Механизмы перехода протоонкогена в онкоген. Иммуноморфология опухолей.

Обновлено: 18.04.2024

Гистохимия опухоли. Гистохимические особенности опухолей.

Вопреки распространенному взгляду о сходстве биохимических свойств опухолей различного гистогенеза и гистологического строения сравнительный гистохимический я налил исходных гомологичных нормальных тканей и соответствующих опухолей позволил установить, что одни и те же гистохимические признаки в опухолях в зависимости от их гистогенеза, степени дифференцировки, клинического поведения изменяются в различных направлениях и в неодинаковой степени исчезают или появляются вновь, ослабляются или усиливаются, остаются неизмененными или колеблются в процессе прогрессии опухоли. Это ведет к выраженной гистохимической гетерогенности опухолей как различной, так и одинаковой локализации и гистологического строения.

В свете тех представлений о причинах формирования ультраструктурной гетерогенности новообразований человека, которые изложены выше, ясно, что гистохимическая гетерогенность опухолей также связана с направлением и степенью дифференцировки составляющих их клеток. Понимание причин происхождения гистохимической гетерогенности новообразований позволяет наметить некоторые принципы поиска, необходимых в практической онкологий для диагностики опухолей, установления их гистогенеза, определения прогноза и решения других проблем, стоящих перед патологоанатомами.

Возможность использования гистохимических методов для первичной диагностики новообразований основана на существующих гистохимических различиях между гомологичной и опухолевой тканью.
Дифференциальная диагностика опухолей различной локализации перспективна в связи с наличием гистохимических различий между соответствующими опухолями.
Установление гистогенеза новообразований может основываться на сохранности в них гистохимических признаков гомологичных тканей.

Гистологическая характеристика герминогенных опухолей яичка (х200):
(а) чистая семинома;
(б) дифференцированная злокачественная тератома; хрящевые и гладко-мышечные структуры в составе опухоли показаны стрелкой;
(в) злокачественная тератома промежуточного типа; видны дифференцированные клетки эпителия; клетки эмбрионального рака показаны стрелкой.

Следует подчеркнуть, что гистохимические критерии, позволяющие установить диагноз и гистогенез новообразования, судить о прогнозе заболевания для каждого вида опухоли или группы опухолей, как правило, различны.

Нахождение точных гистохимических критериев невозможно. Так, было найдено, что активность глюкозо-6-фосфатазы и эстеразы очень высока в нормальных гепатоцитах и в участках их пролиферации, но она исчезает или резко снижается в опухолевых клетках рака печени. Для опухолей другой локализации определение глюкозо-6-фосфатазы может не иметь такого диагностического значения.

В патологоанатомнческой практике нередко возникают затруднения при проведении дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей, а также опухолей различного происхождения. Здесь определенную помощь могут оказать гистохимические методы. Так, например, сравнительное гистохимическое изучение широкого ферментативного профиля новообразований молочной железы показало, что в опухолевых клетках, как правило, исчезает активность фосфорилазы, аминопептидазы, аденозинтрифосфатазы, щелочной фосфатазы, которые при фиброзно-кистозиой мастопатии и фиброаденоме обычно достаточно высоки. В тех случаях, когда на основании обычного гистологического исследования трудно решить вопрос о характере роста в молочной железе (доброкачественный или злокачественный), помощь может оказать определение этих ферментов. Следует подчеркнуть, что в связи с возможными в отдельных случаях колебаниями ферментативной активности более достоверным будет исследование всей указанной группы ферментов и ее изменение в одном соответствующем направлении.
Весьма перспективно использование гистохимических методов с целью дифференциальной диагностики и определения гистогеиетнческой принадлежности опухолей.

