Патофизиология опухолевого роста

1. Гипербиотические процессы: гипертрофия, гиперплазия, регенерация, опухоли
2. Гипобиотические процессы: атрофия, дистрофия, дегенерация.

Патофизиология опухолевого роста

Стремительно растет число опухолевых заболеваний:

В Европе каждый год заболеваемость раком возрастает на 3%. Причины роста числа раковых заболеваний:

1. Улучшение диагностики
2. Успехи а области лечения ООИ туберкулеза, полиомиелита
3. Улучшение методов статистики.
4. Увеличение средней продолжительности жизни.
5. Загрязнение окружающей Среды канцерогенами.

Опухоли могут быть у животных.

У растений - опухолевовидные образования.

В филогенезе:

1. Все виды животных организмов в состоянии заболевать опухолевыми болезнями.
2. По мере усложнения животных организмов число спонтанно возникающих опухолей возрастает.
3. По мере усложнения организмов все чаще возникают опухоли эпителиального тканного происхождения (у низших - соединительнотканного).
4. Увеличивается доза злокачественных новообразований.
5. Увеличивается разнообразие видов опухолей.
6. Для каждого вида животных организмов характерен свой спектр опухолей: лошади - лейкоз, человек - рак желудка.

В онтогенезе:

• В 1-й половине беременности не встречаются опухоли у эмбриона
• Во 2-й половине возможны
• Далее - чем старше, тем больше вероятность развития опухоли.
• Опухоли - нерегулируемые избытки клеточного размножения (Петров).
• Опухоли - эксцессы роста.
• Опухоли - плюс размножение клеток, минус дифференцировка (Шабад).

Опухоль - избыточное, продолжающееся после прекращения действия вызывающих его причин, некоординированное с организмом патологическое разрастание тканей, состоящее из клеток, ставших атипичными в отношении дифференцировки и роста и передающие эти свойства своим производным.

Критерии отличия злокачественных и доброкачественных опухолей:

1. Характер роста:

•     экспансивный
• 
  
•     инфильтрующий (деструктивный)

2. Способность к развитию метастазов

3. Способность к развитию кахексии.

Биологические особенности злокачественных новообразований:

1. Относительная автономность и нерегулируемость роста (рост не подчиняется регуляторным механизмам).

• отсутствуют лимит клеточного деления Хейблига
• ослаблены межклеточные контакты
• понижены механизмы контактного торможения
• расстройство рецепторной поверхности клеток
• нарушены синтез и чувствительность к кейлонам (вырабатываются зрелыми клетками и подавляют размножение опухолевых клеток).
• нарушена работа аденилатциклазы системы

2. Упрощение структурно-химической организации клеток (анаплазия):

• морфологическая анаплазия
• биохимическая
• энергетическая
• функциональная
• иммунологическая

    а) морфологическая

тканевая - соотношение стромы и паренхимы нарушены

клеточная - разные размеры, форма клеток, миграция ядрышка, нарушение структуры поверхности клеток.

    б) биохимическая анаплазия:

набор изоферментов уменьшен

активность ферментов снижена

изоферментное упрощение (монотонизация)

    в) энергетическая анаплазия

энергия за счет гликолиза как анаэробного, так и аэробного

Превалируют синтетические процессы - снижение белка за счет продуктов разрушения клеток.

Нарушение соотношения гистонов и негистоновых белков.

Много ферментов синтеза РНК на денатурированной матрице ДНК.

    г) функциональная анаплазия

Функция либо понижена, либо повышена.

Гипо- ли гипертиреоз - пример.

    д) иммунологическая анаплазия:

органоспецифические антигены

межорганные антигены

1. Антигенное упрощение - резко уменьшено количество органоспецифических антигенов (нем. Вейлер).

2. Антигенная дивергенция - синтез.

В опухолевых клетках гетерогенных антигенов (другого органа; Вейлер и Оленов).

