Черезов А. Е. Общая теория рака тканевый подход

ры роста вызывают «фенотипическую» трансформацию, а дефектные определяют «истинную»· трансформацию.

Однако эта точка зрения не подтверждается фактами. Так, обнаружена практически полная идентичность действия ЭФР и трансформирующего фактора роста типа α (или типа I) — а- ТФР. Их биологическое действие практически одинаково; это позволило сделать вывод, что ТФР осуществляет биологическое действие через рецепторы ЭФР (Никольский и др., 1987). Синтез α-ΤΦΡ увеличен как в трансформированных клетках, так и в эмбриональных нормальных клетках (Massaque, 1985).

Обсуждая этот вопрос, Г.Карпентер и С.Коэн (1987, с.117) пишут: 4Трансформирующие факторы роста можно выделить как из нормальных, так и из злокачественных клеток или тканей; они способны индуцировать неконтролируемый рост клеток, до этого не трансформированных и подчиняющихся контактному торможению».

К такому же выводу приходят А.Д.Алыитейн и Е.А.Черепанцева (1986, с.264). Они пишут: «Критического отношения заслуживает термин «трансформирующий фактор роста». Этот термин подразумевает деление ФР на трансформирующие и нетрансформирующие. Для такого деления сегодня нет серьезных оснований. По-видимому, все ФР, образуемые трансформированными клетками, принципиально не отличаются от соответствующих факторов, выявленных в нормальных тканях... Имеются данные, что феномен аутокринной стимуляции характерен не только для клеток с выраженным трансформированным фенотипом»·.

Таким образом, гипотеза о том, что факторы роста, вызывающие истинную трансформацию, являются дефектными по сравнению с нормальными ФР, отпадает. Отсюда следует, что онкогены, которые их кодируют, также нормальны. Это положение коррелирует с ранее сделанным выводом о том, что трансформация не связана с мутациями онкогенов.

Вывод о подобии опухолевых и стволовых клеток при нарушении тканевого контроля подтверждается данными о гомологии между факторами роста трансформированных клеток, продуктами вирусных онкогенов и факторами роста нормальных клеток. Версия, что ФР несут какой-то дефект, поскольку являются продуктами мутировавших онкогенов, не подтвердилась. Ни ФР, ни рецепторы не несут какого-либо дефекта, который бы являлся причиной трансформации. Следовательно, теория онкогена опровергается с двух сторон. Во-первых, разрушается представление, что трансформация вызвана мутациями в 3 — 4 онкогенах; во-вторых, поскольку ФР способны вызывать истинную трансформацию, не будучи дефектными, то оказывается,

что в клетке имеется специализированный механизм для ее трансформации. Данный вывод разрушает представление о механизме трансформации, сформированное в теории онкогена и предыдущих концепциях рака. Еще один аспект состоит в том, что ФР не относятся к генотоксическим факторам, что усиливает критику теории онкогена и реабилитирует представление о канцерогенности повышенных доз гормонов.

б) Опровержение представления о дефектности рецепторов

Остается вторая часть версии, согласно которой не ФР, а рецепторы опухолевых клеток являются патологически измененными, в связи с чем происходит искажение реакции на ФР. Чтобы разрушить эту версию, надо проанализировать и сопоставить данные по рецепторам в механизме гормонального рака. Выше мы рассмотрели данные о гормональном раке и трансформирующих факторах роста. Они имеют общее свойство: и те и другие не являются генотоксическими факторами. Поскольку в случае факторов роста доказана их трансформирующая способность, то отсюда был сделан вывод относительно гормонов. На основании установления общности между двумя группами фактов делается вывод о роли гормонов — выявленная закономерность переносится на вторую группу данных.

