмов, которые клетки могут использовать для анаплеротической активности. Самый простой использует пируваткарбоксилазу (ПК), которая генерирует ОАА непосредственно из пирувата. При этом митогены усиливают активность ПК. Альтернативным источником анаплероза является метаболизм аминокислот, в частности глютамина, самой распространенной аминокислоты у млекопитающих. Этот путь («глутаминолиз») еще увеличивает клеточную продукцию NADPH и лактата, при этом глутаминолиз использует несколько этапов цикла TCA. В дополнение к своей роли в качестве источника углерода, глютамин также жертвует азотом на синтез нуклеотидов и аминокислот.
Данные из различных типов клеток подтверждают этот вывод. Стимуляция эстрогенами вызывает глутаминолиз в клетках рака молочной железы, в то время как стимуляция митогеном вызывает анаплероз в лимфоцитах.

Чтобы генерировать рибозо-5-фосфат (R5P) для биосинтеза нуклеотидов, клетки отводят углерод от гликолиза в окислительное или неокислительное звено пентозофосфатного пути. Онкогены и опухолевые супрессоры влияют на оба пути. Так, мишень р53 белок TIGAR тормозит гликолиз, увеличивая доставку субстрата к окислительному звену. Предполагается, что экспрессия TIGAR во время генотоксического стресса увеличивает производство NADPH и R5P для восстановления повреждений ДНК. Опухолевые клетки без р53 теряют эти эффекты на пентозофосфатный путь, вызывая относительное увеличение гликолитического потока.

Для одноклеточных организмов, таких как микробы, существует эволюционное давление, чтобы размножаться как можно быстрее, когда есть питательные вещества. Их системы метаболического контроля эволюционировали, чтобы ощущать достаточный запас питательных веществ и направлять необходимый углерод, азот и свободную энергию в генерацию строительных блоков, необходимых для производства новой клетки. Когда питательных веществ мало, клетки прекращают производство биомассы и адаптируют обмен веществ для извлечения максимальной свободной энергии из имеющихся ресурсов, чтобы пережить период голодания.

В многоклеточных организмах большинство клеток подвергаются постоянному поступлению питательных веществ. Выживание организма требует систем контроля, которые предотвращают аберрантную пролиферацию отдельных клеток, когда доступность питательных веществ превышает уровни, необходимые для поддержки деления клеток. Неконтролируемая пролиферация предотвращается, потому что клетки млекопитающих обычно не поглощают питательные вещества из окружающей среды, если их не стимулируют факторы роста. Раковые клетки преодолевают эту зависимость от факторов роста, приобретая генетические мутации, которые функционально изменяют сигнальные пути, инициируемые рецептором. Это может приводить к поглощению питательных веществ, особенно глюкозы, которые удовлетворяют или превышают биоэнергетические потребности роста и пролиферации клеток.

Нормальные пролиферирующие клетки могут подвергаться аресту клеточного цикла и реактивировать катаболический метаболизм, когда их способность продуцировать АТФ из глюкозы нарушается. Клетки с дефицитом АТФ также часто подвергаются апоптозу. Для опухолевых клеток вдали от кровеносных сосудов эти феномены также наблюдаются (см. выше).

Поток метаболитов через метаболические сети лучше всего характеризует отношения между клеточной биологией и биохимией. В то время как основные метаболические потоки в клетках остаются одинаковыми, метаболические потребности каждого типа клеток определяются их тканевой функцией и окружающей средой. Например, иммунные клетки остаются спокойными в течение длительных периодов, но затем быстро размножаются при стимуляции. Для этого клетки переходят из состояния низкого потр***ения питательных веществ, которое поддерживает базальные функции, в состояние повышенного потр***ения питательных веществ с активацией анаболических путей, которые способствуют быстрому росту и делению.

С другой стороны, дифференцированные сердечные миоциты не размножаются, но имеют высокую потребность в АТФ. В результате эти клетки сильно зависят от окислительного фосфорилирования для эффективного генерирования АТФ. Задачей гепатоцитов является контроль химического состава крови, и поэтому им необходима гибкость для выполнения энергоемких процессов, таких как синтез глюкозы, аминокислот и макромолекул, а также рециркуляция побочных продуктов метаболизма из других тканей в полезные метаболиты и выделение ненужного или токсичного материала в виде отходов. Каждая из этих физиологий тканей требует различных соотношений метаболитов и использует уникальные регуляторные схемы.

Организмы и клетки развили системы, чтобы модулировать метаболический поток в коротких и длинных временных масштабах. Гормоны и другие внеклеточные факторы передают сигналы между тканями для регуляции метаболической функции. На клеточном уровне гены, кодирующие изоформы ферментов и регуляторные факторы, позволяют тканеспецифические и контекстно-специфические реакции.
Так, пируваткиназа (ПК) представляет собой гликолитический фермент, который катализирует реакцию, генерирующую пируват и АТФ из фосфоенолпирувата (PEP) и AДФ. Четыре изоформы PK (L, R, M1 и M2) присутствуют у млекопитающих. Изотипы L и R кодируются геном PKLR . Экспрессия изотопов L и R является тканеспецифичной и регулируется различными промоторами. Изотип L экспрессируется в печени, почках и кишечнике, а изотип R экспрессируется в эритроцитах.
PKM1 и PKM2 кодируются геном PKM: M1 экспрессируется в большинстве взрослых дифференцированных тканей, таких как мозг и мышцы, тогда как M2 экспрессируется в эмбриональных клетках, взрослых стволовых клетках и раковых клетках.

Другим важным средством регуляции функции ферментов являются посттрансляционные модификации (PTM), которые обеспечивают механизм обратной связи для метаболитов, которые действуют как субстраты для реакций PTM. Наконец, малые молекулы могут влиять на метаболический поток за счет аллостерического воздействия на ферменты. Целью этих процессов является прохождение метаболитов через пути в пропорциях, необходимых для соответствия требованиям отдельных клеток.

АТФ, например, быстро метаболизируется, и в сердце пул АТФ может обновляться более 6 раз в минуту; при таких скоростях, если потр***ение остается постоянным, снижение производства АТФ на 10% приведет к снижению уровня АТФ в два раза менее чем за одну минуту. При этом образуется АДФ, который в свою очередь при необходимости с помощью фермента аденилатциклазы превращается в АТФ и АМФ. Это способствует высокому соотношению АТФ / АМФ и отражает заряд энергии клетки. AMP затем аллостерически регулирует ключевые метаболические ферменты, которые контролируют поток в гликолизе и окислительном фосфорилировании для увеличения продукции АТФ.

Прочитал от корки до корки. Смею предположить, что Вы достигли дна, погрузившись в микромир этой темы? Судя по теоретическому раскладу, практический выхлоп не за горами, коль так пошагово раскрыт механизм тканевоклеточной малигнизации? С уважением, Патолог.

Вставка 3

Одним из наиболее важных метаболических признаков раковых клеток является повышенный синтез липидов de novo. Пути синтеза липидов могут включать путь синтеза жирных кислот, а также путь мевалоната, который приводит к синтезу холестерина и изопреноидов.

Различные типы опухолей демонстрируют усиленный биосинтез эндогенных жирных кислот независимо от уровня внеклеточных липидов. Некоторые нормальные ткани также имеют очень активный путь синтеза жирных кислот, такие как адипоциты, гепатоциты, гормоночувствительные клетки и легочная ткань плода; однако в целом синтез жирных кислот de novo подавляется. Усиленный синтез жирных кислот в раковых клетках способствует мембранному биогенезу в быстро пролиферирующих раковых клетках и делает мембранные липиды более насыщенным, тем самым влияя на фундаментальные клеточные процессы, включая передачу сигнала, экспрессию генов, цилиогенез и ответ на терапию. Мембраны раковых клеток также более устойчивы к ПОЛ (перекисному окислению липидов).

АТФ-цитрат-лиаза (ACLY) является цитозольным ферментом, который превращает цитрат, полученный из митохондрий, в ацетил-КоА, который является предшественником путей синтеза жирных кислот и мевалонатов (см. выше).

Ацетил-КоА является жизненно важным строительным блоком для эндогенного биосинтеза жирных кислот и холестерина и участвует в модификациях белков на основе изопреноидов. Кроме того, ацетил-КоА необходим для реакций ацетилирования, например, ацетилирования гистонов, которые модифицируют белки, играющие критическую роль в регуляции глобальной архитектуры хроматина и транскрипции генов.
Считается, что ACLY-зависимое ацетилирование способствует селективной регуляции генов, участвующих в метаболизме глюкозы. Сообщается, что экспрессия инсулин-чувствительного транспортера глюкозы Glut4, а также 3 ключевых регулятора гликолиза - гексокиназы-2, фосфофрукто - киназы-1 и лактатдегидрогеназы А, по-видимому, существенно подавляются при сайленсинге (отключении) ACLY.

Отчетливое повышение экспрессии и активности ACLY отмечено в опухолях легких, мочевого пузыря, молочной железы, печени, желудка и толстой кишки. Так, при аденокарциноме легкого человека экспрессия фосфорилированного ACLY коррелировала со стадией, степенью дифференцировки и плохим прогнозом. Продукция муцина, характерная для дифференцированного респираторного эпителия, была обнаружена только в опухолях, у которых ACLY подавлялась.

В раковых клетках фосфорилирование и активация ACLY напрямую регулируются Akt из пути фосфоинозитид-3-киназы (PI3K) / Akt. Akt также усиливает уровни мРНК ACLY посредством активации SREBP-1, транскрипционного фактора для генов, участвующих в синтезе холестерина и жирных кислот.

Отметим, что остановка пролиферации, вызванная ингибированием ACLY, коррелирует с гликолитическим фенотипом опухоли. Раковые клетки, демонстрирующие высокий уровень метаболизма глюкозы, более сильно подвержены ингибированию ACLY. В этом отношении рак предстательной железы, клетки которого получают значительную долю энергии из жирных кислот, более устойчив к сайленсингу ACLY. Поэтому, кстати, в южных странах с преимущественным употр***ением растительной пищи, заболеваемость раком простаты значительно меньше, чем у северян со значительной долей мясной и молочной пищи. В этом отношении можно выделить яйца с большим содержанием холина.

Вставка 4.

Усиленное потр***ение глюкозы раковыми клетками (эффект Варбурга) породило надежду на то, что такая метаболическая особенность опухолей может быть использована для лечения больных раком. Интерес к эффекту Варбурга как ахиллесовой пяте, который будет использоваться при лечении рака, был дополнительно стимулирован демонстрацией того, что усиленный метаболизм глюкозы является частым следствием многих мутаций, ответственных за рак человека, и, следовательно, может быть центральным процессом, необходимым для рост опухоли.

Однако с точки зрения разработки стратегий лечения рака опухолевый метаболизм до сих пор является скорее священным Граалем, чем ахиллесовой пятой. Часть трудностей заключается в гибкости метаболических систем и разнообразии питательных веществ, к которым имеют доступ опухоли. Таким образом, полная картина метаболизма любой опухоли должна учитывать вклад нескольких питательных веществ одновременно.

Главным среди других питательных веществ, доступных опухолям, является глутамин, самая распространенная аминокислота в плазме и основной переносчик азота между органами. Важность глутамина в метаболизме опухолевых клеток обусловлена ​​характеристиками, которые он разделяет с глюкозой. Оба питательных вещества помогают удовлетворить две важные потребности в пролиферирующих опухолевых клетках: биоэнергетика (производство АТФ) и обеспечение промежуточных соединений для макромолекулярного синтеза.

Глютамин является универсальным питательным веществом, которое участвует в образовании энергии, окислительно-восстановительном гомеостазе, макромолекулярном синтезе и передаче сигналов в раковых клетках. В концентрациях 0,6–0,9 ммоль / л глутамин является наиболее распространенной аминокислотой в плазме. Хотя большинство тканей может синтезировать глютамин, в периоды быстрого роста или других стрессов спрос превышает предложение, и глютамин становится условно необходимым. Это требование к глютамину особенно верно в отношении раковых клеток.

У здоровых людей пул глютамина в плазме в основном является результатом высвобождения из скелетных мышц. Легкие человека также обладают способностью к заметному выделению глютамина, хотя такое выделение наиболее заметно во времена стресса. Стресс-индуцированное высвобождение из легких регулируется индукцией экспрессии глутаминсинтазы как следствие передачи сигналов глюкокортикоидами и другими механизмами. Хотя это приводит к небольшой артериовенозной разнице, общий выброс глютамина является значительным из-за большой легочной перфузии.

Жировая ткань является второстепенным, но потенциально важным источником глютамина. Печень обладает способностью синтезировать или катаболизировать глютамин, причем эти виды деятельности подвержены как региональной гетерогенности среди гепатоцитов, так и регуляторным эффектам системного ацидоза и гипераммонемии. Тем не менее, печень, по-видимому, не вносит основной вклад в пул глютамина в плазме у здоровых людей.

Потр***ение глютамина у здоровых людей происходит в основном в кишечнике и почках. Органы желудочно-кишечного тракта, дренированные портальной веной, особенно тонкая кишка, являются основными потребителями глютамина в плазме. Энтероциты окисляют более половины углерода глутамина до CO 2 , что составляет треть дыхания этих клеток у животных натощак. Почка также потр***яет много глютамина для поддержания кислотно-щелочного баланса.

Так, во время ацидоза почки существенно увеличивают поглощение глютамина, расщепляя его с помощью GLS с образованием аммиака, который выделяется вместе с органическими кислотами для поддержания физиологического pH. Глютамин также является основным метаболическим субстратом в лимфоцитах и ​​макрофагах, по крайней мере, во время митогенной стимуляции.

Рак, по-видимому, вызывает серьезные изменения в межорганном обороте глютамина. При этом не все раковые клетки нуждаются в экзогенной поставке глютамина. Так, клетки рака молочной железы демонстрируют системные различия в зависимости от глютамина, при этом клетки базального типа имеют тенденцию быть зависимыми от глютамина, а клетки люминального типа наоборот, более независимы. Устойчивость к депривации глютамина связана со способностью синтезировать глутамин de novo и / или вовлекать альтернативные пути анаплероза.

Катаболизм глутамина начинается с его превращения в глутамат в реакциях, которые либо отдают амидный азот в пути биосинтеза, либо выделяют его в виде аммиака. Последние реакции катализируются глутаминазами (GLS), из которых несколько изозимов кодируются генами GLS и GLS2.

Роль GLS2 в раке, по-видимому, зависит от контекста. Так, в некоторых тканях GLS2 является геном-мишенью p53 и, по-видимому, функционирует при подавлении опухоли. Так как онкоген c-Myc стимулирует экспрессию GLS, некоторые изозимы GLS можно позиционировать, по меньшей мере, как про-онкогенные.
с-Myc управляет поглощением глутамина и катаболизмом, активируя экспрессию генов, участвующих в метаболизме глутамина, включая GLS и SLC1A5 , который кодирует Na + -зависимый переносчик аминокислот ASCT2. Усиление Mус происходит в 20-25% нейробластом и коррелирует с плохим исходом.

Глутамат, продукт реакции GLS, является предшественником глютатиона, важного клеточного антиоксиданта. Он также является источником аминогрупп для заменимых аминокислот, таких как аланин, аспартат, серин и глицин, которые необходимы для макромолекулярного синтеза. В клетках, потр***яющих глутамин, глутамат также является основным источником α-кетоглутарата, промежуточного звена цикла TCA и трансаминирования аминокислот, а также субстрата для диоксигеназ, которые модифицируют белки и ДНК.