3. Антигенная реверсия - синтез в опухолевых клетках эмбриональных антигенов (Абеленов и Татаринов - в гепатоме найден a-феропротеин; эмбриональный преальбумин в гепатоме мыши).

3. Наследуемость изменений - раковая клетка при размножении дает себе подобные.

4. Способность к метастазированию - образование вдали от первичного опухолевого узла вторичного опухолевого зачатка.

Этапы метастазирования:

1. Отрыв опухолевых клеток от тканей опухоли

2. Транспортировка клеток по кровеносному или лимфатическому руслу, Лишь 9-11? переходит в 3 стадию.

3. Фиксация клетки к стенке сосуда. Если вызвать повреждение стенки сосуда, то фиксируется 85-90% клеток (атеросклеротическое; дистрофическое поражение стенки сосуда).

Дремлющие клетки не проявляют своей активности до воздействия определенных агентов.

4. Пролиферация при действии факторов:

• гормональные нарушения
• нейродистрофические изменения
• хирургические вмешательства

5. Способность к инвазивному и деструктивному росту.

6. Прогрессия опухоли (Фулис) - способность опухоли в процессе ее эволюции менять биологические свойства. Опухоль становится все более и более злокачественной.

7. Системное действие опухоли на организм.

Эпидемиология опухолей:

Самая высокая заболеваемость раком:

среди мужчин - Австрия

среди женщин - Чили

СССР - самая высокая заболеваемость раком в республиках Прибалтики; самая низкая - Ср. Азия.

Этиология опухолей:

Условия, способствующие развитию опухолей:

1. Возраст: чем старше организм, тем более вероятность развития опухоли.

2. Пол: мужчины - рак желудка, легкого; женщины - рак молочной железы, матки.

3. Питание:

объем пищи - избыток питания повышает риск заболеть

характер пищи - недостаток витаминов, белка; избыток жира - рак прямой кишки; копченые, консервированные - рак пищевода.

индолы в капсуле; кумарины в других овощах - противоопухолевые факторы в овощах и фруктах.

Роль наследственности в развитии опухолей:

Большая наследственная предрасположенность:

Ретинобластома сетчатки

саркома сосудистой оболочки глаза

пигментная ксеродерма

нейрофиброматоз

полипоз толстого кишечнике

Вредные привычки и рак:

1. Курение: в 20 раз чаще рак легкого; рак языка, глотки, пищевода, кишечника, 30 - 40% опухолей связаны с курением.
2. Алкоголь.
3. Загар - увеличение рака кожи у мужчин на 20%, у женщин - на 50% за последние годы.
4. Жевание бетеля.

Экспериментальное воспроизведение опухолей:

1. Перевивка (трансплантация) опухолей:

Новинский в 1876 г. впервые пересадил опухоль от собаки

Правила перевивки опухолей:

• очень малый разрез
• очень малый кусочек опухоли
• тщательное соблюдение асептики и антисептики
• молодое животное
• живая ткань
• перевивка животному того вида.
• аутотрансплантация
• гомо(алло)трансплантация
• гетеро(ксено)трансплантация

2. Индуцирование опухолей.

3. Эксплантация - культивирование опухолевых клеток вне организма

1907 г. Харрисон - в течение 2 нед эмбрион клетки лягушки культивировал.

1911 г. Каррель - питательная Среда.

1950 г. - ткань опухоли человека рака шейки матки культивируется до сих пор (культура НеLa)

ПРИЧИНЫ ОПУХОЛЕВОГО РОСТА

Исторически - концепции:

1. Р.Вирхов - опухоль - избытки, результат избыточного чрезмерного формативного раздражения клетки.

По Вирхову 3 вида раздражения клетки:

• внутритивное (обеспечивающее питание)
• функциональное
• нормативное

Рак Кангри на коже живота после привязывания к животу горшков с горящими углями.

2. Конгейм - дисонтогенетическая концепция канцерогенеза:

• недоиспользованные эмбриональные зачатки дают начало опухоли.
• Плоскоклеточный рак желудка
• Миксома кишечника (из ткани, похожей на ткань пуповины).

