Zmutowane komórki zapobiegają przekształcaniu się nawzajem w guzy

Komórki z mutacjami nowotworowymi mogą wykorzystać współczynnik podziałów i przejąć całą tkankę, ale są one udaremniane przez inne komórki o takich samych ambicjach..

Nowotwory złośliwe powstają w wyniku mutacji, które umożliwiają komórkom niekontrolowany podział. Mutacje te wynikają zarówno z czynników zewnętrznych, takich jak substancje rakotwórcze, które jemy i wdychamy, jak i z naturalnych przyczyn wewnętrznych. Nasze komórki są regularnie odnawiane, nowe zastępują stare, a nowe są pobierane z komórek macierzystych-progenitorów, które przez bardzo długi czas zachowują zdolność podziału. Ale podczas rozszczepienia molekularne maszyny, które duplikują DNA, nieuchronnie popełniają błędy, które pozostają nieskorygowane i stopniowo się kumulują. Niektórzy badacze uważają, że mutacje nowotworowe powstają w dużej mierze z powodu niedokładnego kopiowania DNA..

Niektóre mutacje pojawiają się w naszej młodości (np. W macicy), a wraz z wiekiem ich liczba wzrasta dziesięciokrotnie. Jednak nie zawsze prowadzą do czegoś złego. Naukowcy z Senger Institute uważają, że mutacje nowotworowe pozostają bezpieczne dzięki konkurencji między zmutowanymi komórkami.

Mutacja w komórce macierzystej może (i często tak się dzieje) wniknąć do onkogenu - czyli genu, który na przykład kontroluje podział komórki, ale który normalnie zachowuje połączenie z rzeczywistością, to znaczy odbiera restrykcyjne sygnały ze środowiska zewnętrznego, z innych komórek, z inne geny tej samej komórki itd. Ale po mutacji taki gen staje się nieco trudniejszy do kontrolowania i teraz progenitorowa komórka macierzysta zaczyna się dzielić nieco szybciej niż zwykła komórka macierzysta. Rak nie zacznie się od jednej mutacji, ale jeśli zmutowana komórka zrodzi wiele potomstwa, wówczas wzrasta prawdopodobieństwo, że dwie lub trzy kolejne zostaną dodane do tej pierwszej mutacji, a komórki zaczną się dzielić w sposób rakowy.

Ale komórki nie istnieją w tkankach same w sobie, ale są otoczone wieloma innymi komórkami. Mogą też pojawić się w nich mutacje, co przyspiesza ich podział, przez co jest mniej kontrolowalny. A jeśli niektóre mutanty zderzą się z innymi, które mają te same przewagi konkurencyjne, zaczną się wzajemnie ingerować, w wyniku czego nikt nie podzieli się szybciej i nie pojawi się żaden guz. W naszych tkankach jest mało miejsca, więc komórki muszą ze sobą koordynować swoje zainteresowania.

Naukowcy przetestowali tę hipotezę w eksperymentach na myszach, które zostały celowo zmuszone do mutacji komórek nabłonka przełyku (przełyk i skóra to dwa narządy, w których w średnim wieku większość komórek nosi już pewne mutacje). Mysie komórki bardzo dokładnie poszukiwano mutacji i porównano te mutacje z tym, jak skutecznie zmutowane komórki tego samego rodzaju zajmują terytorium i jak ich sukces odnosi się do ich sąsiadów. Artykuł w Nature Genetics mówi, że klony mutantów faktycznie powstrzymywały się nawzajem, tak że w końcu wszystkie komórki dzieliły się w normalnym tempie. Oczywiście, jeśli w niektórych komórkach pojawią się mutacje, które natychmiast dadzą silną przewagę, wówczas nie będzie już możliwe zrównoważenie ich z innymi komórkami i najprawdopodobniej guz zacznie się rozwijać.

Jak dokładnie zmutowane komórki powstrzymują się nawzajem, autorzy pracy jeszcze nie wiedzą. Ale jeśli zrozumiemy, jakie sygnały wysyłają do siebie nawzajem, jakich cząsteczek używają, wtedy sami możemy użyć tych samych sygnałów do powstrzymania wzrostu już prawdziwych komórek rakowych..

Komórki nowotworowe

Rak jest złośliwą chorobą, która powoduje powstawanie w organizmie nietypowych komórek z nieprawidłowym zestawem serii genów DNA. Choroba często kończy się śmiercią pacjenta. Chore komórki pojawiają się w wyniku mutacji zdrowych patogenów pod wpływem zewnętrznych lub wewnętrznych czynników wrogich. Niewłaściwe genomy zaczynają się aktywnie dzielić i nie ulegają procesowi apoptozy. Prowadzi to do powstania złośliwego guza. Komórki rakowe są aktywnie badane przez naukowców i lekarzy.

Charakterystyka komórek rakowych

Normalna komórka w procesie życia przechodzi przez szereg etapów - zarodkowanie, dojrzewanie, życie i późniejszą śmierć pod wpływem naturalnego mechanizmu (apoptozy). Podział przebiega według jasno określonego porządku wewnętrznego. Rozwój komórek podlega precyzyjnie zaplanowanemu harmonogramowi, którego zmiana prowadzi do nieprzyjemnych konsekwencji.

Komórki rakowe to genomy o upośledzonym rozwoju genetycznym, utworzone z normalnej zdrowej tkanki. Mutacje zachodzą pod wpływem czynników zewnętrznych lub patologii wewnętrznych w organizmie człowieka. Naukowcy nie do końca ustalili dokładne przyczyny takich mutacji. Badania nad tą chorobą wciąż trwają. Chore komórki nie reagują na sygnały przychodzące z mózgu, czemu towarzyszą zewnętrzne zmiany w strukturze i rodzaju patogenu. Przed degeneracją do postaci złośliwej wewnątrz komórki występuje do 60 różnych mutacji. W procesie mutacji część umiera, reszta przeżywa i zaczyna aktywnie się dzielić. Tak rodzą się patogeny nowotworowe.

Mutacje prowadzą do zmian wewnętrznych. Ciało nie reaguje na takie formy, co powoduje powstawanie guza w określonej części ciała. Komórki stają się nieśmiertelne dzięki odporności na sygnały wewnętrzne, które wymagają zmiany etapu życia. Normalny cykl zostaje zakłócony i powoduje u ludzi niebezpieczne choroby. Odrodzenie trwa już kilka lat. Czasami po śmierci osoby wykrywa się nowotwór złośliwy, ale rzadko się to zdarza. Pierwsze objawy pojawiają się przy wysokim stężeniu chorych komórek i dużej pieczęci.

Cząsteczki raka powstają w węzłach chłonnych, na skórze, na błonie śluzowej narządów wewnętrznych, w tkankach mózgu, wpływając na tkankę kostną oraz układ krążenia i limfatyczny. Ciało kobiety ulega zmianom w gruczole mlecznym, macicy, przydatkach i jajnikach. Zagrożeni są ludzie, którzy mają mnóstwo pieprzyków na ciele.

Przyczyny rozwoju patologii

Naukowcy nie znają powodu transformacji zdrowej komórki. Każdy czynnik zakłócający naturalne funkcjonowanie genomu może wywołać proces degeneracji..

