Нормальный эпителий

АРС-

Фокусы дисплаэии

K-RAS-

Начальная аденома

MMR-

Средняя аденома

DCC?-

Поздняя аденома

р53-

Рак

Другие изменения?

Метастазы

Мутации АРС инициируют опухолевый процесс, тогда как прогрессия опухоли обусловлена последовательно возникающими мутациями других генов. В криптах кишечника больных с наследственным дефектом АРС по­являются многочисленные диспластические участки (фокусы дисплазии), часть из которых прогрессируют при появлении дополнительных мутаций. Дефекты системы репарации (MMR, mutations in mismatch repair) резко ус­коряют этот процесс. K-ras (член семейства ras) — онкоген, для активации которого требуется одно генетическое событие. Другие вовлеченные в процесс гены относятся к числу супрессоров, для инактивации каждого из которых требуется по два события (по одному на каждый аллель). В разви­тии рака толстой кишки участвуют, возможно, и другие гены-супрессоры, в частности DCC. Их многообразие может явиться причиной вариабельности клинических проявлений этой формы рака.

вые разрывы — при воздействии ионизирующей радиации). Соответственно этому существует и несколько типов репара­ции, в частности эксцизионная репарация, которая вы щепля-ет последовательности ДНК, поврежденные химическими канцерогенами или ультрафиолетовым облучением (она де­фектна у больных пигментной ксеродермой, предрасположен­ных к разным видам кожного рака), и репарация неспаренных оснований (mismatch repair — MMR). Повреждения последней

могут приводить к широкомасштабной нестабильности генома и различным формам рака, в частности и в особенности к раку толстой кишки (в этом случае мутации MMR возникают, по-видимому, вскоре после инактивации АРС; см. схему 4.4).

В геноме широко распространены многократные повторы 2—3 нуклеотидов, образующие так называемые микросател-литные последовательности. В геноме человека, например, имеется около 100 ООО повторов CA/GT с длиной свыше 24 нуклеотидов. При репликации таких локусов иногда происхо­дит скольжение (slippage) одной нити ДНК относительно дру­гой, что приводит к образованию неспаренных (в виде петель) участков. Удаление таких дефектов структуры — «корректор­ская» функция MMR, которую выполняют несколько согласо­ванно действующих белков. Один из них (MSH2) распознает дефект, связывается с участком неспаренности и рекрутирует другие белки, в частности MLH1, которые устраняют дефект и восстанавливают исходную структуру ДНК (схема 4.5).

При дефектах MMR возникает так называемый мутатор-ный фенотип (частота мутаций возрастает на 2—3 порядка) — нестабильность микросателлитов охватывает весь геном и от­ражается на функционировании многих генов, в составе или вблизи которых расположены микросателлиты. Неполноцен­ность MMR, резко увеличивающая вероятность новых мута­ций (в ряду клеточных поколений они накапливаются лавино­образно), способствует ускоренной прогрессии опухоли. Де­фекты MLH1 и MSH2 обнаружены при различных семейных и спорадических формах рака, в частности при раке толстой кишки. Поскольку гены MMR относятся к числу генов-суп­рессоров, мутаторный фенотип возникает при инактивации обоих аллелей соответствующего гена.

Нарушения апоптоза. Апоптоз является эффекторным ме­ханизмом, «призываемым» к действию самыми разными сти­мулами. Выше рассмотрены ситуации />55-зависимого апопто­за. Существуют, однако, и независимые от р53 пути индукции этого феномена.

Обнаружена связь механизма апоптоза с молекулами кле­точной адгезии. Давно известно, что пролиферирующие нор­мальные клетки нуждаются в прикреплении к субстрату — к внеклеточному матриксу in vivo или к твердой подложке in vitro. При несоблюдении этого условия клетки останавливают­ся в фазе G1 из-за подавления синтеза циклина А. Более того, нормальные клетки, открепленные от субстрата или принуж­даемые расти в суспензии, претерпевают апоптоз. Этот фено­мен (получивший название «аноикис» от греческого anoikis — бездомность) присущ эпителиальным и эндотелиальным клет­кам, но не фибробластам.

Предполагается, что интегрины — молекулы на поверхнос­ти клеточных мембран, участвующие в прикреплении клеток к

твердому субстрату и в их распластывании на нем, индуциру­ют блокирующий апоптоз каскад реакций с участием FAK (focal adhesion kinase) и протеинкиназы С, а также Ras и МАР-киназ. В отсутствие клеточной адгезии программа клеточной гибели, не встречая противодействия, реализуется, по-види­мому, с участием bcl-2, bax и ICE-подобных протеаз.

