Деление раковых клеток

Содержание
  1. Раковые клетки: виды, как образуются, выглядят, чего боятся, причины появления и роста
  2. Характеристика раковых клеток
  3. Причины развития патологии
  4. Внутреннее строение и внешний вид патогена
  5. Развитие злокачественного образования
  6. Типы раковых генов
  7. Отличия ракового элемента от здоровой клетки
  8. Выявление патологии
  9. Борьба с раковым образованием
  10. Раковые клетки: чем питаются в организме человека? Как выглядит раковая клетка, что это такое, раковые клетки под микроскопом
  11. Чем раковые клетки отличаются от нормальных?
  12. Каковы причины появления раковых клеток?
  13. Какие бывают типы генов рака?
  14. Основные характеристики и строение раковых клеток
  15. Как выглядят раковые клетки под микроскопом?
  16. Как развиваются раковые клетки, какие этапы проходят в своем развитии?
  17. Ликвидация раковых клеток: что помогает их уничтожить?
  18. Суть раковой клетки
  19. Как происходит деление раковых клеток?
  20. Особенности процесса деления клеток
  21. Как делятся раковые клетки?
  22. Причины появления раковых клеток
  23. Генные мутации и раковые заболевания
  24. Генные мутации, возникающие при делении раковых клеток
  25. Деление раковых клеток и типы генов рака
  26. Метастазирование и деление раковых клеток

Раковые клетки: виды, как образуются, выглядят, чего боятся, причины появления и роста

Деление раковых клеток

Рак – это злокачественное заболевание, которое вызывает формирование в организме атипичных клеток с неправильным набором генного ряда ДНК. Болезнь часто заканчивается смертью пациента.

Больные клетки появляются из-за мутации здоровых патогенов под влиянием внешних или внутренних враждебных факторов. Неправильные геномы начинают активно делиться и не поддаются процессу апоптоза. Это приводит к формированию опухоли злокачественного характера.

Раковые клетки активно изучаются учёными и врачами-практиками.

Характеристика раковых клеток

Нормальная клетка в процессе жизни проходит ряд этапов – зарождение, этап созревания, жизнь и последующая гибель под воздействием естественного механизма (апоптоза). Деление идёт по чётко установленному внутреннему порядку. Развитие клеток подчинено точно расписанному графику, изменение которого приводит к неприятным последствиям.

Раковые клетки – это геномы с нарушенным генетическим развитием, образованные из нормальных здоровых тканей. Мутации происходят под влиянием внешних факторов или внутренних патологий в организме человека. Точных причин подобных мутаций учёные до конца не выяснили. Исследование болезни продолжается до сих пор.

Больные клетки не реагируют на поступающие сигналы от головного мозга, что сопровождается внешними изменениями в строении и виде патогена. До перерождения в злокачественную форму внутри клетки происходит до 60 разных мутаций. В процессе мутирования часть погибает, остальная выживает и начинает активно делиться.

Так рождаются раковые патогены.

Мутации приводят к внутренним изменениям. Организм не реагирует на такие формы, что провоцирует формирование опухоли в определённом участке тела. Клетки становятся бессмертны из-за невосприимчивости к внутренним сигналам, требующим смены этапа жизни.

Нормальный цикл нарушается и вызывает опасные заболевания у человека. Перерождение идёт в течение нескольких лет. Иногда злокачественное новообразование выявляется после смерти человека, но это происходит редко.

Первые симптомы появляются при большой концентрации больных клеток и больших размерах уплотнения.

Раковые частицы образуются в лимфоузлах, на коже, на слизистой внутренних органов, в тканях головного мозга, поражают костную ткань и кровеносную и лимфатическую систему. Женский организм подвергается изменениям со стороны молочной железы, матки, придатков и яичников. В группе риска люди, у которых на теле обилие родинок.

Причины развития патологии

Причина трансформации здоровой клетки учёным неизвестна. Спровоцировать процесс перерождения может любой фактор, нарушающий естественное функционирование генома.

Врачи выделяют неблагоприятные воздействия окружающей среды и внутренних патологий, способных привести к мутации:

  • болезни печени – гепатит С, В;
  • наличие у человека папилломы или вируса герпеса;
  • гормональный дисбаланс;
  • метаболические нарушения:
  • воздействие на организм канцерогенных веществ и химических соединений;
  • несбалансированное питание – дефицит растительной клетчатки с избытком белка и углеводов;
  • употребление большого количества алкогольных напитков;
  • образование опухолей у курильщиков встречается чаще в 50-70%;
  • наследственная предрасположенность;
  • генетические мутации при формировании хромосомы ДНК;
  • наличие патологий хронического характера;
  • заболевание эндокринной системы – сахарный диабет, панкреатит;
  • присутствие доброкачественных новообразований – фибром, аденомы, кисты или липомы;
  • радиоактивные вещества с влиянием магнитного поля;
  • нахождение под прямыми солнечными лучами продолжительное время.

В теле человека происходят сложные процессы, отвечающие за нормальное функционирование организма. Учёные описали теоретически ряд версий внутренних патологических изменений, стимулирующие образование онкологии.

Гистологические исследования ткани

Внутреннее строение и внешний вид патогена

Каждый патоген выглядит в зависимости от вида тканевого эпителия, участвующего в формировании. Рассмотреть строение можно под микроскопом.

Есть раковые клетки, которые не формируют узелковые формы, к примеру, лейкозные образования в крови. Размеры, форма и состав хромосомного ряда зависит от типа ткани.