Lekarze identyfikują niekorzystne skutki środowiska i patologii wewnętrznych, które mogą prowadzić do mutacji:

  • choroba wątroby - zapalenie wątroby typu C, B;
  • osoba ma wirusa brodawczaka lub opryszczki;
  • nierównowaga hormonalna;
  • Zaburzenia metaboliczne:
  • narażenie organizmu na substancje rakotwórcze i związki chemiczne;
  • niezrównoważona dieta - niedobór błonnika roślinnego z nadmiarem białka i węglowodanów;
  • picie dużej ilości napojów alkoholowych;
  • tworzenie się guzów u palaczy występuje częściej w 50-70%;
  • dziedziczna predyspozycja;
  • mutacje genetyczne podczas tworzenia chromosomu DNA;
  • obecność patologii o charakterze przewlekłym;
  • choroba układu hormonalnego - cukrzyca, zapalenie trzustki;
  • obecność łagodnych nowotworów - mięśniaków, gruczolaków, cyst lub tłuszczaków;
  • substancje radioaktywne pod wpływem pola magnetycznego;
  • przebywanie w bezpośrednim świetle słonecznym przez długi czas.

W organizmie człowieka zachodzą złożone procesy, które odpowiadają za normalne funkcjonowanie organizmu. Naukowcy teoretycznie opisali szereg wersji wewnętrznych zmian patologicznych, które stymulują powstawanie onkologii.

Struktura wewnętrzna i wygląd patogenu

Wygląd każdego patogenu zależy od typu nabłonka tkanki zaangażowanego w tworzenie. Możesz zbadać strukturę pod mikroskopem. Istnieją komórki rakowe, które nie tworzą form guzkowych, na przykład białaczka we krwi. Rozmiar, kształt i skład szeregu chromosomów zależy od rodzaju tkanki. Wszystkie patogeny rozwijają się indywidualnie - umożliwia to rozróżnienie rodzajów patologii. Wszystkie typy składają się z różnych typów nabłonka tkankowego.

Nieprawidłowe komórki różnią się od zdrowych szeregiem właściwości zewnętrznych i wewnętrznych. Zewnętrznie złośliwa cząstka ma owalny kształt z dużą liczbą jasnych kosmków na powierzchni.

Pod mikroskopem w przekroju widoczne jest jądro z wieloma genami odpowiedzialnymi za cechy i cechy odróżniające od normalnych cząstek. Rdzeń jest duży, konstrukcja przypomina gąbkę z obniżonymi segmentami membrany. Białka znajdują się wewnątrz komórki i tracą zdolność przenoszenia pożywnych pokarmów, które są przekształcane w energię.

Zmienione receptory nie są w stanie określić przejawów środowiska zewnętrznego, co przyspiesza rozwój guza w organizmie człowieka. Struktura charakteryzuje się nieregularnym kształtem i patologiczną kompozycją..

Rozwój złośliwej formacji

Złośliwa cząsteczka rośnie etapami. W początkowej fazie następuje niewielka wewnętrzna zmiana w strukturze jądra i błony zewnętrznej. Trudno jest tutaj określić mutację. Możliwe tylko z mocnym mikroskopem.

W drugim etapie następuje aktywny podział nieprawidłowej komórki i wzrost wielkości pieczęci. Tutaj guz może zacząć uwalniać do krwi patologiczne substancje, które powodują odpowiednie objawy..

Na trzecim etapie występują charakterystyczne objawy choroby. Nowotwór złośliwy uwalnia do krwi nietypowe produkty przemiany materii.

Czwarty cykl komórkowy nazywa się nieoperacyjnym, ponieważ guz rośnie do dużych rozmiarów, w innych częściach ciała pojawiają się nieprawidłowe narośla. Ciało gromadzi duże stężenie substancji rakowych, co prowadzi do zatrucia. Zatrucie rakiem to przesycenie organizmu nietypowymi komórkami, prowadzące do śmierci człowieka.

Rodzaje genów raka

Wszyscy mamy w organizmie wiele genów, które mogą przejść do pewnego rodzaju patologii. Predyspozycje do choroby zależą od wielu czynników. Człowiek może przeżyć całe życie bez wpływu takich genomów.

Istnieją znane typy genów, które wytwarzają nieprawidłowe cząsteczki:

  • Geny supresorowe wyróżniają się zdolnością do zatrzymywania rozwoju atypowych patogenów. Cząsteczki zakłócające wzrost chorych komórek niszczą niebezpieczne jądra, co pomaga kontrolować chorobę. Transformacja takich cząstek prowadzi do niekontrolowanej proliferacji złośliwych elementów. Przy tego typu onkologii naturalna odbudowa organizmu jest niemożliwa, wymagana jest pomoc medyczna.
  • Geny naprawy DNA pod względem mechanizmu funkcjonalnego przypominają geny supresorowe. Mutację obserwuje się na etapie powstawania przerzutów.
  • Onkogeny powstają w miejscu połączenia komórkowego. Degeneracja jednego genu prowadzi do transformacji całej cząsteczki. Różni się wrodzonym rozwojem patologii.

Różnice między elementem rakowym a zdrową komórką

Możliwe jest odróżnienie złośliwej cząsteczki od normalnej na podstawie wielu obecnych właściwości - wyglądu, budowy wewnętrznej, cech funkcjonalnych.

  • podział odbywa się stale, bez docierania do telofazy;
  • życie jest krótsze niż zdrowe, ale szybki wzrost powoduje poważne szkody dla organizmu;
  • wzrost jest przeprowadzany w każdych warunkach, które uniemożliwiają wzrost normalnego genomu;
  • nie ma naturalnej regeneracji;
  • zewnętrznie przypomina guzek o owalnym lub okrągłym kształcie, możliwa jest kapsułka z płynną substancją.

Na podstawie tych znaków lekarze rozróżniają elementy rakowe i mogą określić rodzaj choroby..

Identyfikacja patologii

W przypadku pojawienia się podejrzanych objawów i pogorszenia stanu zdrowia należy sprawdzić, czy nie ma złośliwego nowotworu. Szczególnie polecane jest regularne sprawdzanie ciała pod kątem raka u osób, które mają pieprzyki na ciele i jasną karnację. Diagnostyka obejmuje badania laboratoryjne i stosowanie instrumentalnych metod badawczych.

Rodzaj patologii określa się zgodnie z Międzynarodową Klasyfikacją Chorób. Kod ICD-10 dla pieczęci nowotworowych znajduje się w sekcji С00-С97 „Nowotwory złośliwe”.

Pacjent musi przejść kilka procedur:

  • Lekarz przeprowadza oględziny i dokonuje wywiadu medycznego.
  • Badanie krwi na komórki rakowe ujawnia obecność pewnego rodzaju markera nowotworowego, który charakteryzuje patologię.
  • Pobieranie próbek materiału biologicznego za pomocą nakłucia lub „uszczypnięcia” niewielkiego obszaru guza.
  • Rozmaz ze ścian pochwy sprawdza obecność markerów nowotworowych.
  • Mocz i krew są podawane do ogólnej analizy klinicznej w celu zbadania zmian wewnętrznych.
  • Będziesz musiał zdać test na obecność przeciwciał - pozwoli ci to poprawnie sporządzić przebieg terapii.
  • Badanie ultrasonograficzne pomaga określić lokalizację i rozmiar raka.
  • Tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny dostarczają szczegółowych informacji o chorobie za pomocą obrazów w projekcji 3D.
  • Dodatkowo zalecane są węższe metody badawcze.

Wykrycie patologii na wczesnym etapie powstawania komórki rakowej zwiększa szansę na całkowite wyleczenie. Dlatego warto regularnie badać się w klinice - zapobiegnie to rozwojowi ciężkich następstw nowotworu złośliwego..

Po otrzymaniu wyników badań lekarz ocenia stan pacjenta. Istnieje norma wskaźników charakteryzujących brak komórek rakowych. Obecność różnicy w parametrach oznacza, że ​​istnieje obca złośliwa formacja.

Walka z rakiem

Medycyna nieustannie się rozwija i znajduje nowe metody powstrzymywania wzrostu węzła onkologicznego. Na początkowym etapie powstawania patologii następuje naturalna walka ciała. Jeśli choroby nie można pokonać, wymagana jest pomoc lekarska.