3. Рибберт - любая ткань, оказавшаяся в необычном окружении может дать начало росту опухоли.

Но это частные случаи, ошибочно распространенные на все виды опухолей.

ПОЛИЭТИОЛОГИЧНОСТЬ ОПУХОЛЕЙ

1) Химические факторы онкогенеза (канцерогенеза)

XVIII в. - рак кожи мошонки у трубочистов в Англии - продукты перегонки каменного угля (сажа).

Ямагива и Ичикава (1914-1916 гг.) - смазывали уши кролика каменноугольной смолой - возник плоскоклеточный ороговевающий рак кожи уха кролика.

Выделены чистые канцерогены (более 1000, 60-70 истинных канцерогенов).

Химические канцерогены:

    1. Экзогенные:

1. Полициклические ароматические углеводы (ПАУ): фенантрен, бензпирен, бензидин; 3-4 бензпирен - индикатор канцерогенности; анилин и анилиновые красители: азосоединения; нитрозамины и нитрозамиды - образуются в организме при употреблении в пищу продуктов с нитратами:

Специфичность канцерогенов относительна:

уретан - рак легкого

b-нафталамин - опухоль мочевого пузыря при любом пути введения.

Факторы, определяющие канцерогенность химического соединения:

1. Химическая структура соединения.

2. Путь метаболических превращений вещества, попавшего в организм

b-нафталамин и 2-амино-1-нафтол и опухоль

Проканцерогены - вещества, попадая в организм превращаются в канцерогены.

3. Доза вещества.

Опухоль возникает через длительный латентный период (1/7 - 1/3 продолжительность жизни, 12-18 лет для человека).

Синканцерогенез - усиление эффекта канцерогенеза под влиянием неканцерогенных веществ: кротоновое масло (коканцероген)

Трансплацентарный канцерогенез - через плаценту канцерогены проникают от матери к плоду по 2-й половине беременности и вызывают опухоли уже во взрослом состоянии (если в 1-й половине беременности - преждевременные роды, уродство плода).

Пути появления экзогенных канцерогенов:

1. Химическое производство, металлургические предприятия
2. Использование нитратов, пестицидов в сельском хозяйстве
3. Выхлопные газы транспорта (от 60 до 80 канцерогенов)

Строение большинства канцерогенов близко к строению стероидных гормонов.

2. Эндогенные канцерогены

метилхолантрен - из дезоксихолевой кислоты

Шабад - бензольный экстракт из рака желудка человека вызывал опухоль у мышей.

В животном организме образуются канцерогенные вещества:

- продукты расщепления  холестерина (холестеридины), продукты расщепления триптофана, тирозина.

ФИЗИЧЕСКИЕ КАНЦЕРОГЕНЫ

Чахотка горнорабочих Шнейберга - рак легких (радиоактивные изотопы в Саксонских рудах).

Рак рентгенолога - проверили кистью жесткость лучей.

Торотраст (содержит радиоактивный Th) 0 контрастное вещество и злокачественные опухоли.

R-лучи, a, b, g -лучи; Уф лучи.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ КАНЦЕРОГЕНЕЗА

Мечников, Роуз - предполагали, что причина опухолей - вирусы.

перевивка бесклеточного фильтрата лейкозной ткани вызывала лейкоз (Боурейм).

Перевивка фильтрата саркомы кур

Онкогенные вирусы передаются вертикально от родителей детям (не исключен и горизонтальный путь).

Лимфома Беркитта - 4 узла на челюсти (симметричные) - это уже метастазы опухоли.

Рак шейки матки - вирус герпеса.

Онкогенные вирусы:

1. РНК-содержащие (Oncornaviridae): лейкозосаркоматозный комплекс обезьян, мышей, крыс...

2. ДНК-содержащие:

• группа Papovaviridae
• группа вирусов оспы
• аденовирусы
• группа вирусов герпеса

Патогенез опухолей один - опухоли монопатогенетичны.