В случае установления возможной дефектности рецепторов делается обратный перенос выявленной закономерности от гормонального рака к механизму трансформации с участием ФР и рецепторов. При гормональном раке механизм трансформации не обусловлен какой-либо дефектностью молекул рецепторов. Это подтверждается возможностью излечения с помощью гормонотерапии. Этот же вывод подтверждается возможностью вызывать гормональный рак у здоровых животных путем экзогенного введения повышенных доз гормона на протяжении длительного времени. И в первом, и во втором случае рецепторы не несут какого-либо дефекта в молекуле. И соответственно снимается подозрение с онкогенов, которые кодируют рецепторы.

Как сам гормон, так и рецептор к нему не несут каких-либо дефектов, что говорит об отсутствии необходимости в генотоксическом факторе и необоснованности такого предположения для развития опухолеобразования. Понятно, что эти выводы принципиально разрушают основу теории онкогена, а именно представление о механизме трансформации. В ходе развития молекуляр- но-генетическая теория приходит к собственному отрицанию. Это свидетельствует об ошибках, заложенных в ее основании, т.е.

ошибочности постулируемого принципа трансформации. В новой теории, основанной на нарушении тканевой регуляции пролиферации, идея патологической активизации онкогенов сохраняется, но не как результат деструктивных повреждений онкогенов, а

как выход из-под контроля в результате его нарушения клоногенных стволовых клеток, обладающих активизированными он-

когенами и «злокачественным» фенотипом. Это означает, что блокировка дифференцировки определяет активизацию онкогенов и соответственно определяет злокачественный фенотип, однако она является обратимой — при индукции дифференцировки злокачественность клетки исчезает.

в) Роль ФР и рецепторов β механизме трансформации

Какова же роль ФР и рецепторов в механизме опухолеобразования, если они, как показывают данные, непосредственно участвуют в механизме контроля пролиферации? В предыдущих главах была обоснована новая теория, согласно которой непосредственной причиной трансформации является нарушение тканевого гомеостаза в результате омоложения клеток при длительных повышенных режимах пролиферации.

Таким образом, если теория верна, то данные должны конкретизировать механизм нарушения тканевого контроля на молекулярном уровне, что подтвердит тканевую модель. Иначе говоря, дефект, который связывается с нарушением тканевого контроля, должен быть обнаружен на уровне факторов роста и рецепторов. Следовательно, с одной стороны, мы обосновали, что ФР и рецепторы не содержат никакого дефекта, как и онкогены, которые их кодируют, с другой стороны, мы все же утверждаем, что дефект должен быть обнаружен.

Уточнение состоит в том, что не само омоложение клетки приводит к опухолеобразованию, а количественное накопление недифференцированных клеток в ткани. Соответственно, речь идет не о повреждении молекул рецепторов или факторов роста, как предполагает теория онкогена, а о резком количественном искажении их у большой группы клеток и искажении соотношения межу ФР и кейлонами.

Анализируя причину исчезновения рецепторов на поверхности мембран, я пришел к идее нового механизма, отличающегося от известного механизма down regulation. Известно, что клетки-мишени, подвергшиеся действию сигнального лиганда в течение длительного времени, часто теряют способность реагировать на этот лиганд. Такая адаптация, или десенсибилизация,

обратима и делает многие клетки особенно чувствительными не к абсолютной величине концентрации химического сигнала, а к изменению этой концентрации. Существует три гипотезы механизма десенсибилизации (Албертс, Брей и др., 1987). В одних случаях десенсибилизация происходит в результате уменьшения числа поверхностных рецепторов или же их инактивации; в других случаях это следствие изменения белков, участвующих в передаче сигнала после активации рецептора. Таким образом, связывание лиганда может приводить к эндоцитозу лиганд-ре- цепторных комплексов и их разрушению в лнзосомах. Второй механизм связан с обратимой инактивацией рецептора путем конформационной модификации. Третий механизм связан с тем, что продолжительное связывание лиганда так изменяет рецептор, что он уже не может активизировать мембранный фермент или ионный канал, хотя продолжает сохранять сродство к лиганду.

