Узнайте, какие факторы и мутации приводят к возникновению раковых клеток. Понимание этого процесса важно для предотвращения и лечения раковых заболеваний.
Раковые клетки (злокачественные, атипичные, опухолевые клетки) – это клетки, которые в результате мутаций изменили свой внешний вид и функции, перестали быть похожими на нормальные клетки в соответствующей ткани. Наиболее характерные свойства раковых клеток: «бессмертие», способность к бесконтрольному размножению и распространению в организме. Строго говоря, раковыми можно назвать только клетки злокачественных опухолей из эпителиальных тканей. По отношению к другим злокачественным новообразованиям термин «рак» не применяют.
Чем раковые клетки отличаются от нормальных?
Для того чтобы организм человека правильно работал как единое целое, каждая клетка в нем должна подчиняться общим правилам и обладать некоторыми основополагающими свойствами:
- Устойчивость к сигналам роста и смерти
- Контролируемая способность к размножению
- Способность слипаться с соседними клетками
- Специализация и выполнение полезных функций для организма
- Ремонт и поддержание целостности ДНК
Однако раковая клетка отличается от нормальной во многих аспектах:
- Раковая клетка игнорирует сигналы роста и смерти, что позволяет ей бесконтрольно размножаться.
- Она не слипается с соседними клетками, что позволяет ей отрываться от первичной опухоли и распространяться по организму, образуя метастазы.
- Раковая клетка не специализируется и не выполняет полезные функции, что отличает ее от нормальных клеток, которые специализированы в определенных функциях.
- Раковая клетка не ремонтирует свою ДНК, что приводит к возрастанию числа мутаций и неопределенности клеточного развития.
При предраковых состояниях клетки также теряют свойства нормальных, но они отличаются от раковых тем, что не могут распространяться в организме. Особая разновидность злокачественных опухолей – так называемый «рак на месте» (in situ), когда клетки уже являются раковыми, но еще не распространились за пределы своей изначальной локализации.
Процесс образования рака
Образование рака – это многоэтапный процесс, в ходе которого нормальные клетки перерождаются в опухолевые клетки. Для этого требуется взаимодействие генетических факторов и внешних воздействий. Раковая трансформация клеток происходит поэтапно:
- Накопление мутаций в генах, контролирующих клеточный рост и деление.
- Появление предраковых состояний, при которых клетки уже теряют свойства нормальных, но еще не могут распространяться в организме.
- Продолжительное накопление дополнительных мутаций, приводящих к формированию злокачественных клеток.
- Развитие злокачественной опухоли и возможное распространение метастазов.
Факторы, способствующие образованию рака, могут быть генетическими и внешними. Генетические факторы включают мутации в онкогенах и генах-супрессорах опухолей, которые контролируют клеточный рост и деление. Внешние факторы могут быть разнообразными и включают:
- Физические канцерогены, такие как рентгеновское и ультрафиолетовое излучение.
- Химические канцерогены, такие как табачный дым, асбест, арсен и ряд других веществ.
- Инфекции, такие как вирусы гепатита B и C, вирус папилломы человека (ВПЧ) и Helicobacter pylori.
- Повреждающие воздействия, такие как курение, нездоровое питание, низкая физическая активность и загрязнение окружающей среды.
Эффект Варбурга также считается одной из особенностей раковых клеток. Он проявляется в их склонности использовать гликолиз вместо аэробного дыхания для получения энергии, даже при наличии кислорода. Это явление было обнаружено немецким биохимиком Отто Варбургом и считается следствием мутаций в онкогенах и генах-супрессорах опухолей.
Накопление мутаций и взаимодействие генетических и внешних факторов приводят к возможности образования раковых клеток. Однако необходимо отметить, что не все клетки с мутациями становятся раковыми, и влияние факторов риска может быть усилено или ослаблено образом жизни человека.
См. также
Заключение
Образование раковых клеток является сложным процессом, включающим многоэтапную трансформацию нормальных клеток в злокачественные. Мутации в генах контроля роста и деления клеток, а также взаимодействие с внешними факторами, такими как физические и химические канцерогены, инфекции и повреждающие воздействия, играют ключевую роль в возникновении рака. Понимание этих факторов может помочь в разработке стратегий предотвращения и лечения раковых заболеваний.
