В своем предыдущем посте я упоминал про пикабушного "онколога", который заявил про то, что мы не знаем, как образуется рак. В свое время меня это сильно удивило. Я, например, не врач: лишь имею биологическое образование. Тем не менее, у нас было полно предметов, в которых вопросу происхождения рака (в том или ином виде) уделялось внимание. От курса онкологии, до молекулярной биологии, радиобиологии генетики, "стволовой клетки" (спецкурса).

Понятно, что в этой области, как и в любой другой всегда останутся белые пятна и будут открытия новых механизмов и уточнения работы старых. И, как мне кажется, в целом, мы понимаем механизмы появления и развития рака.

Поэтому я решил осветить вопрос происхождения рака и других злокачественных новообразований. Постараюсь глубоко не вдаваться в подробности (да и часть этих "подробностей" были благополучно забыты, сразу же после сдачи экзамена), о многом будет упомянуто вскользь. Это просто обзорная статья, для общего понимания.

Почему эти опухоли называют "злокачественными"? Потому что клетки опухоли бесконтрольно делятся, активно прорастают в окружающие ткани и способны к метастазированию (то есть, опухоль активно расшвыривает свои клетки по всему организму, приводя к образованию вторичных опухолей). Всем этим данные опухоли отличаются от доброкачественных опухолей. Доброкачественные растут медленно, имеют капсулу, которая ограничивает эту опухоль, не прорастают в окружающие ткани, а "раздвигают" их, не метастазируют.

А самое главное: клетки доброкачественных опухолей - высокодифференцированны, а клетки злокачественных - низкодифференцированны. На практике это означает, что клетки доброкачественных опухолей состоят из клеток, похожих на клетки окружающих тканей (клетки липомы состоят из адипоцитов - тех же клеток, что у нас в жировой ткани). А клетки злокачественных опухолей бывают совсем не похожи на те клетки, из которых они произошли. Они больше похожи на предшественники всех наших специализированных клеток (стволовые клетки).

Пока мне не напихали коллеги (по образованию) биологи и неколлеги врачи, хочу уточнить, что термин "рак" в бытовом смысле применяется ко всем злокачественным опухолям. Однако, в медицинской терминологии рак (она же карцинома) - это лишь один из видов злокачественных новообразований, развивающийся из эпителиальных тканей. Например, корректно говорить "рак желудка" (развивающийся, например, из железистых клеток желудка: аденокарцинома), "рак легких". Но - не "рак крови" (он имеет собственное название: лейкоз; устар. лейкемия), не "рак кости" (разновидность саркомы). Для простоты будем применять термин "опухоль" подразумевая все злокачественные новообразования.

Итак, как у нас появляется опухоль.

Собственно, у нас есть стволовая клетка. Низкодифференцированная, неспециализированная. Её дело - размножаться и давать новые клоны, которые потом дифференцируются в зрелые клетки, которые выполняют конкретные функции. Размножение большинства зрелых клеток ограничено.

И все эти моменты клеточной жизни контролируются генами. У нас есть гены, которые запускают процесс клеточной дифференцировки. Есть гены, отвечающие за механизм клеточной репарации (восстановления повреждений ДНК). Есть гены-супрессоры, которые в норме "сопротивляются" превращению нормальной клетки в опухолевую. У нас есть и гены, прямо провоцирующие возникновение опухоли (онкогены).

В организме взрослого человека содержится около 30 триллионов собственных клеток. И все из них либо живы сейчас, либо произошли от живых клеток (например, зрелые эритроциты млекопитающих не вполне подходят под определение "клетка". Но их предшественник, как раз, является живой клеткой). А, учитывая что клетки "рождаются", умирают и заменяются новыми, то общее количество клеток, которое сменится в нашем организме за всю жизнь, даже посчитать трудно.

Любая живая клетка многоклеточного организма должна выполнять строго отведенные ей функции. И у нас существует многоуровневая система контроля за тем, чтобы эта самая клетка делала именно то, что для неё запрограммировано.

Но, в любой живой клетке постоянно происходят разные мутационные события, которые приводят к повреждению ДНК. Они могут происходить сами по себе, либо провоцироваться различными внешними факторами. Мы знаем, что определенные вещества, излучения, инфекционные агенты, паразиты, повышают риск таких процессов. Слишком много разных факторов для появления опухоли.

В норме, полученные повреждения ДНК либо исправляются системой репарации. Либо, если репарация невозможна, то клетке блокируется любая возможность её размножения и она переходит в стадию G0 (стадия покоя) до тех пор, пока не "помрет своей смертью".

Либо запускается один из механизмов уничтожения потенциально опасной клетки, внутренний или внешний (например, апоптоз). Механизмов защиты от "неправильных" клеток несколько, они "страхуют" друг друга.

Но всё это многообразие механизмов тоже контролируется генами, которые тоже могут подвергаться мутациям. Ген поврежден - и данный механизм самозащиты не срабатывает. Или, наоборот, делает ещё хуже.

Я упоминал про онкогены. Есть у нас ген р53, который является одновременно и антионкогеном-супрессором (в норме его продукт регулирует процесс клеточного деления и вывод клетки в стадию G0 или в апоптоз), и сильнейшим онкогеном. При этом опухолевый процесс может запускать как отсутствие экспрессии (перевода генетической информации в конечный продукт: белок) с этого гена, так и гиперэкспрессия.

Так как многие функции дублируются, само по себе это не может привести к тому, что у клетки полностью слетят блоки. Но, сочетание нескольких неисправленных поломок в определенных местах, называемых "горячими точками" (обычно, считают, что достаточно 4-5 поломок в конкретных местах) и приводит к тому, что остановить клетку уже ничего не может. И клетка начинает делать то, что и должна делать обычная, недифференцированная клетка. Усиленно размножаться.