Превращение глутамата в α-кетоглутарат происходит либо посредством окислительного дезаминирования глутаматдегидрогеназой (GDH) в митохондрии, либо в процессе трансаминирования. Во время активного метаболизма глюкозы преобладает путь трансаминирования. Когда глюкозы мало, GDH становится основным путем доставки глютаминового углерода в цикл TCA и необходим для выживания клеток.
При дисфункции митахондрий вследствии мутаций или гипоксии полученный из глутамина α-кетоглутарат может восстанавливать цикл TCA (см. ваше). Глутамин также подавляет экспрессию тиоредоксин-взаимодействующего белка, негативного регулятора поглощения глюкозы.

Патологический рост раковых клеток зависит от поддержания пролиферативных сигнальных путей с повышенной автономией по сравнению с незлокачественными клетками. В некоторых раковых клетках избыток глютамина экспортируется в обмен на лейцин и другие незаменимые аминокислоты. Этот обмен облегчает активацию серин / треонинкиназы mTOR, основного положительного регулятора роста клеток. Кроме того, получаемый из глютамина азот является компонентом аминосахаров, известных как гексозамины, которые используются для гликозилирования рецепторов факторов роста и способствуют их локализации на клеточной поверхности. Нарушение синтеза гексозамина снижает способность инициировать сигнальные пути ниже факторов роста.

Написано очень доходчиво. Может Вы развернете процесс взаимодействия онкоклеток , например со стрептококками и вирусом Ньюкасла ?

ІК Юглон, не повторяйте меня, по крайней мере на моей странице. Что мне писать, решаю я сам, всему свое время.

Вернемся к молекулярной биологии клетки. Как я уже упоминал, высокое соотношение АМФ / АТФ ( так правильнее) отражает заряд энергии клетки, вернее его дефицит, и АМФ самолично его повышает. На уровне передачи сигнала AMP-активируемая протеинкиназа (AMPK) является датчиком, который реагирует на изменения в соотношении ATP к AMP (и ADP) и координирует различные метаболические ответы с целью поддержки гомеостаза клеточной энергии. AMPK представляет собой гетеротримерный комплекс с каждой субъединицей, кодируемой более чем одним геном, а тканеспецифичная экспрессия различных изоформ обеспечивает генетически кодируемое средство опосредования гетерогенных регуляторных ответов.

AMPK отрицательно регулирует аэробный гликолиз (эффект Варбурга) в раковых клетках и подавляет рост опухоли. Инактивация AMPKα как в трансформированных, так и в нетрансформированных клетках способствует метаболическому переходу к аэробному гликолизу, увеличению перехода углерода глюкозы в липиды и накоплению биомассы, т.е. к анаболизму.

Многие из ведущих мутаций (драйверов), наблюдаемых при раке, также контролируют метаболизм опухолевых клеток, предполагая, что онкогенные и опухолевые супрессорные сети влияют на метаболизм как часть их способа действия. С метаболической точки зрения AMPK как энергетический сенсор способствует сохранению АТФ в условиях метаболического стресса, активируя пути катаболического метаболизма, такие как аутофагия и ингибирование анаболических процессов, включая биосинтез липидов, TORC1-зависимый биосинтез белка и пролиферацию клеток. Активность AMPK при раке таким образом связана со стрессоустойчивостью и выживаемостью в опухолевых клетках, предоставляя им гибкость для адаптации к характерному для них метаболическому стрессу .

AMPK обеспечивает как краткосрочный, так и долгосрочный контроль обратной связи для клеток, контролируя активность многочисленных белков посредством фосфорилирования. AMPK также регулирует у млекопитающих мишень рапамицинового комплекса-1 (mTORC1). Ингибирование mTORC1 имеет решающее значение для выживания клеток в условиях стресса, поскольку опосредованное рапамицином ингибирование может снижать процессы биосинтеза, которые потр***яют АТФ, и предотвращать биоэнергетическую катастрофу. Кроме того, активация аутофагии посредством фосфорилирования ULK1 может обеспечить дополнительное топливо для поддержки продукции АТФ в митохондриях.

Подавление активности AMPK устраняет ключевую метаболическую контрольную точку, которая обычно противодействует анаболическому прогрессированию клеточного метаболизма. Таким образом, AMPK может действовать в раковых клетках в качестве метаболического привратника, который функционирует для установления метаболических контрольных точек, ограничивающих деление клеток, и ее подавление может усиливать как онкогенез, так и прогрессирование опухоли.

Метаболический контроль на более длительных временных шкалах осуществляется AMPK посредством контроля экспрессии генов, например SREBP1. Этот белок регулирует гены, необходимые для метаболизма глюкозы и жирных кислот и производства липидов и его экспрессия регулируется с помощью инсулина. Инсулин - стимулированный SBREP-1c увеличивает гликолиз активацией фермента глюкокиназы и повышает липогенез (преобразование углеводов в жирные кислоты). Его активность регулируется уровнем стеролов в клетке.

Другой важной мишенью для AMPK является PGC1α, который является помощником факторов транскрипции как в ядре, так и в митохондриях ( здесь он помогает специальному фактору транскрипции — Tfam, который активирует только гены митохондриального генома). Сегодня PGC-1α рассматривается как одна из мишеней для лечения заболеваний, связанных с митохондриями. Например, небольшое увеличение экспрессии PGC-1α в мышцах приводит к ослаблению атрофии, облегчает течение мышечной дистрофии Дюшенна, болезни Паркинсона и Хантингтона.

уже не повторяю, то была техническая ошибка. Подожду. Спасибо

Таким образом, увеличение клеточного отношения AMP / ATP вызывает прогрессирующую активацию AMPK. ADP также может регулировать активацию AMPK путем защиты AMPK от дефосфорилирования.

Коснемся слегка интеграции АМФК в метаболическую сеть клетки для осознания сложности всего происходящего (беречь не буду).

Препарат для лечения диабета 2 типа метформин: механизм действия включает активацию AMPK в гепатоцитах. Метформин вызывает энергетический стресс путем ингибирования комплекса I дыхательной цепи в митохондриях. Это приводит к изменению отношения АТФ к АМФ и канонической активации АМФК и фосфорили -рованию ацетил-КоА-карбоксилазы (ACC) в качестве основного участника изменений в синтезе липидов, которые индуцируются метформином. Она, в свою очередь, модулирует чувствительность к инсулину и поглощение глюкозы в мышцах.

Существует 12 возможных комбинаций комплексов αβγ АМФК в зависимости от того, какие субъединицы составляют комплекс. Конкретные композиции субъединиц позволяют различным комплексам AMPK реагировать на различные типы стрессовых стимулов. Также разные субъединицы имеют разную субклеточную локализацию в клетках, например α2 может иметь ядерную локализацию. Но в целом AMPK локализуется в лизосомах благодаря взаимодействию с аксином, белком, который лучше всего характеризуется своей ролью в регуляции пути WNT. В этом контексте аксин также локализуется в лизосомах, где он взаимодействует с киназой печени B1 (LKB1; также известна как STK11, является опухолевым супрессором). LKB1 ответственна за большую часть активации AMPK при энергетическом стрессе.

Комплекс AMPK активируется путем фосфорилирования Thr172 в петле активации каталитической (α) субъединицы с помощью вышестоящей киназы. В ответ на энергетический стресс AMP стимулирует взаимодействие с аксином, что позволяет фосфорилировать Thr172 путем активации LKB1 и AMPK. Это позволит совместно регулировать mTOR, который играет противоположную роль по отношению к AMPK: он стимулирует анаболические пути в условиях высокой питательности. AMPK и mTOR являются компонентами древних консервативных путей, которые развивались как антагонистический механизм, похожий на инь-янь, контролирующий катаболизм и анаболизм.

Отметим, что глюкозное голодание активирует AMPK независимо от канонического AMP-зависимого аллостерического механизма. Скорее всего, связывание гликолитического фермента альдолазы с его субстратом фруктозо-1,6-бисфосфатом (FBP) регулирует образование комплекса AMPK-аксин и активность AMPK.

Учитывая роль пути AMPK-ACC в регуляции синтеза жирных кислот, активация AMPK также является привлекательным вариантом лечения для состояний, связанных с повышенной выработкой жирных кислот, таких как неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП).

mTOR является ключевой регуляторной киназой, которая играет роль в регуляции рибосомальной трансляции мРНК в белки и важна для роста и выживания клеток. Передача сигналов mTOR усиливается при многих раковых заболеваниях, и поиск эффективных ингибиторов mTOR является основной задачей многих фармацевтических компаний.
mTOR активируется питательными веществами, факторами роста и другими стимулами и интегрирует сигналы от множества восходящих киназ, таких как пути киназы PI3K-Akt и Ras-Raf, и ингибиторов этих путей, таких как PTEN (гомолог фосфатазы и тензина, природный ингибитор PI3K-Akt), которые также ингибируют mTOR. АМФК является важным восходящим регулятором, и активация AMPK с помощью киназы печени B1 (LKB1) или сестрина 2 приводит к фосфорилированию комплекса туберозного склероза (TSC), который ингибирует mTOR.
Химиотерапия, нацеленная на mTOR, включает как прямые ингибиторы, такие как эверолимус и темсиролимус, так и ингибиторы киназ, расположенные выше по течению.

АФК-зависимая активация р53 приводит к индукции двух р53-регулируемых генов, а именно, сестрина 1 и сестрина 2, которые путем активации AMPKα ингибируют передачу сигналов mTOR . АФК (активные формы кислорода) могут сами опосредованно через глутатионовый косплекс активировать AMPKα. Эффекты различных индукторов АФК зависят от клеточного контекста; например, некоторые агенты, такие как куркумин, вызывают аутофагическую гибель клеток в раковых клетках толстой кишки, и предположительно АФК-зависимое ингибирование mTOR куркумином также способствует этому ответу.

Транскрипционные белки Sp1, Sp3 и Sp4 активно экспрессируются в раковых клетках и опухолях, а высокая экспрессия Sp1 в опухолях является негативным прогностическим показателем выживаемости пациентов с раком легких, поджелудочной железы, желудка, глиомы, простаты и молочной железы. Факторы транскрипции Sp играют важную роль в пролиферации, выживании и миграции / инвазии раковых клеток.
АФК-индуцирующие противораковые агенты индуцируют каскад событий, в которых АФК-зависимое эпигенетическое подавление c-Myc вызывает снижение экспрессии c-Myc-регулируемых микроРНК miR-27a и miR-20a / miR-17-5p, что приводит к индукции miR регулируемых транскрипционных репрессоров ZBTB10 / ZBTB34 и ZBTB4 соответственно. Репрессоры ZBTB связывают богатые аминокислотами GC сайты ДНК, чтобы вытеснить Sp1, Sp3 и Sp4. Эти сайты, кстати, особо чувствительно к эпигенетическому метилированию.

Индукторы АФК также могут быть эффективны для комбинированной терапии, поскольку многие Sp-регулируемые гены играют роль в лекарственной и радиационной устойчивости.

Три транскрипционных фактора, HIF-1, c-Myc и p53, являются ключевыми регуляторами и по-разному координируют регуляцию метаболизма клетки, в том числе раковой.

Большинство раковых клеток на ранней стадии канцерогенеза подвержены хронической гипоксии чаще всего воспалительной природы. Клетки должны чувствовать и реагировать на изменения окружающей среды. Сигнальный ответ на низкий уровень кислорода опосредуется семейством EGLN альфа-кетоглутарат (αKG) - зависимых диоксигеназ. У млекопитающих и человека, αKG-зависимые диоксигеназы играют роль в биосинтезе (например , биосинтез коллагена и биосинтез L-карнитин), посттрансляционной модификации (например , гидроксилирование белка - см. выше), эпигенетике (например деметилирование гистонов и ДНК вследствие гидроксилирования с последующей активизацией генов), а также наряду с АМФК служат датчиками энергетического обмена.

Реакция диоксигеназ на гипоксию опосредуется HIF ( гипоксией индуцируемый фактор): (HIF-1 и HIF-2), являются гетеродимерными факторами транскрипции, которые ответственны за изменения экспрессии генов при гипоксии. Они состоят из конститутивно экспрессированной субъединицы HIF-1β и субъединиц HIF-1α или HIF-2α, которые быстро экспрессируются при воздействии гипоксии. Субъединица HIF-1α экспрессируется повсеместно, тогда как экспрессия субъединицы HIF-2α ограничивается клетками эндотелия, легких, почек и печени.

HIF-1α является фактором транскрипции, ответственным за активацию экспрессии генов, вовлеченных в клеточный ответ на гипоксию . Эти генные продукты могут включать белки, такие как гликолитические ферменты и ангиогенные факторы роста.

В нормоксических условиях субъединицы HIF-1α подвергаются кислород-зависимому гидроксилированию ферментом пролилгидроксилазой 2 ( PHD2 - это диоксигеназа, ее ген EGLN ), что приводит к их распознаванию супрессором опухолей фон Гиппеля-Линдау (VHL), подключению убиквитинлигазы E3 и последующей деградации. Таким образом, период полураспада α-субъединицы HIF является коротким, когда уровни кислорода высоки, поскольку она нацелена на деградацию (см. выше). При гипоксии кислород становится ограничивающим фактором для гидроксилирования белка, и активный фактор транскрипции HIF накапливается.

Затем HIF-1α димеризуется с постоянно присутствующей субъединицей HIF-1β и накапливается в ядре. Впоследствии димер HIF-1 (т.е. активный комплекс HIF-1α и HIF-1β) связывается с элементом ответа на гипоксию генов-мишеней, что приводит к их транскрипционной активности.
PHD2 является основным регулятором уровней устойчивого состояния HIF-1α в клетке. Нокдаун PHD2 показал повышенные уровни HIF-1α при нормоксии и накопление ядерного HIF-1α и соответственно усиление HIF-зависимой транскрипции.

Фермент имеет высокое сродство к железу (II) и 2-оксоглутарату (также известному как вездесущий α-кетоглутарат) и образует долгоживущий комплекс с этими факторами. Изменение их концентрации приводит к тому, что пролилгидроксилазы реагируют на соответствующее «гипоксическое окно» для определенного типа клеток или ткани. Считается, что PHD2 является наиболее важным датчиком кислородного статуса клетки.

Альфа-кетозависимые гидроксилазы являются негемовыми, содержащим железо ферментами , которые поглощают кислород. Они катализируют широкий спектр реакций оксигенации и функционально сопоставимы с ферментами цитохрома Р450, которые используют кислород и восстановительные эквиваленты для оксигенации субстратов одновременно с образованием воды.

Каталитическая активность многих αKG-зависимых диоксигеназ зависит от уровня АФК в клетке, так как АФК окисляет Fe+ и в частности ограничивает активность генов EGLN и, соответственно PHD2, что повышает уровень HIFα и активирует HIF-зависимую транскрипцию. В этих случаях помогают восстанавливающие агенты (особенно аскорбат).

Продолжим.

В ходе эволюции аэробные организмы разработали сложные системы для реагирования на изменения концентрации кислорода, поскольку кислород выступает в качестве конечного акцептора электронов в окислительном фосфорилировании для производства энергии. Электронный перенос дыхательной цепи в митохондриях не является полностью эффективным, и происходит утечка электронов, которая образует активные формы кислорода (АФК), такие как супероксидный анион и перекись водорода, путем прямого восстановления кислорода.
Хотя клетки оснащены антиоксидантными системами, неосвоенные АФК оказывают сильное окислительное действие на клеточные компоненты, такие как липиды, белки и нуклеотиды, которые могут угрожать выживанию клеток. Поэтому необходимо тщательно регулировать концентрацию кислорода, чтобы сбалансировать потребность и снабжение кислородом, благодаря чему клетки могут поддерживать выработку АТФ с меньшим образованием АФК.