Z chorobą można walczyć na różne sposoby, w zależności od stopnia uszkodzenia organizmu i rodzaju guza. Rak boi się chemioterapii, która wykorzystuje silne leki z grupy cytostatyków. Stosuje się leki, które hamują i zapobiegają namnażaniu się atypowych komórek. Ciało gwałtownie reaguje na kursy chemioterapii, więc leczenie odbywa się w kilku etapach. Pacjent potrzebuje odpoczynku, aby dojść do siebie. Dawkowanie przeciwko nowotworom dobierane jest indywidualnie.

Zwalczają również patogeny nowotworowe za pomocą promieniowania gamma. Terapia ta pomaga spowolnić wzrost nowotworu. Rzadko dochodzi do całkowitego zniszczenia, tylko w przypadku raka skóry. Wymaga to kompleksowego leczenia kilkoma metodami.

Usunięcie jest możliwe chirurgicznie. W tym przypadku stosuje się kilka metod - tradycyjny skalpel, wycięcie laserowe, laparoskopia, kriodestrukcja, elektrokoagulacja i inne. Wycięty guz jest wysyłany do laboratorium. Tam tkanki są sprawdzane w celu określenia rodzaju patologii. Wycięcie węzła wykonuje się z uchwyceniem zdrowej tkanki, aby zapobiec nawrotowi.

Teraz aktywnie stosuje się metodę terapii celowanej - pacjent przyjmuje leki spowalniające wzrost guza. Wydajność jest zawsze indywidualna. W grę wchodzi wiele czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Często odbywa się w połączeniu z zastosowaniem receptur medycyny alternatywnej - osoba pije lecznicze herbaty ziołowe, nalewki, nakłada maści, okłady.

Pacjenci w trakcie leczenia stosują specjalną dietę. Lekarz ustala indywidualne menu. Konieczny jest dobór pożywnych pokarmów, które nie obciążają narządów trawiennych. Zwiększa się zawartość błonnika roślinnego wraz z zestawem użytecznych mikroelementów.

Prognozy zależą od etapu wykrywania patologii. Pacjenci z onkologią w stadium 2-3 żyją średnio 5-10 lat. Wpływa na rodzaj raka i stan fizyczny człowieka. Śmierć z powodu guza nowotworowego często występuje na 4 etapach choroby - jest to uważana za nieoperacyjną postać choroby. Przed śmiercią stosuje się metody terapii paliatywnej - pacjentowi zapewnia się komfortowe warunki bytu. Wybrano kurs leków zmniejszających objawy bólu i sporządzono dietę.

Po każdym cyklu leczenia pacjenci przechodzą powtarzane badania w celu wykrycia nawrotu choroby. Konieczne jest oddanie moczu i krwi, a także przeprowadzenie badania ultrasonograficznego. Wynik diagnostyczny wskazuje na zmianę składu krwi i okolicy operowanej. Kiedy pojawia się nowa zmiana, stosuje się powtórne leczenie.

Komórki nowotworowe

Komórki rakowe są często nazywane w przenośni komórkami zbuntowanymi lub komórkami zachowującymi się aspołecznie. „Żyją dla siebie”, niezależnie od interesów sąsiadów i całego organizmu: rozmnażają się w sposób niekontrolowany, nie reagują na sygnały molekularne z zewnątrz, nie pełnią pożytecznych funkcji i mogą dowolnie poruszać się w organizmie. Kiedy jest ich wystarczająco dużo, tworzą złośliwy guz, a osoba zostaje zdiagnozowana na raka..

Czym komórki rakowe różnią się od normalnych komórek?

Aby organizm ludzki działał prawidłowo jako całość, każda jego komórka musi przestrzegać ogólnych zasad i mieć pewne podstawowe właściwości:

  • znajdować się w wyznaczonym miejscu: zapewnia to adhezja komórek, to znaczy zdolność komórek do „sklejania się” ze sobą;
  • rozmnażać się tylko wtedy, gdy jest to konieczne;
  • specjalizować się w wykonywaniu określonych funkcji: w tym celu każda komórka celowo się ogranicza, aktywuje niektóre geny, a inne „wyłącza”;
  • „Napraw” swoje DNA, jeśli wystąpiły w nim „uszkodzenia” lub mutacje;
  • popełnia „samobójstwo”, jeśli nastąpiły w niej nieodwracalne zmiany patologiczne lub „zestarzała się”.

W dużej mierze te funkcje są realizowane dzięki temu, że komórki organizmu nieustannie „komunikują się” ze sobą i odpowiadają na określone molekuły sygnalizacyjne. Komórka rakowa ignoruje te sygnały. Zaczyna żyć tak, jakby była tu sama i nie powinna liczyć się z interesami swoich sąsiadów:

Nie przestaje się mnożyć. Bez względu na to, ile kopii tworzy komórka nowotworowa, to się nie skończy. Złośliwy guz stale rośnie i rozprzestrzenia się w organizmie.

Nie przykleja się do sąsiednich komórek. Na powierzchni „buntowników” znikają molekuły, które utrzymują ich we właściwym miejscu wśród sąsiadów. Dzięki temu komórka rakowa może oderwać się od guza pierwotnego i podróżować po organizmie. Podczas tej podróży umiera lub osiada w jakimś narządzie, tworzy własne klony i tworzy nowe ognisko guza - przerzuty.

Nie specjalizuj się. Komórka rakowa nie ulega specjalizacji i nie spełnia funkcji pożytecznych dla organizmu. Proces specjalizacji komórek nazywa się różnicowaniem. Im niższy stopień zróżnicowania, tym bardziej agresywny jest rak..

Nie „naprawiaj” ich DNA. W rezultacie w komórkach nowotworowych gromadzi się coraz więcej mutacji, stają się one mniej zróżnicowane i szybciej się namnażają. Nie są podatne na apoptozę - programowaną śmierć komórki.

W stanach przedrakowych komórki również tracą swoje normalne właściwości. Ale różnią się także od rakowych, przede wszystkim tym, że nie mogą rozprzestrzeniać się w organizmie..
Szczególnym typem nowotworów złośliwych jest tak zwany „rak in situ”. Komórki są już rakowe, ale jeszcze nie rozprzestrzeniły się poza swoje pierwotne położenie. Rak in situ nie jest technicznie rakiem, ale ogólnie uważa się go za najwcześniejszy etap raka.

Jakie są przyczyny pojawienia się komórek rakowych?

Dlaczego komórki rakowe pojawiły się w ciele konkretnej osoby, jest w dużej mierze kwestią retoryczną.

Każda żywa komórka funkcjonuje i rozmnaża się zgodnie z zawartą w niej informacją genetyczną. Kiedy pojawiają się pewne mutacje, te subtelne mechanizmy regulacyjne błądzą i może wystąpić złośliwa degeneracja..

Trudno powiedzieć, co dokładnie doprowadziło w każdym przypadku do takich mutacji. Współcześni lekarze i naukowcy znają tylko czynniki ryzyka, które zwiększają prawdopodobieństwo złośliwej transformacji i rozwoju choroby. Oto najważniejsze z nich:

  • Niekorzystna sytuacja ekologiczna.
  • Palenie.
  • Nadmierne spożycie alkoholu.
  • Zagrożenia zawodowe, kontakt z substancjami rakotwórczymi i różnymi rodzajami promieniowania przy pracy.
  • Otyłość, nadwaga.
  • Promieniowanie ultrafioletowe ze słońca i solarium.
  • Siedzący tryb życia.
  • Wiek: Z biegiem czasu mutacje kumulują się, więc prawdopodobieństwo wystąpienia komórek rakowych w organizmie jest większe u osób starszych.
  • Niezdrowa dieta: przewaga tłuszczów zwierzęcych, czerwonego i przetworzonego mięsa w diecie.