Первичные изменения в генетическом аппарате:

1) Мутационная концепция канцерогенеза

а) Бовери (1914 г.) - обнаружил измененные хромосомы в опухолях (маркерные хромосомы):

филадельфийская хромосома (при миелоцитарном лейкозе)

трисомия по 21 хромосоме (синдром Дауна)

    - увеличена частота опухолей

Хромосомная концентрация канцерогенеза.

Но: не при всех опухолях есть маркерные хромосомы.

Есть клетки с маркерными хромосомами и без них в опухолях.

б) генная концепция - мутация генов

в) мутации регуляторных генов.

У лягушки из яйцеклетки удалили ядро и в этот ооцит пересаживали ядро карциномы почки лягушки - опухоль у головастика не возникала.

2) Эпигеномная концепция канцерогенеза.

Для превращения клетки в опухолевую нужны стойкие нарушения регуляции генной активности. Клетка сохраняет способность реагировать на более примитивные (эмбриональные) регуляторные воздействия (эмбриональные гистоны и др.)

3) Вирусно-генетическая концепция канцерогенеза.

Л.А.Зильбер: вирусы обнаруживаются в опухоли редко; онкогенные вирусы - интегративные вирусы - освобождаются от белковой оболочки, разрезают ДНК хозяина и свою ДНК встраивают в ДНК клетки (с помощью ферментов).

После открытия явления обратной транскрипции (под влиянием обратной транскриптазы - ревертазы - РНК-зависимой ДНК-полимеразы) - стало возможным объяснить интеграцию РНК-вирусов в ДНК-клетку хозяина.

4) 1969 г. - концепция Хюбнера и Тодаро (первый вариант вирусно-генетической концепции):

много миллионов лет назад генетический материал онкогенного вируса встроился в геном животной клетки - это вироген (состоит из нескольких генов).

Депрессия одного из генов ведет к синтезу трансформирующего белка (этот ген - онкоген).

5) Концепция онкогена:

1. В генетическом материале животных есть протоонкогены, они не работают у здоровых организмов; они необходимы для развития в эмбриональном периоде.

Мишенью для изменений, обуславливающих начало опухолевого роста, являются протоонкогены в геноме нормальных клеток и детерминирующие в обычных условиях процессы нормального развития клетки (вместе с другими генами). Более 60 протоонкогенов (потенциальных онкогенов).

2. Процессы, приводящие к активации протоонкогена:

а) генные мутации протоонкогена

б) хромосомные аберрации (транслокации), приводящие к встройке в области протоонкогена промотора.

в) амплификация (умножение) протоонкогена

г) встраивание ДНК-овой копии РНК-вируса

д) встраивание прыгающего гена (транспазона, транспозирующего элемента генома) недалеко от протоонкогена.

3. Природа белка, кодируемого онкогеном. Эти белки напоминают ростовые факторы (тромбоцитарный фактор роста, стимулирующий закрытие дефекта сосудистой стенки).

Онкоген обеспечивает непрерывный синтез белков, похожих на фактор роста (самозаживляющаяся петля).

4. Недостаточно депрессии одного онкогена. Необходима депрессия 2 и более онкогенов. Дерепрессия одного онкогена (МИГ) придает клетке свойства бессмертия (ядерный онкобелок) Другие онкогены - мембранный онкобелок - свойство агрессивности клетки.

5. Гены-протекторы (супрессоры) - детерминируют синтез белков-антагонистов белков онкогена. Ретинобластома: по наследству передается один ген.

РОЛЬ ИНТЕГРАТИВНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА

Нервная система и опухолевый рост.