Гипоксия (пониженные условия содержания кислорода) может быть вызвана не только снижением поступления кислорода из местной системы кровообращения (например, при раке, ишемической болезни сердца и эмбролии), но также и повышенным потр***ением кислорода клетками, выполняющими определенные функции (например, при воспалении, пролиферации и гормональной секреции).

Индуцируемый гипоксией фактор (HIF) играет центральную роль в адаптивной регуляции энергетического метаболизма, инициируя переход от митохондриального окислительного фосфорилирования к анаэробному гликолизу в условиях гипоксии путем экспрессии переносчиков глюкозы (GLUT1 и GLUT3) и гликолитических ферментов, включая гексокиназу (HK1 и HK2) и фосфоглицераткиназу 1 (PGK1). Пируваткиназа M2 (PKM2) как альтернативная форма PK, экспрессируется преимущественно в эмбриональных и раковых клетках, она катализирует последнюю стадию необратимых реакций в гликолизе и индуцируется гипоксией HIF-1-зависимым образом.
HIF также является центральным фактором транскрипции, который обеспечивает адаптивный ответ на гипоксический стресс в нормальных и патологических состояниях путем активации большого количества генов, ответственных за доставку кислорода, ангиогенез, пролиферацию и дифференцировку клеток, и метаболизм.

Онкогены, такие как c-Myc и v-Src, способствуют метаболическому перепрограммированию, в частности, благодаря активации HIF-1, пусть и опосредованно (об этом позже). Кроме того, потеря генов-супрессоров опухолей, включая PTEN и VHL, вовлечена в развитие эффектов Варбурга посредством активации HIF-1 независимо от концентрации кислорода.
HIF также снижает потр***ение кислорода в митохондриях путем ингибирования превращения пирувата в ацетил-КоА с торможением ТСА цикла, что ведет к снижению выработки NADH и тем самым подавлению митохондриального биогенеза и активации аутофагии митохондрий, одновременно со снижением продукции АФК.

Недавно установлено, что в ответ на гипоксию HIF-1 индуцирует транскрипцию микроРНК miR-210, которая снижает экспрессию железо-серных каркасных белков ISCU1/2, необходимых компонентов для сборки железо-серного кластера. Поскольку железо-серный кластер является обязательным условием для активности аконитазы, субъединицы D ***цинатдегидрогеназы, комплекса I и субъединицы COX10, увеличение miR-210 ингибирует цикл TCA и окислительное фосфорилирование, что приводит к снижению потр***ения митохондриального кислорода при гипоксии.

Кроме того, метаболическое перепрограммирование в ответ на гипоксию посредством активации HIF не ограничивается регуляцией углеводного обмена; это происходит и в липидном обмене, поскольку окислительное расщепление жирных кислот потр***яет большое количество кислорода. Отметим, что в регуляции β-окисления жирных кислот активен HIF-2, а не HIF-1, как обычно. Впрочем, HIF-1 защищает от развития алкогольной жирной печени путем ингибирования синтеза жирных кислот de novo.

При липидном обмене липогенез и окисление жирных кислот в печени происходят соответственно в перицентральной (менее оксигенированной) и перипортальной (хорошо оксигенированной) области ацинуса печени. Когда экспрессия HIFα форсируется либо инактивацией гена VHL, либо аденовирусным вектором, кодирующим ген HIFα, HIF-опосредованные метаболические изменения представляются важными для поддержания локального кислородного гомеостаза в печени путем ограничения либо потр***ения кислорода (окисление жирных кислот), либо утилизации АТФ (синтез жирных кислот de novo), что и наблюдается при гипоксии.

Вставка 5.

Еще в 1976 году Лю Б. Н. была высказана идея: в активно функционирующих предопухолевых и опухолевых клетках повышаются уровни свободного О2 и его парциального давления вследствие уменьшения потр***ения О2 отчасти дефектными в них митохондриями. «Гипоксия» при гипероксии является характерным состоянием активной истинно неоплас -тической клетки. С повышенным в ней рО2 и избыточным перекисным окислением биологических молекул, прежде всего липидов, в конечном счете связываются дестабилизация всех мембранных структур, изменение активности многих ферментов и вынужденное зависимое от активных форм О2 перепрограммирование части генома.

Указанные представления легли в основу общей кислородно-перекисной концепции канцерогенеза. Исходя из тех же представлений впервые многие противоопухолевые агенты и факторы чётко подразделены на 2 категории – антиоксидантные, снижающие уровень окислительного стресса в опухолевых клетках, и прооксидантные, напротив, усиливающие его до летального уровня.

В дальнейшем кислородно-перекисная концепция была распространена на другие фундаментальные биологические процессы – окислительный митогенез, старение, возрастные патологии, апоптоз и окислительный цитолиз клеток. Под все эти феномены, как и под канцерогенез, подведено индуцирующее их начало в виде соответствующих «специализированных» дисбалансов Δ (ПО –АО) между прооксидантными (ПО) и антиоксидантными (АО) составляющми в клетке.

Отметим, что «зазор» между ПО- и АО-составляющими существует постоянно, травмируя прежде всего чувствительные к окислительным повреждениям митохондрии – основные О2-потр***яющие органеллы в клетке. В результате значения рО2 и Δ (ПО –АО) в клетке постепенно повышаются, и возникающий окислительный стресс становится объективной первопричиной нормального клеточного старения, возрастных патологий, в том числе атеросклероза, сахарного диабета, болезни Альцгеймера и спонтанного канцерогенеза. При более сильном возрастании Δ (ПО –АО) реализуются апоптоз и некроз. Это не исключает того, что в некоторых случаях негативные внешние воздействия (радиация, химические агенты и др.), особенно избыточные, могут одновременно прямо влиять на геном и создавать впечатление о единственности такого пути повреждающего их действия.

В постулируемой достаточно условной градации дисбалансы связаны между собой неравенствами
∆i (ПО – АО) < ∆p (ПО – АО) < ∆k (ПО – АО) < ∆ц (ПО – АО)
где ∆i (ПО – АО) соответствует клетке в покое, ∆p (ПО – АО) - в состоянии митоза, ∆k (ПО – АО) - при канцерогенезе, ∆ц (ПО – АО) вызывает гибель клетки. Следует подчеркнуть, что каждый из рассмотренных дисбалансов представляет определённый диапазон изменений, а не одну какую-то величину. Кроме того, для каждой ткани и даже клетки все эти переменные параметры индивидуальны по величинам и диапазону своего проявления.

При дефиците О2 в клетках деградируют митохондрии в соответствии с принципом: нефункционирование живой структуры есть способ её саморазрушения. Вместе с тем сокращение общей «мощности» митохондрий в клетке можно рассматривать как адаптивную реакцию на гипоксию и аноксию. Если степень сокращения митохондриальной базы слишком велика и энергообеспеченность серьёзно нарушена, то такая клетка, скорее всего, погибнет. Это крайний случай. Для многих же клеток более вероятна ситуация, когда утрата части митохондрий ведёт к некоторому снижению потр***ения О2, причём даже при слабых поступлении и утилизации О2 в зависимости от их соотношения в клетке могут устанавливаться разные уровни рО2 и, следовательно, ∆ (ПО – АО), от низких и вплоть до ведущих к избыточной пероксидации. Значит, эта категория клеток, хотя и с замедленной скоростью, также будет проходить через все указанные выше состояния.

Продолжим.

В ответ на рост рО2 в земной атмосфере живая природа реализовала систему защитных механизмов, предохраняющих клетку от избыточного накопления в ней токсических продуктов ПОЛ (перекисного окисления липидов). Антиоксидантная система защиты, по общему мнению исследователей, является иерархической и осуществляется не менее чем на трёх уровнях.

Первая и основная ступень защиты – антикислородная. За счёт активности дыхательных ферментов и специальной группы соединений, депонирующих избыточный О2, данная ступень поддерживает внутри клеток довольно низкие значения рО2, порядка 1-5 мм рт. ст., достаточные, однако, для тканевого дыхания и энергообеспечения. Измеренное в цитозоле клеток (кардиомиоциты, гепатоциты и др.) значение рО2 составляет всего 0,4-4,0 мм рт. ст. Непосредственно же около митохондрий предположительно рО2 1 мм рт. ст., а в их матриксе – 0,01-0,1 мм рт. ст., т.е. на уровне критического рО2 для цитохромоксидазы как терминального фермента дыхательной цепи.

Антикислородная линия защиты не в состоянии, вероятно, полностью предотвратить возможные негативные последствия избыточного ПОЛ, поскольку необходимые для него свободные радикалы образуются в процессах нормального метаболизма. Поэтому существуют последующие более «тонкие» ступени защиты – антирадикальная и антиперекисная, надёжная работа которых зависит от исправного функционирования антикислородной линии защиты.

В клетках неоплазмы воспроизводится состояние фиктивной гипоксии, при которой даже избыток О2 не может быть эффективно использован для дыхания, а степень повышения рО2 в значительной мере определяется степенью инактивации дыхательных ферментов и деградации митохондрий. Таким образом, «гипоксия» при гипероксии является, по-видимому, характерным состоянием истинно опухолевой клетки.

Следует особо отметить, что в своей биохимической теории рака Варбург прошёл мимо указанных идей, особенно ключевой идеи о внутриклеточной гипероксии, детерминируемой снижением интенсивности дыхания. По Варбургу возникновение опухолей связано с фактическим постоянным недостатком О2, вызванным теми или иными затруднениями в снабжении О2, развитием в этих условиях высокой гликолитической активности, которая компенсирует возникший дефицит энергии. Как я уже указывал, такое наблюдается далеко не всегда. Низкое рО2 внутри неоплазм может быть результатом их нерегулируемого роста, объёмного расположения и относительности бедности капиллярной сети, но не отражением какого-то характерного свойства самих опухолевых клеток вообще.

Установлено, что размножающиеся клетки в различных зонах опухоли располагались преимущественно около поддерживающей стромы. На периферии опухолей и вдоль нормально функционирующих в них кровеносных сосудов должен существовать определённый, непрерывно воспроизводимый слой гипероксических опухолевых клеток, величина рО2 в которых постоянно превышает таковую в гомологичных им нормальных клетках. Эта особенность клеток предопределяет, в частности, устойчивое распространение опухолевого процесса «вширь» за счёт незатухающей активности периферийного слоя. Чем больше объём опухоли, тем меньшую долю в нём будет занимать узкий активно растущий периферийный слой.

И, наконец, падение уровня ATФ при дегенерации митохондрий – необходимый регуляторный момент для начала и облегчения репликации ДНК, а повышение уровня ATФ в ядерном компартменте угнетает репликацию ДНК и клеточную пролиферацию.

Далее.

Как я уже говорил, почти во всех клетках около 90 % потр***яемого кислорода восстанавливается в цепи тканевого дыхания с участием цитохромоксидазы (окисление, сопряженное с фосфорилированием АТФ, выполняет энергетическую функцию). Остальной О2 в норме используется в основном в оксигеназном пути, моно - в микросомах и митохондриях, и диоксигеназном. В митохондриях происходит гидроксилирование (при участии НАДФН2, цитохромР450), при этом образуются окисленный продукт, вода и НАДФ.

Монооксигеназная система митохондрий выполняет также биосинтетическую функцию: синтез холестерола; стероидных гормонов (кора надпочечников, яичники, плацента, семенники); желчных кислот (печень); образование витамина D3 (почки).

Второй вид реакций монооксигеназного пути окисления объединяется под названием микросомальное окисление. Этот вид реакций происходит в микросомах, в основном в печени. В этом виде окисления участвует мультиферментная мембраносвязанная система, включающая НАДФН2, особые ФП(флавопротеины) и цитохромР450. Здесь в субстрат включается один атом кислорода. Второй атом О2 используется для образования воды. Одна молекула цитохрома может за секунду передать несколько тысяч молекул кислорода. По этой причине количество цитохрома в клетке ограничено.
Этот тип окисления является защитной реакцией организма, т.к. происходит окисление различных чужеродных веществ. При этом они переходят в безвредные или становятся более растворимыми в воде и легко выводятся из организма.

В процессе диоксигеназного окисления в молекулу субстрата включаются оба атома кислорода. Эти реакции протекают на поверхности гладкого эндоплазматического ретикулума(ЭПР) и таким образом окисляются циклические структуры типа бензола с разрывом цикла.

И наконец пероксидазный путь окисления является побочным путем окисления, обычно наблюдается при повреждении цитохромной системы или гипероксии клетки, а также когда субстрат не окисляется другим путем, например, мочевая кислота. Здесь окисление субстрата происходит путем дегидрирования. Два атома водорода переносятся на молекулу кислорода с образованием перекиси. Затем в норме в действие вступают пероксидазы, превращающие перекиси в воду.

При гипероксигенации клетки, прямой или непрямой, пероксидазы не справляются с потоком перекиси, что приводит к повышению уровня активных форм кислорода (АФК) в клетке. В норме в организме образуется около 2% АФК от всего кислорода, процесс образования идет спонтанно и подавить его трудно.

АФК образуются в результате последовательного присоединения электронов к молекуле кислорода. В ходе реакций образуются сначала супероксидный анион (или перекись), затем очень реакционноспособный гидроксильный радикал и другие кислородные радикалы. Они оказывают воздействие на различные структурные компоненты клеток: ДНК (повреждение азотистых оснований); белки (окисление аминокислотных остатков, образование ковалентных «сшивок»); липиды; мембранные структуры.

Отщепляя электроны от многих соединений, АФК превращают их в новые свободные радикалы, и инициируют тем самым цепные окислительные реакции. Если в реакцию с АФК вступают ненасыщенные жирные кислоты плазматических мембран, говорят о перекисном окислении липидов.

Продукты ПОЛ необходимы при синтезе некоторых гормонов и белков (например, в синтезе тироидных гормонов), образования простагландинов (ПРГ), для функционирования фагоцитов, для регуляции проницаемости и состава липидов мембран, скорости пролиферации клеток и их секреторной функции.
Увеличение скорости ПОЛ и концентрации продуктов ПОЛ приводит к повреждению мембраны и смерти клетки, так как АФК и продукты ПОЛ в большом количестве:
1) нарушают структуру мембранных фосфолипидов;
2) повреждают ДНК и РНК, вызывая мутации;
3) вызывают денатурацию белков;
4) увеличивают концентрацию внутриклеточного кальция, вызывая деполимеризацию актина и т.д.

Упомянутые мною раньше мутации протоонкогенов метаболического характера(геномная нестабильность) во многом связаны с действием АФК и продуктов ПОЛ.

Продолжим.

Недостаточное митохондриальное дыхание (потр***ение О2), ответственное за гипероксию в предопухолевых и неопластических клетках, должно приводить к повышению в этих клетках содержания различных АФК, так как увеличение концентрации О2 стимулирует внутриклеточную продукцию его активных форм митохондриями, микросомами, пероксисомами, ферментами цитозоля, а также в ходе неферментативных процессов окисления, прежде всего липидов. Подсчитано, что ДНК подвергается нападению свободных радикалов до 10000 раз в день.

Окислительный стресс – это состояние, вызванное избыточным образованием свободных радикалов в организме. Он наступает уже на ранних стадиях канцерогенеза.