Żaden z tych czynników nie prowadzi ze stuprocentowym prawdopodobieństwem do rozwoju nowotworu złośliwego..

Jakie są rodzaje genów raka??

Nie wszystkie mutacje są sobie równe. Rak jest wywoływany przez te, które pojawiają się w niektórych genach:

Onkogeny aktywują proliferację komórek. Złośliwa transformacja następuje, gdy stają się zbyt aktywne. Przykładem jest gen kodujący białko HER2. To białko receptorowe znajduje się na powierzchni komórki i powoduje jej namnażanie..

Geny supresorowe nowotworów hamują proliferację komórek, naprawiają uszkodzony DNA i indukują apoptozę - programowaną śmierć komórki. Przykłady takich genów: BRCA1, BRCA2, TP53 (koduje białko p53 - „strażnik genomu”, które wyzwala apoptozę w uszkodzonych komórkach).

Mutacje prowadzące do raka mogą być dziedziczne (występujące w komórkach rozrodczych) i somatyczne (występujące w komórkach organizmu w ciągu życia).

Podstawowe cechy i budowa komórek nowotworowych

Komórki rakowe mają trzy podstawowe cechy, które sprawiają, że rak jest tak niebezpieczny:

  • Zdolność do niekontrolowanego rozmnażania.
  • Zdolność do inwazji - kiełkowanie do otaczających tkanek.
  • Zdolność do przerzutów - rozprzestrzeniania się w organizmie i tworzenia nowych ognisk w różnych narządach.

Nie każda komórka nowotworowa jest rakowa. Rak lub rak nazywany jest nowotworami złośliwymi z tkanki nabłonkowej, która wyściela skórę, błony śluzowe narządów wewnętrznych i tworzy gruczoły. Z tkanki łącznej (kości, tkanki tłuszczowej, mięśni, chrząstki, naczyń krwionośnych) rozwijają się mięsaki. Złośliwe choroby narządów krwiotwórczych nazywane są białaczkami. Nowotwory z komórek układu odpornościowego - chłoniaki i szpiczaki.

Jak wyglądają komórki rakowe pod mikroskopem?

Krótko mówiąc, bardzo różnią się od normalnych, które patolog spodziewa się zobaczyć podczas badania kawałka tkanki pod mikroskopem. Komórki rakowe są większe lub mniejsze, mają nieregularny kształt i mają nieprawidłowe jądro. Jeśli wszystkie normalne komórki w jednej tkance są mniej więcej tej samej wielkości, komórki rakowe są często różne. Jądro zawiera dużo DNA, więc jest większe (jego wielkość też jest zmienna), a zabarwione specjalnymi substancjami wygląda na ciemniejsze.

Pewne struktury, takie jak gruczoły, powstają z normalnych komórek. Komórki rakowe są bardziej chaotyczne. Na przykład tworzą gruczoły o zniekształconym, nieregularnym kształcie lub niezrozumiałe masy, które w ogóle nie wyglądają jak gruczoły.

Jak rozwijają się komórki rakowe, jakie etapy przechodzą w ich rozwoju?

Guzy nowotworowe rosną, dzieląc komórki, z których się składają. Podczas podziału złośliwa komórka tworzy dwie kopie siebie, więc wzrost następuje wykładniczo. Na przykład, aby uformować się guz o średnicy 1 cm, potrzeba około 30 podwojeń. Po 40 podwojeniach nowotwór osiąga wagę 1 kg i uważa się, że ten rozmiar jest krytyczny, śmiertelny dla pacjenta..

Według współczesnych koncepcji za wzrost nowotworu złośliwego odpowiadają tzw. Komórki macierzyste guza. Aktywnie się dzielą, podczas gdy inne komórki nowotworowe po prostu istnieją. Współcześni naukowcy szukają sposobów leczenia tych komórek macierzystych.

Czas podwojenia komórek nowotworowych jest różny. Na przykład w przypadku białaczki dzieje się to za 4 dni, a przy rakach okrężnicy - za 2 lata. Zanim guz osiągnie tak duży rozmiar, że zacznie wykazywać jakiekolwiek objawy, upływa dużo czasu. Na przykład, jeśli chory na raka ma jakieś dolegliwości, a potem żyje rok, jest prawdopodobne, że guz w jego ciele w momencie pojawienia się dolegliwości istniał już od około trzech lat, po prostu o tym nie wiedział.

Dopóki rak jest mały, ma wystarczającą ilość tlenu. Ale w miarę dorastania coraz częściej doświadcza niedotlenienia - niedotlenienia. Aby zaspokoić swoje potrzeby, komórki nowotworowe wytwarzają substancje stymulujące tworzenie naczyń krwionośnych - angiogenezę.

Wraz ze wzrostem guza następuje inwazja - rozprzestrzenianie się komórek rakowych do otaczających tkanek. Wytwarzają enzymy, które niszczą normalne komórki.

Niektóre z nich odrywają się od guza matki, wnikają do naczyń krwionośnych i limfatycznych i tworzą w nich ogniska wtórne - przerzuty. To jest główne niebezpieczeństwo złośliwych guzów. To właśnie ogniska przerzutowe powodują śmierć wielu pacjentów z rakiem..

Eliminowanie komórek rakowych: co pomaga je zabić?

Z komórkami rakowymi można walczyć na wiele sposobów. Na przykład usuń je z ciała chirurgicznie. Ale jest to możliwe tylko w przypadkach, gdy guz nie miał czasu na znaczne rozprzestrzenienie się w organizmie. Nawet jeśli uda się przeprowadzić radykalną operację, nigdy nie ma 100% gwarancji, że mikroskopijne ogniska guza nie pozostaną w organizmie, co w przyszłości spowoduje nawrót choroby. Dlatego interwencje chirurgiczne są często uzupełniane leczeniem adiuwantowym i neoadiuwantowym..

Inne zabiegi:

  • Leki chemioterapeutyczne mają różne mechanizmy działania, ale wszystkie sprowadzają się do uszkodzenia i zniszczenia szybko namnażających się komórek. Przede wszystkim oczywiście rakowe, ale niektóre normalne tkanki również cierpią, z tego powodu mogą wystąpić poważne skutki uboczne..
  • Radioterapia działa podobnie jak chemioterapia, celując w szybko namnażające się komórki.
  • Ukierunkowane leki celują w cząsteczki, które pomagają komórkom nowotworowym rozmnażać się, przetrwać i obronić przed układem odpornościowym. Na przykład istnieją blokery HER2, o których była mowa powyżej, inhibitory VEGF - substancje, z którymi komórki nowotworowe „rozwijają” naczynia krwionośne dla siebie.
  • Immunoterapia pomaga układowi odpornościowemu wykrywać i niszczyć komórki nowotworowe.

W europejskiej klinice do walki z rakiem stosowane są najnowocześniejsze oryginalne leki. Mamy okazję przeprowadzić molekularną analizę genetyczną tkanki nowotworowej, dowiedzieć się, które mutacje spowodowały złośliwość komórek i przepisać najskuteczniejszą spersonalizowaną terapię. Skontaktuj się z nami, wiemy jak pomóc.

Jak dzielą się komórki rakowe?

Ciało ludzkie składa się z wielu drobnych elementów, które tworzą całe ciało. Nazywa się je komórkami. W wyniku podziału komórek dochodzi do wzrostu tkanek i narządów u dzieci lub przywrócenia układu funkcjonalnego u dorosłych.

Pojawienie się komórek nowotworowych wiąże się z zaburzeniem uporządkowania procesu powstawania i śmierci zwykłych komórek, który jest podstawą zdrowego organizmu. Podział komórek nowotworowych jest oznaką naruszenia cykliczności u podstawy tkanek.