Как уже было отмечено, гистогенетическое изучение опухолей основано на сохранении в опухолевых клетках гистохимических признаков соответствующих нормальных гомологичных клеток. В серии исследований был уточнен клеточный состав эпителия щитовидной железы, в которой, как оказалось, следует различать, по крайней мере, 3 самостоятельных вида клеток фолликулярные клетки, или А-клетки; парафолликуляр-ные, или С-клетки и клетки Ашкинази, или В-клетки. Их функции н гистохимические свойства различны. В частности, было показано, что В-клетки щитовидной железы содержат биогенный моноамин серотонин и в отличие от других элементов этого органа (А-клеток, синтезирующих тироксин, и С-клеток, вырабатывающих кальцитонин) обладают очень высокой активностью многих ферментов, из которых гистохимическое выявление сукцинатдегидрогеназы может быть их надежным маркером. Обнаружение гистохимических критериев, имеющих дифференциально-диагностическое значение для опухолей щитовидной железы, позволило разработать классификацию новообразований этого органа, основанную на клиническом, морфологическом н гистогенетическом принципах, что важно в практическом отношении, так как новообразования этого органа различного гистогенеза имеют неодинаковое клиническое течение и прогнозю.
Использование гистохимических методов в изучении гистогенеза опухолей скелета также оказалось перспективным.

В опухолевых клетках многих аденокарцином может быть положительной реакция на кислую фосфатазу, но особенно высокая активность этого фермента — в клетках аденокарцином предстательной железы. В опухолевых клетках аденокарцином легкого, эндометрия, яичников и почек часто выявляется высокая активность щелочной фосфатазы, поэтому указанные опухоли отличаются от новообразований желудочно-кишечного тракта, рака молочной железы и некоторых других локализаций. В свою очередь в опухолях желудочно-кишечного тракта часто имеется высокая активность арилсульфатазы. Аминопептидаза дает положительную реакцию в ряде опухолей желудка, мочевого пузыря, почек.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

4.Механизм перехода протоонкогена в онкоген

Протоонкогены превращаются в онкогены под влиянием канцерогенных агентов – физических, химических, биологических (онковирусов). Возможно участие нескольких основных механизмов активации протоонкогена: включение промотора, амплификация, транслокация, инсерции, трансдукция, мутация.

1)Включение промотора. Промотором считается участок ДНК, с которым связывается РНК-полимераза, когда запускается синтез гена (или онкогена). Условием, необходимым для проявления активирующего действия промотора, является расположение его вблизи протоонкогена, что обеспечивало бы его взаимодействие с выше указанным протоонкогеном. Роль промоторов для протоонкогенов могли бы играть ДНК-копии определенных участков генома онкорнавирусов. Подтверждением сказанному могут служить опыты с индуцированием определенных опухолей, например, лимфомы у птиц введением ретровируса ALV, лишенного онкогена. В этом случае ДНК-копия РНК ретровируса включалась около протоонкогена c-myc, что сопровождалось увеличением транскрипции им РНК в 20-100 раз.Роль промоторов для протоонкогенов могут исполнять мобильные генетические структуры (так называемые «прыгающие» гены), представляющие собой фрагменты или участки ДНК, способные перемещаться и встраиваться в разные участки генома клетки. Перемещающиеся генетические фрагменты – мобильные гены, обнаружены в клетках практически всех животных, включая человека. Сейчас стало известно, что мобильные гены и протовирусы (ДНК-копии онкорнавирусов) – это элементы генома, сходные между собой [3].

2)Амплификация. Под этим термином понимают приумножение числа, или образования дополнительного количества копий протоонкогенов, обладающих в норме крайне низкой, следовой активностью. Как результат такого многократного увеличения протоонкогенов общая активность последних значительно возрастает, что может привести к опухолевой трансформации. В качестве примера можно привести наблюдения над развитием промиелоцитарного лейкоза, когда дополнительное увеличение числа копий протоонкогена c-myc до 16-32 приводило к опухолевой трансформации. Еще одним подтверждением роли амплификации протоонкогенов в опухолевой трансформации клеток могут служит опыты, в которых показана возможность индукции перехода нормальной клетки в опухолевую при введении в клеточный геном большого числа (до 30) самих ДНК-копий протоонкогена c-Ha-ras.

4)Мутация протоонкогенов. Мутация протоонкогенов может возникать под действием химических, физических и биологических факторов. Поскольку сам протоонкоген исключительно мал, мутации может подвергаться крайне ограниченный его участок (один нуклеотид из тысячи). Тем не менее, если мутация состоялась, то она неизбежно ведет к качественным изменениям регулирующей функции онкогена и далее синтезу и накоплению под влиянием активированного онкогена онкобелка. Подтверждением роли мутаций в активации протоонкогенов могут служить эксперименты с микроинъекцией всего лишь единичной копии мутированного клеточного онкогена, которой оказалось достаточной для формирования опухолевой трансформации клетки).