Когда молекула теряет электрон (этот процесс называется окислением), она становится реакционно-способным свободным радикалом с электроном, у которого нет пары. Свободный радикал (СР) пытается украсть электрон у ближайшей молекулы, чтобы восстановить нарушенный баланс. Молекула антиоксиданта способна нейтрализовать СР, отдав ему один из своих электронов и не требуя ничего взамен. В отличие от СР она остается стабильной, перераспределяя собственные электроны.

В организме существует система защиты клеток от АФК (система тушения АФК) или антиоксидантная система (АОК). Важнейшей ее частью являются ферменты антиоксидантного действия. Они катализируют реакции, в результате которых токсичные свободные радикалы и перекиси превращаются в безвредные соединения. При этом сами ферменты выходят из реакции химически совершенно устойчивыми, т.е. не изменяясь.

Ферменты антиоксидантного действия - супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и глутатионпероксидаза. СОД и каталаза образуют антиоксидантную пару. Супероксиддисмутаза катализирует реакцию взаимодействия двух супероксидных радикалов друг с другом, превращая их в менее токсичную перекись водорода (H2O2) и кислород:

O2- + O2- + 2H+ = > H2O2 + O2.

Поскольку перекись водорода H2O2, также является радикалом и оказывает повреждающее действие, в клетке происходит ее постоянная инактивация ферментом каталазой, которая катализирует расщепление перекиси водорода H2O2 до молекул воды и кислорода и может разложить 44 000 молекул H2O2 в секунду.

Глутатионпероксидаза обезвреживает липидные перекиси, обрывая тем самым цепное перекисное окисление липидов (для ее работы необходим селен) .

Помимо антиоксидантов - ферментов, существует ряд веществ иного происхождения, способных блокировать реакции свободно-радикального окисления и восстанавливающих окисленные соединения. Кроме того, для нормального синтеза антиокидантных ферментов, речь о которых шла выше, важно потр***ять достаточное количество минералов и витаминов: марганец важен для синтеза супероксиддисмутазы в митохондриях, где продуцируется большая часть свободных радикалов, витамин С необходим для синтеза каталазы, а производство глутатиона невозможно без пиридоксина (витамин В6), селена и серы.

Весьма эффективные антиоксидантные кооперативы содержатся в растениях. Это растительные полифенолы или биофлавоноиды, которые сообща очень эффективно борются со свободными радикалами. Наиболее мощными антиоксидантными системами обладают растения, которые могут расти в суровых условиях, — облепиха, сосна, кедр, пихта и другие.

Как я уже упоминал, отщепляя электроны от многих соединений, АФК превращают их в новые свободные радикалы, и инициируют тем самым цепные окислительные реакции. Так возникает второй раунд окислительных реакций в клетке, при этом образующиеся в большом количестве свободные раликалы и, шире, разнообразные электрофильные вещества, способны также атаковать нуклеиновые кислоты и белки, обладающие центрами высокой электронной плотности.

В защите клеток от окислительного и ксенобиотического повреждения центральную роль играет связка белков Keap1 - Nrf2. Фактор транскрипции Nrf2 (связанный с NF-E2 фактор 2) является мощным активатором транскрипции и играет центральную роль в индуцируемой экспрессии многих цитопротективных генов (более 100). Целевые гены Nrf2 участвуют в синтезе глутатиона, элиминации активных форм кислорода (АФК), метаболизме ксенобиотиков, например, путем индукции ферментов глюкуронидации, которые связывают ксенобиотики для экскреции. NRF2 также может влиять на действие лекарств посредством индукции семейства генов, связанных с множественной лекарственной устойчивостью, например, к цисплатину, карбоплатину, 5-фторурацилу и т.д.

Keap1 (Kelch-подобный ECH-ассоциированный белок 1) важен для регуляции активности Nrf2. Он является датчиком содержания электрофильных веществ. При этом интактный гомодимер Keap1 образует структуру вишневого боба, в которой одна молекула Nrf2 связывается с двумя молекулами Keap1, используя два сайта связывания в домене Neh2 Nrf2. Это двухсайтовое связывание является критическим для убиквитинирования Nrf2 (напоминает регуляцию HIF-1).

При нормальных условиях Nrf2 постоянно разлагается через путь убиквитин-протеасома зависимым от Keap1 способом. Так, в спокойном состоянии Nrf2 постоянно разлагается с периодом полураспада <20 мин. Этот быстрый оборот поддерживает клеточный Nrf2 на низком уровне.
При воздействии стресса Keap1 инактивируется путем прямой модификации остатков тиола цистеина, а затем Nrf2 стабилизируется, транслоцируется в ядро ​​и активирует транскрипцию различных генов детоксикации и антиоксидантных ферментов. В присутствии электрофилов или АФК деградация Nrf2 прекращается, стабилизированный Nrf2 накапливается в ядрах, гетеродимеризуется с небольшими белками Maf и активирует гены-мишени для цитопротекции через элементы антиоксидантного ответа (ARE) / (EpRE). Таким образом, уровень белка Nrf2 регулируется процессами деградации, а индуцибельная стабилизация Nrf2 является сущностью клеточного ответа на окислительные и электрофильные стрессы.

Различные стрессоры могут по-разному реагировать с различными остатками цистеина в KEAP1, что позволяет предположить, что конкретные остатки цистеина, индивидуально или в комбинации, вносят уникальный вклад в общую активность KEAP1. Эта точная настройка, называемая «цистеиновым кодом», указывает на то, что модуль NRF2 – KEAP1 не является простым переключателем «включено» или «выключено», но вместо этого может по-разному реагировать на различные схемы образования аддукта различными стрессорами.

Отметим, что модуль NRF2 – KEAP1 является частью целой сети белков (тиоловый протеом), чья активность регулируется путем модификации остатков цистеина в ответ на окислительно-восстановительное состояние клеток. Реакционная способность этих остатков цистеина может модулироваться не только окислительно-восстановитель -ными реакциями, но также NO или гуанином. Классическими примерами таких белков являются множественные протеинтирозинфосфатазы, которые содержат активные остатки цистеина в своих активных центрах и влияют на многие аспекты жизни клеток.

Регуляция уровней Nrf2 с помощью Keap1 отменяется при некоторых раковых заболеваниях человека вследствие мутаций в генах NRF2 и KEAP1 . Эти мутации достаточны для того, чтобы привести к конститутивной активации NRF2 путем нарушения взаимодействия NRF2-KEAP1. Так, мутации в NRF2 обнаруживаются в основном в плоскоклеточных карциномах пищевода, кожи, легких и гортани. Мутантные белки обычно сохраняют свою транскрипционную активность, но теряют способность связываться с KEAP1.

Мутации в KEAP1 человека были обнаружены в карциномах легких, желчном пузыре, яичнике, груди, печени и желудка; эти мутации приводят к конститутивной активности NRF2. Кроме того, мутации KEAP1 могут иметь онкогенные роли помимо активации NRF2, такие как дисфункциональное связывание KEAP1 с другими белками, которые регулируют пролиферацию и апоптоз. Например, KEAP1 дикого типа связывается с ингибитором киназы NF-κB (IKK), что усиливает протеасомную деградацию IKK и приводит к активации NF-κB, являющегося онкогеном (см. выше). Это ингибирование про-онкогенной транскрипционной активности NF-κB теряется, когда KEAP1 мутирует.
Хотя частоты мутаций NRF2 и KEAP1 в опухолях часто бывают низкими, были обнаружены другие способствующие механизмы - такие как эпигенетическое гиперметилирование промоторов KEAP1 или NRF2, и нарушения уровней экспрессии KEAP1 и NRF2 часто наблюдаются при раке. Также такие распространенные онкогены, как KRAS , BRAF и MYC усиливают транскрипцию и активность NRF2, что приводит к увеличению цитопротекторной активности в клетке и, что особенно важно, к снижению уровня АФК.

Таким образом, если такие лекарства как сульфорафан и куркумин, активирующие Nrf2, используются для профилактики рака, то повышенная экспрессия генов-мишеней Nrf2 дает преимущества в отношении устойчивости к стрессу и пролиферации для уже раковых клетках. Отмитим, что в настоящее время в Китае проводятся исследования по химиопрофилактике рака человека с использованием богатых сульфорафаном экстрактов брокколи. С другой стороны, открытие и разработка селективных ингибиторов Nrf2 должны внести серьезный вклад в улучшение терапии рака.

Обратитесь к Глебовскому
 

Добрый день!Всегда радуюсь, когда доктора в силе вылечить больных и вдвойне рада за тех, кого вылечили. У моей знакомой тоже вывили онкологию, это был мягко говоря шок, удар для всей ее семьи и друзей.Все хотели помочь ей и не знали как.Кто-то искал клинику, кто- то докторов, кто чем мог.Докторов было много, но браться никто не хотел, после первого же посещения.Кто-то после нескольких процедур (доктора) опускал руки. Через знакомых, семь рукопожатий, порекомендовали доктора, как оказался- отличный врач.
Да, и стоит он не дешево, но на жизнь жалеть не стоит!У него все курсы проходила, и проходит еще, состояние значительно улучшилось, аппетит появился, сон улучшился и даже цвет лица поменялся на здоровый!Кто-то сейчас читает и смеется, но тут ничего смешного нет, кто не сталкивался с этим не поймет, Даже врагу такого не пожелаешь.
Доктор говорит, что идет на поправку, естественно не все сразу, но у знакомой ее Лена зовут, есть все шансы.Пока Лена находилась под присмотром у доктора все ее друзья, знакомые и семья подружились мед персоналом и лечащим врачом. Ничего не подумайте,это не реклама и не спам, просто хочу всем помочь, кто оказался в такой ситуации.Обратитесь к хорошему доктору, который сможет вам помочь.
Глебовский Роман Владимирович -доктор в большой буквы, я с Леной не лучшие подруги, но в трудный момент все стараются чем- то помочь, вот и рекомендую доктора.Номер телефона тоже могу оставить 8-926-529-80-57, кому реально нужна помощь в данной сфере обращайтесь.Если кому-то он поможет я еще больше буду рада, так как +1 человек(или несколько) кому я помогла, как говорят у меня на работе +(плюсик) тебе в карму.Не опускайте руки, просите помощи, обращайтесь кому и куда только возможно.Всем счастья, здоровья и удачи!

Продоложим.

Полностью злокачественные клетки, которые характеризуются своей автономией, очень отличаются от диспластических (но еще не полностью неопластических) клеток в предраковых опухолях. Предраковые клетки находятся под гораздо большим контролем воспалительных клеток и других стромальных клеток в их микроокружении, и, кроме того, они еще не достигли уровня повреждения ДНК, который делает их автономными. Следовательно, усиление активности NRF2, которое уменьшит как воспалительный, так и дополнительный окислительный или мутагенный стресс, оказывается полезным во время предраковых состояний и, следовательно, для подавления канцерогенеза.

Таким образом, биологический контекст времени важен: активность NRF2 желательна (для организма-хозяина) на ранних стадиях онкогенеза, когда хозяин стремится контролировать предраковый канцерогенез, но нежелательна на более поздних стадиях онкогенеза. Канцерогенез является континуумом, и может быть много разных предраковых генотипов и фенотипов в каждом восприимчивом органе.

Аналогичная ситуация существует с трансформирующим фактором роста-β (TGFβ), который может подавлять ранние стадии канцерогенеза, но усиливать рост опухоли и метастазирование на более поздних стадиях или участвовать в разное время в инициировании или прекращении воспалительного процесса.

Фумарат образует аддукты с KEAP1 и, таким образом, является активатором NRF2. В цикле Кребса внутриклеточный фумарат быстро метаболизируется в малат с помощью фермента фумаратгидратазы (FH). Гомозиготные мутации FH являются известной причиной папиллярной карциномы почек у людей. Потеря активности фермента FH вызывает накопление высоких уровней фумарата в почке, который затем образует аддукты с KEAP1 путем тиоалкилирования. Это приводит к увеличению активности NRF2, которая предположительно является причиной рака почки. «Доза делает яд», аксиома, приписываемая Парацельсу, подходит для этого активатора NRF2.

Вообще, классическая -α, β-ненасыщенная кетоновая (еноновая) структура молекулы фумарата является парадигматической для многих лекарств, которые активируют NRF2.

Nrf2 перенаправляет глюкозу и глютамин в анаболические пути, особенно при устойчивой активации передачи сигналов PI3K-Akt. Недавно было показано, что GSK-3 (гликогенсинтазакиназа 3) способствует Keap1-независимой деградации Nrf2. Так как Akt фосфорилирует GSK-3 и тормозит его активность, активная передача сигналов PI3K-Akt должна стабилизировать Nrf2 посредством подавления GSK-3.
Nrf2 в свою очередь активирует Akt, а активный путь PI3K-Akt увеличивает ядерное накопление Nrf2 и позволяет Nrf2 стимулировать метаболические активности, которые поддерживают пролиферацию клеток в дополнение к усилению цитопротекции, например, способствовать синтезу пуриновых нуклеотидов и метаболизму глютамина.

Генетическая инактивация PTEN, приводящая к конститутивной активации передачи сигналов PI3K-Akt, была обнаружена во многих раковых опухолях человека. Многие онкогенные сигналы также активируют сигнальный путь PI3K-Akt. Это демонстрирует петлю положительной обратной связи между путями Pten-PI3K-Akt и Keap1-Nrf2, которая, по-видимому, является одним из наиболее существенных механизмов, способствующих злокачественной эволюции рака. Медикаментозная отмена обратной связи будет эффективной стратегией противораковой терапии.

Было показано, что несколько микроРНК (miRNAs) участвуют в регуляции NRF2 , включая miR-144, miR-28 и miR-200a. miRNAs - это короткие одноцепочечные некодирующие РНК, которые регулируют экспрессию генов путем специфического связывания последовательности с мРНК, либо ингибируя трансляцию, либо вызывая деградацию мРНК. Так, miR-144 была первой микроРНК, которая была полностью охарактеризована как негативный регулятор экспрессии Nrf2. miR-200a в свою очередь отрицательно регулирует стабильность мРНК KEAP1 и уровень белка Keap1, что свидетельствует о том, что miR-200a косвенно усиливает Nrf2.

Белок p62/SQSTM1 - это каркасный белок, который может связываться с различными убиквитин-мечеными мишенями и направлять их на пути протеасомной или лизосомальной деградации в зависимости от их посттрансляционных модификаций. Он напрямую взаимодействует с доменом Kelch Keap1 через его мотив STGE, нарушая тем самым фиксацию комплекса Keap1-Nrf2. Такое аберрантное накопление Nrf2 путем дерегуляции его аутофагии является p62-зависимым и Keap1-Cys - независимым, то есть неканоническим механизмом активации Nrf2. При этом возникает петля положительной обратной связи, обусловленная Nrf2-опосредованной активацией экспрессии гена p62. Кстати, после неканонической p62-опосредованной активации Nrf2 NQO1, транскрипционная мишень Nrf2, стабилизирует опухолевый супрессор p53.

Отметим еще, что p62/SQSTM1 входит в состав ДНК-вакцин, проходящих сейчас клиническую апробацию.

Остановимся поподробней на окислительно-восстановительных процессах, играющих важнейшую роль как в нормальном функционировании клетки, так и в процессах канцерогенеза.

