стям гуморальных теорий. Теперь в центре внимания – опухолевая клетка, а основная задача – изучение причин, которые вызывают пре вращение нормальной клетки в опухолевую, и путей, по которым это превращение происходит.
Вторым крупным событием в онкологии явился выход в 1877 г. диссертации М.А. Новинского на степень магистра ветеринар ных наук с описанием его опытов по перевивке трех микросарком со бак на других собак. Автор использовал для этих опытов молодых жи вотных и прививал им мелкие кусочки не из распадающихся (как это обычно делалось прежде), а из живых частей собачьих опухолей. Эта работа ознаменовала, с одной стороны, возникновение эксперимен тальной онкологии, а с другой – появление метода трансплантации опухолей, т.е. перевивки спонтанно возникающих и индуцированных опухолей. Совершенствование данного метода позволило определить основные условия успешной прививки.
1.Для прививки надо брать живые клетки.
2.Количество клеток может быть разным. Имеются сообще ния об успешной прививке даже одной клетки, но все же чем больше клеток вводим, тем больше вероятность успешной прививки опухоли.
3.Повторные прививки удаются скорее, а опухоли достигают больших размеров, т.е. если вырастить опухоль на животном, взять из нее клетки и привить их другому животному того же вида, то они при живаются лучше, чем у первого животного (первого хозяина).
4.Лучше всего осуществляется аутологичная трансплантация, т.е. пересадка опухоли тому же хозяину, но на новое место. Эффек тивна и сингенная трансплантация, т.е. перевивка опухоли на живот ных той же инбредной линии, к которой принадлежит исходное жи вотное. Хуже прививаются опухоли животным того же вида, но дру гой линии (аллогенная трансплантация), и совсем плохо приживляют ся опухолевые клетки при пересадке животному другого вида (ксено генная трансплантация).
Наряду с трансплантацией опухолей большое значение для понимания особенностей злокачественного роста имеет и метод экс плантации, т.е. культивирование опухолевых клеток вне организма. Еще в 1907 г. Гаррисон (R.G. Harrison) показал возможность выращи вания клеток на искусственных питательных средах, а вскоре, в 1910 г., Каррель и Берроусс (A. Carrel и M. Burrows) опубликовали данные о возможности культивирования in vitro злокачественных тканей. Этот метод позволил исследовать опухолевые клетки различных животных
идаже человека. К числу последних относятся штамм Hela (из эпи
165
дермоидного рака шейки матки), Нeр-1 (полученный тоже из шейки матки), Нeр-2 (рак гортани) и др.
Оба метода не лишены недостатков, среди которых наиболее существенными являются следующие:
при повторных прививках и посевах в культуре изменяются свойства клеток;
нарушается соотношение и взаимодействие опухолевых кле ток со стромальными и сосудистыми элементами, тоже входящими в состав опухоли, растущей в организме;
снимается регулирующее влияние организма на опухоль (при культивировании опухолевой ткани in vitro).
С помощью описанных методов мы все же можем изучать свойства опухолевых клеток, особенности обмена веществ в них, влия ние на них различных химических и лекарственных веществ.
Возникновение опухолей связывают с действием на организм различных факторов.
1. Ионизирующая радиация. В 1902 г. Фрибен (A. Frieben) в Гамбурге описал кожный рак на тыльной стороне кисти у служащего на фабрике, изготовляющей рентгеновские трубки. Этот рабочий в течение четырех лет проверял качество трубок, просвечивая собствен ную руку.
2. Вирусы. В опытах Эллермана и Банга (C. Ellerman, O. Bang)
в1908 г. и Рауса (P. Rous) в 1911 г. установлена вирусная этиология лейкоза и саркомы. Однако в то время лейкозы не относили к неопла стическим заболеваниям. И хотя эти ученые создали новое, весьма перспективное направление в изучении рака, их работы долгое время игнорировались и не получали высокой оценки. Лишь в 1966 г., спустя 50 лет после открытия, П. Раус был удостоен Нобелевской премии.