Механизм уменьшения числа рецепторов с позиции тканевой концепции не похож ни на один из известных механизмов. Исчезновение рецепторов согласно этому механизму носит более стойкий, длительный характер. Механизм основан на существующей разнице в числе и составе рецепторов между дифференцированными клетками и недифференцированными (стволовыми и коммитированными). Это различие сохраняется во всех тканях, поскольку обновление связано с делением молодых клеток, не прошедших дифференцировку, как правило, за счет деления низкодифференцированных стволовых клеток. Следовательно, в тканях с ускоренной пролиферацией будет наблюдаться процесс омоложения клеток, в связи с чем число рецепторов на клеточной мембране будет уменьшаться вплоть до полного исчезновения некоторых рецепторов в результате эмбрионализации ткани, и, наоборот, будут появляться рецепторы, свойственные низкодифференцированным клеткам.

Так, используя различные способы, Wasilenko и соавт. (1987) убедительно доказали, что утрата клетками ЭФР-Р при трансформации v-src — не результат down regulation ЭФР-Р, так как образование ЭФР-подобных факторов полностью отсутствовало. Они заключили, что наличие у клеток ЭФР-Р не обязательно для трансформации, а их исчезновение — по-видимому, некий побочный эффект трансформации.

Динамика исчезновения рецепторов наглядно прослеживается на примере гормональных рецепторов в процессе опухолеобразования. Такая картина наблюдается как при вирусном канцерогенезе, так и при других видах опухолеобразования. Известно, что определенный процент опухолей теряет чувствительность к гормонотерапии. Этот эффект, с нашей точки зрения, непосредст-

венно зависит от наличия рецепторов на поверхности клеток и коррелирует со степенью дифференцировки. Так, приблизительно 40% РЭ+-опухолей оказываются резистентными к гормонотерапии. Это можно связать с тем, что в результате химиотерапии количество рецептотрицательных опухолей значительно увеличивается. Известно, что первичные и метастатические опухоли у одной и той же больной могут существенно различаться по соотношению в них эпителиальных и соединительнотканных элементов, по степени дифференцировки, в также по чувствительности к гормонотерапии (Кузьмина, 1987). Первые данные об обратной корреляции между содержанием Ρ Π и степенью дифференцировки опухолей получены F.May-Levin и соавт. (1977) (цит. по: Кузьмина, 1987).

R.Hanselman и С.Genton (1983) показали обратную зависимость между степенью злокачественности опухолей и содержанием в них РП. В рецепторном статусе дифференцированных раков I и II степени злокачественности обнаруживается тенденция к уменьшению концентрации РП и четкое снижение доли РП* - опухолей, обусловленное уменьшением клеточной дифференцировки. Больные с опухолями III степени злокачественности по рецепторному статусу составляют особую группу, резко отличающуюся от первых двух, — в большинстве опухолей отсутствуют РП (Кузьмина, 1987).

Таким образом, в процессе эмбрионализации ткани уменьшается степень дифференцировки клеток, что отражается в снижении количества рецепторных белков. Это находит объяснение в том, что в процессе омоложения спектр синтезируемых белков резко уменьшается как в качественном, так и в количественном отношении. Следовательно, те факторы, которые усиливают пролиферативный режим ткани, будут вызывать омоложение и соответственно уменьшение числа рецепторов на поверхности клеток.

Наличие в тканях полярности между дифференцированными и недифференцированными клетками является условием функционирования обратной связи, удерживающей деление стволовых клеток под контролем. Нарушение этой поляризации в процессе омоложения ткани приводит к автономности пролиферации, снижению адгезии клеток этого участка ткани, т.е. неконтролируемому росту клоногенных клеток. На молекулярном уровне механизм нарушения обратной связи выражается в снижении количества рецепторов на поверхности клеток и нарушении пропорции между концентрацией факторов роста и (ингибирующих митоз) кейлонов, что приводит к хронической стимуляции пролиферации. Увеличение доли стволовых клето^, обладающих аутокрин-

ной стимуляцией митоза, приводит к автономизации митотической активности.