Недостаточное митохондриальное дыхание (потр***ение О2), ответственное за гипероксию в предопухолевых и неопластических клетках, должно приводить к повышению в этих клетках содержания различных АФК, так как увеличение концентрации О2 стимулирует внутриклеточную продукцию его активных форм митохондриями, микросомами, пероксисомами, ферментами цитозоля, а также в ходе неферментативных процессов окисления, прежде всего липидов. Супероксид (О2–) создается на обеих сторонах внутренней мембраны митохондрий, таким образом возникая в матриксе и межмембранном пространстве (ММП). Супероксид может быть преобразован в пероксид водорода (Н2О2) при помощи ферментов супероксид дисмутазы (SOD1 для ММП, SOD2 для матрикса). Получившийся пероксид водорода может пересекать мембраны и проникать в цитоплазму, выполняя сигнальную функцию для окислительно-восстановительных процессов. Супероксид сам по себе не может попасть в цитоплазму, но может попасть в нее через специальные мембранные каналы. Реактивные виды кислорода кроме сигнальной функции могут окислять и модифицировать другие молекулы в митохондрии, которые затем попадут в цитоплазму. Реактивные виды кислорода приводят к ответным реакциям и изменениям в ядре клетки.

Супероксид может прореагировать с оксидом азота (NO) с образованием пероксинитрита (ONOO–). Это предотвратит создание пероксида водорода (H2O2) и может ограничить доступность NO в клетке. Пероксид водорода уничтожается ферментом глутатион пероксидаза (Gpx) в матриксе и пероксиредоксинами (Prdx) в матриксе и других частях клетками. Пероксиредоксины способствуют формированию дисульфидных связей в белках. В присутствии переходных металлов, пероксид водорода может сформировать повреждающие гидроксильные радикалы.

Активные формы кислорода, таким образом, очень нужны, но в «разумных» количествах. Тонкое место – супероксид дисмутаза. В небольших количествах реактивные виды кислорода будут запускать восстановительные процессы в клетке, в больших количествах – SOD-ферменты не справятся и нашим клеткам (в первую очередь митохондриям) придется «держать удар».

Далее.

В организме основным источником АФК являются ферментативные реакции, но в ряде случаев свободные радикалы образуются случайно, как продукт "утечки" отдельных электронов.

1. Основным источником случайных АФК является дыхательная цепь митохондрий. Все ее комплексы (особенно коэнзим Q) способны "терять" электроны, которые используются для образования АФК. Дополнительными индукторами образования являются гипоксия, различные ингибиторы дыхательных ферментов или АТФ-синтазы, все, что замедляет скорость движения электронов и передачу их на кислород на 4-м комплексе дыхательной цепи. Это приводит к «сбрасыванию» электронов на кислород на более ранних этапах, т.к. у других дыхательных ферментов имеется большее сродство к кислороду, которое в норме проявляется слабо.

Важно отметить, что в норме генерация АФК в митохондриях является хорошо регулируемым процессом. Так, семейство митохондриальных белков-разобщителей (UCP) играет важную роль в снижении уровня АФК в клетке через «принудительное» движение электронов вдоль дыхательной цепи. В результате такого контроля поток электронов в цепи не замедляется, т.к. он необходим для восполнения электро-химического градиента.

Некоторое количество АФК синтезируется с участием цитохромов Р450 и b5 в микросомальном окислении. Это окисление происходит в мембранах эндоплазматического ретикулума всех тканей, кроме мышечной, и используется при синтезе и метаболизме ряда веществ (желчных кислот, эйкозаноидов, холестерола, стероидных гормонов и т.п.), или для окисления веществ при их обезвреживании. В одной из реакций происходит спонтанная передача электрона на присоединившийся кислород и образуется супероксид анион-радикал.

Также при спонтанной дисмутации двух супероксид анион-радикалов возможно образование синглетного кислорода и пероксида водорода.

Некоторые ферменты при осуществлении своей реакции производят активные формы кислорода. При этом свободные радикалы могут быть как целевыми продуктами, например, для НАДФ-оксидазы, миелопероксидазы, NO-синтазы, так и появляться как обязательный, но все-таки побочный продукт реакции (моноаминоксидаза, лизилоксидаза, ксантиноксидаза, циклоксигеназы, липоксигеназы, оксидазы D- и L-аминокислот).

NO-синтаза – группа НАДФН-зависимых изоферментов, катализирующих сложную многоходовую реакцию окисления аргинина с образованием оксида азота (NO). Выделяют нейрональную, эндотелиальную и индуцируемую (в сердечно-сосудистой и иммунной системах) формы фермента.

Также в клетках осуществляются реакции целенаправленного образования органических форм кислородных радикалов – гидроперекисей жирных кислот посредством липоксигеназ и циклооксигеназ. И хотя гидроперекись способна спонтанно вызывать образование новых свободных радикалов (перекисное окисление липидов), в данном случае целью процесса является биосинтез эйкозаноидов – простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов.

Так, липоксигеназы – железосодержащие ферменты, присоединяющие два атома кислорода к полиненасыщенным жирным кислотам. Продуктом реакции является гидропероксид жирной кислоты, который в дальнейшем используется для синтеза лейкотриенов, важнейших регуляторов активности лейкоцитов. Циклооксигеназы присоединяют к полиненасыщенным жирным кислотам четыре атома кислорода с образованием гидроперекиси – простагландина G (PgG), который далее идет на образование других простагландинов, простациклинов и тромбоксанов.

Ряд реакций метаболизма, предназначенные для образования или уборки каких-либо веществ, сопровождаются образованием активных форм кислорода как побочного продукта реакции.
Многие такие реакции катализируются оксидазами по однотипной схеме: для реакции необходима молекула кислорода О2, один атом кислорода от молекулы О2 включается в структуру субстрата и используется для формирования оксогруппы (C=O), другой атом кислорода связывается с H2O с образованием H2O2.

1. Моноаминооксидаза, ФАД-содержащий фермент, расположенный на внешней мембране митохондрий, окисляет биогенные амины (гистамин, серотонин, дофамин) в альдегиды. На эту реакцию соответствующими клетками расходуется до 2% потр***яемого кислорода.

2. Оксидазы D- и L-аминокислот локализуются в пероксисомах клеток, в первую очередь печени и почек, содержат флавиновые коферменты – ФАД (оксидаза D-аминокислот) и ФМН (оксидаза L-аминокислот). Их реакция заключается в прямом окислительном дезаминировании аминокислот, побочным продуктом является H2O2.

Полиаминоксидазы, ФАД-зависимые ферменты пероксисом печени, катализируют окислительное дезаминирование полиаминов (спермина, спермидина) с одновременным образованием H2O2 и отщеплением аминоальдегидов.

Ксантиндегидрогеназа – фермент, содержащий в своем составе ФАД, молибден и железо. Она принимает участие в конечных реакциях катаболизма пуриновых нуклеотидов АМФ и ГМФ – превращает гипоксантин и ксантин в мочевую кислоту. В аэробных условиях фермент использует в качестве акцептора электронов НАД с образованием НАДН.
Однако в клетке может происходить превращение фермента в О2-зависимую ксантиноксидазу. Превращение может запускаться разными механизмами, включая окисление HS-групп остатков цистеина в ферменте или ограниченный протеолиз. Образуемый ксантиноксидазой H2O2 составляет существенную долю в общей массе активных форм кислорода клетки.

Агрессивность свободных радикалов надо контролировать. По природе и действию выделяют ферментативные и неферментативные антиоксиданты:

Каталаза, гемсодержащий фермент, присутствует в пероксисомах всех клеток человека и обладает чрезвычайно высокой молекулярной активностью. В эритроцитах она находится в цитозоле и защищает гемоглобин от окисления.

Глутатионпероксидаза, как и каталаза, является гемсодержащим ферментом и обезвреживает H2O2. Обладая в 1000 раз большим сродством к пероксиду водорода, чем каталаза, она эффективна даже при низких его концентрациях.
Особенностью глутатионпероксидазы является наличие в активном центре фермента селеноцистеина, т.е. такого цистеина, в котором сера заменена на селен. В качестве восстановителя для H2O2 фермент использует трипептид глутатион, содержащий цистеин с его SH-группой. Окисленный в результате реакции глутатион восстанавливается глутатионредуктазой.

Глутатион-S-трансфераза обеспечивает взаимодействие различных веществ с восстановленным глутатионом. Существуют три вида фермента – митохондриальный, микросомальный и цитозольный (у млекопитающих до 10% всех белков цитоплазмы). Мишенью фермента являются различные ксенобиотики и пероксиды липидов.

При реакции восстановленного глутатиона с перекисью жирной кислоты происходит восстановление окисленной группы жирной кислоты до спирта и воды. В случае реакций обезвреживания ксенобиотиков фермент осуществляет конъюгацию вещества с глутатионом, а не восстановление перекисной группы.

Пероксиредоксины – антиоксидантные ферменты, контролирующие уровень цитокин-индуцированных пероксидов, участвующих в передаче клеточных сигналов. В активном центре фермента находятся SH-группы цистеина, которые окисляются до R-SOH состояния пероксидным субстратом (H2O2 или липидной гидроперекисью)

Продолжим конкретные формы рака с рассмотрения рака толстой кишки (РТК). В толстой кишке происходит миграция клеток - эпителиальные клетки, делящиеся в нижней половине кишечных крипт, мигрируют на поверхность, откуда они в конце концов выталкиваются в просвет кишки. Эпителий теряет способность к созреванию по мере миграции клеток из глубоких отделов крипт к поверхности (феномен отсутствия поверхностного созревания).

В основании крипт в ободочной и прямой кишке встречаются клетки незрелого вида, которые, как предполагается, служат стволовыми клетками эпителия. По мере того как эти клетки мигрируют к устью крипты, они сначала заполняются секреторными вакуолями; однако, еще не достигнув поверхности, они теряют вакуоли и становятся типичными цилиндрическими клетками, микроворсинки которых образуют щеточную каемку. В аноректальном канале, в области границы ректального и анального эпителия, кишечные крипты не обнаруживаются.

Распостраненность рака толстой кишки диктует необходимость выявления их на этапе предраковых изменений. До недавнего времени считалось, что в качестве таковых могут выступать только так называемые диспластические полипы (аденомы тубулярные, тубуло-ворсинчатые, ворсинчатые), причем чем более выражен ворсинчатый компонент, тем интенсивнее выражена дисплазия, а значит, тем выше потенциал злокачественности. Ворсинчатая аденома кишечника может достигать 10 см в диаметре. Впрочем, хотя ворсинчатые аденомы гораздо чаще, чем тубулярные, содержат очаги инвазии, но сам по себе ворсинчатый тип при небольших размерах аденомы не повышает риск развития рака.

Аденомы — это внутриэпителиальные опухоли, варьирующие от маленьких полипов на ножке до крупных плоских образований. Аденомы имеют 50% жителей западных стран старше 50 лет. Аденомы одинаково часто наблюдаются у мужчин и женщин, их частота коррелирует с частотой аденокарцином толстой кишки, при этом локализация и распределение аденом и аденокарцином в толстой кишке сходна.
Цитологическими признаками дисплазии эпителия в полипах являются гиперхромия ядер, его удлинение и псевдостратификация (псевдослои). Эти изменения лучше всего различимы в поверхностных участках аденомы и часто сопровождаются уменьшением количества бокаловидных клеток.

Представители другой группы новообразований — гиперпластические полипы — считались не способными к перерождению в аденокарциному. Однако сегодня доказано, что они представляют собой гетерогенную группу образований с различным неопластическим потенциалом. Самые опасные — зубчатые образования толстой кишки, чаще всего в прямой. Зубчатая аденома прямой кишки имеет характерную поверхность, на которой располагаются зазубренные элементы эпителия. Зубчатость формируется за счет «наползания» пролиферирующих клеток друг на друга, предположительно вследствие угнетения апоптоза. Гистологически она хорошо видна в просвете кишечных крипт.

Аденомы могут образовываться в любом отделе толстого кишечника. Исследования дают следующие результаты частотности локализации аденоматозных полипов: 25 % — прямая кишка; 25 % — сигмовидная кишка; 18 % — нисходящая ободочная; 13 % — восходящая ободочная; 11 % — поперечная ободочная; 7 % — слепая. Данная патология встречается довольно часто, она составляет от 25 % до 40 % от всех новообразований полиповидного типа. Причем 15 – 58 % — это поражение множественными аденомами, процентное содержание которых увеличивается с возрастом.

Если говорить о возрастной группе 50 – 60 – летних людей, поражены этим заболеванием будут 40 % женщин и 50 % мужчин. Люди в возрасте до 30 лет редко сталкиваются с этим заболеванием, поэтому его оправданно считают болезнью пожилого населения. Семейный полипоз, когда количество полипов варьируется в рамках 30 – 100, сегодня выявляется все чаще.

Внутрислизистая карцинома развивается в том случае, когда диспластические эпителиальные клетки проникают через базальную мембрану в собственную или мышечную пластинку слизистой оболочки. Поскольку в слизистой оболочке толстой кишки отсутствуют лимфатические сосуды, внутрислизистая карцинома обладает очень низким метастатическим потенциалом, поэтому тотальная полипэктомия является эффективным методом лечения.

Добавлено через 47 минут
Остановимся поподробнее на полипах.

Гиперпластические полипы (НР) составляют около 75 % всех зубчатых новообразований, и на них приходится от 28 до 42 % всех полипов толстой кишки. Чаще всего они локализуются в левой половине толстой кишки, преимущественно в дистальных отделах, хотя 10—15% располагаются в восходящей и поперечной ободочной кишке, могут носить множественный характер и не имеют клинических проявлений.

Из гиперпластических полипов чаще всего встречается микровезикулярный тип, характеризующийся наличием мелких капель муцина в цитоплазме большинства клеток. Богатый бокаловидными клетками тип встречается несколько реже и преимущественно построен из клеток с обильной светлой цитоплазмой, заполненной муцинами. Пролиферативная зона и зубчатость в нем выражена сравнительно слабо.

В гиперпластическом полипе возможна только минимальная клеточная атипия. Отметим, что микровезикулярный тип может быть предшественником зубчатой аденомы/полипа на широком основании (sessile serrated adenoma/polyp — SSA/P), а богатый бокаловидными клетками — традиционной зубчатой аденомы (TSA). Любой полип, располагающийся проксимальнее селезеночного изгиба и имеющий размер более 1 см, рекомендуется расценивать как SSA/P.

Гистологически SSA/P характеризуется распространением зубчатости на всю глубину крипт вплоть до базальных отделов и деформацией крипт с появлением признаков патологического ветвления, расширения базальных отделов, горизонтального роста вдоль мышечной пластинки с образованием расширений в виде буквы L или перевернутой буквы Т. Зубчатость, как и в гиперпластических полипах, обусловлена выбуханием апикальной части цитоплазмы в просвет крипты. Зона пролиферации асимметрична, часто расположена на одной из стенок, смещена в среднюю треть крипты.

Согласно современным рекомендациям диагностическим критерием для SSA/P считается наличие даже одной измененной крипты при ее зубчатости. Показано, что 15% SSA/P прогрессируют в колоректальную аденокарциному или дисплазию высокой степени. Есть предположение, что существует последовательность: HP → SSA/P → SSA/P с дисплазией → рак. Чаще всего этот каскад наблюдается в проксимальных отделах толстой кишки.

Частота встречаемости SSA/P составляет 2—5% колоректальных полипов и 15—25% всех зубчатых образований. Любой полип, располагающийся проксимальнее селезеночного изгиба и имеющий размер более 1 см, рекомендуется расценивать как SSA/P.