Наряду с многочисленными вирусами, вызывающими опухоли у животных, выделены вирусы, выступающие в качестве этиологиче ского фактора для индукции опухолей у человека. Из РНК содержащих ретровирусов к ним относится вирус HTLV-I (англ. hu man T-cell lymphotropic virus type I), вызывающий развитие одного из видов Т-клеточного лейкоза человека. По ряду своих свойств он схо ден с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающим разви тие синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). К ДНК содержащим вирусам, чье участие в развитии опухолей человека дока занно, относятся вирус папилломы человека (рак шейки матки), виру сы гепатита B и C (рак печени), вирус Эпштейна-Барра (помимо ин фекционного мононуклеоза, является этиологическим фактором для лимфомы Беркитта и назофарингеальной карциномы).
166
3. Химические вещества. В 1915 г. опубликована работа Яма гивы и Итикавы (K. Yamagiwa и K. Ichikawa) «Экспериментальное исследование атипической эпителиальной пролиферации», в которой описывалось развитие злокачественной опухоли у кроликов под влия нием длительного смазывания кожи внутренней поверхности уха ка менноугольной смолой. Позднее подобный эффект удалось получить при смазывании этой смолой спинок мышей. Безусловно, это наблю дение было революцией в экспериментальной онкологии, так как опу холь была индуцирована в организме экспериментального животного. Так появился метод индукции опухолей. Но вместе с тем возник во прос: что же является активным началом, какое же из множества ве ществ, составляющих смолу, служит канцерогеном?
Последующие годы развития экспериментальной и клиниче ской онкологии характеризуются накоплением фактических данных, которые с начала 60-х гг. XX в. начали обобщаться в более или менее стройные теории. Тем не менее и сегодня мы можем сказать, что знаем достаточно много об опухолевом росте, но отнюдь не все в нем еще понимаем и все еще далеки от окончательного решения онкологиче ских проблем. Но что же мы сегодня знаем?
Опухоль, новообразование – патологическая неконтроли руемая организмом пролиферация клеток с относительной автономией обмена веществ и существенными различиями в строении и свойствах.
Опухоль представляет собой клон клеток, которые образова лись из одной материнской клетки и обладают одинаковыми или близ кими свойствами. Академик Р.Е. Кавецкий предложил различать три стадии в развитии опухоли: инициации, стимуляции и прогрессии.
Стадия инициации
Превращение нормальной клетки в опухолевую характеризу ется тем, что она приобретает новые свойства. Эти «новые» свойства опухолевой клетки следует соотносить с изменениями в генетическом аппарате клетки, которые являются пусковыми для канцерогенеза.
Физический канцерогенез. Изменения структуры ДНК, при водящие к развитию опухоли, могут быть вызваны разными физиче скими факторами – и на первое место следует поставить здесь ионизи рующую радиацию. Под влиянием радиоактивных веществ возникают мутации генов, некоторые из которых могут привести к развитию опу холи. Что касается других физических факторов, таких как механиче ское раздражение, тепловое воздействие (хронические ожоги), поли мерные вещества (металлическая фольга, синтетическая фольга), то
167
они стимулируют (или активируют) рост уже индуцированной, т.е. уже возникшей, опухоли.
Химический канцерогенез. Изменения структуры ДНК могут быть вызваны и различными химическими веществами, что послужило основой для создания теорий химического канцерогенеза. Впервые на возможную роль химических веществ в индукции опухоли указал в 1775 г. английский врач Персильваль Потт (Percivall Pott), описавший рак мошонки у трубочистов и связавший возникновение этой опухоли с воздействием сажи из труб каминов английских домов. Но только в 1915 г. это предположение получило экспериментальное подтвержде ние в работах японских исследователей Ямагивы и Итикавы (K. Yamagiwa и K. Ichikawa), вызвавших злокачественную опухоль у кро ликов каменноугольной смолой.