Cechy procesu podziału komórek

Podział komórki to dokładne odtworzenie identycznych komórek, które następuje w wyniku podporządkowania sygnałów chemicznych. W normalnych komórkach cykl komórkowy jest kontrolowany przez złożony system szlaków sygnałowych, przez które komórka rośnie, odtwarza swoje DNA i dzieli się.

Jedna komórka jest podzielona na dwie identyczne komórki, z nich powstają cztery itp. U dorosłych nowe komórki powstają, gdy organizm musi zastąpić starzejące się lub uszkodzone komórki. Wiele komórek żyje przez z góry określony czas, a następnie jest zaprogramowanych na obumieranie, zwane apoptozą.

Ta koordynacja pracy komórek ma na celu korygowanie ewentualnych błędów w cyklu ich życia. Jeśli stanie się to niemożliwe, komórka zabija się. Ta ofiara pomaga utrzymać ciało w zdrowiu..

Komórki w różnych tkankach dzielą się w różnym tempie. Na przykład komórki skóry regenerują się stosunkowo szybko, podczas gdy komórki nerwowe dzielą się bardzo wolno..

Jak dzielą się komórki rakowe?

Setki genów kontrolują proces podziału komórek. Normalny wzrost wymaga równowagi między aktywnością tych genów, które są odpowiedzialne za poliferację komórek, a tymi, które ją hamują. Żywotność organizmu zależy również od aktywności genów, które sygnalizują potrzebę apoptozy..

Z biegiem czasu komórki rakowe stają się bardziej odporne na kontrole, które utrzymują prawidłową tkankę. W rezultacie atypowe komórki dzielą się szybciej niż ich poprzednicy i są mniej zależne od sygnałów z innych komórek..

Komórki rakowe unikają nawet zaprogramowanej śmierci komórki, pomimo faktu, że zakłócenie tych funkcji czyni je głównym celem apoptozy. W późnych stadiach raka komórki nowotworowe dzielą się ze zwiększoną aktywnością, przekraczając granice normalnych tkanek i dając przerzuty do nowych części ciała.

Przyczyny pojawienia się komórek rakowych

Istnieje wiele różnych rodzajów raka, ale wszystkie są związane z niekontrolowanym wzrostem komórek. Sytuację tę wywołują następujące czynniki:

  • nietypowe komórki przestają się dzielić;
  • nie podążają za sygnałami z innych normalnych komórek;
  • bardzo dobrze sklejają się i rozprzestrzeniają na inne części ciała;
  • przylegają do behawioralnych cech dojrzałych komórek, ale pozostają niedojrzałe.

Mutacje genów i nowotwory

Większość nowotworów jest spowodowana zmianą lub uszkodzeniem genów podczas podziału komórki, innymi słowy mutacjami. Reprezentują błędy, które nie zostały naprawione. Mutacje wpływają na strukturę genu i uniemożliwiają mu działanie. Mają kilka opcji:

  1. Najprostszym rodzajem mutacji jest substytucja w strukturze DNA. Na przykład tiamina może zastąpić adeninę.
  2. Usunięcie lub powielenie jednego lub więcej podstawowych elementów (nukleotydów).

Mutacje genów, które występują, gdy komórki rakowe dzielą się

Istnieją dwa główne powody mutacji genów: przypadkowe lub dziedziczne.

Większość nowotworów jest spowodowana przypadkowymi zmianami genetycznymi w komórkach podczas ich podziału. Nazywa się je sporadycznymi, ale mogą zależeć od takich czynników, jak:

  • uszkodzenie DNA komórki;
  • palenie;
  • wpływ chemikaliów (toksyn), czynników rakotwórczych i wirusów.

Większość z tych mutacji występuje w komórkach zwanych somatycznymi i nie jest przekazywanych z rodzica na dziecko..

Gatunek ten nazywany jest „mutacją linii zarodkowej”, ponieważ występuje w komórkach zarodkowych rodziców. Mężczyźni i kobiety, którzy są nosicielami tego gatunku, mają 50% szans na przekazanie zmutowanego genu swoim dzieciom. Ale tylko w 5-10% przypadków w związku z tym pojawia się rak..

Podział komórek rakowych i typy genów nowotworowych

Naukowcy odkryli 3 główne klasy genów, które wpływają na podział komórek rakowych, co może powodować raka.

Struktury te podczas podziału powodują, że komórki wymykają się spod kontroli, co sprzyja rozwojowi komórek rakowych. Onkogeny uszkodzonych wersji normalnych genów nazywane są protogenami. Każda osoba ma 2 kopie każdego genu (jedną od dwojga rodziców). Mutacje onkogenne są dominujące, co oznacza, że ​​dziedziczna wada jednej kopii protogenów może prowadzić do raka, nawet jeśli druga kopia jest normalna.

  • Geny supresorowe guza:

Zwykle chronią przed rakiem i działają jako inhibitory wzrostu nieprawidłowych komórek. Jeśli geny supresorowe guza są uszkodzone, nie działają tak, jak powinny. Z tego powodu podziały komórek i apoptoza stają się niekontrolowane..

Uważa się, że prawie 50% wszystkich nowotworów jest spowodowanych uszkodzeniem lub brakiem genu supresorowego guza.

  • Geny naprawy DNA:

Odpowiadają za naprawę uszkodzonych genów. Geny naprawy DNA naprawiają błędy występujące podczas podziału komórki. Kiedy te struktury ochronne są uszkodzone, powodują recesywne mutacje genów w obu kopiach genu, co wpływa na ryzyko raka..

Przerzuty i podział komórek nowotworowych

Podczas procesu podziału komórki rakowe atakują pobliskie tkanki. Onkologia tego zjawiska charakteryzuje się zdolnością guza pierwotnego do przedostania się do krwiobiegu i układu limfatycznego. Kiedy mechanizmy obronne organizmu nie wykryją zagrożenia w czasie, rozprzestrzenia się ono na odległe części ciała, co nazywa się przerzutami..

Starzenie się jest ceną za tłumienie guzów nowotworowych?

28 października 2012

Starzenie się jest ceną za tłumienie guzów nowotworowych?

  • 14105
  • 11.6
  • 4
  • pięć

Podział komórek. Cykl komórkowy.

Autor
  • Natalia Malygina
  • Redaktorzy
    • Anton Chugunov
    • Andrey Panov
    • „Bio / mol / text” -2012
    • Onkologia
    • Procesy
    • Starzenie się

    Artykuł na konkurs „bio / mol / text”: Minęło ponad 50 lat od udowodnienia zjawiska starzenia się komórek na hodowli fibroblastów, ale istnienie starych komórek w organizmie od dawna jest kwestionowane. Nie ma dowodów na to, że starzenie się pojedynczych komórek odgrywa ważną rolę w starzeniu się całego organizmu. W ostatnich latach odkryto molekularne mechanizmy starzenia się komórek, a także ich związek z rakiem i stanem zapalnym. Zgodnie z nowoczesnymi koncepcjami zapalenie odgrywa wiodącą rolę w genezie prawie wszystkich chorób związanych z wiekiem, które ostatecznie prowadzą organizm do śmierci. Okazało się, że stare komórki z jednej strony działają jak supresory nowotworów (ponieważ nieodwracalnie przestają się dzielić i zmniejszają ryzyko transformacji otaczających komórek), az drugiej specyficzny metabolizm starych komórek może powodować stan zapalny i degenerację sąsiednich komórek przedrakowych w złośliwe. Obecnie przechodzą badania kliniczne leków, które selektywnie eliminują stare komórki w narządach i tkankach, zapobiegając w ten sposób zmianom zwyrodnieniowym narządów i nowotworom.

    Konkurs „bio / mol / text” -2012

    Artykuł został zgłoszony do konkursu prac popularnonaukowych „bio / mol / text” -2012 w nominacji „Best Review”.