Описано 2 различных генетических пути канцерогенеза в толстой кишке. Первый — это путь АРС/ß-катенина, который связан с геном WNT и классической последовательностью аденома-карцинома. Второй — путь микросателлитной нестабильности, который связан с дефектом системы репарации ДНК. Оба пути приводят к постепенному накоплению многочисленных мутаций, но вовлеченные гены и механизмы, посредством которых накапливаются мутации, различны.

Классическая последовательность аденомакарциномы, которая наблюдается почти в 80% спорадических опухолей толстой кишки, обычно обусловлена мутациями АРС на ранних стадиях опухолевого процесса. Для развития аденомы обе копии гена АРС должны быть функционально неактивными как вследствие мутации, так и из-за эпигенетических воздействий. АРС служит ключевым отрицательным регулятором ß-катенина, являющегося компонентом сигнального пути WNT. В норме белок АРС связывает ß-катенин и вызывает его разрушение. При утрате функции АРС ß-катенин накапливается и переносится в ядро, где активирует транскрипцию генов Myc и циклина D1, которые активируют пролиферацию.

Последующие дополнительные мутации, включая активирующие мутации гена Kras, приводят к активации роста и препятствуют апоптозу клеток. Мутация Kras является последним событием в цепи канцерогенеза. Это подтверждается тем, что эти мутации присутствуют только в 10% аденом диаметром менее 1 см, но обнаруживаются в 50% аденом диаметром более 1 см и в 50% инвазивных аденокарцином.

Прогрессирование опухоли также сопровождается мутациями других генов-супрессоров опухолей — SMAD2 и SMAD4, которые являются эффекторами сигнального пути TGF-ß. Поскольку сигнал TGF-ß в норме подавляет клеточный цикл, утрата этого гена может приводить к неконтролируемому клеточному росту.

Мутации гена-супрессора опухолей р53 определяются в 70-80% случаев рака толстой кишки, но редко наблюдаются при аденомах, позволяя предположить, что мутации р53 возникают на поздних этапах прогрессирования опухоли. Причиной утраты функций р53 и других генов -супрессоров опухолей часто являются делеции (делеция — потеря сегмента хромосомы, приводящая к хромосомному дисбалансу), указывающие на то, что хромосомная нестабильность — типичный признак пути АРС/ß-катенина.

У пациентов с нарушением работы системы репарации ошибок репликации ДНК вследствие утраты генов, исправляющих эти ошибки, в микросателлитных последовательностях накапливаются мутации. Такое состояние называют микросателлитной нестабильностью (мутаторным фенотипом). Эти мутации, как правило, являются «молчащими», т.к. микросателлиты (микросателлиты или простые короткие (тандемные) повторы — варьирующие участки (локусы) в ядерной ДНК и ДНК митохондрий, состоящие из повторяющихся фрагментов длиной от 1 до 6 пар оснований) обычно расположены в некодирующих участках ДНК.

Однако некоторые микросателлитные последовательности располагаются в кодирующем участке или промоторной зоне генов, участвующих в регуляции клеточного роста, например генов рецептора TGF-ß II типа и проапоптотического белка ВАХ. TGF-ß, как я уже yпоминал, подавляет пролиферацию эпителиальных клеток толстой кишки, утрата его, а также ВАХ может повышать выживаемость генетически аномальных клеточных клонов. Здесь также часто определяются мутации проапоптического онкогена BRAF, и сайленсинг (подавление транскрипции) различных групп генов вследствие гиперметилирования островков CpG. Такой метиляторный фенотип выявляется у 47—60% гиперпластических полипов, 75—77% SSA/P и 31—80% TSA.

Таким образом, комбинация микросателлитной нестабильности, мутации BRAF и метилирования специфических мишеней, таких как MLH1 - гена репарации ДНК, являются отличительными признаками этого пути канцерогенеза.

Морфологически невозможно определить молекулярные изменения, которые приводят к канцерогенезу, однако мутаторный фенотип обычно встречается у неполиповидных (плоских – flat) малых зубчатых аденомах, которые часто встречаются у человека, и некоторые из них могут быстро прогрессировать в рак (малигнизироваться), несмотря на то, что размер их остается небольшим. При отсутствии аденоматозного строения такие образования считаются раком «de novo», а их патогенез называют «зубчатым путем канцерогенеза».

В целом, карциномы толстой кишки с мутацией BRAF имеют худший прогноз, чем Kras-мутантные, а колоректальные карциномы, развившиеся по зубчатому пути, требуют особого режима химиотерапии.

Такие опухоли, так же как и опухоли с метилированием островков CpG, часто локализуются в проксимальном отделе ободочной кишки. Но в целом общие гистологические характеристики аденокарцином дистального и проксимального отделов толстой кишки сходны. Большинство опухолей состоят из высоких цилиндрических клеток, напоминающих диспластичный эпителий, обнаруживаемый в аденомах.

Низкодифференцированные опухоли и опухоли с муцинозной дифференцировкой имеют н***агоприятный прогноз, определяемый двумя наиболее значимыми факторами — глубиной инвазии опухоли и наличием метастазов в лимфоузлах. Инвазия в мышечную оболочку и метастазы в лимфатических узлах значительно снижают выживаемость.

Рак поджелудочной железы (РПЖ) — злокачественное новообразование, исходящее из эпителия железистой ткани или протоков поджелудочной железы. Обычно опухоль поражает головку железы (50-60 % случаев), тело (10 %), хвост (5-8 % случаев). Также наблюдается полное поражение поджелудочной железы — 20-35 % случаев. Для РПЖ с начала появления клинических симптомов характерно быстрое и агрессивное течение. Сами симптомы часто не специфичны и не выражены, поэтому на момент постановки диагноза менее 20% злокачественных опухолей поджелудочной железы являются операбельными.

Если опухоль поражает головку железы, то для дифференциации появляющейся желтухи используют синдром Курвуазье: при пальпации правого верхнего квадранта живота обнаруживается желчный пузырь, увеличенный вследствие давления желчи.

Рак поражает преимущественно людей пожилого возраста, одинаково часто мужчин и женщин. Факторами риска рака поджелудочной железы являются употр***ение спиртных напитков, курение (считают, что до 25—33% случаев рака ПЖ связано с курением), обилие жирной и острой пищи, избыточное употр***ение в пищу, особенно в жареном и копченом виде, животных жиров и мясных продуктов, которые содержат канцерогены (тетрациклические амины и полициклические ароматические гидрокарбоны), сахарный диабет и цирроз печени.
К предраковым заболеваниям относятся аденома и киста поджелудочной железы, а также хронический панкреатит. Пациенты с хроническим панкреатитом более 5 лет имеют более чем 14-кратный риск развития рака поджелудочной железы по сравнению с общей популяцией.

Значительным прогрессом в диагностике рака поджелудочной железы на ранней стадии является эндосонография (эндоскопический ультразвук). В отличие от обычного УЗИ, для эндосонографии используется гибкий эндоскоп с видеокамерой и ультразвуковым датчиком, который можно ввести в кишку непосредственно к исследуемому образованию. При раке поджелудочной железы эндоскопический ультразвук позволяет установить диагноз в 90—95% случаев на самой ранней стадии. ТИАБ ( тонкоигольная аспирационная биопсия) позволяет выявить опухолевые клетки лишь у 80 % больных РПЖ.

Предложено применение в качестве скрининг‑теста РПЖ определение уровня опухолевых маркеров (ОМ). Достаточно информативным и хорошо изученным является ОМ СА 19‑9, уровень которого при РПЖ, как правило, превышает 100 Е/мл, тогда как при ХП такой уровень наблюдается крайне редко. Но его уровень бывает нормальным на ранних стадиях РПЖ, так как СА 19‑9 и многие другие ОМ – белки эктодермального происхождения, образующиеся у людей, эритроциты которых содержат Lewis‑антиген.

Повышение уровня СЕА (канцерэмбрионального антигена) при РПЖ чаще всего свидетельствует о метастатическом поражении печени. Пациенты, у которых уровень СЕА больше 15 нг/мл, имеют достоверно меньшую выживаемость.

Опухоль представляет собой плотный бугристый узел без чётких границ, на разрезе — белый или светло-жёлтый. Крупные опухоли, как правило, обнаруживаются в хвосте железы, в левом подреберье и при пальпации ошибочно принимаются за увеличенную селезенку. У одной четверти больных присутствуют, кроме основного очага, участки с карциномой in situ. Таким образом, возможно полифокальное возникновение очагов озлокачествления.

Всего насчитывают 5 гистологических форм рака поджелудочной железы, но наиболее распространена аденокарцинома, наблюдающаяся в 80 % случаев рака поджелудочной железы. Чаще всего она исходит из эпителия выводных протоков. Вокруг опухоли железистые элементы подвергаются резкой атрофии, выводные протоки расширены, а окружающая их ткань склерозирована.

Считается, что аденокарцинома в своем развитии имеет некоторую стадийность. Всё начинается с преинвазивной стадии — панкреатической интраэпителиальной неоплазии (PanIN):
PanIN-1, при которой наблюдается интраэпителиальная протоковая гиперплазия;
PanIN-2 — дисплазия низкой степени и
PanIN-3 — выраженная дисплазия протокового эпителия и/или аденокарцинома.

При спорадическом раке в среднем считают 11-12 лет от исходного события, начавшего канцерогенез поджелудочной железы, до развития ракового родительского клона и еще 6,8 года до развития метастатических субклонов в первичном раке, при этом пациенты умирают в среднем 2,7 года спустя. Пациент с первичной опухолью диаметром 1 см имеет вероятность возникновения метастазов на момент постановки диагноза 28%; когда основной размер увеличивается до 2 и 3 см, риск скрытых метастазов возрастает до 73 и 94% соответственно. Средний размер опухоли на момент обнаружения — 5 см. Средняя выживаемость— 16 нед от момента установления диагноза; 1 год живут 17% больных, 5 лет — 1%.

Особенностью РПЖ является выраженный склероз как самой ткани опухоли еще на стадии рак in situ, так и вокруг опухоли, образуя как бы защитный вал. Это обьясняется тем, что на стадии тканевого атипизма вновь образующиеся атипичные протоки (см. ниже) часто тупиковые и агрессивный поджелудочный сок не находя выхода начинает переваривать окружающую ткань железы. В склерозированной ткани мало кровеносных сосудов, в результате чего опухолевые клетки находятся в состоянии постоянной гипоксии и выживают наиболее агрессивные субклоны. А изоляция опухолевых клеток задерживает клинические проявления.

Молекулярные изменения, которые накапливаются во время канцерогенеза поджелудочной железы, можно классифицировать на ранние (укорочение теломер и активирующие мутации в KRas в PanIN-1), промежуточные (инактивирующие мутации или эпигенетическое молчание CDKN2A в PanIN-2) и поздние (инактивирующие мутации р53 и SMAD4 в PanIN-3) события. Во время формирования PanIN могут также происходить мутации в дополнительных генах. Впрочем наиболее значимо накопление множественных мутаций, а не появление их в определенном порядке.

Наиболее распространенной является мутация в онкогене K-ras (встречается в 90% случаев). Приобретение онкогенной мутации KRas в ацинарных клетках поджелудочной железы приводит к их трансдифференцировке в протоковидные клетки. Этот процесс, называемый ацинарно-протоковой метаплазией (ADM), и формирует PanIN, а сами вновь образующиеся протоки патогенетически можно сравнить с полипами толстой кишки.
Онкогенные KRas могут также модулировать митохондриальный метаболизм и выработку АФК посредством регуляции рецептора трансферрина (TfR1), который высоко экспрессируется в ракe поджелудочной железы. Кроме того, КRas могут вызвать подавление дыхательной цепи комплекса I и III, приводя к митохондриальной дисфункции.

Ген Р16/CDKN2A при РПЖ инактивируется наиболее часто (в 95% наблюдений). Белок р16 играет критическую роль: его инактивация приводит к утрате контроля над клеточным циклом, так как продукт гена p16INK4а ингибирует взаимодействие циклина D с циклин -зависимой киназой 4 (CDK4). В спорадических опухолях INK4a иногда инактивируется гомозиготными делециями и внутригенными мутациями, а в остальном ген INK4a выключается путем метилирования промотора.

Ген-супрессор опухолей DPC4 расположен на хромосоме 18q21 и кодирует ядерный фактор транскрипции Smad 4 - важный элемент TGF-ß сигнального пути. При раке поджелудочной железы DPC4 был инактивирован в 55% наблюдений, а при других злокачественных
опухолях инактивация этого гена происходит очень редко.

Канонический каскад передачи сигналов Smad инициируется фосфорилированием рецептор-регулируемых факторов транскрипции Smad (R-Smads) Smad2 и/или Smad3 активированным ALK5 (Anaplastic Lymphoma Kinase). Это позволяет связывать R-Smad с Smad4 и транслокацию комплекса в ядро, где он может привлекать транскрипционные коактиваторы или корепрессоры к Smad-связывающим элементам (SBE) в промоторах генов-мишеней TGF-β.

Трансформирующий фактор роста (TGF -β) действует как супрессор опухоли во время инициации рака, но как промотор опухоли во время прогрессирования опухоли. Рост опухолевых клеток TGFβ способен ингибировать путем тормозного взаимодействия с циклином D1. Все более очевидно, что TGF-β играет фундаментальную роль в нескольких стадиях прогрессирования опухоли, включая эпителиально-мезенхимальный переход (EMT).

При инвазивной карциноме гиперактивирован сигнальный путь Hedgehog; эта активация может быть зависимой от лиганда Hedgehog (при РПЖ) или из-за мутации Patched (при базально-клеточном раке кожи). Ингибирование этого пути препаратом циклопамином останавливает рост опухоли в эксперименте.

Ген р53. При раке поджелудочной железы инактивация этого гена-супрессора опухолей определяется в 50-70% наблюдений. р53 — это ядерный ДНК-связывающий белок, который влияет на старение клетки и контролирует клеточный цикл, запускает процесс клеточной гибели (апоптоз). Мутации в гене TP53 отменяют его функцию, приводя к генетической нестабильности и прогрессированию опухоли. р53 ингибирует клеточный цикл путем прямой инактивации CDK4 и косвенной инактивации p21, то есть функционирует на переходе G1 / S, блокируя вход в S-фазу, вызванный повреждением ДНК. Потеря p53 связана с анеуплоидией, характерной особенностью карциномы поджелудочной железы.

[QUOTE=albert52;452814]Молекулярные изменения, которые накапливаются во время канцерогенеза поджелудочной железы, ......


Сказки про соломенного бычка на молекулярном уровне

Вставка 6.

В клетке существуют различные сигнальные пути, таких как FGF, Hedgehog, Wnt, TGFß, Notch и др., которые циклично включаются или выключаются. Регуляторный эффект сигнальных каскадов достигается путем активации факторов транскрипции, образующих ген-регуляторные сети, в рамках которых они взаимодействуют друг с другом и регулируют экспрессию генов, расположенных ниже по иерархии, а также экспрессию собственных генов. Основополагающую роль в этих сетях выполняет группа генов, кодирующих мастер-регуляторы, играющие ключевую роль в определении судьбы клеток при развитии организма.

B целом мастер-ген можно охарактеризовать как ген, который экспрессируется в начале развития определенного типа клеток, участвует в их дальнейшей специализации и при аномальной экспрессии может привести к перепрограммированию клеток в другой тип.