Мы привели некоторые данные относительно рецепторов к стероидным гормонам, такая же картина наблюдается в случае рецепторов к эпидермальному фактору роста (ЭФР). По данным Gallo-Payet и Hugon (1985), наибольшее количество рецепторов имеют энтероциты из глубоких слоев крипт (в 2 — 3 раза больше, чем энтероциты поверхностных отделов крипт и ворсинок). И наоборот, для рецепторов инсулина наблюдается иной характер распределения: наибольшее их количество имеют зрелые энтероциты крипт и ворсинок. Эти особенности в распределении рецепторов между зрелыми дифференцированными и незрелыми клетками объясняются тем, что наличие рецепторов к ЭФР определяет способность к делению, однако в процессе дифференцировки клетки теряют эту способность, что обусловлено исчезновением рецепторов к ЭФР. Для рецепторов инсулина картина другая, наличие рецепторов в зрелых клетках определяет возможность регуляции поступления глюкозы, служащей основным источником энергии в клетках организма. Рецепторы выполняют функцию приемной антенны и передающего устройства, с помощью которых можно управлять клеткой путем экзогенных сигналов. Эти данные позволяют сделать предположение, имеющее клиническое значение: принцип гормонотерапии можно использовать не только для гормональных опухолей, но и для других опухолей, разница в конкретном экзогенном сигнале, на который реагирует клетка, ее рецептор. Это означает, что лечить рак можно не только путем уничтожения раковых клеток по принципу «золотой пули» — этот принцип не абсолютен, а для ряда опухолей ошибочен.

Абсолютным принципом является нормализация раковых клеток путем их дифференцировки и исправление нарушений регуляции гомеостаза как на уровне ткани, так и на уровне организма путем нивелировки источника повышенной пролиферации, т.е. исправления дисбаланса, создающего напряжение, повышенную пролиферацию в ткани. Речь идет о принципе, который нейтрализует источник повышенной пролиферации либо компенсирует его действие на уровне тканевого гомеостаза. К настоящему времени накоплено много данных, свидетельствующих об эффективности нового направления в клинике опухолей Сюда относятся все виды гормонотерапии, методы, использующие стимуляцию дифференцировки клеток, введение дополнительных доз кейлона, лечение дисбалансов на уровне организма Однако развитие этого направления потребует всестороннего изучения механизма контроля тканевого гомеостаза. И конечно, в первую очередь речь идет о тех видах опухолей, где традиционные методы лече-

ния неэффективны либо сопряжены с большими повреждениями организма.

Имеющиеся данные относительно распределения рецепторов между дифференцированными и недиференцированными клетками свидетельствуют в пользу новой концепции. Согласно Nanney et al. (1984), в верхних слоях кератиноцитов рецепторы ЭФР выявляются авторадиографией меньше, чем в нижних. Аналогичный характер распределения ЭФР-рецепторов выявлен и для уротелия, где ЭФР-Р обнаруживается на клетках базальных слоев и отсутствует в поверхностных слоях клеток (Messing, Reznikoff, 1987).

Приведенные данные коррелируют с результатами, полученными при исследовании молекулярных основ процесса метастазирования. Изучая молекулярные особенности метастатических свойств клеток, Фельдман М. и Эйзенбах Л. (1989) выявили, что степень метастазирования зависит от активности онкогена fms, который кодирует на поверхности клеток рецептор фактора роста, что определяет высокие пролиферативные свойства таких клеток, причем у дифференцированных клеток он исчезает.

7.Двустадийный характер опухолеобразования

Тканевая теория опухолеобразования также предполагает двустадийность механизма трансформации, но это иные по своей природе и механизму стадии, нежели в молекулярно-генетиче- ской теории. Первая фаза опухолеобразования связана с инициацией пролиферации — внешним для ткани источником пролиферации, эндогенным или экзогенным. Устранение причины повышенной пролиферации в этой стадии приводит к нормализации ткани и регрессии опухоли.