    Konkurs sponsorowany przez wizjonera Thermo Fisher Scientific.

    W ludzkim ciele występuje około 300 typów komórek, a wszystkie z nich są podzielone na dwie duże grupy: niektóre mogą się dzielić i namnażać (to znaczy są kompetentne mitotycznie), a inne - postmitotyczne - nie dzielą się: są to neurony, które osiągnęły skrajny etap różnicowania, kardiomiocyty, ziarniste leukocyty i inne.

    W naszym organizmie znajdują się odnawiające się tkanki, w których znajduje się pula nieustannie dzielących się komórek, które zastępują komórki zużyte lub umierające. Takie komórki znajdują się w kryptach jelit, w warstwie podstawnej nabłonka skóry, w szpiku kostnym (komórki krwiotwórcze). Odnowa komórek może być dość intensywna: np. Komórki tkanki łącznej w trzustce są wymieniane co 24 godziny, komórki błony śluzowej żołądka - co trzy dni, leukocyty - co 10 dni, komórki skóry - co sześć tygodni, usuwa się około 70 g proliferujących komórek jelita cienkiego organizm codziennie [1].

    Komórki macierzyste, które istnieją w prawie wszystkich narządach i tkankach, są w stanie dzielić się w nieskończoność. Regeneracja tkanek następuje w wyniku proliferacji komórek macierzystych, które mogą nie tylko dzielić się, ale także różnicować się w komórki tkanki, której regeneracja następuje. Komórki macierzyste znajdują się w mięśniu sercowym, w mózgu (w hipokampie i opuszkach węchowych) oraz w innych tkankach. Jest to bardzo obiecujące w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych i zawału mięśnia sercowego [2-4].

    Stale odnawiające się tkanki przyczyniają się do dłuższej żywotności. Podczas podziału komórki następuje odmłodzenie tkanki: nowe komórki docierają do uszkodzonych, natomiast naprawa (eliminacja uszkodzeń DNA) następuje intensywniej i możliwa jest regeneracja w przypadku uszkodzenia tkanki. Nic dziwnego, że kręgowce mają znacznie dłuższą żywotność niż bezkręgowce - te same owady, w których komórki nie dzielą się w wieku dorosłym..

    Ale jednocześnie odnawiające się tkanki są podatne na hiperproliferację, co prowadzi do powstawania guzów, w tym złośliwych. Wynika to z rozregulowania podziału komórek i zwiększonej częstotliwości mutagenezy w aktywnie dzielących się komórkach. Zgodnie ze współczesnymi koncepcjami, aby komórka nabrała właściwości złośliwości, potrzebuje 4-6 mutacji. Mutacje są rzadkie, a aby komórka stała się rakowa - tak oblicza się dla ludzkich fibroblastów - musi nastąpić około 100 podziałów (taka liczba podziałów występuje zwykle u ludzi w wieku około 40 lat) [5].

    Warto pamiętać między innymi, że mutacje mutacyjne są różne, a według najnowszych badań genomicznych, w każdym pokoleniu człowiek nabywa około 60 nowych mutacji (których nie było w DNA jego rodziców). Oczywiście większość z nich jest całkowicie neutralna (patrz „Ponad tysiąc: trzecia faza genomiki człowieka”). - wyd.

    Aby bronić się przed samym sobą, organizm utworzył specjalne komórkowe mechanizmy supresji nowotworów. Jednym z nich jest replikacyjne starzenie się komórek (starzenie się), polegające na nieodwracalnym zatrzymaniu podziału komórkowego na etapie G1 cyklu komórkowego. Wraz z wiekiem komórka przestaje się dzielić: nie reaguje na czynniki wzrostu i staje się odporna na apoptozę.

    Limit Hayflicka

    Zjawisko starzenia się komórek zostało po raz pierwszy odkryte w 1961 r. Przez Leonarda Hayflicka i współpracowników na temat hodowli fibroblastów. Okazało się, że komórki w hodowli ludzkich fibroblastów w dobrych warunkach żyją przez ograniczony czas i są w stanie podwoić się około 50 ± 10 razy, a tę liczbę nazwano granicą Hayflicka [6], [7]. Przed odkryciem Hayflicka dominował pogląd, że komórki są nieśmiertelne, a starzenie się i śmierć są własnością organizmu jako całości..

    Ta koncepcja została uznana za niepodważalną w dużej mierze dzięki eksperymentom Carrela, który utrzymywał 34-letnią hodowlę komórek serca kurczaka (wyrzucono ją dopiero po jego śmierci). Jednak, jak się później okazało, nieśmiertelność hodowli Carrel była artefaktem, ponieważ wraz z surowicą embrionalną, która została dodana do pożywki hodowlanej w celu wzrostu komórek, dotarły tam same komórki embrionalne (i najprawdopodobniej kultura Carrel nie była już tym, czym była) początek).

    Komórki rakowe są naprawdę nieśmiertelne. Zatem komórki HeLa wyizolowane w 1951 roku z guza szyjki macicy Henrietty Lax są nadal używane przez cytologów (w szczególności szczepionka przeciwko poliomyelitis została opracowana przy użyciu komórek HeLa). Te komórki były nawet w kosmosie.

    Aby zapoznać się z fascynującą historią nieśmiertelności Henrietty Lacks, zobacz artykuł „Henrietta Lacks 'Immortal Cells” oraz „HeLa Cells Heirs”. - wyd.

    Jak się okazało, granica Hayflicka zależy od wieku: im starsza osoba, tym rzadziej podwojenie komórek w hodowli. Co ciekawe, zamrożone komórki podczas rozmrażania i późniejszej hodowli wydają się pamiętać liczbę podziałów przed zamrożeniem. W rzeczywistości wewnątrz komórki znajduje się „licznik podziału”, a po osiągnięciu pewnego limitu (granicy Hayflicka) komórka przestaje się dzielić - starzeje się. Starzejące się (stare) komórki mają specyficzną morfologię - są duże, spłaszczone, z dużymi jądrami, silnie wakuolizowane, zmienia się profil ekspresji genów. W większości przypadków są odporne na apoptozę..

    Jednak starzenia się organizmu nie można sprowadzić tylko do starzenia się komórek. To znacznie bardziej złożony proces. W młodym organizmie są stare komórki, ale jest ich niewiele! Kiedy starzejące się komórki z wiekiem gromadzą się w tkankach, rozpoczynają się procesy zwyrodnieniowe, które prowadzą do chorób związanych z wiekiem. Jednym z czynników wywołujących te choroby jest tzw. Starcze „sterylne” zapalenie, które jest związane z ekspresją prozapalnych cytokin przez stare komórki..

    Innym ważnym czynnikiem starzenia biologicznego jest budowa chromosomów i ich końcówek - telomerów.

    Telomeryczna teoria starzenia

    Rysunek 1. Telomery - końce chromosomów. Ponieważ dana osoba ma 23 pary chromosomów (czyli 46 części), telomery mają 92.

    W 1971 roku nasz rodak Aleksiej Matwiejewicz Olownikow zasugerował, że granica Hayflicka związana jest z „niedostateczną replikacją” końcowych regionów chromosomów liniowych (mają one specjalną nazwę - telomery). Faktem jest, że w każdym cyklu podziału komórki telomery są skracane ze względu na niezdolność polimerazy DNA do syntezy kopii DNA z samego końca [8], [9]. Ponadto Olovnikov przewidział istnienie telomerazy (enzym, który dodaje powtórzone sekwencje DNA na końcach chromosomów), opierając się na fakcie, że w przeciwnym razie w aktywnie dzielących się komórkach DNA zostałby szybko „zjedzony”, a materiał genetyczny zostałby utracony. (Problem polega na tym, że aktywność telomerazy wygasa w większości zróżnicowanych komórek).