При внутриклеточных процессах, происходящих при эмбриогенезе, регенерации поврежденных органов и опухолеобразовании используются одни и те же мастер-регуляторы. Так, в процессе опухолеобразования активируются эмбриональные сигнальные каскады и ген-регуляторные сети, приводящие к трансдифференциации и пролиферации клеток, поддержанию отдельной популяции раковых клеток в стволовом состоянии, появлению у ряда эпителиальных клеток мезенхимальных свойств, способствующих их инвазии и распространению по организму (эпителиально-мезенхимальный переход). Мастер-гены, отвечающие за перечисленные выше процессы, в перспективе могут рассматриваться как маркеры при диагностике рака и как мишени направленной противоопухолевой терапии.

Среди регуляторных генов эмбриогенеза поджелудочной железы можно выделить потенциальные мастер гены PDX1, PTF1A, SOX9, GATA4 и HNF1b, активность которых имеет ключевое значение для развития поджелудочной железы и дисрегуляция которых играет принципиально важную роль при канцерогенезе поджелудочной железы.

В последние 50 лет исследователи, изучающие рак, в основном, сосредоточились на модели, в которой образование рака рассматривается как накопление нарушений, возникающих из-за генетических и молекулярных изменений в соматических клетках, а опухоли интерпретируются как кластеры быстро реплицирующихся мутантных клеток, которые выживают или умирают в соответствии с принципами теории эволюции. Однако например, при изучении трех подтипов эпендидомных опухолей головного мозга было показано, что один подтип имеет внутрихромосомную транслокацию, создающую новый управляющий опухолью ген, у другого типа отсутствуют такие мутации, но есть аберрантные эпигенетические модификации, а у третьего нет ни мутаций, ни эпигенетических аберраций. С другой стороны, были обнаружены тысячи мутаций в связанных с канцерогенезом генах, в том числе в драйверных генах, в эпидермисе нормального века, где исключительно редко развивается рак.

Существует также эмбриологическая теория происхождения рака, согласно которой рак представляет собой аномальное состояние клетки, которое может возникнуть в стволовых клетках взрослого человека, при котором механизм совместного регулирования генов дифференцировки, пролиферации, инвазии клеток и миграции может быть повторно активированным в совершенно неуместном контексте. Так, в поддержании раковых стволовых клеток большую роль играет микроокружение, так наз. "раковые ниши".

Наиболее заметной и специфической особенностью, которая может наблюдаться в этих клетках, является рекапитуляция эмбриональных плюрипотентных сетей и избыточная экспрессия эмбриональных генов. Во время эмбриогенеза сигнальные пути TGF-β, FGFR/MAPK или Akt, Wnt, Notch и sonic hedgehog поддерживают самообновление и плюрипотентность эмбриональных стволовых клеток. Эти пути в конечном итоге активируют три основных фактора транскрипции: Oct3 / 4, SOX2 и Nanog. Эти факторы активируют специфичные гены и поддерживают состояние эмбриональных стволовых клеток путем ингибирования генов дифференцировки.

Во время развития эмбриона и спецификации органа, плюрипотентные гены ингибируются, и гены дифференцировки активируются. Таким образом, во взрослых тканях уровни экспрессии генов «стволовости» Oct3 / 4, SOX2, Nanog и других эмбриональных очень низки. Однако во время инициации и прогрессирования рака эти гены и сети активируются.

Дедифференцировка в раковые стволовые клетки может происходить в ответ на различные факторы, такие как повреждения и стрессовые воздействия, что приводит к возникновению и прогрессированию рака. Так дедифференцировка в стволовые клетки глиомы происходит в ответ на стресс и вызванную гипоксией передачу сигналов HIF1α. Также усиленный гликолиз, характерный для стволовых клеток, хорошо ложится на пролиферативный потенциал раковых клеток (см. выше).

Продолжим.

Пищеварительные ферменты продуцируются клетками серозного ацинуса в большей экзокринной части поджелудочной железы. Каждый ацинус поджелудочной железы состоит из нескольких серозных клеток, окружающих очень маленький просвет. Ацинарные клетки поляризованы, с округлыми базальными ядрами и апикальными многочисленными гранулами зимогена, типичными для секретирующих белок клеток. Ацинусы окружены лишь небольшим количеством соединительной ткани с фибробластами.

Каждый ацинус дренируется коротким интеркалированным протоком с одинарным плоским эпителием. Клетки этих небольших протоков простираются в просвет ацинуса в виде небольших бледно-окрашенных центроацинарных клеток , уникальных для поджелудочной железы и выделяют большой объем жидкости, богатой HCO3 - (бикарбонат-ионы), которая которая увлажняет, очищает и подщелачивает ферментативную секрецию ацинусов.

Эти пищеварительные ферменты включают в себя несколько протеаз, альфа-амилазы, липазы и нуклеазы ( ДНКазы и РНКазы ). Протеазы секретируются как неактивные зимогены ( трипсиноген, химотрипсиноген, проэластазу, калликреиноген и прокарбоксипептидазы). Так, ингибитор трипсина совместно упаковывается в секреторные гранулы с трипсиногеном, который расщепляется и активируется энтеропептидазами в двенадцатиперстной кишке, генерируя трипсин, который активирует другие протеазы в каскаде.

Интеркалированные протоки сливаются с внутрилобулярными протоками и более крупными межлобулярными протоками , которые имеют все более столбчатый эпителий, прежде чем присоединиться к основному протоку поджелудочной железы, который проходит по длине железы.

Все протоковые клетки имеют базовый уровень активации SOX9 генов, препятстующий превращению этих клеток в ацинарные и эндокринные клетки. Также для SOX9 была показана его связь с процессом регенерации ПЖ при повреждениях. Регенерационный потенциал во взрослом органе обычно связан с Ptf1a+ ацинарными клетками, в которых при повреждении ПЖ происходит факультативная реактивация мультипотентных факторов SOX9 и Hnf1β, в результате чего происходит ацинарно-протоковый переход (АПМ — ацинарно-протоковая метаплазия - см. выше).

Согласно современной концепции развития ПАПЖ (протоковой аденокарциномы ПЖ), клетками-родоначальниками ее классического подтипа являются ацинарные клетки. Ключевым инициирующим событием является АПМ. Этот процесс активируется при остром панкреатите и непосредственно связан с регенерацией ПЖ. В норме это заканчивается редифференциацией «протоковых» клеток в ацинарные, однако при появлении дополнительных факторов это не происходит и могут развиться ПанИН-I, II, III и в конечном итоге инвазивная аденокарцинома.

При хроническом панкреатите (ХП) наблюдается значительная извитость и расширение протоков с ретенционными кистами. Значительная структурная перестройка протоковой системы ПЖ у больных ХП наблюдалась в 87,5 % случаев, в 17,5 % случаев картина дополнялась явлениями ацинарно-протоковой метаплазии с трансформацией ацинарных клеток в протоковые и формированием мелких дуктулоподобных структур, так называемых тубулярных комплексов.
В дальнейшем это приводит к образованию белковых пробок и панкреатический секрет инфильтрирует окружающую ткань с формированием отека железы, за которым следует интрапанкреатическая активация пищеварительных ферментов с угрозой панкреонекроза.

В 87,5 % случаев ХП паренхима ПЖ, таким образом, представляла собой небольшие атрофичные ацинусы, окруженные плотными фиброзными муфтами, с увеличенным количеством зияющих протоков разного диаметра. В протоковой аденокарциноме к этому присоединяются клеточный атипизм прежде всего клеток мелких интеркалированных протоков, а также тканевой атипизм с высокой степенью извитости мелких протоков, часто тупиковых (см. выше).

Фундаментальным аспектом эмбриональной гипотезы о происхождении рака является эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) и обратный ему мезенхимально-эпителиальный переход (МЭП), которые происходят во время гаструляции эмбриона.

В процессе опухолевой прогрессии реактивация эмбриональной программы ЭМП ответственна за метастатическое распространение раковых клеток от первичной опухоли.
Ключевыми событиями в ЭМП являются:
- растворение эпителиальных межклеточных соединений;
- потеря апикально-базальной полярности и приобретение передне-задней полярности;
- реорганизация архитектуры цитоскелета и изменение формы клеток;
- снижение экспрессии генов, ответственных за эпителиальный фенотип и активация генов, которые формируют мезенхимальный фенотип, увеличение подвижности и, во многих случаях, способность к ремоделированию внеклеточного матрикса, обеспечивающая возможность инвазии клеток.
Важно отметить что, клетки, которые подвергались ЭМП, приобретают устойчивость к старению и апоптозу.

Основные шаги ЕМТ в онкологии: опухолевые клетки могут мигрировать и проникать в окружающую строму путем усиления транскрипции нескольких маркеров и генов инвазивности, таких как N-кадгерин, виментин и мезенхимальные интегрины. Затем они разлагают внеклеточный матрикс (ЕСМ) и распространяются в кровоток или в лимфатические пути. После распространения опухолевые клетки могут поражать другие органы, где они могут следовать разным судьбам, но в основном образуют растущие микрометастазы.

Агрессивный характер РПЖ обусловлен главным образом метастазированием, что облегчается десмоплазией (свойством эпителиальных тканей воспроизводить элементы соединительной ткани), специфическим микроокружением опухоли и способностью опухолевых клеток проходить EMT и принимать подвижный и инвазивный фенотип. При этом изменяется адгезия между клетками и клеточным матриксом, теряется клеточная полярность, деградируется ECM и усиливается взаимодействие клетка-строма.

Передача сигналов TGF-β играет центральную роль в развитии злокачественного состояния богатых стромой карцином, таких как рак молочной железы и аденокарцинома протоков поджелудочной железы (PDAC). TGF-β сверхэкспрессируется в опухолевой ткани и его
избыточная экспрессия коррелирует с плохим прогнозом.

Отметим, что на ранних стадиях он действует как супрессор опухолей, ингибируя клеточный цикл и способствуя апоптозу, и только на поздних стадиях он функционирует как промотор, усиливающий нестабильность генома, уклонение от иммунитета, неоангиогенез и метастазирование. Это явление было названо «парадоксом TGF-β» и тесно связана с началом программ EMT во время прогрессирования опухоли.

В нормальных условиях отделение эпителиальных и эндотелиальных клеток от ЕСМ приводит к аноикису (апоптозу зависимых от якоря клеток), а чувствительность к аноикису поддерживается белками клеточной полярности и контролируется кооперативным способом с помощью TGF-β, путей Wnt и Hippo. EMT индуцирует устойчивость опухолевых клеток к аноикису.

Активация RHO-GTPases и особенно RAC1 является ключевым шагом в механизме EMT и вероятным фактором, способствующим тубулоинтерстициальному фиброзу и MET. Так, специфичная для поджелудочной железы активация Ki-RAS ведет к ацинарно-протоковой метаплазии (ADM) и образованию предшественников PanIN. Механическая жесткость / жесткость матрикса (опухолевого) микроокружения играет решающую роль в продвижении EMT, контролируя субклеточную локализацию и передачу сигналов вниз по течению путей RAC1 и RAC1b.

Репрессия генов, кодирующих эпителиальные белки клеточных контактов, сопровождается активацией генов, продукты которых способствуют мезенхимальной адгезии. В частности, снижение экспрессии Е-кадгерина уравновешивается повышением экспрессии мезенхимального нейронального кадгерина (N-кадгерина), что ведет к "переключению кадгерина". Изменения в экспрессии генов, кодирующих цитоскелет и белковые комплексы полярности, также способствуют прохождению ЭМП.

Фактор Foxa2, являющийся антагонистом фактора Snail (SNAI1) в регуляции экспрессии гена эпителиального маркера E-кадгерина, отвечает за ингибирование ЭМП, поэтому экспрессия его гена в метастазирующей опухоли также подавляется, при этом в дифференцированных раковых клетках экспрессия Foxa2 присутствует. SOX9 в отличие от Pdx1 и FoxA2, очевидно, способствует ЭМП.

А теперь вам ответ - рак вызывается споровыми. именно они меняют работу клетки и перерождают ее. И вся ваша теория также вписывается в это утверждение. А лечится рак очень просто - за 20 дней.

Холангиоцеллюлярный рак является болезнью пожилых людей, наибольшее число заболевших приходится на возраст 50 — 70 лет, а пик заболеваемости приходится на восьмую декаду жизни. Заболевание несколько чаще встречается у мужчин, чем у женщин, что, возможно, связано с более частой встречаемостью у них первичного склерозирующего холангита, который является одним из факторов риска при развитии холангиокарцином.

В последние 30 лет наблюдается значительный рост частоты возникновения холангиоцеллюлярного рака у пациентов старше 45 лет, что прежде всего, связано с улучшением качества диагностики и ростом числа факторов риска.

Холангиокарцинома, наряду с раком поджелудочной железы, раком желчного пузыря и раком ампулы Фатерова соска, относится к опухолям билиарной зоны.

По своей гистологической структуре холангиоцеллюлярный рак в 90—95% случаев относится к аденокарциномам с различной степенью дифференцировки (преимущественно — высокодифференцированной). Также могут встречаться аденосквамозные, плоскоклеточные, перстневидноклеточные, муцинозные и анапластические раки.

Первоначальные трансформации, приводящие к развитию рака, по всей видимости, начинаются в плюрипотентных стволовых клетках печени. Считается, что развитие холангиокарциномы происходит по тому же пути, что и развитие рака толстой кишки — начинаясь с гиперплазии и метаплазии, через дисплазию, к появлению собственно злокачественной опухоли. Считается, что наличие хронического воспаления и обструкция желчевыводящих путей способствуют развитию холангиокарциномы.

В зависимости от локализации опухоли холангиоцеллюлярный рак подразделяется на:
- внутрипеченочные (периферические) холангиокарциномы, происходящие из внутрипеченочных желчных протоков. Это опухоли, находящиеся в толще ткани печени и занимающие второе место по частоте после гепатоцеллюлярного рака среди первичных опухолей печени. Они составляют 10—25% всех случаев холангиокарцином, с равной частотой на каждый долевой проток. По макроскопической структуре внутрипеченочный холангиогенный рак делится на три основных вида: массивный — наиболее частый, инфильтрирующий - перипротоков, и внутрипротоковый — с папиллярным ростом или с формированием опухолевого тромба.
- внепеченочные холангиокарциномы, исходящие из внепеченочных желчных путей, которые, в свою очередь подразделяются на проксимальные и дистальные холангио -карциномы. Первые составляют до 50% всех холангиокарцином.

Первые симптомы, с которыми сталкивается врач гастроэнтеролог, обычно связаны с непроходимостью желчных протоков. Больной обращается с жалобами на пожелтение кожных покровов, зуд. Часто наблюдается потемнение мочи и обесцвечивание каловых масс. Из-за нарушения усвоения жиров пациенты теряют вес. Снижение массы тела также может быть связано с отсутствием аппетита, тошнотой, рвотой, раковой интоксикацией. На поздних стадиях заболевания появляются боли в правом подреберье. Холангиокарцинома может осложняться холангитом (воспалением желчных протоков). У больных повышается температура, появляются симптомы лихорадки.

Прогноз при ХГК очень н***агоприятный. Средний срок выживаемости после выставления диагноза составляет 24 месяца (при внутрипеченочных холангиокарциномах составляют 18-30 месяцев, при воротных 12-24 месяца). Большая часть пациентов умирает в течение первого года после верификации диагноза.