Зависимость от субстрата ослаблена или вовсе отсутствует у опухолевых клеток — многие из них могут расти в суспен­зии, что объясняется неполноценностью механизма апоптоза.

Заключение

В силу многих причин онкологические исследования на­ходятся на самом переднем крае биологии. Именно в этой области сделаны фундаментальные открытия, значительно продвинувшие нас в понимании не только того, как нор­мальная клетка трансформируется в опухолевую, но и как она вообще функционирует, как рождается и погибает. Про­гресс в теоретическом плане, таким образом, очевиден. Менее существенны, однако, достижения в лечении злокаче­ственных новообразований. Не удалось пока выявить такие биохимические особенности опухолевых клеток, которые по­зволяли бы, с одной стороны, идентифицировать процесс на самых ранних, еще доступных лечению стадиях его развития и, с другой — найти ту «магическую пулю», которая избира­тельно поражала бы злокачественные клетки, не затрагивая нормальные.

Вместе с тем есть основания для осторожного оптимизма. Во-первых, становятся все более эффективными профилак­тические мероприятия, способные резко снизить онкологи­ческую заболеваемость (профилактика курения, алкоголизма, других вредных привычек, экологические мероприятия, улуч­шение условий труда). Наряду с классической триадой (хи­рургия, химиотерапия, облучение) для лечения онкологичес­ких больных начинают применяться принципиально новые методы — иммунотерапия и фотодинамическая терапия, а также биотехнологические подходы, направленные на акти­вацию в опухолевых клетках генов-супрессоров и проапопти-ческих генов. Главной в последнем случае является проблема избирательной доставки генных конструкций в опухолевые клетки. Весьма обнадеживающие результаты получены в по­иске препаратов, блокирующих формирование сосудистого ложа в опухолевой ткани. Принимая во внимание быстрый прогресс во всех этих направлениях, можно ожидать ощути­мых практических результатов уже в ближайшем будущем.

Список литературы

Балицкий К.П., Шмалько Ю.П. Стресс и метастазирование злокачест­венных опухолей. — Киев: Наукова думка, 1987.

Лихтенштейн А.В., Бассалык Л. С. Введение в проблемы биохимии и физиологии опухолевого роста//Элементы патологической физиоло­гии и биохимии/Под ред. И.П.Ашмарина. — М.: Изд-во МГУ, 1992.

Уманский СР. Апоптоз: молекулярные и клеточные механизмы//Мо-лекулярная биология. — 1996. — № 30. — С. 487—502.

Шапот B.C. Биохимические аспекты опухолевого роста. — М.: Меди­цина, 1975.

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. Т. 1-3. - М.: Мир, 1986.

Ленинджер А. Биохимия. — М.: Мир, 1974.

Льют Б. Гены. — М.: Мир, 1987.

Хесин Р.Б. Непостоянство генома. — М.: Наука, 1985.

Beutler В., Cerami A. Tumor necrosis, cachexia, shock, and inflammation: A common mediator//Ann. Rev. Biochem. — 1988. — Vol. 57. — P. 505— 518.

Bishop J.M. Cancer: The rise of the genetic paradigm//Genes and develop­ment. - 1995. - Vol. 9. - P. 1309-1315.

Fidler I.J., Ellis L.M. The implications of angiogenesis for the biology and therapy of cancer metastasis//Cell. — 1994. — Vol. 79. — P. 185—188.

Fisher D. Apoptosis in cancer therapy//Cell.— 1994.— Vol. 78.— P. 539— 542.

FraserA., Evan G. A license to kill//Cell. - 1996. - Vol. 85. - P. 781­784.

Hollstein M., Sidransky D., Vogelstein В., Harris. p53 Mutations in human cancers//Science. — 1991. — Vol. 253. — P. 49—53.

Johnson L., Noble M., Owen D. Active and inactive protein kinases: Struc­tural basis for regulation//Cell. — 1996. — Vol. 85. - P. 149-158.

Johnson P.F., McKnight S.L. Eukaryotic transcriptional regulatory pro-teins//Ann. Rev. Biochem. - 1989. - Vol. 58. - P. 799-839.

Marx J. How cells cycle toward cancer//Science. — 1994. — Vol. 263. — P. 319-321.

Sklar L., Anisman H. Stress and cancer//Psych. Bull.— 1981 — Vol. 89.— P. 369-406.

Yarden Y., Ullrich A. Growth factor receptor tyrosine kinases//Ann. Rev. Biochem. - 1988. - Vol. 57. — P. 443-478.

Лекция 5

Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии

М.Г.Пшенникова

«Стресс есть жизнь и жизнь есть стресс».