5)Инсерция и транспозиция. Экспериментальная активация клеточного протоонкогена возможна путем внесения в клеточный геном чужеродного (вирусного) генетического материала (см. выше, раздел «Включение промотора»). Активация возможна только в том случае, если «навязываемый» нуклеотиду материал встраивается в определенную позицию на ДНК вблизи протоонкогена. Только в этом случае активная вирусная «промоторная ДНК» превращает «молчащий» ген в действующий [4].

В геноме человека имеется примерно 35000-45000 генов. Общее количество протоонкогенов и онкогенов среди них едва ли превышает 100. К 1994 году обнаружено 67 онкогенов. Один и тот же онкоген может «работать» в разных опухолях и у разных видов животных. Так, клеточный онкоген N-ras активен в культурах клеток рака легкого, толстой кишки, фибросаркомы, рака печени, нейробластомы и промиелоцитарного лейкоза. С другой стороны, в клетках одной и той же опухоли могут проявлять активность несколько разных с-онкогенов. Например, в клетках саркомы Юнга обнаружены активные с-онкогены myb (миелобластоз), mye (миелоцитоз), fes (саркомы кошек). Это свидетельствует о том, что каждый, а не какой-то определенный с-онкоген может вызвать опухолевую трансформацию в любой нормальной клетке. Кроме того, для обеспечения опухолевой трансформации необходимо действие не одного единственного онкогена, а, по крайней мере, двух или, возможно, большего числа онкогенов [3].

Механизм превращения протоонкогенов в клеточные онкогены

Протоонкогены превращаются в онкогены под влиянием канцерогенных агентов - физических, химических, биологических (онковирусов). Возможно участие нескольких основных механизмов активации протоонкогена: включение промотора, амплификация, транслокация, инсерции, трансдукция, мутация.

Включение промотора. Промотором считается участок ДНК, с которым связывается РНК-полимераза, когда запускается синтез гена (или онкогена). Условием, необходимым для проявления активирующего действия промотора, является расположение его вблизи протоонкогена, что обеспечивало бы его взаимодействие с выше указанным протоонкогеном. Роль промоторов для протоонкогенов могли бы играть ДНК-копии определенных участков генома онкорнавирусов. Подтверждением сказанному могут служить опыты с индуцированием определенных опухолей, например, лимфомы у птиц введением ретровируса ALV, лишенного онкогена. В этом случае ДНК-копия РНК ретровируса включалась около протоонкогена c-myc, что сопровождалось увеличением транскрипции им РНК в 20-100 раз.

Роль промоторов для протоонкогенов могут исполнять мобильные генетические структуры (так называемые «прыгающие» гены), представляющие собой фрагменты или участки ДНК, способные перемещаться и встраиваться в разные участки генома клетки. Перемещающиеся генетические фрагменты - мобильные гены, обнаружены в клетках практически всех животных, включая человека. Сейчас стало известно, что мобильные гены и протовирусы (ДНК-копии онкорнавирусов) - это элементы генома, сходные между собой.

Амплификация. Под этим термином понимают приумножение числа, или образования дополнительного количества копий протоонкогенов, обладающих в норме крайне низкой, следовой активностью. Как результат такого многократного увеличения протоонкогенов общая активность последних значительно возрастает, что может привести к опухолевой трансформации. В качестве примера можно привести наблюдения над развитием промиелоцитарного лейкоза, когда дополнительное увеличение числа копий протоонкогена c-myc до 16-32 приводило к опухолевой трансформации. Еще одним подтверждением роли амплификации протоонкогенов в опухолевой трансформации клеток могут служит опыты, в которых показана возможность индукции перехода нормальной клетки в опухолевую при введении в клеточный геном большого числа (до 30) самих ДНК-копий протоонкогена c-Ha-ras.

Мутация протоонкогенов. Мутация протоонкогенов может возникать под действием химических, физических и биологических факторов. Поскольку сам протоонкоген исключительно мал, мутации может подвергаться крайне ограниченный его участок (один нуклеотид из тысячи). Тем не менее, если мутация состоялась, то она неизбежно ведет к качественным изменениям регулирующей функции онкогена и далее синтезу и накоплению под влиянием активированного онкогена онкобелка. Подтверждением роли мутаций в активации протоонкогенов могут служить эксперименты с микроинъекцией всего лишь единичной копии мутированного клеточного онкогена (например, копии активного c-Ha-ras), которой оказалось достаточной для формирования опухолевой трансформации клетки).