Если процесс опухолеобразования доходит до второй фазы, то нарушается тканевый гомеостаз, а процесс опухолеобразования приобретает спонтанность развития на собственной основе. Различие в характере инициации пролиферации имеет клиническое значение, поскольку в первой фазе процесс опухолеобразования сохраняет способность к обратимости. С другой стороны, лечение может быть неэффективным, если не учесть, что в ряде случаев опухолевая ткань находится под воздействием стимулирующего пролиферацию фактора, который может проявиться после окончания лечения, что лежит в основе механизма вторичного рака. Наиболее рельефно эти закономерности обнаруживаются в динамике гормональных опухолей, когда гормональный профиль определяет динамику развития опухолеобразования. В ряде

случаев опухоль проявляет колебания — то появляется, то вновь исчезает, регрессирует.

Определение понятия «биологического эквивалента» канцерогенного воздействия, в качестве которого выступает повышенная длительная пролиферация, вызывающая омоложение, позволяет по-новому подойти к проблеме эндогенного канцерогена. В качестве эндогенного канцерогена выступают факторы, влияющие на митотическую активность, способные инициировать повышенную хроническую пролиферацию.

8. Пролиферативный режим как фактор канцерогенеза

В теории онкогена под канцерогеном понимается фактор генотоксического действия. Трансформация представляется в виде деструктивного механизма: согласно этому представлению, канцероген должен попасть в клетку и произвести необратимые изменения в ДНК. Такое представление имеет много слабых, уязвимых сторон: оно не объясняет динамики опухолеобразования, временные параметры развития опухолей, природу и различие доброкачественных и злокачественных опухолей, опухолевую регрессию. Так, например, ряд авторов связывают регрессию опухоли не с действием иммунитета, а с нормализацией опухолевых клеток в результате дифференцировки (Швембергер, 1987).

В истории онкологии известны ряд концепций, которые основывались на инициации повышенной пролиферации в результате хронического травмирования ткани. Наибольшую известность получила «концепция раздражения» Вирхова, которая связывала появление опухолей с воспалительной гиперплазией на фоне хронического повреждения тканей. В ходе развития этого направления менялся предполагаемый раздражитель, но не идея о патогенезе рака. Вскоре после открытия вирусов было высказано предположение (Bosk, 1903; Borrel, 1909), что опухолевая пролиферация возникает вследствие неспецифического повреждения клеток вирусами. Отметим, что к этой идее, но на более широкой основе мы придем в ходе анализа механизма вирусного канцерогенеза с позиции тканевой теории, в рамках которой эта идея получила обоснование.

Уже в доэкспериментальный период было обращено внимание на длительный период развития опухолеобразования. Если проанализировать факты, то часть из них подтверждает возможность вызвать рак неспецифическим раздражителем. Другие же данные давали отрицательные результаты. Таким образом, разделение

онкологов на тех, кто согласен с неспецифическим характером опухолеобразования, и тех, кто против этой идеи, возникло вполне объективно. Решение этого противоречия раскрывает концепция канцерогенного профиля. Тканевый подход к канцерогенным факторам рационализирует представление о канцерогенах различной природы. Канцерогенные воздействия объединяются, включаются в понятие «канцерогенного профиля», которое характеризует динамику воздействия в виде измененного пролиферативного режима: интенсивности, доз канцерогена, длительность воздействия и промежутков между воздействием на ткань. Таким образом, независимо от того, специфичен канцероген или нет, для индуцирования опухоли он должен вызывать определенный уровень повышенной пролиферации и омоложения ткани, Идею нарушения онкогенов заменяет идея разрушения тканевого гомеостаза за счет высокого пролиферативного режима. Это означает, что канцерогенность фактора определяется промоторным эффектом канцерогенного воздействия, а не генотоксическим.