Что нам скажет Википедия?
Эффект Варбурга — склонность большинства раковых клеток производить энергию преимущественно с помощью очень активного гликолиза с последующим образованием молочной кислоты, а не с помощью медленного гликолиза и окисления пирувата в митохондриях с использованием кислорода, как в большинстве нормальных клеток. В клетках быстро растущей злокачественной опухоли уровень гликолиза почти в 200 раз выше, чем в нормальных тканях. При этом гликолиз остаётся предпочтительным даже в условиях, когда кислород в избытке.
Отто Варбург полагал, что эти изменения в обмене веществ являются фундаментальной причиной рака (гипотеза Варбурга). Сегодня известно, что главные причины злокачественной трансформации клеток — мутации в онкогенах и генах-супрессорах опухолей, а эффект Варбурга считается лишь следствием этих мутаций.
В 1920-х годах Отто Варбург и его коллеги исследовали раковые клетки и сделали заключение, что лишение их глюкозы и кислорода приводит к энергетическому дефициту в клетке, и как следствие, к клеточной смерти. Отто Варбург обнаружил, что раковые клетки получают энергию из глюкозы, быстро ферментируя её. Позже, в 1929 году, английский биохимик Герберт Крэбтри продолжил работу Варбурга и изучил влияние генетики и факторов среды на протекание гликолиза в раковых клетках. Используя в качестве объекта исследования дрожжи Saccharomyces cerevisiae, он обнаружил, что дрожжи в аэробных условиях и при достаточном количестве глюкозы предпочитают перерабатывать её скорее путем ферментации (с образованием в качестве конечного продукта этанола), чем путем аэробного дыхания. Данный эффект получил название эффекта Крэбтри. Варбург наблюдал аналогичный феномен в раковых клетках — использования с целью получения энергии реакций ферментации даже в аэробных условиях — так называемый «анаэробный гликолиз». Данное явление было названо эффектом Варбурга в начале 1970-х годов Эфраимом Рэкером. Варбург предполагал, что дисфункции митохондрий в клетках могут быть потенциальной причиной высокого уровня гликолиза в раковых клетках и предпосылкой развития опухолей в организме.
Эфраим Рэкер, в свою очередь, разработал собственные теории о происхождении эффекта Варбурга, начиная от дисбаланса внутриклеточного рН до дефектов в АТФ-азной активности. Позже Рэкер, Джеффри Флиер и Моррис Бирнбаум заметили, что анаэробный гликолиз является контролируемым процессом, который может напрямую регулироваться передачей сигналов фактора роста. К тому времени открытие онкогенов привело к выводу, что аберрантная регуляция передачи сигналов фактора роста является инициирующим событием в онкогенезе. Таким образом, их наблюдения принесли новое значение гипотезе Варбурга в биологии раковых опухолей. Тем не менее, до недавнего времени оставалось неясным, был ли эффект Варбурга побочным эффектом в патогенезе рака. Недавние генетические и фармакологические исследования убедительно показали, что эффект Варбурга необходим для роста опухоли. Возвращаясь к первичным исследованиям метаболизма опухолей, теперь очевидно, что может потребоваться как анаэробный гликолиз, так и митохондриальный метаболизм. На протяжении всей этой истории функции Эффекта Варбурга были противоречивыми.
Возможные объяснения эффекта Варбурга включают повреждение митохондрий, адаптацию к низкому содержанию кислорода и выключение митохондриальных генов. Также возможно, что эффект является следствием быстрого клеточного деления и обеспечивает необходимую энергию и молекулы для роста клеток. Исследования также показали, что активный анаэробный гликолиз наблюдается в клетках с повышенной экспрессией митохондриально-связанной гексокиназы. Одна из гипотез предполагает, что рак почки может проявлять эффект Варбурга из-за мутаций опухолевого супрессора Гиппеля — Линдау, который активирует гены гликолитических ферментов.