Инсерция и транспозиция. Экспериментальная активация клеточного протоонкогена возможна путем внесения в клеточный геном чужеродного (вирусного) генетического материала (см. выше, раздел «Включение промотора»). Активация возможна только в том случае, если «навязываемый» нуклеотиду материал встраивается в определенную позицию на ДНК вблизи протоонкогена. Только в этом случае активная вирусная «промоторная ДНК» превращает «молчащий» ген в действующий.

Трансдукция (См. выше).

В геноме человека имеется примерно 100 000 генов. Общее количество протоонкогенов и онкогенов среди них едва ли превышает 100. К 1994 году обнаружено 67 с-онкогенов (данные таблицы 3-6). Один и тот же c-онкоген может «работать» в разных опухолях и у разных видов животных. Так, клеточный онкоген N-ras активен в культурах клеток рака легкого, толстой кишки, фибросаркомы, рака печени, нейробластомы и промиелоцитарного лейкоза. С другой стороны, в клетках одной и той же опухоли могут проявлять активность несколько разных с-онкогенов. Например, в клетках саркомы Юнга обнаружены активные с-онкогены myb (миелобластоз), mye (миелоцитоз), fes (саркомы кошек). Это свидетельствует о том, что каждый, а не какой-то определенный с-онкоген может вызвать опухолевую трансформацию в любой нормальной клетке. Кроме того, для обеспечения опухолевой трансформации необходимо действие не одного единственного онкогена, а, по крайней мере, двух или, возможно, большего числа онкогенов.

В настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнений, что клеточные протоонкогены представляют собой набор генов, регулирующих рост и дифференцировку клеток. C-онкогены кодируют синтез факторов роста, которые стимулируют пролиферацию. Наоборот, гены, вызывающие супрессию опухолевого роста, кодируют синтез белков, которые нейтрализуют действие ростовых сигналов. Мутации или активация онкогенов, кодирующих синтез ростовых факторов, и инактивация генов супрессии опухоли, приводят к опухолевой трансформации, которая выражается в экспрессии с-онкогенов и генов супрессии опухоли. Так, установлено, что онкогены, вовлекаемые в карциному молочной железы, кодируют выработку многих онкобелков со свойствами факторов роста: int-2, bst, bcl-1 (факторы роста), erb-2, erb-A, erb-B3 (рецепторы факторов роста), ras (преобразователи сигналов), myc, mys, fos (ядерные регуляторы), а гены-супрессоры опухолевого роста, кодирующие выработку соответствующих белков-супрессоров - rb-1 и p53.

В целом онкобелки, или раковые белки, синтезируются под влиянием активных с-онкогенов клетками, трансформированными в опухолевые. С помощью онкогенов измененная (опухолевая) генетическая программа реализуется в биологические признаки опухоли, или атипизмы. Выше указывалось, что образование онкобелков в следовых количествах в нормальных клетках кодируется протоонкогенами. Пока неизвестно, какую физиологическую роль играют протоонкогены и кодируемые ими белки в нормальных клетках. Считают, что они берут на себя функцию факторов роста, колониенстимулирующих факторов или подобные им функции.

Наряду со сложными взаимодействиями с-онкогенов и генов-супрессоров опухолевого роста практически при любом бластомном процессе обнаруживаются другие генетические аномалии. Среди них называют делеции (потеря участка хромосомы или хроматиды), транслока-ции, инверсии генов, моносомии, трисомии специфических хромосом. Так как такие аномалии хромосом встречаются при определенном типе опухолей, предполагается, что они вовлекаются в канцерогенеза. Например, колоректальная карцинома сопровождается экспрессией активных с-онкогенов (ras, mys, src), инактивацией или делециями генов-супрессоров опухолевого роста, а также делециями хромосом 1 и 22. Перечень некоторых хромосомных хромосомных аномалий представлен в табл. 3-7.