Способность длительное время сохранять устойчивость при различных патогенных воздействиях является основным свойством гомеостатических систем. Устойчивость тканевого гомеостаза обусловлена механизмом саморегуляции на основе принципа обратной связи. Подход к механизму рака с позиции нарушения тканевого гомеостаза позволяет объяснить, почему различные по природе канцерогены вызывают общий результат. Учитывая канцерогенный профиль, который должен воспроизводить параметры тканевого гомеостаза, становится ясно, почему при применении слабого канцерогена не удается вызвать рак либо это требует больших усилий. Например, кротоновое масло вначале причисляли к промоторам, однако в дальнейшем было показано, что длительное применение кротонового масла вызывает опухолеобразование.

В рамках тканевого подхода удается объяснить механизм рака, вызванного имплантацией сплошной пластинки в ткань. Объясняется это тем, что в результате длительного травмирования возникает хронический очаг пролиферации и омоложения ткани, что, согласно тканевой модели, приводит к нарушению тканевого контроля и развитию опухолеобразования.

Для трансформации необходимы два условия: длительная хроническая пролиферация, вызывающая эмбрионализацию клеток, и нарушение тканевого контроля, поскольку он удерживает под контролем деление клоногенных клеток в ткани. Если учесть, что в ткани имеются клоногенные низкодифференцированные клетки с активизированными онкогенами, число которых возрастает в предраке, становится понятным определяющее значение нарушения тканевой регуляции.

9. Злокачественность — норма или патология клетки?

Если учитывать, что злокачественность определяется клоногенностью клетки, которая в норме контролируется в ткани на уровне тканевого гомеостаза, то потенциал злокачественности будет определяться потенциалом клоногенности. Максимальная клоногенность наблюдается у стволовых клеток, однако реализация этого потенциала может осуществиться при нарушении тканевого контроля. Отсюда следует, что злокачественность — это обратная сторона нормальных характеристик стволовых клеток: клоногенности, иммортализации, автономности деления (аутокринной стимуляции митоза) и наличия активизированных онко-

генов. Что могут добавить предполагаемые			мутации 3 — 4		онкоге-
нов	к перечисленным свойствам?
С позиции теории онкогена возникает			противоречие,		посколь-
ку	перечисленные	свойства, определяемые	как	злокачественные,
должны появиться		в результате последовательных		3 — 4	мутаций

в онкогенах и закрепления их в процессе промоции, однако этими свойствами обладают изначально стволовые клетки, но не в результате мутаций.

Очевидно, что злокачественность стволовой клетки как потенциальная возможность трансформации присуща каждой низкодифференцированной клетке какое-то время, пока она не вступила на путь дифференцировки и не потеряла клоногенные свойст-

ва Каждая стволовая клетка, образно говоря, в раннем возрасте переживает состояние потенциальной «преступности», в плане

возможности превратиться в раковую при создании необходимых условий: изоляции, пересадки либо нарушения тканевого гомеостаза. Данные выводы имеют экспериментальное обоснование — имеются данные, демонстрирующие злокачественность стволовых клеток при их пересадке в другой организм (Уоддингтон, 1947; Speman, 1942; Дыбан, 1988). С нашей точки зрения, к этой группе данных можно отнести также данные по спонтанной малигнизации in vitro.

В перечисленных случаях трансформация происходит при нарушении тканевого гомеостаза, без канцерогенного воздействия. В этих экспериментах отсутствует генотоксический фактор. Поскольку при отсутствии фактора генетических повреждений трансформация все же происходит, то единственной причиной канцерогенеза выступает нарушение тканевого контроля. Таким образом, если использовать принцип исключения при поиске подозреваемого фактора, то становится понятным, кто истинный виновник злокачественной трансформации. Что касается предполагаемой неполноценности генома опухолевых клеток, то этот ар-