Развиваются все патогены индивидуально – это позволяет отличить виды патологии. Все виды состоят из разного вида тканевого эпителия.

Аномальные клетки отличаются от здоровых по ряду внешних и внутренних свойств. Внешне злокачественная частица показывает овальную форму с наличием на поверхности большого количества светлых ворсинок.

Под микроскопом в разрезе заметно ядро с множеством генов, отвечающих за признаки и отличительные качества от нормальных частиц. Ядро имеет крупный размер, структура напоминает губку с вдавленными сегментами мембраны. Протеины находятся внутри клетки и теряют способность переносить питательные продукты, преобразующиеся в энергию.

Измененные рецепторы не способны определить проявления внешней среды, что ускоряет развитие опухоли в организме человека. Строение отличается неправильной формой и патологическим составом.

Развитие злокачественного образования

Злокачественная частица растёт поэтапно. На начальной стадии отмечается незначительное внутреннее изменение в строении ядра и внешней мембраны. Определить мутацию здесь сложно. Возможно только при помощи мощного микроскопа.

На второй стадии происходит активное деление аномальной клетки и увеличение в размерах уплотнения. Здесь опухоль может начинать выделять в кровь патологичные вещества, вызывающие соответствующие симптомы.

На третьем этапе присутствуют характерные признаки болезни. Злокачественная опухоль выделяет в кровь атипичные продукты жизнедеятельности.

Четвёртый цикл клетки называется неоперабельным, т.к. опухоль разрастается до крупных размеров, присутствуют аномальные ростки в других участках тела. В организме накапливается большая концентрация раковых веществ, что приводит к интоксикации. Раковая интоксикация – это перенасыщение организма атипичными клетками, приводящее к смерти человека.

Типы раковых генов

У всех нас в организме есть ряд генов, способных перейти в определённый вид патологии. Предрасположенность к болезни зависит от многих факторов. Человек может прожить всю жизнь, не испытав влияния подобных геномов.

Известны типы генов, вырабатывающих аномальные частицы:

  • Гены-супрессоры отличаются способностью остановить развитие атипичных патогенов. Препятствующие росту больных клеток частицы уничтожают опасные ядра, что помогает контролировать болезнь. Трансформация таких частиц приводит к бесконтрольному разрастанию злокачественных элементов. При онкологии указанного типа естественное восстановление организма невозможно, требуется медицинская помощь.
  • Гены репараций ДНК напоминают гены-супрессоры по механизму функциональных действий. Мутация наблюдается на стадии формирования метастазных ростков.
  • Онкогены возникают на месте клеточного соединения. Перерождение одного гена приводит к трансформации всей частицы. Отличается врождённым развитием патологии.

Отличия ракового элемента от здоровой клетки

Отличить злокачественную частицу от нормальной можно по ряду присутствующих свойств – внешнему виду, внутреннему строению, функциональным особенностям.

Отличия:

  • деление происходит постоянно, не достигая телофазы;
  • жизнь короче здоровой, но быстрый рост наносит сильный вред организму;
  • разрастание осуществляется при любых условиях, препятствующих росту нормального генома;
  • отсутствует природная регенерация;
  • внешне напоминает узелок овальной или округлой формы, возможна капсула с жидкой субстанцией.

По данным признакам врачи отличают раковые элементы и могут определить тип заболевания.

Выявление патологии

При появлении подозрительных симптомов и ухудшении в здоровье нужно провериться на присутствие злокачественного новообразования. Особенно рекомендуется регулярная проверка организма на раковые опухоли людям, у которых есть родинки на теле и светлая кожа. Диагностика включает лабораторное обследование и использование инструментальных методов исследования.

Вид патологии определяется по Международной классификации болезней. Код по МКБ-10 у раковых уплотнений размещен в разделе С00-С97 «Злокачественные новообразования».

Пациенту требуется пройти некоторые процедуры:

  • Врач проводит визуальный осмотр и собирает анамнез истории болезни.
  • Анализ крови на раковые клетки позволяет выявить наличие онкомаркера определенного типа, характеризующего патологию.
  • Сделать пробы биологического материала при помощи пункции или проводится «отщип» небольшого участка опухоли.
  • В мазке со стенок влагалища проверяются присутствующие онкомаркеры.
  • Сдается моча и кровь на общий клинический анализ для исследования внутренних изменений.
  • Потребуется сдать тест на наличие антитела – это позволит правильно составить курс терапии.
  • Ультразвуковое исследование помогает определить расположение и размеры раковой опухоли.
  • Компьютерная и магнитно-резонансная томография дают детальную информацию о болезни со снимками в 3D-проекции.
  • Дополнительно назначаются более узкие методы исследования.

Выявление патологии на раннем этапе формирования раковой клетки увеличивает шанс на полное выздоровление. Поэтому стоит регулярно обследоваться в поликлинике – это позволит предотвратить развитие тяжелых последствий злокачественного новообразования.

Получив результаты исследований, врач оценивает состояние больного. Есть норма показателей, характеризующая отсутствие раковых клеток. Присутствие разницы в параметрах значит, что присутствует постороннее образование злокачественного характера.

Борьба с раковым образованием

Медицина постоянно развивается и находит новые методы, останавливающие разрастание онкологического узла. На начальном этапе формирования патологии присутствует естественная борьба организма. Если победить болезнь не удаётся, требуется медицинская помощь.

Бороться с заболеванием можно разными способами – зависит от степени поражения организма и типа опухоли. Рак боится химиотерапии, где применяются сильные препараты из группы цитостатиков.

