Статьи Онкология
|
|
|
|
Кинетика клеточных популяций опухоли
… раковые клетки «бессмертны», они способны делиться бесконечно, сколько угодно раз. Опухолевый рост прекращается лишь в результате гибели макроорганизма – носителя опухоли.Скорость роста новообразования определяется следующими факторами: (1) скоростью пролиферации клеток в популяции, (2) величиной пролиферативного пула и (3) величиной потери клеток.
Для оценки пролиферативной активности клеток в опухоли наиболее часто используют такой показатель, как митотический индекс, соответствующий доле митозов в исследуемой популяции клеток.
Анализ митотической активности нормальных тканях (эпидермисе, эпителии гортани, эпителии шейки матки, эпителии желез эндометрия, эпителии слизистой оболочки желудка и толстой кишки) и опухолях, возникающих из них, показал многократное увеличение митотического индекса в злокачественных новообразованиях (Казанцева И.А., 1981).
Увеличение митозов в опухолях выявило наличие значительной доли патологических их форм. Патология митоза, приводящая к хромосомным аберрациям и неравномерному распределению генетического материала меду дочерними клетками, лежит в основе клеточного полиморфизма новообразований и объясняет появление гигантских клеток, микроядер и многоядерных клеток.
Изучение большого опухолевого материала позволило И.А. Алову (1972) классифицировать многочисленные формы патологии митоза в зависимости от механизма патологии. Так, согласно автору, следует выделять патологию митоза, связанную с (1) повреждением хромосом, (2) митотического аппарата и являющуюся следствием (3) нарушения цитотомии. Наиболее частыми формами патологических митозов в опухолях являются: (1) фрагментация хромосом, (2) мосты, (3) отставание хромосом в метакинезе, (4) набухание и (5) склеивание хромосом, (6) К-митоз, (7) рассеивание хромосом в метафазе, (8) многополюсной, (9) многоцентричный и (10) асимметричный митоз, (11) трехгрупповая и (12) полая метафазы.
Чтобы объективизировать результаты изучения митозов и их патологии, было предложено использовать серию количественных показателей, объединенных понятием митотического режима. При этом определяют (1) митотический индекс, (2) процентное соотношение фа митоза, (3) долю патологических митозов и (4) различных их форм среди всех митозов.
С введением в практику морфологических исследований метода авторадиографии с использованием 3Н-тимидина – меченого предшественника ДНК – возникли методические предпосылки для изучения пролиферативной активности нормальных и патологически измененных тканей и, тем самым, сформировалось научное направление, занимающееся изучением кинетики клеточных популяций.
Анализ кинетики клеточных популяций опухолей предусматривает (1) определение продолжительности митотического цикла и отдельных его фаз, (2) изучение топографии пролиферирующих клеток, а также (3) соотношение пролиферирующих и дифференцированных клеток.
Митотический, или клеточный, цикл состоит из двух частей: митоза и интерфазы. Последняя, в свою очередь, делится на 3 периода: G1 – пресинтетический период, предшествующий S периоду; S – период синтеза ДНК, когда происходит редупликация ДНК; G2 – премитотический период, предшествующий митозу.
Проходя последовательно фазы митотического цикла G1, S, G2, M, материнская клетка делится с образованием двух дочерних клеток. Вводя в организм или культуральную среду меченый предшественник ДНК, удается пометить клетки, синтезирующие ДНК в момент введения, то есть находящиеся в S-периоде. Доля таких меченых клеток в исследуемой популяции составляет еще один показатель пролиферативной активности – индекс меченых клеток, или индекс метки. Так как продолжительность S-периода примерно в 7 раз превышает длительность митоза, вероятность обнаружения пролиферирующей клетки методом авторадиографии выше, чем при подсчете митотических фигур, и, следовательно, индекс метки как показатель пролиферативной активности надежнее и чувствительнее митотического индекса. Этот момент особенно необходимо учитывать при изучении популяций, для которых деление клеток не является достаточно частым событием.
Анализ интенсивности пролиферации опухолевых клеток свидетельствует о том, что клетки значительной части новообразований обладают митотическим циклом большей продолжительности, чем клетки нормальных быстро обновляющихся тканей. Этот факт противоречит бытующему мнению о том, что пролиферация опухолевых клеток происходит быстрее, чем в нормальных тканях.
Кроме количественной оценки пролиферативной активности, метод авторадиографии позволяет получить сведения о топографии в опухоли пролиферирующих клеток. Исследование операционного и биопсийного материала, полученного от больных, страдающих множественным семейным полипозом и ворсинчатыми полипами толстой и прямой кишки, показало, что меченные 3Н-тимидином, а, следовательно, пролиферирующие клетки в этих опухолевых поражениях локализуются преимуественно в поверхностных их отделах. В то же время ДНК-синтезирующие клетки нормальной слизистой оболочки располагались в нижних отделах кишечных крипт, поверхностные же отделы крипт являются зоной расположения дифференцированных энтероцитов, и здесь деление клеток в норме не происходит. Иными словами, имеющееся в обычных условиях пространственное разделение пролиферирующих и дифференцированных клеток в опухолях исчезает, и клетки с нарушенной дифференцировкой получают возможность пролиферировать в любом месте новообразования.
Однако, не все пролиферирующие клетки в опухоли имеют одинаковое значение для ее существования и поддержания роста. Особого внимания заслуживают стволовые клетки, обладающие способностью неограниченно реплицироваться и самообновляться.
К сожалению, в настоящее время нет возможности непосредственной морфологической идентификации стволовых клеток и определения скорости их пролиферации. Однако результаты исследований нормальных обновляющихся тканей указывают на то, что, по крайней мере, часть стволовых клеток пролиферирует с относительно низкой скоростью. Вопрос о локализации стволовых клеток в опухолях также остается нерешенным.
Очень важной особенностью стволовых клеток является их способность длительное время существовать в организме вне митотического цикла, в так называемом периоде относительного покоя (G0), а затем под влиянием каких-либо стимулов вступать в цикл. Доля клеток, находящихся в G0-периоде, может быть небольшой, но, тем не менее, именно эти клетки и обуславливают значительную трудность химиотерапевтического и лучевого лечения опухолей. По мере увеличения объема новообразований доля G0-клток возрастает. Наличием таких «покоящихся» стволовых клеток можно объяснить развитие рецидивов опухоли через большой промежуток времени после ее удаления и существование «дремлющих метастазов».
Одним из факторов, влияющих на рост опухоли, является потеря клеток, происходящая в результате их гибели и метастазирования, а также вследствие десквамации клеток, подвергающихся дифференцировке. В основном потеря клеток определяется их некробиотическими изменениями, связанными главным образом с нарушением кровоснабжения опухолей. Кроме того, гибель леток могут вызывать иммунологические реакции организма на опухолевые антигены, а также довольно часто встречающиеся в злокачественных новообразованиях патологические митозы.
В нормальных условиях в тканях существует баланс между пролиферацией клеток, с одной стороны, и их дифференцировкой и гибелью – с другой. При развитии опухолей происходит нарушение этого баланса. Последнее обусловлено не только усилением пролиферации, сколько уменьшением клеточной потери.