Исторически:

Сначала отвергали влияние нервной системы на рост опухолей. Затем в опухолях обнаружили нервные клетки  и окончания с нарушенными функциями. Руднев, Захарьин - говорили об том. Павловская лаборатория - Петрова эксперимент моделирования невроза у собак - увеличение процента возникновения опухолей. Тип ВНД имеет значение для возникновения опухоли под действием канцерогенов. нервная система влияет на окислительно-восстановительные процессы и поэтому или способствует или препятствует развитию опухолей. Опухоль легче вызвать на фоне тормозящих нервную систему средств, труднее - на фоне возбуждающих средств.

1-я стадия развития опухоли - сопровождается возбуждением, 2-я торможением в ЦНС.

Регрессия опухоли возможна в 1-ю стадию (возбуждения).

Нарушение иннервации (нейрогенная дистрофия предрасполагает к развитию опухоли) - пример с клетками опухоли Браун-Лирс, введенными в организм при денервации различных органов. Оперативное вмешательство с повреждением нервных элементов приводит к появлению отдаленных метастазов.

ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА И ОПУХОЛЕВЫЙ РОСТ

По степени участия эндокринных желез в регуляции опухолевого роста  - опухоли:

дисгормональные опухоли неэндокринного происхождения

    Гормонально-зависимые опухоли:

опухоль молочной железы - на фоне гиперэстрогенизации организма:

    эстрогены стимулируют процессы пролиферации в молочной железе и матке и предрасполагают к действию канцерогенов.

Фолликулостимулирующий гормон - сам стимулирует пролиферацию, стимулирует высвобождение эстрогенов.

Гипотиреоз способствует возникновению опухолей.

Гипертиреоз тормозит рецидивирование опухолей.

Тиреоидные гормоны стимулируют защитные силы организма, пролиферацию и дифференцировку (!) клеток.

Гипоталамо-гипофизарная система работает по принципу обратной связи:

недостаток йода - недостаток тиреоидных гормонов - увеличение тиреолиберинов гипоталамуса - увеличение ТТГ - увеличение пролиферации клеток щитовидной железы, в том числе опухолевых.

Опухоль влияет на гормональный профиль организма.

Опухоли щитовидной железы могут сопровождаться гипо- или гипертиреозом.

Паренеоэндокринный синдром - разновидность паренеопластического синдрома - совокупность кишечных симптомов, проявляющихся в результате действия на организм специфических и неспецифических продуктов обмена опухоли, исчезающие при ее удалении и возобновляющиеся при рецидивировании и метастазировании опухоли. Он может быть:

• нервно-трофические нарушения
• аутоиммунные процессы
• эндокринные нарушения

В растущей опухоли в процессе обмена образуются соединения влияющие на активность желез внутренней секреции.

В опухолях могут вырабатываться эндокриноподобные вещества.

В опухолях одной эндокринной железы могут вырабатываться гормоны другой эндокринной железы: в опухолях щитовидной железы - синтез АКТГ; в опухолях хорион-эпителиоме - синтез ТТГ.

Гормоны, вырабатываемые опухолями часто в неактивном состоянии.

    ИММУННАЯ СИСТЕМА И ОПУХОЛЕВЫЙ РОСТ

Наличие иммунной реакции на опухолевые клетки. Если опухоль вызвана онкогенным вирусом, то в ней есть вирусиндуцированные антигены. В опухолях невирусного происхождения меняется антигенный спектр в результате антигенного упрощения, реверсии и т.д. При врожденном иммунодефиците - в десятки тысяч раз чаще возникают опухоли.

При трансплантации органов и применении иммунодепрессантов  - 1-- кратное увеличение возникновения опухолей.

Существует иммунологический надзор в организме.

    1-й эшелон защиты организма от опухоли

естественные киллеры (NK) - не требуют предварительной сенсибилизации организма антигеном:

1-я стадия - распознавание чужеродной клетки (опухолевой или пораженной вирусом)

2-я стадия - активное размножение NK

3-я стадия - контакт NK c опухолевой клеткой

4-я стадия - лизис опухолевой клетки (летальный удар)

В NK есть гранулы с перворином, которые освобождают его и в клетке-мишени образуются дыры, через которые в клетку-мишень проникает вода, клетка набухает, теряет свои отростки и погибает.