Используют медикаменты, подавляющие и предотвращающие размножение атипичной клетки. Организм остро реагирует на курсы химиотерапии, поэтому лечение проходит в несколько этапов. Пациенту требуется отдых для восстановления.

Дозировка против раковых образований подбирается индивидуально.

Борются с раковыми патогенами и с помощью облучения гамма-лучами. Данная терапия помогает затормозить рост новообразования. Полное уничтожение достигается редко, только при раке кожи. Здесь требуется комплексное лечение с применением нескольких способов.

Удаление возможно хирургическим путем. В этом случае применяют несколько методов – традиционный скальпель, лазерное иссечение, лапароскопия, криодеструкция, электрокоагуляция и другие. Вырезанная опухоль отправляется в лабораторию. Там проверяются ткани на определение типа патологии. Иссечение узла проводят с захватом здорового участка ткани, чтобы предотвратить образование рецидива.

Сейчас активно используется метод таргетной терапии – пациент принимает лекарственные препараты, замедляющие разрастание опухоли. Эффективность всегда индивидуальна. Влияет много внешних и внутренних факторов. Часто проходит совместно с применением рецептов нетрадиционной медицины – человек пьёт лекарственные отвары из трав, настойки, применяет мази, компрессы.

Больные во время лечения питаются по специальной диете. Врач составляет индивидуальное меню. Требуется подбор питательных продуктов, не нагружающих органы пищеварения. Повышается содержание растительной клетчатки с набором полезных микроэлементов.

Прогнозы зависят от стадии выявления патологии. Больные с онкологией на 2-3 стадии живут в среднем 5-10 лет. Влияет вид рака и физическое состояние человека.

Смерть от раковой опухоли часто наступает на 4 стадии болезни – она считается неоперабельной формой болезни. Перед смертью применяются методы паллиативной терапии – пациенту создаются комфортные условия для существования.

Подбирается курс лекарственных препаратов, снижающих болевые симптомы, и составляется рацион питания.

После каждого проведенного курса лечения больные сдают повторные анализы на выявление рецидива заболевания. Надо сдать мочу и кровь, а также провести ультразвуковое обследование. Результат диагностики показывает изменение состава крови и прооперированного участка. При появлении нового очага применяется повторное лечение.

Источник: //onko.guru/termin/rakovye-kletki.html

Раковые клетки: чем питаются в организме человека? Как выглядит раковая клетка, что это такое, раковые клетки под микроскопом

Деление раковых клеток

Раковые клетки часто образно называют клетками-бунтарями или клетками с асоциальным поведением.

Они «живут для себя», не считаясь с интересами соседей и всего организма: бесконтрольно размножаются, не реагируют на молекулярные сигналы извне, не выполняют полезные функции и могут на свое усмотрение перемещаться в организме. Когда их достаточно много, они образуют злокачественную опухоль, и у человека диагностируют рак.

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:

  • находиться в отведенном ей месте: это обеспечивается за счет клеточной адгезии, то есть способности клеток «слипаться» между собой;
  • размножаться только тогда, когда это необходимо;
  • специализироваться на выполнении определенных функций: для этого каждая клетка сознательно себя ограничивает, активирует одни гены и «отключает» другие;
  • «чинить» свою ДНК, если в ней произошли «поломки», мутации;
  • совершить «самоубийство», если в ней произошли непоправимые патологические изменения, или если она «состарилась».

Во многом эти функции обеспечиваются за счет того, что клетки в организме постоянно «общаются» между собой и реагируют на определенные сигнальные молекулы. Раковая клетка эти сигналы игнорирует. Она начинает жить так, как будто она тут одна и не должна считаться с интересами соседей:

Не перестает размножаться. Сколько бы своих копий ни создала опухолевая клетка, она не останавится. Злокачественная опухоль постоянно растет и распространяется в организме.

Не слипается с соседними клетками. На поверхности «бунтарей» исчезают молекулы, которые удерживают их в нужном месте среди соседей. За счет этого раковая клетка может отрываться от первичной опухоли и путешествовать по организму. Во время этого путешествия она погибает или оседает в каком-нибудь органе, создает свои клоны и образует новый опухолевый очаг — метастаз.

Не специализируются. Раковая клетка не становится специализированной и не выполняет полезные для организма функции. Процесс клеточной специализации называется дифференцировкой. Чем ниже степень дифференцировки, тем агрессивнее ведет себя рак.

Не «ремонтируют» свою ДНК. В итоге в опухолевых клетках накапливается все больше мутаций, они становятся менее дифференцированными и быстрее размножаются. Они не подвержены апоптозу — запрограммированной клеточной смерти.

При предраковых состояниях клетки тоже теряют свойства нормальных. Но они отличаются и от раковых, в первую очередь тем, что не могут распространяться в организме.

Особая разновидность злокачественных опухолей — так называемый «рак на месте» (in situ). Клетки уже являются раковыми, но пока еще не распространились за пределы своей изначальной локализации.

Технически карцинома in situ — не рак, но ее принято рассматривать как самую раннюю стадию рака.

Каковы причины появления раковых клеток?

Почему в теле конкретного человека возникли раковые клетки — вопрос во многом риторический.

Каждая живая клетка функционирует и размножается в соответствии с заложенной в ней генетической информацией. При возникновении определенных мутаций эти тонкие механизмы регуляции сбиваются, и может произойти злокачественное перерождение.