В патогенезе идентифицировано два различных молекулярных подкласса с отличительным клиническим поведением. Класс «воспаления» (38% пациентов), характеризуемый активацией воспалительных сигнальных путей, сверхэкспрессией цитокинов и активацией STAT3 , и класс «пролиферации» (62% пациентов) характеризовался активацией онкогенных сигнальных путей.

Так, экспрессия VEGF (эндотелиального фактора роста сосудов) увеличивается при многих раковых заболеваниях желчных путей, и его экспрессия связана с метастазированием и плохой выживаемостью.

В зависимости от размера протока внутрипеченочное билиарное дерево можно подразделить на малые и большие внутрипеченочные желчные протоки (iBD). Маленькие iBD выстланы маленькими кубовидными холангиоцитами, коммитированные предшественники которых происходят от собственно стволовых клеток печени, тогда как столбчатые и слизистые холангиоциты выстилают большие iBD. Как правило, большие iBD содержат перибилиарные железы в стенке. Внепеченочное билиарное дерево имеет общие анатомические особенности с большими iBD, а также главным и междольковыми протоками поджелудочной железы.

Гистологические варианты холангиокарциномы (CCA) отражают фенотип пораженного протока и предполагаемой клетки происхождения. Обычный внутрипеченочный CCA (iCCA) имеет два основных варианта: iCCA небольшого протокового типа возникает в малых iBD с кубовидными холангиоцитами, представляющими предполагаемую исходную клетку происхождения опухоли, а iCCA большого протокового типа включает большие iBD и происходит от столбчатых холангиоцитов и перибилиарных клеток. Примечательно, что CCA-подобные опухоли HCC ( гепатоцеллюлярные карциномы ) обнаруживают признаки экспрессии, подобные эмбриональным стволовым клеткам, дополнительно подтверждая участие бипотентных печеночных клеток-предшественников. Отсюда подавляющее большинство перихилярных CСА (pCCA) и дистальных CCA (dCCA) происходит из выстилающего протоки эпителия и перибилиарных желез.

Что же касается сходства iССА и p/d CCFс раком поджелудочной железы, то у них большое сходство как предраковых состояний: PanIN в поджелудочной железе и BilIN в желчных протоках, так и вида опухолей: эти злокачественные новообразования макроскопически проявляются в виде плотных сероватых инфильтрирующих масс с узловато-склерозирующим типом роста; гистологически оба могут продуцировать муцин. Как правило, это хорошо дифференцированные канальцевые аденокарциномы, иногда с микропапиллярным компонентом, обычно проявляющиеся периневральной и лимфоваскулярной инвазией и характеризующиеся обильной фиброзной стромой.

Преобладающие геномные изменения в CCA связаны с эпигенетическими процессами. Эпигенетические нарушения – гиперметилирование промоутера и дисрегуляция микроРНК. Гиперметилирование промоутера ( последовательности нуклеотидов ДНК, узнаваемой РНК-полимеразой как стартовой площадки для начала транскрипции ) выключает гены-супрессоры: CDKN2 (83% ХГК), SOCS3 (62%), RASSF1A (69%) и APC (47%).

В эмбриогенезе билиарного древа ключевую роль играет сигнальный путь Notch, нарушение его регуляции присутствует в онкогенезе ССА. Активация Notch способствует переходу нормальных гепатоцитов в билиарные клетки – предшественники iCCA. Путь Notch, как известно, участвует в восстановлении желчных протоков, росте, тубулогенезе, фиброзе и поддержании ниши стволовых клеток. Сверхэкспрессия или аберрантная экспрессия рецептора Notch описана как в iCCA, так и в pCCA и dCCA .

Нарушения другого сигнального пути – Hedgehog встречается в разных опухолях, включая ССА. Ингибирование Hedgehog циклопамином тормозит миграцию, пролиферацию и инвазивность клеток ССА. PDGF ( фактор роста тромбоцитов ) – антагонист циклопропамина, напротив, стимулирует онкогенез ССА.

Сигнальный путь Wnt активируется в большинстве ССА, отчасти как эффект высвобождения лигандов Wnt воспалительными макрофагами, инфильтрирующими строму, но также как следствие изменений метилирования ДНК, направленных на этот путь и / или мутации генов, кодирующих ключевые компоненты канонического пути передачи сигналов WNT-β-catenin. Промотор ингибитора пути WNT-β-catenin SOX17 был гиперметилирован в опухолевой ткани CCA по сравнению со здоровой тканью, что коррелировало с худшим прогнозом после резекции опухоли.

CSCs ( раковые стволовые клетки ) выражают черты EMT в CCA человека. Интересно, что CCA, возникающая у пациентов с PSC ( первичным склерозирующим холангитом ), характеризуется ранними проявлениями EMT и высокой экспрессией маркеров стволовых и / или клеток-предшественников в перибилиарных железах, подтверждая связь между EMT и стволовостью в инициации опухоли. EMT-TFs, такие как ZEB1, регулируют экспрессию маркеров CSC путем ингибирования членов семейства miR-200, хорошо известных мощных репрессоров стволовости.

Рак желудка

Рак желудка является гетерогенной патологией по анатомическому расположению и гистологическим подтипам. Из трех основных типов рака желудка, аденокарциномы желудка (GC), неходжкинской лимфомы и стромальных опухолей желудочно-кишечного тракта, приблизительно 95% составляют GC, который остается одним из наиболее часто диагностируемых видов рака в мире. Что касается местоположения, GC может возникать в кардиальной или некардиальной областях желудка.

Кардиальная GC делится на две различные этиологические сущности: GC кардии, подобной пищеводу, которая связана с гастроэзофагеальным рефлюксом, курением и диетой и часто встречается в регионах с низким риском GC, и дистальной желудочно-подобной GC кардии, связаной с наличием H. pylori и атрофией слизистой, и наиболее частым вариантом GC кардии в регионах с высоким риском GC.

GC некардиального типа в соответствии с классификацией Лорена подразделяются на два гистологических варианта, называемые GC кишечного и диффузного типов. GC кишечного типа характеризуется образованием железистых структур, дистальной локализацией в желудке и обычно встречается у пожилых людей. Она также чаще встречается у мужчин (соотношение 2: 1) и у лиц с более низким социально-экономическим статусом. Этому типу GC часто предшествует предраковая фаза, которая начинается с перехода нормальной слизистой оболочки в мультифокальный атрофический гастрит. Это первоначальное гистологическое изменение сопровождается кишечной метаплазией, дисплазией и, наконец, аденокарциномой.

С другой стороны, GC диффузного типа плохо дифференцируется, поражает более молодых людей и тесно связана с генетической предрасположенностью (вариант наследственного диффузного GC, который связан с мутациями зародышевой линии в CDH1 , гене, кодирующем E-кадгерин). Кроме того, она не связана с формированием предраковых поражений и, как было установлено, распостраняется на всю поверхность желудка. Этот тип GC одинаково присутствует у представителей обоих полов и связан с худшим прогнозом по сравнению с GC кишечного типа.

Выявлено несколько факторов, которые способствуют развитию GC: к ним относятся бактериальные ( H. pylori ), факторы хозяина и факторы окружающей среды. Helicobacter pylori - грамотрицательная бактерия, поражающая почти 50% населения. В слизистой оболочке желудка большая часть H. pylori находится в слое слизи, но они также могут прикрепляться к эпителиальным клеткам, что приводит к поддержанию, распространению и серьезности инфекции. Инфекция H. pylori была связана с развитием ряда заболеваний, включая язвенную болезнь (10%), некардиальную GC (1-3%) и лимфому, ассоциированную со слизистой оболочкой желудка (MALT) (<0,1 %).

Более того, эта бактерия ассоциирована с тремя различными фенотипами у инфицированного хозяина:
(1) гастрит с преобладанием поражения дна и тела желудка, который может привести к атрофическому гастриту, гипохлоргидрии и развитию GC;
(2) фенотип язвы двенадцатиперстной кишки, при котором гастрит с преобладанием антрального отдела желудка приводит к повышенной секреции кислоты желудочного сока;
(3) доброкачественный фенотип, при котором бактериальная инфекция вызывает легкий смешанный гастрит, который оказывает незначительное влияние на выработку кислоты желудочного сока.

H. pylori приобретается в начале жизни, большинство людей заражается в возрасте до 10 лет при контакте с близкими, которые являются общим источником инфекции. Было высказано предположение, что раннее заражение может быть связано с широким спектром патологий, связанных с инфекцией H. pylori, и с очень устойчивыми уровнями заболеваемости GC в генетически восприимчивых популяциях, которые мигрировали в развитые страны. При отсутствии антибактериальной терапии H. pylori инфекция обычно сохраняется на всю жизнь.

Способность H. pylori выживать и колонизировать желудок связана с рядом механизмов. Самое главное: H. pylori в отличие от других бактерий вырабатывает большое количество фермента уреазы, гидролизующего мочевину до аммиака, который впоследствии взаимодействует с ионами водорода в желудке с образованием аммония.

Кроме того, H. pylori экспрессирует несколько белков внешней мембраны, включая антигенсвязывающий адгезин группы крови (BabA), адгезин, связывающий сиаловую кислоту (SabA) и внешний воспалительный белок (OipA), которые, по-видимому, связываются с рецепторами на поверхности эпителиальных клеток желудка, что снижает скорость выведения бактерий в результате перистальтики. H. pylori противодействует нехватке питательных веществ, вызывая воспаление тканей и, используя специальные системы, повышают усвоение питательных ресурсов.

Тот факт, что более одного штамма H. pylori могут колонизировать слизистую оболочку желудка, дает H. pylori возможность приобретать новые генетические последовательности и подвергаться событиям рекомбинации.

Хотя инфекция H. pylori была признана наиболее важным фактором риска развития GC и классифицирована ВОЗ в 1994 году как канцероген класса 1, этиология GC также включает факторы хозяина и окружающей среды. Об этом свидетельствует тот факт, что только у 1–3% пациентов, инфицированных H. pylori, развивается GC, и что прогрессирование до GC у некоторых субъектов происходит даже после уничтожения бактерии.

В группу риска развития РЖ следует отнести лиц, с детского возраста имеющих высокие показатели обсемененности слизистой оболочки H. pylori или страдающих заболеваниями, ассоциированными с хеликобактериозом; пациентов, в течение значительного времени страдающих хроническим гастритом (как с пониженной, так и с нормальной или повышенной кислотностью), аденомами (аденоматозными полипами), язвенной болезнью желудка, пернициозной анемией, с резецированным желудком, болезнью Менетрие, а также в случае семейной предрасположенности к РЖ.

Хронический гастрит (некоторые исследователи его рассматривают как гастропатию, так как атрофические и пролиферативные процессы превалируют над воспалительными) предшествует возникновению рака желудка в 73,5-85 % случаев.

Аденоматозные полипы (аденомы) представляют собой аналог аденом толстой кишки. Эти новообразования имеют вид узла на широком основании. Микроскопически представляют собой тубулярные и тубулопапиллярные хаотические эпителиальные разрастания, выстланные высоким цилиндрическим эпителием, с вытянутыми и расположенными на различных уровнях ядрами и высоким ядерно-цитоплазматичес -ким отношением. Частота малигнизации аденом чрезвычайно высока и кол***ется, по данным большинства исследователей, в пределах 30-40 %.

Для обозначения предраковой эпителиальной пролиферации слизистой оболочки желудка, промежуточной между гиперплазией и раком, предложен термин «желудочная интраэпителиальная неинвазивная неоплазия» (синоним «дисплазия»). Для нее характерны нарушение дифференциации клеток с клеточной атипией, а также дезорганизация структуры слизистой оболочки.

В гистологической классификации опухолей желудка ВОЗ (2000) выделены 2 степени выраженности интраэпителиальной неоплазии: слабая (low-grade) и тяжелая (high-grade). Слабо выраженную интраэпителиальную неинвазивную неоплазию очень трудно отличить от регенерирующего эпителия. Появление высокой степени интраэпителиальной неоплазии - маркер повышенного риска развития и этап морфогенеза РЖ. Последнее поражение рассматривается как внутрислизистая неинвазивная карцинома, которая может выглядеть как плоское (дисплазия) или возвышающееся (аденома) поражение.

Следует отметить, что у пациентов с кишечной метаплазией в зоне пищеводно-желудочного перехода и в пищеводе риск развития рака существенно выше, чем у пациентов с кишечной метаплазией в «некардиальном» отделе желудка.

Процесс опухолевой трансформации клеток до первых клинических проявлений РЖ длительный, многоэтапный. Продолжительность «естественной эволюции» РЖ составляет 15-25 лет, что обусловливает возможность его диагностики на ранней стадии, которая может продолжаться с момента обнаружения заболевания от 6 мес до 10 лет и более. Лица с высокой степенью риска заболевания РЖ, у которых морфологически была диагностирована тяжелая интраэпителиальная неоплазия (дисплазия) эпителия, подлежат динамическому наблюдению с обязательным проведением рентгеноскопии и гастроскопии не менее чем 2 раза в год.

РЖ подразделяют на 2 основные категории: ранний (early carcinoma) и распространенный (advanced carcinoma). К раннему относят рак, поражающий слизистую оболочку желудка или подслизистый слой, независимо от наличия или отсутствия метастазов в лимфатических узлах, которые можно диагностировать лишь гистологически. При нем 5-летняя выживаемость находится в пределах 90-100 %.

На практике применяется ставшая классической классификация, предложенная в 1926 г. R. Borrmann. В этой классификации определены критерии четырех анатомических типов роста распространенного рака:
• тип I - полиповидный тип, обладающий экзофитным ростом в просвет желудка;
• тип II - экзофитный изъязвленный тип опухоли, характеризующийся изъязвлением с приподнятыми краями и четкими границами - так называемый блюдцеобразный рак;
• тип III - язвенно-инфильтративный тип, имеющий вид изъязвления, без четких границ с окружающей слизистой оболочкой желудка и с интрамуральной инфильтрацией желудочной стенки;
• тип IV - диффузно-инфильтративный тип, распространяющийся поверхностно в слизистой и подслизистой оболочке с образованием плоских поражений с наличием мелких изъязвлений или без них. В распространенной стадии образуется диффузное циркулярное утолщение стенки желудка на значительном протяжении по типу «кожаной бутылки», зачастую с минимальными изменениями в слизистой оболочке.

Гистологическое строение РЖ отличается многообразием форм аденокарциномы, происходящей из камбиальных эпителиальных клеток слизистой желудка, находящихся в области шейки желудочных желез. Размножаясь эти клетки как поднимаются в зону покровного эпителия, так и спускаются в главную часть желез; этим железы желудка напоминают крипты толстой кишки.

Во многих случаях обнаруживаются сочетания различных гистологических форм РЖ. По мере инвазии карциномы в глубь стенки желудка комплексы опухолевых клеток зачастую утрачивают дифференцировку и предстают в виде мелких лимфоцитоподобных клеток, образуя тяжи и мелкие трубчатые структуры.

Что же касается деления рака на кишечную и диффузную формы, то оно предстввляет значительный клинический интерес. Высокая пролиферативная активность клеток «кишечного» рака определяет высокую скорость их роста. Быстрое клиническое течение рака интестинального типа определяет его ранние клинические проявления, а тесная связь клеток ведет к меньшей инвазивности, чем обеспечивается возможность радикальной операции.

Диффузный тип рака обладает более низкой пролиферативной активностью, что определяет длительность латентного течения таких опухолей. Слабая связь клеток друг с другом ведет к высокой инвазивности диффузного рака, что определяет больший объем радикального оперативного вмешательства и объясняет более низкий процент 5-летней выживаемости.