Неопластическим трансформациям легче подвергаются пролиферирующие клетки - рак: эксперименты и гипотезы
Нормальные клетки в культуре in vitro могут превращаться в опухолевые под воздействием таких канцерогенных стимулов, как химические канцерогены, облучение и опухолевые вирусы.
Правда, для такой трансформации in vitro имеется одно важное ограничение: она проходит с трудом (если вообще проходит), если пытаются трансформировать покоящиеся клетки в популяции, достигшей насыщения. Если же культуру клеток обработать до достижения ими этой стадии, пока они продолжают делиться, то произойдет трансформация. Одна и та же культура клеток, будучи «молодой» и пролиферирующей, чувствительна к канцерогенной обработке, а будучи «старой» и покоящейся, не чувствительна (Захс) (фиг. 46).
Такого рода наблюдения проводили не только по трансформации in vitro. Как выяснилось:
- Индуцирование лейкозов путем рентгеновского облучения происходит легче, когда клетки-мишени (например, клетки костного мозга) делятся наиболее интенсивно.
Этот процесс происходит во время эмбрионального развития- следовательно, рентгенологическое исследование плода рискованно.
- В опухоли, поражающей корни растений (корончатый галл), также можно видеть, что трансформация клетки в опухолевую каким-то образом связана с ее пролиферацией. Корончатый галл может быть вызван заражением растений бактериями (В. tumefaciens).
«Однако простого присутствия бактерий недостаточно для трансформации нормальных клеток, если растение не подготовлено к этому дополнительно — то есть не сделано чувствительным — путем нанесения раны. Иными словами, возбудитель может проявить свое онкогенное действие лишь в том случае, если клетки подвергаются раздражению, которым сопровождается ранение. Более того, действие онкогенного фактора не является одноступенчатым процессом. Клетки, подвергшиеся трансформации через 34 ч после нанесения раны, остаются доброкачественными и растут очень медленно. Если трансформация происходит через 50 ч после нанесения раны, то опухолевые клетки растут несколько быстрее. Клетки же, трансформированные между 60 и 72 ч после нанесения раны, растут очень быстро и полностью автономны. Тщательное изучение позволило сделать вывод, что такая резкая трансформация происходит в случае, когда изменения вызываются на стадии заживления раны, непосредственно перед тем, как нормальные клетки растения начинают наиболее интенсивно делиться» (А. Браун).
Именно деятельностью репараз можно объяснить гораздо меньшую чувствительность покоящихся клеток: в покоящихся клетках репаразы имеют достаточно времени для исправления ошибок в структуре ДНК, вызванных канцерогенами,— для «вырезания» участков с ошибками и замещения их тяжами ДНК, не содержащими ошибок. Таким образом, действие канцерогена элиминируется. И наоборот, в клетках, в которых фазы синтеза ДНК быстро следуют одна за другой, ошибка может передаваться вновь синтезированной ДНК. Тем самым канцерогенный эффект будет «зафиксирован» (см. выше).
Рассмотренный механизм помогает объяснить, почему клетки, в которых вскоре после контакта с канцерогенным агентом происходит удвоение ДНК, имеют больше возможностей подвергнуться трансформации. Степень злокачественности опухолей из растительных клеток может быть также объяснена исходя из предположения, что атака канцерогена на интенсивно пролиферирующую ткань проходит с большим успехом, поскольку в этом случае обеспечивается более постоянное взаимодействие канцерогена с ДНК. В таких опухолях истинным канцерогеном, очевидно, являются не бактерии, а сопровождающий их вирус, однако в данной связи это не столь важно.
Связывание без связей: интеркаляция
Наиболее известным примером такого нековалентного свободного присоединения служат красители типа акридинового оранжевого. Молекулы этих красителей вклиниваются (интеркалируют) между основаниями ДНК в двойной спирали в виде плоских дисков. В результате происходит неправильное спаривание оснований в процессе репликации, что в свою очередь ведет к мутациям.
Классические канцерогены, особенно полициклические углеводороды, также могут интеркалировать. В опытах, главным образом in vitro, можно показать, что углеводород способны внедряться в молекулы ДНК. Наиболее эффективным оказался пирен, но, к сожалению, он не канцерогенен. Поэтому нельзя с уверенностью утверждать, что интеркаляция сама по себе играет важную роль в канцерогенезе.
Заключение
«Новые» свойства опухолевой клетки следует соотносить с генетическим материалом (ДНК) клетки. Простой перенос свойств опухолей с помощью опухолевой ДНК вызывает сомнения — опухолевая ДНК является весьма спорным канцерогеном. Что же касается ДНК опухолевых вирусов, то она признана канцерогеном.
Связывание канцерогенов с ДНК, очевидно, играет важную роль в химическом канцерогенезе:
- Чем сильнее канцероген, тем лучше он связывается с ДНК.
- Степень связывания (по крайней мере, в случае р- пропиолактона) коррелирует с выходом опухолей. Однако проведенные эксперименты в лучшем случае указывают лишь на определенную тенденцию, не более того.
В некоторых случаях удалось точно установить природу связывания между канцерогеном и ДНК: связывание идет преимущественно по гуанину, главным образом через алкилирование по N7.
В отдельных случаях может играть роль интеркаляция.
Превращение нормальной клетки в опухолевую зависит от «пролиферативного статуса» пораженной клетки: в процессе деления клетки легче превращаются в опухолевые, чем клетки покоящиеся. Обсуждались возможные механизмы- выяснилось, что репаративные ферменты в покоящихся клетках имеют достаточно времени для исправления повреждений, вызванных канцерогенным агентом, прежде чем эти повреждения будут зафиксированы при очередной репликации ДНК.