По просьбе английского исследователя Кука (J.W. Cook) в 1930 г. на газовом заводе подвергли фракционной перегонке 2 тонны смолы. После многократной перегонки, кристаллизации и приготовле ния характерных производных удалось выделить 50 г какого-то неиз вестного соединения. Это был 3,4-бензпирен, который, как было уста новлено биологическими тестами, оказался вполне пригодным для исследования канцерогеном. Но 3,4-бензпирен не относится к числу самых первых чистых канцерогенов. Еще раньше (1929 г.) Кук уже синтезировал 1,2,5,6-дибензатрацен, который также оказался актив ным канцерогеном. Оба соединения – и 3,4-бензпирен, и 1,2,5,6 дибензатрацен – принадлежат к классу полициклических углеводоро дов. Представители этого класса содержат в качестве основного строи тельного блока бензольные кольца, которые могут быть объединены в многочисленные кольцевые системы в различных сочетаниях. Позднее были выявлены и другие группы канцерогенных веществ, такие как ароматические амины и амиды – химические красители, широко при меняемые в промышленности многих стран; нитрозосоединения – алифатические циклические соединения, обязательно имеющие в сво ей структуре аминогруппу (диметилнитрозамин, диэтилнитрозамин, нитрозометилмочевина и др.); афлатоксины и другие продукты жизне деятельности растений и грибков (циказин, сафрол, алкалоиды кре стовника и др.); гетероциклические ароматические углеводороды (1,2,5,6-дибензакридин, 1,2,5,6 и 3,4,5,6-дибензкарбазол и др.). Следо вательно, канцерогенные вещества отличаются друг от друга по хими ческому строению, но тем не менее все они имеют ряд общих свойств.
1. От момента действия канцерогенного вещества и до воз никновения опухоли проходит определенный латентный период.
168
2.Действие химического канцерогена характеризуется эффек том суммации.
3.Влияние канцерогенов на клетку необратимо.
4.Для канцерогенных веществ не существует субпороговых доз, т.е. любая, даже очень малая доза канцерогена вызывает опухоль. Однако при очень малых дозах канцерогена латентный период может превышать продолжительность жизни человека или животного и орга низм погибает от другой причины, а не от опухоли. Этим можно объ яснить и большую частоту опухолевых заболеваний у людей пожилого возраста (человек подвергается воздействию низких концентраций канцерогенов, следовательно, латентный период большой и опухоль развивается только в пожилом возрасте).
5.Канцерогенез – процесс ускоренный, т.е., начавшись под действием канцерогена, он уже не остановится и прекращение дейст вия канцерогена на организм не прекращает развития опухоли.
6.По существу, все канцерогены токсичны, т.е. способны убить клетку. Это означает, что при особо высоких суточных дозах канцерогенов клетки погибают. Иными словами, канцероген мешает самому себе: при высоких суточных дозах требуется большее количе ство вещества для получения опухоли, чем при низких.
7.Токсический эффект канцерогена направлен в первую оче редь против нормальных клеток, вследствие этого «резистентные» опухолевые клетки получают преимущества в селекции при воздейст вии канцерогена.
8.Канцерогенные вещества могут заменять друг друга (явле ние синканцерогенеза).
Возможно два варианта появления канцерогенных веществ в организме: поступление извне (экзогенные канцерогены) и образова ние в самом организме (эндогенные канцерогены).
Экзогенные канцерогены. Лишь немногие из известных экзо генных канцерогенных веществ без изменения своей химической структуры способны вызвать образование опухоли, т.е. изначально являются канцерогенами. Среди полициклических углеводородов сам бензол, нафталин, антрацен и фенантрацен неканцерогенны. Пожалуй, наиболее канцерогенны 3,4-бензпирен и 1,2,5,6-дибензантрацен, при этом 3,4-бензпирен играет особую роль в окружающей человека среде. Остатки сгорания нефти, выхлопные газы, пыль на улицах, свежая земля в поле, дым сигарет и даже копченые продукты содержат в не которых случаях существенное количество этого канцерогенного уг леводорода. Ароматические амины сами по себе вообще не канцеро генны, что было доказано прямыми экспериментами (Джорджиана
169