Г. Селье

Введение

В настоящее время трудно найти человека, который не слышал бы о стрессе. Существует мнение, что стресс — это яв­ление, присущее именно сегодняшней непростой жизни, и что стресс — явление вредное и с ним надо бороться. В этом вы­сказывании есть доля истины, но только доля, которая отра­жает лишь лежащие на поверхности и наиболее заметные не­гативные последствия стресса.

Термин «стресс» ввел в биологию канадский физиолог Ганс Селье, когда он в 1936 г. в статье, опубликованной в журнале «Nature» под заглавием «Синдром, вызываемый разными повреждающими агентами» [Selye Н., 1936], впер­вые обозначил это явление. Позже Г.Селье охарактеризовал это явление как «общий адаптационный синдром», т.е. «общую неспецифическую нейрогормональную реакцию ор­ганизма на любое предъявленное ему требование» [Селье Г., 1960].

Термин «стресс» Г.Селье заимствовал из техники, где он означает «напряжение, нажим, давление». В общем виде стресс применительно к человеку можно определить как со­стояние организма, всегда возникающее при действии на него различных факторов, или стрессоров, будь это так называемые физические стрессоры (холод, физическая нагрузка, недоста­ток кислорода в воздухе и т.п.) или психические (эмоциональ­ные) стрессоры, которые обычно называют стрессорными си­туациями (опасность, аварийные и чрезвычайные ситуации, несчастье, неожиданное радостное известие, конфликтные си­туации в семье или на работе, цейтнот и др.). В настоящее время стрессорные ситуации «атакуют» людей все чаще, поэ­тому столь велики всеобщее внимание к стрессу (эмоциональ­ному стрессу в особенности) и желание исследователей разо­браться в его природе и механизмах.

В ответ на стрессорное воздействие человек или животное либо избегает этого воздействия, избавляется от него, либо, если избавление невозможно, приспосабливается, т.е. адапти­руется, к новым требованиям среды. При этом при первичном действии стрессора возникает стресс-реакция, или так назы­ваемая срочная (аварийная) адаптация; она дает организму воз­можность осуществлять жизнедеятельность в новых услови­ях—в условиях действия стрессора, и в этом ее положитель­ное значение. Однако эта стресс-реакция весьма расточитель­на и несовершенна и не обеспечивает организму эффективно­го устойчивого приспособления к стрессорному воздействию. Устойчивая долговременная адаптация, характеризующаяся высокой резистентностью к стрессору, может сформироваться лишь в результате повторных воздействий этого стрессора. Од­нако это происходит, если интенсивность и длительность дей­ствия стрессора умеренны. Если же они чрезмерны, то адапта­ция не развивается, а возникают повреждения, которые при­водят к гибели.

Феномены стресса и адаптации, интуитивно предсказан­ные и в той или иной форме описанные многими поколения­ми естествоиспытателей и врачей, включая Гиппократа, Де­карта, Ф.Энгельса, К.Бернара, В.Кэннона, И.М.Сеченова и А.А.Ухтомского, в настоящее время благодаря успехам биоло­гических и медицинских наук получают научную базу. В ре­зультате накоплено большое количество исследований и пуб­ликаций, посвященных различным аспектам проблемы стрес­са и стрессорной патологии. Вместе с тем, однако, до сих пор в литературе еще нет сообщений, содержащих целостное пред­ставление о стрессе как физиологическом явлении, о механиз­мах его возникновения и формирования, механизмах, лежа­щих в основе устойчивости к стрессорным воздействиям, и о месте стресса в патологии. По-видимому, из-за этого зачастую путают понятия «стресс» и «стрессорное воздействие», «стресс» и «стрессорные повреждения». В научных публикаци­ях встречаются такие спорные и, по-видимому, ошибочные выражения, как «защита от стресса», «устойчивость к стрессу» и др. На самом деле нельзя, да и не нужно защищаться от «стресса», так как стресс — естественная адаптивная реакция организма; защищаться следует от стрессорных воздействий или, если это невозможно, от стрессорных повреждений. То же относится к понятиям «устойчивость» и «предрасположен­ность»: организм может быть в разной степени предрасполо­женным или устойчивым к срессорным нарушениям тех или иных функций и к стрессорным повреждениям тех или иных органов, но вовсе не «к стрессу». В связи с изложенным целью данного сообщения является попытка обобщения и критичес­кого анализа имеющихся к настоящему времени данных, каса­ющихся проблемы стресса. При этом последовательно будут

рассмотрены основные аспекты этой проблемы: феномен стресса и связанная с ним терминология, стресс-система, ме­ханизмы формирования стресс-реакции, особенности эмоцио­нального стресса и механизмы связанных с ним патологичес­ких состояний, механизмы устойчивости к стрессорным по­вреждениям, а также возможности предупреждения и коррек­ции этих повреждений.