    2-й эшелон защиты  - макрофаги

фагоцитоз опухолевых клеток:

1. 1 фаза - адгезия
2. 2 фаза - захват (эндоцитоз)
3. 3 фаза - внутриклеточное переваривание (процессинг)

Затем макрофаг объединяет свой антиген гистосовместимости группы 2 с опухолевым антигеном и выносит на своей поверхности (антигенпрезентация)

Макрофаг вырабатывает ИЛ-1, который стимулирует Т-хелпер, который вырабатывает ИЛ-2, под влиянием которого Т-клетки сенсибилизируются и тогда сенсибилизированные Т-киллеры разрушают опухолевые клетки также, как и NK.

1. Опухолевая клетка обманывает иммунную систему. При опухолевом росте синтезируются вещества супрессивного действия (активирующие Т-супрессоры в самом начале опухолевого роста.

Опухолевые клетки синтезируют хорионический гонадотропин (оказывающий супрессивное действие), В итоге в самом начале опухолевого роста иммунная система подавляется.

2. Онгстремы поместили кусочки очень злокачественной опухоли в питательную среду и добавили иммунные лимфоциты - отсутствие размножения опухоли; если добавить еще антитела - бурное размножение опухоли.

Блокады:

а) контакту лимфоцита с опухолевой клеткой препятствует двойной забор из антигенов и антител.

б) антиген опухоли соединяется с лимфоцитом и лимфоцит блокируется и не вступает в контакт с опухолевой клеткой.

СИСТЕМНОЕ ДЕЙСТВИЕ ОПУХОЛИ НА ОРГАНИЗМ

Шапот впервые обратил на это внимание.

Неспецифическое действие:

Опухоль - ловушка глюкозы, притекающая кровь отдает опухоли всю глюкозу - угроза гипогликемии - усиление синтеза глюкокортикоидов - усиление глюконеогенеза.

Другие клетки испытывают недостаток белков, жиров, углеводов.

Глюкокортикоиды угнетают иммунную систему (иммунодепрессирующий эффект).

Опухоль - ловушка азотистых оснований, витаминов, предшественников нуклеиновых кислот. Конкуренция опухоли и тканей за жизненно необходимые метаболиты - развитие кахексии.

Специфическое действие

- перепрограммирование процессов в непораженных тканях в направлении, характерном для опухоли.

ПРЕДРАКОВОЕ СОСТОЯНИЕ

- патологические процессы, которые могут переходить в злокачественные опухоли в большем или меньшем проценте случаев.

Облигатный предрак:

• пигментная ксеродерма
• папилломатоз ЖКТ
• мастопатии

Факультативный предрак:

• эрозии шейки матки
• анацидный гастрит

СТАДИИ РАЗВИТИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ ОПУХОЛИ

1. Диффузная неравномерная гиперплазия
2. Образование очаговых пролифератов
3. Образование доброкачественной опухоли
4. Образование злокачественной опухоли.

ПРИНЦИПЫ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ОПУХОЛЕЙ

Клиническая профилактика:

1. Ранее выявление и своевременное лечение предраковых состояний.

2. Своевременное выявление и лечение дисгормональный состояний (опухоли молочной железы, тела матки, простаты, семенников, яичников).

Гигиеническая профилактика:

1. Борьба за чистоту окружающей Среды от канцерогенов.

ПРИНЦИПЫ ЛЕЧЕНИЯ

1. Хирургическое вмешательство - удаление опухоли в пределах здоровых тканей.
2. Химиотерапия: антибиотики, цитостатики
3. Лучевая терапия (чередовать с отдыхом).
4. Общеукрепляющие: адаптогены, витамины.

Комбинированное лечение и комплексное лечение. Сочетание гипертермии с повышенной нагрузкой организма глюкозой.

Концепция:

Методы генной инженерии - повернуть развитие опухолевой клетки в нормальную.