Сложно сказать, что именно привело к таким мутациям в каждом конкретном случае. Современным врачам и ученым известны лишь факторы риска, которые повышают вероятность злокачественного перерождения и развития заболевания. Вот основные из них:

  • Неблагоприятная экологическая ситуация.
  • Курение.
  • Чрезмерное употребление алкоголя.
  • Профессиональные вредности, контакт с канцерогенными веществами и различными излучениями на производстве.
  • Ожирение, избыточная масса тела.
  • Ультрафиолетовое излучение солнца и соляриев.
  • Малоподвижный образ жизни.
  • Возраст: со временем мутации накапливаются, поэтому вероятность возникновения в организме раковых клеток повышена у пожилых людей.
  • Нездоровое питание: преобладание в рационе животных жиров, красного и обработанного мяса.

Ни один из этих факторов не приводит со стопроцентной вероятностью к развитию злокачественной опухоли.

Какие бывают типы генов рака?

Не все мутации одинаково опасны. К раку приводят те, которые возникают в определенных генах:

Онкогены активируют размножение клеток. Злокачественное перерождение происходит, когда они становятся слишком активны. В качестве примера можно привести ген, который кодирует белок HER2. Этот белок-рецептор находится на поверхности клетки и заставляет ее размножаться.

Гены-супрессоры опухолей сдерживают размножение клеток, восстанавливают поврежденную ДНК, вызывают апоптоз — запрограммированную клеточную смерть. Примеры таких генов: BRCA1, BRCA2, TP53 (кодирует белок p53 — «страж генома», который запускает апоптоз в поврежденных клетках).

Мутации, которые приводят к раку, могут быть наследственными (возникают в половых клетках) и соматическими (возникают в клетках тела в течение жизни).

Основные характеристики и строение раковых клеток

Раковые клетки обладают тремя основополагающими характеристиками, за счет которых так опасны онкологические заболевания:

  • Способность к бесконтрольному размножению.
  • Способность к инвазии — прорастанию в окружающие ткани.
  • Способность к метастазированию — распространению в организме и образованию новых очагов в различных органах.

Не всякая опухолевая клетка — раковая. Раком или карциномой называют злокачественные опухоли из эпителиальной ткани, которая выстилает кожу, слизистые оболочки внутренних органов, образует железы.

Из соединительной ткани (костной, жировой, мышечной, хрящевой, кровеносных сосудов) развиваются саркомы. Злокачественные заболевания органов кроветворения называют лейкозами.

Опухоли из клеток иммунной системы — лимфомы и миеломы.

Как выглядят раковые клетки под микроскопом?

Если коротко, то они сильно отличаются от нормальных, тех, что ожидает увидеть патологоанатом, когда рассматривает под микроскопом фрагмент ткани. Раковые клетки имеют более крупные или мелкие размеры, неправильную форму, аномальное ядро.

Если нормальные клетки в одной ткани все примерно одинаковых размеров, то раковые зачастую разные. Ядро содержит очень много ДНК, поэтому оно крупнее (его размеры тоже вариабельны), а при окрашивании специальными веществами выглядит более темным.

Из нормальных клеток образуются определенные структуры, например, железы. Раковые клетки располагаются более хаотично. Например, они образуют железы искаженной, неправильной формы или непонятные массы, которые на железы совсем не похожи.

Как развиваются раковые клетки, какие этапы проходят в своем развитии?

Раковые опухоли растут за счет деления клеток, которые входят в их состав. Во время деления злокачественная клетка образует две своих копии, таким образом, рост происходит в геометрической прогрессии.

Например, для того чтобы образовалась опухоль размером 1 см, нужно около 30 удвоений. Через 40 удвоений новообразование достигает веса 1 кг, и этот размер считается критическим, смертельным для пациента.

Согласно современным представлениям, за рост злокачественной опухоли отвечают так называемые стволовые опухолевые клетки. Они активно делятся, в то время как другие опухолевые клетки просто существуют. Современные ученые заняты поиском методов лечения, направленных против этих стволовых клеток.

Время удвоения опухолевых клеток бывает разным. Например, при лейкозе это происходит за 4 дня, а при раковых новообразованиях толстой кишки — за 2 года.

Проходит много времени, прежде чем опухоль достигнет настолько больших размеров, что станет проявляться какими-либо симптомами.

Например, если у онкологического больного появились некоторые жалобы, и после этого он прожил год, вероятно, опухоль в его организме на момент появления жалоб существовала уже около трех лет, просто он об этом не знал.

Пока раковая опухоль небольшая, ей вполне хватает кислорода. Но по мере роста она все сильнее испытывает кислородное голодание — гипоксию. Чтобы обеспечить свои потребности, опухолевые клетки вырабатывают вещества, которые стимулируют образование кровеносных сосудов — ангиогенез.

По мере роста опухоли происходит инвазия — распространение раковых клеток в окружающие ткани. Они вырабатывают ферменты, которые разрушают нормальные клетки.

Некоторые из них отрываются от материнской опухоли, проникают в кровеносные и лимфатические сосуды, образуют в них вторичные очаги — метастазы. В этом самая главная опасность злокачественных опухолей. Именно метастатические очаги становятся причиной гибели многих онкологических пациентов.

Ликвидация раковых клеток: что помогает их уничтожить?

С раковыми клетками можно бороться разными способами. Например, удалить их из организма хирургическим путем. Но это возможно лишь в случаях, если опухоль не успела сильно распространиться в организме.

Даже если можно выполнить радикальную операцию, никогда нет стопроцентной гарантии того, что в организме не остались микроскопические опухолевые очаги, которые в будущем станут причиной рецидива.