    Telomery (ryc. 1) odgrywają ważną rolę: stabilizują końce chromosomów, które inaczej, jak mówi cytogenetyka, stałyby się „lepkie”, tj. podatny na różnorodne aberracje chromosomowe, co prowadzi do degradacji materiału genetycznego. Telomery składają się z powtarzających się (1000-2000 razy) sekwencji (5'-TTAGGG-3 '), co daje łącznie 10-15 tysięcy par zasad na każdy koniec chromosomu. Na końcu 3 'telomery mają dość długi jednoniciowy region DNA (150–200 nukleotydów), który bierze udział w tworzeniu pętli typu lasso [10], [11] (ryc. 2). Z telomerami związanych jest kilka białek, które tworzą ochronną „czapkę” - kompleks ten nazywany jest schronieniem (ryc. 3). Shelterin chroni telomery przed działaniem nukleaz i adhezją i najwyraźniej to on zachowuje integralność chromosomu.

    Rysunek 2. Skład i struktura telomerów. Wielokrotny podział komórek przy braku aktywności telomerazy prowadzi do skracania telomerów i starzenia replikacyjnego.

    Rysunek 3. Struktura kompleksu telomerycznego (schronienia). Telomery znajdują się na końcach chromosomów i składają się z tandemowych powtórzeń TTAGGG, które kończą się 32-członowym jednoniciowym wystającym fragmentem. Shelterin, kompleks sześciu białek, jest powiązany z telomerowym DNA: TRF1, TRF2, RAP1, TIN2, TPP1 i POT1.

    Niezabezpieczone końce chromosomów są postrzegane przez komórkę jako uszkodzenie materiału genetycznego, który aktywuje naprawę DNA. Kompleks telomerowy wraz ze schronieniem „stabilizuje” końce chromosomów, chroniąc cały chromosom przed zniszczeniem. W starzejących się komórkach krytyczne skrócenie telomerów zakłóca tę ochronną funkcję [12], [13], w związku z którą zaczynają tworzyć się aberracje chromosomalne, które często prowadzą do złośliwości. Aby temu zapobiec, specjalne mechanizmy molekularne blokują podział komórek, a komórka przechodzi w stan starzenia - nieodwracalne zatrzymanie cyklu komórkowego. Jednocześnie gwarantuje się, że komórka nie rozmnaża się, co oznacza, że ​​nie może utworzyć guza. W komórkach z upośledzonym starzeniem się (które namnażają się pomimo dysfunkcji telomerów) rozwijają się aberracje chromosomowe.

    Długość telomerów i tempo ich skracania zależy od wieku. U ludzi długość telomerów waha się od 15 tysięcy par zasad (tak zwanych) w chwili urodzenia do 5 kb. z chorobami przewlekłymi. Długość telomerów jest maksymalna u 18-miesięcznych dzieci, po czym szybko spada do 12 kb. w wieku pięciu lat. Następnie prędkość skracania maleje [14].

    Telomery skracają się w różnym tempie u różnych osób. Tak więc na tę prędkość silnie wpływa stres. E. Blackburn (laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny 2009) stwierdził, że kobiety, które są w ciągłym stresie (na przykład matki przewlekle chorych dzieci) mają znacznie krótsze telomery w porównaniu do ich rówieśników (o około dziesięć lat!). Laboratorium E. Blackburn opracowało komercyjny test określający „wiek biologiczny” ludzi na podstawie długości telomerów.

    Co ciekawe, myszy mają bardzo długie telomery (50–40 kb, w porównaniu do 10–15 kb u ludzi). W niektórych liniach myszy laboratoryjnych długość telomerów osiąga 150 kb. Ponadto u myszy telomeraza jest zawsze aktywna, co zapobiega skracaniu telomerów. Jednak, jak wszyscy wiedzą, nie czyni to myszy nieśmiertelnymi. Ponadto nowotwory rozwijają się znacznie częściej niż u ludzi, co sugeruje, że skracanie telomerów jako mechanizm ochrony przed guzami u myszy nie działa [15].

    Porównując długość telomerów i aktywność telomerazy u różnych ssaków, okazało się, że gatunki charakteryzujące się replikacyjnym starzeniem się komórek mają długą żywotność i dużą wagę. Są to na przykład wieloryby, których długość życia może sięgać 200 lat. W przypadku takich organizmów starzenie replikacyjne jest po prostu konieczne, ponieważ zbyt wiele podziałów prowadzi do wielu mutacji, z którymi trzeba jakoś sobie radzić. Przypuszczalnie takim mechanizmem walki jest starzenie replikacyjne, któremu towarzyszy również represja telomerazy [16].

    Starzenie się zróżnicowanych komórek przebiega inaczej. Zarówno neurony, jak i kardiomiocyty starzeją się, ale nie dzielą się! Na przykład gromadzą lipofuscynę, starzejący się pigment, który zaburza funkcjonowanie komórek i wyzwala apoptozę. Tłuszcz gromadzi się wraz z wiekiem w komórkach wątroby i śledziony.

    Nie udowodniono związku między starzeniem się komórek replikacyjnych a starzeniem się organizmu, ściśle mówiąc, ale patologii związanej z wiekiem towarzyszy starzenie się komórek (ryc. 4). Nowotwory złośliwe w starszym wieku są najczęściej związane z tkankami odnawialnymi. Rak w krajach rozwiniętych jest jedną z głównych przyczyn zachorowalności i śmiertelności i jest po prostu niezależnym czynnikiem ryzyka raka. wiek. Liczba zgonów z powodu chorób nowotworowych rośnie wykładniczo wraz z wiekiem, podobnie jak ogólna śmiertelność. To mówi nam, że istnieje fundamentalny związek między starzeniem się a karcynogenezą..

    Figura 4. Ludzkie fibroblasty WI-38 histochemicznie wybarwione pod kątem aktywności β-galaktozydazy. Młodych; B - stary (starzejący się).

    Telomeraza - przewidywany enzym

    Ciało musi mieć mechanizm, który kompensuje skracanie telomerów - takie było założenie A.M. Olovnikov. Rzeczywiście, w 1984 roku taki enzym został odkryty przez Carol Greider i nazwany telomerazą. Telomeraza (ryc. 5) jest odwrotną transkryptazą, która wydłuża telomery, aby skompensować ich niedostateczną replikację. W 2009 roku E. Blackburn, K. Grader i D. Shostak otrzymali Nagrodę Nobla za odkrycie tego enzymu oraz cykl prac poświęconych badaniu telomerów i telomerazy (patrz: „Nagroda Nobla„ Ageless ”: w 2009 roku nagrodzono prace nad telomerami i telomerazą” ).

    Rysunek 5. Telomeraza zawiera składnik katalityczny (odwrotna transkryptaza TERT), RNA telomerazy (hTR lub TERC), który zawiera dwie kopie powtórzenia telomeru i jest szablonem do syntezy telomerów oraz dyskerynę białkową.

    Według E. Blackburn telomeraza bierze udział w regulacji aktywności około 70 genów. Telomeraza jest aktywna w tkankach embrionalnych i embrionalnych, w komórkach macierzystych i proliferujących. Występuje w 90% guzów nowotworowych, co pozwala na proliferację komórek rakowych. Obecnie wśród leków stosowanych w leczeniu raka znajduje się także inhibitor telomerazy. Ale w większości komórek somatycznych ciała dorosłego telomeraza nie jest aktywna.

    Wiele bodźców może wprowadzić komórkę w stan starzenia - dysfunkcja telomerów, uszkodzenia DNA spowodowane mutagennymi skutkami środowiska, procesy endogenne, silne sygnały mitogenne (nadekspresja onkogenów Ras, Raf, Mek, Mos, E2F-1 itp.), Zaburzenia chromatyna, stres itp. W rzeczywistości komórki przestają się dzielić - starzeją się - w odpowiedzi na zdarzenia potencjalnie rakotwórcze.