Механизмы превращения протоонкогенов в онкогены

превращаются в клеточные онкогены двумя возможными путями. Один из них реализуется через увеличение продукции онкогена, а второй — через мутации в кодирующей последовательности протоонкогенов или транслокации.

Увеличение продукции онкогена может происходить в результате инсерционного мутагенеза и амплификации гена.

Для некоторых экспериментально индуцированных опухолей было показано, что онкогенные ретровирусы могут внедряться в геном хозяина в непосредственной близости или непосредственно в клеточный онкоген туе, в результате чего последовательность вирусной ДНК, которая называется длинным терминальным повтором, начинает действовать как промотор гена туе, вызывая его избыточную экспрессию. Именно такой механизм, по-видимому, отвечает за развитие лимфомы Беркитта у человека, которая обычно ассоциирует с инфекцией вирусом Эпштейна-Барр.

Протоонкогены могут также активироваться при стрессовых для клетки ситуациях, когда начинается амплификация протоонкогена как защитный механизм. При этом число копий протоонкогена может возрасти от нескольких единиц до нескольких сотен на клетку. Такие амплифицированные последовательности ДНК могут обнаруживаться в опухолевых клетках млекопитающих в виде небольших дополнительных хромосом при далеко зашедшем онкологическом процессе. Амплификация некоторых протоонкогенов (особенно семейства туе) происходит в клетках нейробластомы и мелкоклеточного рака легких.

Мутации в протоонкогенах как причина их превращения в онкогены наиболее характерна для семейства генов ras: Ha-ras, Ki-ras и N-ras. Мутации в генах ras встречаются в среднем в 30 % случаев рака, хотя эта частота оказывается сильно зависимой и от типа опухоли и от ее локализации. Мутации в этих генах были обнаружены в еще не малигнизи- рованных клетках, что позволяет предположить, что они могут быть причиной неопластического процесса. Точковые мутации активируют еще один клеточный онкоген — ret, который кодирует рецептор тирозинкиназы.

В злокачественных клетках нередко обнаруживают хромосомные аберрации различного типа. До недавнего времени считали, что хромосомные аберрации возникают вторично по отношению к малигнизации клеток. Однако накопилось достаточно большое количество доказательств, что некоторые хромосомные аберрации, особенно транслокации, нередко вовлекают в перестройку участки хромосом, в которых лока-

Рис. 14.2. Генетические механизмы превращения протоонкогенов в онкогены.

лизуются протоонкогены. Было показано также, что в результате хромосомных аберраций такого типа могут образовываться химерные гены с измененной биохимической функцией (рис. 14.2).

Подтверждение роли многих из перечисленных генов в канцерогенезе было получено в опытах по трансфекции. Для этого мутантные клеточные онкогены переносили из опухолевых клеток в неопухолевые, вызывая их трансформацию.

Первые эксперименты такого рода были проведены с ДНК из клеточной линии, полученной из опухоли мочевого пузыря человека, которая переносилась в мышиные клетки. Часть из них оказалась трансформированной. Клонирование и изучение «человекоспецифических» последовательностей ДНК, выделенной из трансформированных клеток, показало, что трансформирующий ген — это мутантный аллель онкогена Ha-ras. Было также выявлено, что белок ras может существовать в активной форме, когда он связан с ГТФ, или неактивной, когда он связан с ГДФ. Мутация в протоонкогене Ha-ras

заключается в том, что он не может перейти в неактивную форму, а активная форма служит сигналом для продолжения клеточного деления.

Механизмы перехода протоонкогена в онкоген. Иммуноморфология опухолей.

Механизмы перехода протоонкогена в онкоген, вероятно, связаны с различными изменениями хромосом, которые наблюдаются в опухолевых клетках и могут носить неслучайный характер. Это могут быть мутации, хромосомные транслокации (перенос участка одной хромосомы иа другую или изменение места гена в хромосоме), делецни (утрата части или целых хромосом); моно-три- и тетрасомии, амплификация (увеличение числа копии отдельных генов).

При мутации онкобелки могут отличаться от своих нормальных аналогов всего лишь на одиу аминокислоту. При амплификации происходит лишь увеличение количества соответствующих белков (так называемый эффект «дозы» гена) При транслокации может происходить несвоевременная экспрессия гена или активация вследствие перемещения, т. е. не адекватная времени и месту функция, и т. д.