Поэтому зачастую хирургические вмешательства дополняют адъювантной и неоадьювантной терапией.

Другие методы лечения:

  • Химиопрепараты обладают разными механизмами действия, но все они сводятся к повреждению и уничтожению быстро размножающихся клеток. В первую очередь, конечно же, раковых, но страдают и некоторые нормальные ткани, из-за этого могут возникать серьезные побочные эффекты.
  • Лучевая терапия действует аналогично химиопрепаратам, поражая быстро размножающиеся клетки.
  • Таргетные препараты воздействуют на молекулы, которые помогают раковым клеткам быстро размножаться, выживать и защищаться от иммунной системы. Например, существуют блокаторы HER2, о котором речь шла выше, ингибиторы VEGF — вещества, с помощью которого опухолевые клетки «выращивают» для себя кровеносные сосуды.
  • Иммунотерапия помогает иммунной системе обнаруживать и уничтожать опухолевые клетки.

В Европейской клинике применяются наиболее современные оригинальные препараты для борьбы с раком. У нас есть возможность провести молекулярно-генетический анализ опухолевой ткани, разобраться, из-за каких мутаций клетки стали злокачественными, и назначить наиболее эффективную персонализированную терапию. Свяжитесь с нами, мы знаем, как помочь.

Записьна консультациюкруглосуточно+7 (495) 151-14-538 800 100 14 98

Источник: //www.euroonco.ru/oncology/rakovye-kletki

Суть раковой клетки

Деление раковых клеток

Рак — это злокачественная опухоль, которая дает выросты в окружающие ее ткани, похожие на конечности ракообразного (отсюда и название). Ежегодно это заболевание уносит более 300 тысяч жизней.

Основными причинами рака являются три группы факторов: физические (ионизирующее излучение, в т.ч. ультрафиолет), химические (канцерогенные вещества) и биологические (некоторые вирусы и бактерии).

Под влиянием этих факторов клетки могут стать атипичными, поменять облик и свойства, что отражается во множестве молекулярно-генетических признаков, отличающих их от здоровых клеток:

1. Увеличение лабильности и текучести клеточной мембраны, снижение адгезивности и контактного торможения. В норме клетки, вступая в контакт друг с другом, прекращают деление. В опухолевых клетках отсутствие контактного торможения приводит к безудержной пролиферации.

2.

Нарушение регуляции роста и дифференцировки опухолевых клеток. В нормальных клетках процессы роста и дифференцировки уравновешивает модулятор — кальций-зависимая протеинкиназа. В опухолевых клетках активность этого белка повышена, что приводит к резкой индукции пролиферации.

3. Атипичный энергетический обмен, который проявляется в преобладании гликолиза. Нормальные дифференцированные клетки в присутствии кислорода в качестве основного источника энергии используют трёхэтапный процесс утилизация глюкозы :

* гидролиз высокомолекулярных органических соединений;
* гликолиз;

* окислительное фосфорилирование и цикл Кребса.

Так вот у раковых клеток наблюдается эффект Пастера — подавление гликолиза дыханием в присутствии достаточного количества кислорода. Гликолиз в качестве основного источника энергии здоровые клетки используют только в анаэробных условиях; митохондрии у них располагаются кластерами вокруг ядра.

Отличительными чертами обмена опухолевых клеток, наоборот, являются высокий уровень гликолиза и низкий уровень дыхания. Большинство раковых клеток производят молочную кислоту (лактат) — характерный продукт анаэробного гликолиза при недостатке кислорода [1].

Митохондрии в раковых клетках распространены по всей цитоплазме, изолированы друг от друга и вместе не функционируют (рис. 2).

4. Избыточная пролиферация. В здоровых клетках сотни генов контролируют процесс деления.

Баланс между активностью генов, способствующих и подавляющих пролиферацию клеток, является необходимым условием для нормального роста и жизнедеятельности. Например, в 40% злокачественных опухолей человека встречаются онкогенные мутанты семейства сигнальных белков Ras, которые участвуют в стимуляции клеточного деления факторами роста [2].

Важную роль играет активность генов, отвечающих за программируемую клеточную смерть — апоптоз. Если здоровая клетка повреждена, она подвергается апоптозу. Мутации в генах, ответственных за клеточную пролиферацию или апоптоз, могут привести к злокачественному перерождению клеток.

В 50% раковых опухолей найдена мутация двух копий гена ТР53, продуктом которого является многофункциональный белок р53 [3]. При повреждении ДНК белок р53 активируется и запускает транскрипцию генов, ответственных за клеточный цикл, репликацию ДНК и апоптоз [4, 5].

В 1926 г. Отто Варбург, исследуя образование молочной кислоты в здоровых и злокачественных (опухолевых) клетках обнаружил, что раковые клетки расщепляют глюкозу до молочной кислоты легче и быстрее, чем это делают нормальные клетки. По данным Варбурга, опухолевая ткань продуцирует молочную кислоту со скоростью в восемь (!) раз больше, чем работающая мышца.

Производство лактата с такой скоростью полностью обеспечивает опухолевую ткань энергией (хотя на две молекулы лактата приходится всего две молекулы АТФ). На основе этих данных Варбург предположил существование так называемого «ракового обмена» [6].

Он считал, что в раковых клетках образуется дефект в митохондриях, что и приводит к необратимым нарушениям аэробной стадии энергетического обмена и последующей зависимости от гликолитического метаболизма. В этом случае гликолиз компенсирует энергетическую неполноценность поврежденного дыхания [7].