    Strażnik genomu

    Dysfunkcja telomerów, która występuje w przypadku ich skracania lub przerwania schronienia, aktywuje białko p53. Ten czynnik transkrypcyjny wprowadza komórkę w stan starzenia lub powoduje apoptozę. W przypadku braku p53 rozwija się niestabilność chromosomów, charakterystyczna dla ludzkich raków. Mutacje w białku p53 występują w 50% gruczolakoraków sutka i 40-60% gruczolakoraków jelita grubego. Dlatego p53 jest często nazywany „strażnikiem genomu”.

    Telomeraza jest reaktywowana w większości guzów pochodzenia nabłonkowego, które są charakterystyczne dla osób starszych. Uważa się, że reaktywacja telomerazy jest ważnym etapem procesów złośliwych, ponieważ umożliwia komórkom rakowym „ignorowanie” limitu Hayflicka. Dysfunkcja telomerów sprzyja fuzjom i aberracjom chromosomów, co przy braku p53 najczęściej prowadzi do nowotworów złośliwych.

    Molekularne mechanizmy starzenia się komórek

    Rysunek 6. Schemat cyklu komórkowego. Cykl komórkowy dzieli się na cztery etapy: 1. G1 (presyntetyczny) - okres, w którym komórka przygotowuje się do replikacji DNA. Na tym etapie cykl komórkowy może się zatrzymać, jeśli wykryte zostanie uszkodzenie DNA (podczas naprawy). W przypadku stwierdzenia błędów w replikacji DNA, których nie można naprawić przez naprawę, komórka nie przechodzi do etapu S. 2. S (syntetyczny) - kiedy następuje replikacja DNA. 3. G2 (postsyntetyczny) - przygotowanie komórki do mitozy, gdy sprawdzana jest dokładność replikacji DNA; w przypadku stwierdzenia niedostatecznie powielonych fragmentów lub innych naruszeń w syntezie przejście do następnego etapu (mitozy) nie następuje. 4.M (mitoza) - tworzenie się wrzeciona komórkowego, segregacja (separacja chromosomów) i tworzenie dwóch komórek potomnych (sam podział).

    Aby zrozumieć molekularne mechanizmy przejścia komórki w stan starzenia, przypomnę, jak zachodzi podział komórki.

    Proces namnażania się komórek nazywa się proliferacją. Czas życia komórki od podziału do podziału nazywany jest cyklem komórkowym. Proces proliferacji jest regulowany zarówno przez samą komórkę - przez autokrynne czynniki wzrostu - jak i przez jej mikrośrodowisko - przez sygnały parakrynne.

    Proliferacja jest aktywowana przez błonę komórkową, w której znajdują się receptory odbierające sygnały mitogenne - są to głównie czynniki wzrostu i sygnały kontaktu międzykomórkowego. Czynniki wzrostu mają zwykle charakter peptydowy (do tej pory znanych jest około 100). Są to np. Płytkowy czynnik wzrostu, który bierze udział w tworzeniu się skrzepliny i gojeniu się ran, nabłonkowy czynnik wzrostu, różne cytokiny - interleukiny, czynnik martwicy nowotworów, czynniki stymulujące kolonie itp. Po aktywacji proliferacji komórka opuszcza fazę spoczynku G0 i rozpoczyna się cykl komórkowy [19] (ryc. 6).

    Cykl komórkowy jest regulowany przez kinazy zależne od cyklin, które są różne na każdym etapie cyklu komórkowego. Są aktywowane przez cykliny i inaktywowane przez szereg inhibitorów. Celem tak złożonej regulacji jest zapewnienie syntezy DNA przy jak najmniejszej liczbie błędów, tak aby komórki potomne miały absolutnie identyczny materiał dziedziczny. Sprawdzanie poprawności kopiowania DNA odbywa się w czterech „punktach kontrolnych” cyklu: w przypadku wykrycia błędów cykl komórkowy zatrzymuje się i rozpoczyna się naprawa DNA. Jeśli można skorygować naruszenia struktury DNA, cykl komórkowy trwa. Jeśli nie, lepiej, aby komórka „popełniła samobójstwo” (przez apoptozę), aby uniknąć prawdopodobieństwa zachorowania na raka.

    Mechanizmy molekularne prowadzące do nieodwracalnego zatrzymania cyklu komórkowego są kontrolowane przez geny supresorowe nowotworów, w tym p53 i pRB, związane z inhibitorami kinaz zależnych od cyklin. Za supresję cyklu komórkowego w fazie G1 odpowiada białko p53, które działa poprzez inhibitor cyklinozależnej kinazy p21. Czynnik transkrypcyjny p53 jest aktywowany podczas uszkodzenia DNA, a jego funkcją jest usuwanie z puli replikujących komórek tych, które są potencjalnie onkogenne (stąd przydomek p53 - „strażnik genomu”). Pogląd ten jest poparty faktem, że mutacje p53 znajdują się w

    50% przypadków nowotworów złośliwych. Inny przejaw aktywności p53 jest związany z apoptozą najbardziej uszkodzonych komórek.

    Starzenie się komórek i choroby związane z wiekiem

    Rysunek 7. Związek między starzeniem się komórek a starzeniem się organizmu.

    Starzejące się komórki gromadzą się wraz z wiekiem i przyczyniają się do chorób związanych z wiekiem. Zmniejszają potencjał proliferacyjny tkanki i wyczerpują pulę komórek macierzystych, co prowadzi do zaburzeń zwyrodnieniowych tkanek i zmniejsza zdolność do regeneracji i odnowy.

    Starzejące się komórki charakteryzują się specyficzną ekspresją genów: wydzielają zapalne cytokiny i metaloproteinazy, które niszczą macierz zewnątrzkomórkową. Okazuje się, że stare komórki powodują powolne starcze zapalenie, a nagromadzenie starych fibroblastów w skórze powoduje związane z wiekiem zmniejszenie zdolności gojenia się ran (ryc. 7). Stare komórki stymulują również proliferację i nowotwór złośliwy pobliskich komórek przedrakowych w wyniku wydzielania nabłonkowego czynnika wzrostu [20].

    Starzejące się komórki gromadzą się w wielu tkankach ludzkich, są obecne w blaszkach miażdżycowych, owrzodzeniach skóry, zapaleniach stawów, a także w łagodnych i przednowotworowych zmianach hiperproliferacyjnych prostaty i wątroby. Podczas napromieniania guzów nowotworowych niektóre komórki również przechodzą w stan starzenia, co zapewnia nawroty choroby..

    Starzenie się komórek jest zatem przejawem negatywnej plejotropii, której istotą jest to, że to, co jest dobre dla młodego organizmu, może się zepsuć dla starego. Najbardziej uderzającym przykładem są procesy zapalne. Wyraźna reakcja zapalna przyczynia się do szybkiego powrotu do zdrowia młodego organizmu z chorobami zakaźnymi. W starszym wieku aktywne procesy zapalne prowadzą do chorób związanych z wiekiem. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że zapalenie odgrywa decydującą rolę w prawie wszystkich chorobach związanych z wiekiem, począwszy od neurodegeneracyjnych..

    Okazuje się, że paradoks: starzenie się komórek w młodym organizmie chroni przed rakiem, aw starym - przyczynia się do tego! Obecnie w USA Klinika Mayo prowadzi badania nad efektem „eliminacji” starych komórek z organizmu. U zwierząt uzyskano zachęcające wyniki dotyczące wydłużenia oczekiwanej długości życia i spowolnienia objawów klinicznych chorób związanych z wiekiem, jeśli starzejące się komórki są selektywnie usuwane z tkanek starych zwierząt - dobrych obywateli, ale złych sąsiadów.