Репарация в её клонах уже не идёт, исправлять новые мутации нечем, у них становится все меньше работающих "нужных" генов. Потомки такой клетки утрачивает свои начальные функции и становится всё менее дифференцированной. То есть, по сути, превращается в клетки, сходные со стволовой. Это и есть клетки опухоли.

С того момента, как у клетки слетел блок на размножение, клетка, по сути, перестает быть частью нашего организма, выполняющую заданную функцию. Для неё и её потомков организм становится внешней средой, из которой они получают питание и на которую могут влиять.

И даже на этом этапе такое начальное новообразование ещё может обезвредить иммунитет извне путем активации иммуноопосредованной гибели клетки. На поверхности любой клетки есть определенные антигены, позволяющие организму опознавать собственные клетки и отличать их от чужих. И, если там появляются аномальные антигены, то наш иммунитет их распознает как чужеродные и может уничтожить. В большинстве случаев, так и происходит.

Но и тут есть засада. Иммунитет может просто пропустить такую аномальную клетку. А её клоны фактически, запускают механизм своей эволюции в одном отдельно взятом организме.

Клетку опознали по онкогенам как потенциально опасную - клетка погибла.

Но, мутационный-то процесс внутри самой клетки уже ничего не сдерживает. И она дает большое количество потомков с огромной вариабельностью. Среди которых будут те, которые выживут во "внешней среде" нашего организма. Например, благодаря мутации перестанут воспроизводить те самые аномальные антигены. Это позволит дольше скрывать то, что клетка уже не "наша".

Или ещё круче: клетка начинает экспрессировать те вещества, которые просто подавляют иммунитет в её окружении. И даже "привлекать" на свою сторону другие клетки. В том числе, и те клетки иммунитета, которые должны её уничтожать.

При этом, не обязательно это будут какие-то специфические и совсем новые для клетки вещества. Это могут быть ровно те же факторы, которые вырабатываются в нормальных клетках, но в ответ на определенные раздражители. Например, цитокин интерлейкин-10. В норме он останавливает иммунный ответ, снижает воспалительный процесс. Вырабатывается вполне себе нормальными клетками иммунной системы. Но, будучи выделяемым в опухолевой клетке он уже является средством ухода от "карающей длани иммунитета".

Ещё вариант: опухоль при разрастании безо всяких выделений специфических веществ образует вокруг себя среду, которая препятствует иммунному клеточному ответу. Например, усиленно поглощая глюкозу во время своего роста и размножения и выделяя ту самую молочную кислоту, которая служит одним из продуктов метаболизма любой нашей живой клетки. Но, тут этой кислоты так много, что среда непосредственно вокруг опухоли становится непригодной для работы наших иммунных клеток.

Естественный отбор, выживание наиболее приспособленных. Опасность и сложность лечения таких опухолей ещё в том, что, благодаря неконтролируемому мутационному процессу, клетки опухоли также могут становитьяя очень разнородными по своему генетическому составу. Всё как в природе: каждый новый организм по-своему приспосабливается к конкретным условиям среды и передает потомству свои удачные признаки. И, если большая часть клеток опухоли очень хорошо отреагирует на лечение, то всегда может остаться парочка клеточек, которые более живучи к воздействию этого лечения. И которые выживут и дадут начало новой опухоли.

В итоге - наши же клетки из-за слетевших блоков и сломанной системы репарации могут стать причиной гибели всего организма. Вот это и есть причина возникновения опухолей.

Можно спросить: ведь для такого исхода должно совпасть очень много событий. И нужные мутации в конкретных точках. И невозможность системы репарации починить данные поломки или остановить клетку от дальнейшего размножения. И то, что иммунитет "проворонит" потенциально опасную клетку.

Именно так и есть. Именно поэтому злокачественные новообразования, на самом деле, достаточно редкое событие. И подавляющее большинство людей не умирает от рака в 5 лет. Слишком много должно совпасть, чтобы опухоли удалось развиться до такого состояния, чтобы она смогла подавить защитные системы организма.

Но, событие невероятно редкое становится возможным именно потому что клеток у нас ОЧЕНЬ много. И мутации рано или поздно происходят в каждой живой клетке. Наша система защиты работает достаточно хорошо, чтобы отловить практически все потенциально опасные клетки. Но, достаточно всего лишь одной клетки с "нужными" мутациями, чтобы запустить опухолевый процесс. А некоторые клетки изначально имеют гораздо больший шанс стать раковыми, чем остальные. Например, непосредственно стволовые клетки. Или клетки, больше других подвергающиеся воздействию неблагоприятных факторов среды (в них вероятность любой мутации гораздо выше).

Здесь уместно провести аналогию с возникновением жизни. Само сочетание таких событий, что привели к возникновению жизни, ничтожно маловероятно. Но, время, помноженное на огромное количество условий среды может сделать "ничтожно маловероятное" возможным. Даже если это произошло всего один раз.

Да, мы не сможем сказать, какой именно фактор запустил процесс превращения клетки в опухолевую у конкретного человека. Внешние факторы, а также генетическая предрасположенность лишь статистически повышают шанс нужных мутаций, но не приводят к возникновению опухоли со стопроцентной вероятностью. Но, мутации идут всегда, даже без воздействия вредных факторов. и, именно они приводят к возникновению опухоли.

Именно про это и пишут в учебниках. В которые некоторые, называющие себя "врачами", постеснялись заглянуть.