Он показал, что раковые клетки продолжают использовать гликолиз для получения энергии даже тогда, когда кислород присутствует в тканях в достаточном количестве. Это явление получило название эффекта Варбурга (рис. 2).

За последние 80 лет тема «ракового обмена» получила широкое распространение среди онкологов и клеточных и молекулярных биологов.

Первые работы в этом направлении действительно свидетельствуют о пониженном содержании ключевых компонентов дыхательной цепи митохондрий — цитохрома c, сукцинатдегидрогеназы и цитохромоксидазы [8–10] — и увеличении интенсивности аэробного гликолиза в раковых клетках.

Однако ряд последующих работ показал, что в большинстве опухолевых клеток нарушения функции митохондрий не происходит [11, 12], и предлагает объяснение «ракового обмена» на основе детального изучения обмена пролиферирующих клеток.

Одноклеточные организмы состоят всего из одной клетки, но эта клетка — целостный организм, ведущий самостоятельное существование.

Одноклеточные организмы хорошо приспособлены к окружающей среде, в которой они растут и размножаются. Основным фактором эволюционного давления для одноклеточных, ограничивающим их размножение, является доступность питательных веществ.

Поэтому метаболизм одноклеточных эволюционно развивался так, чтобы запасы питательных веществ и свободной энергии были направлены, в первую очередь, на построение структур, необходимых для возникновения новой клетки. Большинство одноклеточных размножается с использованием энергии гликолиза, даже когда кислорода достаточно. Следовательно, несмотря на низкую эффективность (две молекулы АТФ против 36), гликолиз может обеспечить достаточно энергии для клеточной пролиферации.

У многоклеточных организмов, напротив, клетки дифференцированы и напрямую с окружающей средой не взаимодействуют. В зависимости от функции, предназначенной им природой, клетки формируют ткани, а ткани — органы. За счет разделения функций, клетки в тканях имеют постоянный приток питательных веществ, поэтому деление клеток этим фактором ограничиваться не может.

Для предотвращения неконтролируемого деления клеток у многоклеточных организмов появляются дополнительные системы управления. Например, экзогенные факторы роста стимулируют пролиферацию клеток, как бы давая «разрешение» на возможность делящейся клетке использовать питательные вещества из внешней среды [12, 13].

Опухолевые клетки многоклеточного организма способны преодолевать зависимость пролиферации от факторов роста посредством приобретения генетических мутаций, затрагивающих клеточные рецепторы, и использовать питательные вещества из внешней среды постоянно (рис. 2).

Кроме того, мутации могут привести к чрезмерному поглощению глюкозы, превышающему биоэнергетические требования нормальных растущих или пролиферирующих клеток [7, 14].

Но почему же менее эффективный обмен веществ (с точки зрения производства АТФ) предпочтителен для размножения одноклеточных организмов или безудержной пролиферации раковых клеток?

Одно из возможных объяснений состоит в идее самой пролиферации.

Для осуществления процесса деления необходимо наличие большого количества строительного материала — нуклеотидов, аминокислот и липидов [15].

Глюкоза обеспечивает клетку энергией (расщепление дает до 38 молекул АТФ в трёхэтапном процессе), но также используется как стройматериал в процессе биосинтеза (поскольку содержит шесть атомов углерода).

Например, в ходе биосинтеза одного из основных компонентов клеточных мембран — пальмитата (эфира пальмитиновой кислоты) — необходимо 16 атомов углерода и семь молекул АТФ [16]. Для синтеза аминокислот и нуклеотидов также требуется больше углерода, чем энергии.

Так, одна молекула глюкозы может обеспечить 36 молекул АТФ, либо предоставить свои шесть атомов углерода. Очевидно, что в пролиферирующей клетке бóльшая часть глюкозы не может участвовать в производстве АТФ посредством окислительного фосфорилирования, поскольку одну молекулу глюкозы выгоднее использовать для синтеза 16-ти углеродной цепи пальмитиновой кислоты, в процессе окисления которой образуется 35 молекул АТФ.

Альтернативное объяснение заключается в том, что здоровые клетки многоклеточного организма не испытывают недостатка в поставке глюкозы из циркулирующей крови, и АТФ синтезируется постоянно [17, 18]. При этом даже незначительные колебания содержания АТФ/АДФ в таких клетках могут нарушить их рост.

Нормальные клетки с дефицитом АТФ подвергаются апоптозу [19, 20].

Поддержание оптимального уровня АТФ/АДФ обеспечивается активностью специальных регуляторных киназ, которые снижают производство АТФ путем преобразования двух молекул АДФ в одну молекулу АТФ и одну АМФ; пролиферация при этом условии блокируется.

Опухолевые клетки используют в качестве основного источника энергии гликолиз и характеризуются генерацией избыточного лактата (содержащего три атома углерода), который выводится из клетки, хотя мог быть использован для синтеза АТФ или биосинтеза.

Но, возможно, вывод избыточного углерода (в виде лактата) имеет смысл, поскольку он позволяет ускорить включение углерода в биомассу и облегчить деление клеток. Для большинства делящихся клеток важным является не выход АТФ, а скорость метаболизма.

Например, иммунные реакции и заживление ран зависят от скорости пролиферативного умножения эффекторных клеток. Чтобы выжить, организм должен максимизировать скорость роста клеток. Клетки, которые наиболее эффективно превращают глюкозу в биомассу, растут быстрее.

Кроме того, если для организма питательных веществ оказывается недостаточно, включается механизм активной утилизации избытка лактата. В печени в цикле Кори происходит переработка лактата, запасающегося в результате метаболизма активно пролиферирующей ткани [16].

Такой способ переработки органических отходов, образующихся в результате пролиферации клеток при иммунном ответе в результате заживления ран, частично пополняет энергетические запасы организма.

В настоящее время гликолитический фенотип раковых клеток — это, по сути, универсальный маркер заболевания. «Раковый обмен» происходит по общебиологическим законам, но изменения касаются, прежде всего, количественной, а не качественной стороны.

Эпигенетические изменения в клетках на ранних этапах злокачественной трансформации приводят к потере функциональной активности митохондрий, ингибированию апоптоза, активации пролиферации.

Все эти факторы заставляют раковые клетки в качестве основного источника энергии использовать гликолиз даже в присутствии достаточного количества кислорода. Но неэффективный с точки зрения производства АТФ гликолиз дает раковым клеткам определенное преимущество.

Безудержная пролиферация раковых клеток требует наличия большего количества биоматериала для репликации клеточных структур, чем энергии АТФ, и только гликолиз способен поддерживать такой путь метаболизма.

Первоисточник: //biomolecula.ru

  1. Vander Heiden M.G., Cantley L.C., Thompson C.B. (2009). Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. Science 324, 1029–1033; 
  2. Bos J.L. (1989). ras oncogenes in human cancer: a review. Cancer Res. 49, 4682–4689; 
  3. Greenblatt M.S., Bennet W.P., Hollstein M., Harris C.C. (1994).

     Mutations in the p53 tumor suppressor gene: clues to cancer etiology and molecular pathogenesis. Cancer Res. 54, 4855–4878; 

  4. Lowe S.W., Schmitt E.M., Smith S.W., Osborne B.A., Jacks T. (1993). p53 is required for radiation-induced apoptosis in mouse thymocytes. Nature 362, 847–849; 
  5. Merritt A.J., Potten C.S., Kemp C.J., Hickman J.A., Balmain A., Lane D.P., Hall P.A.

    (1994). The role of p53 in spontaneous and radiation-induced apoptosis in the gastrointestinal tract of normal and p53-deficient mice. Cancer Res. 54, 614–617; 

  6. Warburg O. Berlin. 1926, 49; 
  7. Warburg O. (1956). On the origin of cancer cells. Science 123, 309–314; 
  8. Aisenberg A.C. Acad.Press, 1961, 63; 
  9. Антонеева И.И., Генинг Т.П. (2005).

     Вестник СамГУ — Естественнонаучная серия 6(40), 158–165; 

  10. Сейц И.Ф., Луганова И.С. Биохимия клеток крови и костного мозга в норме и при лейкозах. М.: Медицина, 1967, 123 с.; 
  11. Weinhouse S. (1976). The Warburg hypothesis fifty years later. Z. Krebsforsch Klin. Onkol. Cancer Res. Clin. Oncol. 87(2), 115–126; 
  12. Kondoh H., Lleonart M.E., Nakashima Y., Yokode M.

    , Tanaka M., Bernard D., Gil J., Beach D. (2007). A high glycolytic flux supports the proliferative potential of murine embryonic stem cells. Antioxid. Redox. Signal. 9(3), 293–299; 

  13. Elstrom R.L., Bauer D.E., Buzzai M., Karnauskas R., Harris M.H., Plas D.R., Zhuang H., Cinalli R.M., Alavi A., Rudin C.M., Thompson C.B. (2004). Akt stimulates aerobic glycolysis in cancer cells.

     Cancer Res. 64, 3892–3899; 

  14. Warburg O., Posener K., Negelein E. (1924). Biochem. Z. 152, 319; 
  15. Jones R.G., Thompson C.B. (2009). Tumor suppressors and cell metabolism: a recipe for cancer growth. Genes Dev. 23, 537–548; 
  16. Lehninger A.L., Nelson D.L., Cox M.M. Principles of Biochemistry. Worth: New York (1993); 
  17. Christofk H.R., Vander Heiden M.G.

    , Harris M.H., Ramanathan A., Gerszten R.E., Wei R., Fleming M.D., Schreiber S.L., Cantley L.C. (2008). The M2 splice isoform of pyruvate kinase is important for cancer metabolism and tumour growth. Nature 452, 230–233; 

  18. DeBerardinis R.J., Lum J.J., Hatzivassiliou G., Thompson C.B. (2008). The biology of cancer: metabolic reprogramming fuels cell growth and proliferation. Cell Metab.

     7, 11; 

  19. Izyumov D.S., Avetisyan A.V., Pletjushkina O.Y., Sakharov D.V., Wirtz K.W., Chernyak B.V., Skulachev V.P. (2004). «Wages of fear»: transient threefold decrease in intracellular ATP level imposes apoptosis.Biochim. Biophys. Acta 1658, 141–147; 
  20. Vander Heiden M.G., Chandel N.S., Schumacker P.T., Thompson C.B. (1999).

     Bcl-xL prevents cell death following growth factor withdrawal by facilitating mitochondrial ATP/ADP exchange. Mol. Cell 3, 159.

tagPlaceholderТэги: наука

Источник: //www.onkonature.ru/2015/08/01/%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D1%80%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9-%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B8/

Как происходит деление раковых клеток?

Деление раковых клеток

Человеческое тело состоит из множества крошечных элементов, из которых состоит весь организм. Они называются клетками. Ткани и рост органа у детей или восстановление функциональной системы у взрослых ‒ результат  деления клеток.

Возникновение раковых клеток связанно со сбоем упорядоченности процесса образования и гибели обычных клеток, что является основой здорового организма. Деление раковых клеток ‒ признак нарушения цикличности в основе тканей.

Особенности процесса деления клеток

Деление клеток ‒ это точное воспроизведение одинаковых клеток, которое происходит вследствие подчинения химическим сигналам. В нормальных клетках клеточный цикл контролируется сложной системой сигнальных путей, с помощью которых клетка растет, воспроизводит свое ДНК и делится.

Одна клетка делится на две идентичные, с них образовываются четыре и т.д. У взрослых новые клетки формируются тогда, когда организм нуждается в замене стареющих или поврежденных.  Многие клетки живут заданный промежуток времени, а затем запрограммированы на процесс отмирания, названный апоптозом.

Такая слаженность работы клеток направлена на исправление возможных ошибок в цикле их жизнедеятельности. Если это становится невозможным, клетка сама убивает себя. Такая жертвенность помогает содержать тело здоровым.

Клетки различных тканей делятся с разной скоростью. Например, клетки кожи возобновляются относительно быстро, в то время как нервные делятся очень медленно.

Как делятся раковые клетки?

Раковая клетка

Сотни генов контролируют процесс деления клеток. Нормальный рост требует баланса между активностью тех генов, которые отвечают за полиферацию клеток, и тех, которые подавляют ее. Жизнеспособность организма также зависит от деятельности генов, которые сигнализируют о потребности  апоптоза.

С течением времени раковые клетки становятся все более устойчивыми к управлению, которое поддерживает нормальную ткань. Как результат, атипические клетки делятся быстрее, чем их предшественники, и меньше зависят от сигналов из других клеток.

Раковые клетки даже избегают запрограммированной клеточной гибели, несмотря на то, что нарушения в работе этих функций делает их главной мишенью апоптоза. На поздних стадиях онкозаболевания, раковые клетки делятся с повышенной активностью, прорывая границы нормальных тканей и метастазируя в новые участки организма.

Причины появления раковых клеток

Существует много различных видов рака, но все они связаны с бесконтрольным ростом клеток. Такая ситуация спровоцирована следующими факторами:

  • атипичные клетки перестают делится;
  • не соблюдают сигналы от других нормальных клеток;
  • держаться очень хорошо вместе и распространяются на другие части тела;
  • соблюдают поведенческие характеристики зрелых клеток, но остаются незрелыми.

Генные мутации и раковые заболевания

Большинство онкологических заболеваний вызвано изменением или повреждением генов в процессе деления клеток, иными словами – мутациями. Они представляют собой ошибки, которые не были исправлены. Мутации влияют на структуру гена и останавливают его работу. Они имеют несколько вариантов:

  1. Простейший тип мутации ‒ замена в структуре ДНК. Например, тиамин может заместить аденин.
  2. Удаление или дублирование одного или нескольких базовых элементов (нуклеотидов).

Генные мутации, возникающие при делении раковых клеток

Существует две основных причины генных мутаций: случайные или наследственные.

Отдельные мутации:

Большинство раковых заболеваний происходит из-за случайных генетических изменений в клетках при их делении. Они называются спорадичными, но могут зависеть от таких факторов, как:

  • повреждение ДНК клеток;
  • курение;
  • влияние химических веществ (токсинов), канцерогенов и вирусов.

Большинство таких мутаций происходит в клетках, которые называются соматическими и не передаются от родителей к ребенку.

Наследственные мутации:

Этот вид называют “зародышевой линией мутаций”, потому что он присутствует в половых клетках родителей. Мужчины и женщины, которые являются носителями этого вида, имеют 50% шанс передать мутационный ген своим детям. Но только в 5-10% случаях в связи с этим возникает рак.

Деление раковых клеток и типы генов рака

Ученые обнаружили 3 основных класса генов, которые влияют на деление раковых клеток, что может вызвать онкологическое заболевание.

Эти структуры при делении приводят к выходу клеток из-под контроля, что способствует росту раковых клеток. Онкогены поврежденных версий нормальных генов называются протогенами.

  Каждый человек имеет 2 копии каждого гена (по одной от двух родителей).

Онкогенные мутации являются доминирующими, что означает, что полученный по наследству дефект в одной копии протогенов может привести к раку, даже если вторая копия нормальная.

  • Гены-супрессоры опухолей:

Они обычно защищают от рака и действуют как тормоза для роста атипичных клеток. Если гены-супрессоры опухолей повреждены, они не работают должным образом. В связи с этим, деление клеток и апоптоз становятся бесконрольными.

Как считается, почти 50% всех случаев рака связано с повреждением или отсутствием гена-супрессора опухоли.

Они несут ответственность за восстановление поврежденных генов. Гены репарации ДНК фиксируют ошибки, которые возникают в процессе деления клеток. Когда такие защитные структуры повреждены, они вызывают рецессивные генные мутации в обеих копиях гена, что влияет на риск развития рака.

Метастазирование и деление раковых клеток

В процессе деления раковые клетки проникают в близлежащие ткани. Онкология такого явления характеризуется в способности первичной опухоли попадать в кровоток и лимфатическую систему. Когда защитные силы организма вовремя не выявляют угрозу, она распространяется в отдаленные участки тела, что называется метастазами.

Источник: //orake.info/delenie-rakovyx-kletok-kak-proisxodit/

Заболевание на рак
Добавить комментарий