Следует особенно подчеркнуть, что онкобелки могут быть выявлены в злокачественных новообразованиях человека иммуногистохимическнм методом с помощью моноклональных антител.

В первой работе такого рода онкобелок р21 ras с помощью пероксидазиой метки и световой микроскопии был обнаружен в 27 из 30 случаев инфильтративного рака молочной железы и в 31 из 32 раков толстой кишки, а также в исследованных метастазах этих опухолей В протоках и дольках нормальной ткани молочной железы и в нормальном эпителии слизистой оболочки толстой кишки, в том числе в пролиферирующих недифференцированных клетках крипт, реакция была отрицательной. Количество опухолевых клеток, дававших положительную реакцию, колебалось от 20 до 90% и в определенной степени зависело от разведения моноклональных антител.

В 2 доброкачественных опухолях молочной железы из 21 также была обнаружена положительная реакция примерно в 20% клеток, но при значительно более низком разведении антител, чем при раке. Эта работа имеет принципиальное значение, так как открывает широкие перспективы для решения различных диагностических вопросов на основе иммуногистохимических и радиоиммунологических исследований онкобелков.

Работы, связанные с изучением онкогенов и онкобелков,— наиболее многообещающее направление, которое может привести к пониманию причин и механизмов развития рака, созданию способов его лечения и профилактики.

На основе достижений современной иммунологии в области изучения противоопухолевого иммунитета в онкоморфологии возникло отдельное направление — иммуноморфология опухолей, призванное изучать структурные основы противоопухолевой резистентности и закономерности морфогенеза, дифференцировки и роста опухолей на основе их антигенной структуры.

Иммуноморфология опухолей является одним из разделов общей иммуноморфология, изучающей структурную организацию иммунной системы и морфологию реакций иммунитета в норме и патологии. Иммунопатология объединяет заболевания, в основе которых лежат те или иные нарушения функциональной полноценности иммунной системы (аллергические, аутоиммунные заболевания, первичные и вторичные иммуиодефициты).

Начало иммуноморфологии было положено классическими трудами И. И. Мечникова, явившегося создателем клеточной (фагоцитарной) теории иммунитета. Выполненные им сравнительные исследования фагоцитоза до сих пор остаются непревзойденным образцом морфофуикционального подхода к изучению явлений биологической защиты организмов. Основным кредо созданной им теории иммунитета было положение о том, что все реакции биологической защиты организуются клетками тканей внутренней среды. Фагоцитарная теория иммунитета была воспринята последователями как требование поиска структурных основ и в открытых к тому времени явлениях гуморального иммунитета.

Многочисленные наблюдения морфологической перестройки лимфатических узлов, селезенки и других лимфоидных образований при инфекционных заболеваниях, а также изучение в эксперименте гистологических изменений регноиариых лимфатических узлов в условиях антигенной стимуляции постепенно привели к выделению системы лимфоидиых органов как органов, ответственных за появление циркулирующих антител. Морфология первичного и вторичного иммунного ответа с феноменом плазматизации лимфатических узлов стала понятной после исследований A. Fagraeus (1947), представившей косвенные, но весьма убедительные доказательства того, что циркулирующие антитела синтезируются плазматическими клетками.

Значение установленной A. Fagraeus закономерности трудно переоценить, так как впервые была определена реальная клеточная структура в системе лимфоидных органов, работающая на гуморальный иммунитет. Последующее электронно-микроскопическое изучение плазматической клетки, обнаружившее в ее цитоплазме обильную сеть гранулярного цитоплазматического ретикулума и хорошо развитый пластинчатый комплекс, представило неопровержимые доказательства ее активной белково-сиитетической функции и подтвердило ее роль как продуцента антител С открытия A. Fagraeus началось систематическое изучение структурных основ гуморального иммунитета, которое в конечном итоге привело к выделению популяции лимфоцитов, способных трансформироваться при антигенной стимуляции в плазматические клетки и вырабатывать антитела.

Эта популяция, по современным представлениям, имеет костномозговое происхождение и относится к В-лимфоцитам (бурсазависимым) в отличие от Т-лимфоцитов (тимусзависимых), с которыми связаны явления клеточного иммунитета.

Читайте также: