Раковые клетки получают энергию для бурного роста при расщеплении сахара. Раковые клетки избегают запрограммированной гибели клеток. Малигнизация или превращение клеток

Вопрос о том, как сахар влияет на метаболизм раковых клеток, обсуждается учеными много лет. Еще в начале прошлого века немецкий ученый Отто Варбург открыл , что раковые клетки получают энергию благодаря процессу гликолиза. В ходе этого процесса идет расщепление глюкозы без доступа кислорода. Одним из продуктов реакции является молочная кислота. Тем не менее, энергии производится мало, зато молочной кислоты получается большое количество.

Варбург, исследуя клетки раковых опухолей, обнаружил, что уровень гликолиза в них может быть в 200 раз выше, чем в обычных, здоровых тканях. Именно поэтому ученый решил, что причиной рака является нарушение обмена веществ в клетках. Спустя некоторое время было доказано, что это вовсе не так, рак вызывают мутации в различных генов. Но какую роль во всем этом играет сахар и причем здесь молочная кислота?

Сейчас этот вопрос немного прояснился. Начиная с 2008 года, группа ученых из Нидерландов и Бельгии ведет изучение процесса обработки сахара раковыми клетками. Опухоли действительно превращают в лактат огромное количество сахара, больше, чем обычные клетки здоровых тканей. Изначально ученые заподозрили наличие связи между глюкозой и семейством генов Ras. Ошибки в этих генах и приводят к развитию опухоли и образованию метастазов.

Ведущим исследователем этого проекта стал профессор Йохан Тевелейн (Johan Thevelein) из Фламандского института биотехнологий (VIB). Вместе с коллегами он стал изучать изменение генов Ras на примере культуры дрожжей. Ученые решили использовать одноклеточные организмы, чтобы исключить возможность погрешностей при работе с гораздо более сложными клетками млекопитающих. В этих клетках идут регуляторные процессы, их большое количество, в отличие от клеток дрожжей.

Результаты своей работы ученые изложили в статье в журнале Nature Communications. В частности, авторы исследования утверждают, что расщепление сахара в дрожжевых и раковых клетках происходит ступенчато. Один из ключевых элементов здесь - это вещество с названием 1,6-бифосфат фруктозы. При скоростном гликолизе этого вещества накапливается большое количество. И именно 1,6-бифосфат фруктозы становится ключевым фактором для активации Ras-белков. А белки, как уже упоминалось, стимулируют быстрое размножение клеток. Ну а для этого быстрого размножения нужна энергия, которую клетки получают из… правильно, сахаров, расщепляемых в процессе гликолиза.

Ученые смогли понять, что процесс клеточного питания такого типа создает цикл, из которого нельзя выйти. Появившиеся раковые клетки вызывают проявление скоростного гликолиза. А этот процесс, в свою очередь, стимулирует появление еще большего количества раковых клеток. Таким образом, команде удалось показать, что так называемый эффект Варбурга делает опухоль более агрессивной.

«В работе показано, что быстрое потребление сахара раковыми клетками стимулирует развитие заболевания и быстрый рост опухоли. Очевидно, что связь между сахаром и раком явная, она имеет далеко идущие последствия», - говорит Тевелейн в описании результатов работы своей команды.

Стоит отметить, что до этого исследования некоторые специалисты утверждали, что сахар никак не влияет на развитие опухолей. Авторы текущего исследования указывают, что именно сахар может быть стимулом развития раковых клеток. Интересно то, что у голых землекопов, животных, которые, как считается, устойчивы к развитию раковых заболеваний, в организме вырабатываются сложные сахара - их не могут использовать раковые клетки. Может быть, это одна из причин, почему землекопы почти никогда не болеют раком.

Фотографии срезов тканей аристократов прошлого с явными признаками наличия раковых заболеваний.

Заболевание клеток организма влияет на время развития рака. Человеческое тело состоит из миллионов специализированных клеток, что образовывают различные органы, мышцы, кости, кожу, кровь. В центре клетки находится ядро, которое содержит гены. Они контролируют функции клеток.

Как полагают ученые, каждый вид рака начинается в одной аномальной клетке. Развитие рака происходит из-за утраты способности генов контролировать нормальное функционирование клеток.

У всех людей есть риск развития злокачественных опухолей. Многие виды рака развиваются без всякой видимой на то причины или же поддаются воздействию многих факторов.

Ведущие клиники за рубежом

Развитие рака: как начинается процесс зарождения и развития опухоли?

Пожилые люди более восприимчивы к развитию рака, чем другие группы, потому что многостадийный процесс может занять 14-15 лет, прежде чем будут видны первые клинические признаки. Рак представляет собой последовательность событий, связанных с воздействием вредных факторов, которые происходят в клетках ДНК. Исследователи предполагают, что существует цепь из пяти или шести аномальных совпадений, прежде чем проявится злокачественное образование.

Некоторые люди генетически восприимчивы к раку, потому что обладают онкологическими высокоактивными ферментами.

Существует три фазы развития рака, участвующие в образовании раковой опухоли:

Первый этап состоит из мутаций ДНК, которые не подвергаются репарации ферментов или поддаются неправильной репарации.
Вторым шагом является продвижение, что включает в себя работу по развитию неконтролируемого роста и мутирования клеток. Они просто теряют способность воспроизводиться.
Третья фаза ‒ метастазы. Это вторжение раковых клеток в соседние здоровые ткани, а также миграция раковых клеток по кровеносной и лимфатической системам.

Причины развития рака

Физическое повреждение тканей может вызвать пролиферацию клеток. Некоторые мутагены повреждают окружающие ткани, что приводит к клеточной пролиферации и, соответственно, к раку.

Эти события происходят в течение длительного периода времени. Мутирование клеток происходит из-за воздействия техногенных загрязнителей окружающей среды и токсинов, которые встречаются в пище, минералах и самом организме как следствие окисления побочных продуктов обмена веществ.

Примеры встречающихся в природе канцерогенов включают:

афлатоксин ‒ побочный продукт плесени, найденный в арахисовом масле;
изоцианат ‒ содержится в коричневой горчице;
эстрагол ‒ входит в биологический состав листьев базилика;
нитрозамины ‒ вещество, что вырабатывается в процессе приготовления бекона;
бензпирен ‒ обнаруживается в обугленных продуктах или блюдах, приготовленных на гриле.

Факторы развития рака

На сегодняшнее время точно не установлено, что именно является ключевым фактором, что влияет на возникновение и развитие онкологии . Однако, медицина выделяет следующие факторы:

Генетическая составляющая:

Образованию опухоли предшествуют мутации клеток. Иногда человек имеет предрасположенность к некоторым изменениям или же рождается с ними. Например, BRCA1 и BRCA 2 ‒ гены рака молочной железы. Женщины, которые имеют эти дефектные гены, характеризуются более высоким риском развития злокачественных опухолей груди.

Иммунная система:

Люди, которые имеют нетипичные проблемы с иммунитетом, также подпадают под группу риска «рак ‒ развитие болезни ».

Хронические инфекционные заболевания и пересадка органов:

Хронические инфекции, а также пересаженные органы, постоянно стимулируют атипическое деление клеток, склонных к развитию генетических ошибок.

Воздействие ультрафиолетового излучения:

Провоцирует образование базально-клеточной карциномы, плоскоклеточного рака и .

Вирусы:

Также способны вызывать некоторые виды рака. Вирус рака не всегда дает себя обнаружить. Зачастую происходит так, что раковые изменения выявляются на позднем периоде, когда вирус уже успел вызвать генетические изменения в клетках.

Влияют на формирование таких опухолей:

Онкозаболевания половых органов у женщин, вызваны вирусом папилломы человека.
Клеточный лейкоз Т и вирус лейкемии клеток человеческого Т взаимосвязаны.
Лимфома (вирус Эпштейна-Барра). Например, около 40% пациентов с лимфомой Ходжкина и четверть случаев с лимфомой Беркитта были связанны с этим вирусом.
Первичный рак печени (гепатит B и C).

Бактериальная инфекция:

Исследования показали, что у людей с Хеликобактер Пилори и постоянными воспалительными процессами слизистой оболочки желудка увеличенный риск развития онкозаболеваний желудочно-кишечного тракта.

Раковые клетки являются аномальными клетками, которые быстро размножаются, сохраняя способность к репликации и росту. Этот неконтролируемый рост приводит к развитию масс ткани или опухолей. Опухоли продолжают расти, а некоторые, известные как злокачественные опухоли, способны распространяться из одного места в другое.

Раковые клетки отличаются от нормальных клеток числом или распространением в организме. Они не испытывают биологического старения, сохраняют свою способность делиться и не реагируют на сигналы саморазрушения. Ниже приведены 10 интересных фактов о раковых клетках, которые могут вас удивить.

1. Существует более 100 видов рака

Существует много разных видов рака, и эти опухолевые образования могут развиваться в . Виды рака обычно называются в честь органов, тканей или клеток, в которых они развиваются. Наиболее распространенным типом онкологии является карцинома или рак кожи.

Карциномы развиваются в эпителиальной ткани, которая покрывает внешнюю поверхность тела и органов, сосудов и полостей. Саркомы образуются в мышцах, костях и мягких соединительных тканях, включая жировые, кровеносные сосуды, лимфатические сосуды, сухожилия и связки. Лейкемия - это рак, возникающий в клетках костного мозга, которые образуют белые клетки. Лимфома развивается в лейкоцитах, называемых лимфоцитами. Этот тип рака влияет на В-клетки и Т-клетки.

2. Некоторые вирусы производят раковые клетки

Развитие раковых клеток может быть следствием ряда факторов, включая воздействие химических веществ, радиации, ультрафиолетового света и ошибок репликации . Кроме того, также способны вызывать онкологические заболевания, изменяя . По оценкам, раковые вирусы приводят к 15-20% всех видов онкологии.

Эти вирусы меняют клетки путем интеграции их генетического материала с ДНК клетки-хозяина. Вирусные гены регулируют развитие клеток, что дает клетке способность к аномальному новому росту. Вирус Эпштейна-Барра связан с лимфомой Беркитта, вирус гепатита В может вызвать рак печени, а вирусы папилломы человека могут вызывать рак шейки матки.

3. Около трети всех случаев рака можно предотвратить

По данным Всемирной организации здравоохранения, около 30% всех случаев рака можно предотвратить. По оценкам, только 5-10% всех видов рака связано с наследственным дефектом гена. Остальные связаны с загрязнением окружающей среды, инфекциями и выбором образа жизни (курение, плохое питание и физическая бездеятельность). Единственным наиболее вероятным фактором риска развития рака во всем мире является курение и употребление табака. Около 70% случаев рака легких относятся к курению.

4. Раковые клетки жаждут сахара

Раковые клетки используют гораздо больше глюкозы для роста, чем обычные клетки. Глюкоза - это простой сахар, необходимый для производства энергии через . Раковые клетки используют сахар с высокой скоростью, чтобы продолжать делиться. Эти клетки не получают свою энергию исключительно через гликолиз, процесс «расщепления сахаров» для получения энергии.

Опухолевых клеток обеспечивают энергию, необходимую для развития аномального роста, связанного с раковыми клетками. Митохондрии обеспечивают усиленный источник энергии, который также делает опухолевые клетки более устойчивыми к химиотерапии.

5. Раковые клетки спрятаны в теле

Раковые клетки могут избежать иммунной системы организма, скрываясь среди здоровых клеток. Например, некоторые опухоли выделяют белок, который также секретируется лимфатическими узлами. Белок позволяет опухоли трансформировать свой внешний слой в то, что напоминает лимфатическую ткань.

Эти опухоли проявляют себя как здоровая, а не раковая ткань. В результате иммунные клетки не обнаруживают опухоль как вредное образование, и позволяют ей неконтролируемо расти и распространяться в организме. Другие раковые клетки избегают химиотерапевтических препаратов, скрываясь в отделениях организма. Некоторые клетки лейкемии избегают лечения, прячась в кости.

6. Раковые клетки изменяют форму

Раковые клетки претерпевают изменения во избежание защиты иммунной системы, а также для защиты от радиации и химиотерапии. Раковые эпителиальные клетки, например, могут походить на здоровые клетки с определенными формами, напоминающими свободную соединительную ткань.

Способность изменять форму объясняется инактивацией молекулярных переключателей, называемых микроРНК. Эти небольшие регуляторные молекулы РНК обладают способностью регулировать экспрессию генов. Когда некоторые микроРНК становятся инактивированными, опухолевые клетки приобретают способность изменять форму.

7. Раковые клетки делятся бесконтрольно

Раковые клетки могут иметь мутации генов или хромосом, которые влияют на репродуктивные свойства клеток. Нормальная клетка, делящаяся через , продуцирует две . Опухолевые клетки, однако, способны делиться на три или более дочерних клеток. Недавно развитые раковые клетки могут быть, как с дополнительными хромосомами, так и вообще без них. Большинство злокачественных опухолей имеют клетки, которые потеряли хромосомы при делении.

8. Раковые клетки нуждаются в сосудах крови для выживания

Одним из контрольных признаков рака является быстрое образование новых кровеносных сосудов, известное как ангиогенез. Опухолям нужны питательные вещества для роста, обеспечиваемые кровеносными сосудами. Эндотелий сосудов крови ответственен как за нормальный ангиогенез, так и за ангиогенез опухоли. Раковые клетки посылают сигналы соседним здоровым клеткам, влияя на них, чтобы образовать кровеносные сосудов, которые будут снабжать опухоль. Исследования показали, что при предотвращении образования новых кровеносных сосудов опухоли перестают расти.

9. Раковые клетки могут распространяться из одной области в другую

Раковые клетки могут метастазировать или распространяться из одного места в другое через кровоток или лимфатическую систему. Они активируют рецепторы в кровеносных сосудах, позволяющие им выйти из кровообращения и распространиться на ткани и органы. Раковые клетки выделяют химические вещества, называемые хемокинами, которые индуцируют иммунный ответ и позволяют им проходить через кровеносные сосуды в окружающие ткани.

10. Раковые клетки избегают запрограммированной гибели клеток

Когда нормальные клетки испытывают повреждение ДНК, высвобождаются белки супрессоров опухолей, вызывающие клеточную реакцию, называемую . Из-за мутации гена опухолевые клетки теряют способность обнаруживать повреждение ДНК и, следовательно, способность к самоуничтожению.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Раковые клетки, которые отрываются от опухоли в поисках нового «дома», предпочитают дальнейшее развитие в мягких органах

Разгадана загадка того, какое развитие претерпевают раковые клетки в организме. 7.08.2014 г. Раковые клетки, которые отрываются от опухоли в поисках нового «дома», предпочитают дальнейшее развитие в мягких органах. Некоторые особо «предприимчивые» раковые клетки могут вызвать развитие рака вследствие того, что распространяются на другие органы или уклоняются от лечения, чтобы возродиться после, когда пациент будет находиться в стадии ремиссии. Исследователи обнаружили, что такие «поселения» раковых клеток могут скрываться бессимптомно в жестких клеточных средах, а процветать в мягких тканях организма.

Мягкие ткани идеально подходят для развития раковых клеток

Почему остается несколько раковых клеток, а затем они возвращаются, становясь намного сильнее? По всей видимости, раковые клетки имеют некоторые общие свойства со стволовыми клетками, что позволяет им метастазировать и осуществлять свое развитие в различных тканях. Если Вы возьмете клетку печени и положите ее в легкие, она умрет. Однако будет жить недифференцированная клетка.

Два года назад группа ученых создала способ выбора “поселений” раковых клеток (TRCs) из культуры. Благодаря этому методу отбора, исследователи выделили и исследовали TRCs из меланомы, агрессивного рака кожи. Ученые хотели увидеть, как механическая среда вокруг клеток влияет на их способность размножаться и вызывать новые опухоли.

Исследователи выращивали раковые клетки на гелях различной жесткости – некоторые очень мягкие, а некоторые более твердые, что имитировало различные типы тканей в организме. То, что они обнаружили, удивило их.

Почему метастазирование раковых клеток происходит в мягких тканях?

TRCs, помещенные в очень мягкие гели, росли и распространялись, как и ожидалось. Клетки расположенные в жестких гелях не размножались; однако, они не умерли, они находились в состоянии покоя. Когда исследователи затем перевели эти спящие TRCs с мягкого геля, раковые клетки начали свое развитие – размножаться и распространяться. Ученые считают, что эти свойства покоя и пробуждения в зависимости от окружающей механической среды, могут объяснить, почему мягкие ткани (мозг или легкие) являются наиболее уязвимыми к метастазированию.

В организме человека существует много различных типов органов, в которых твердые опухоли образуются, но метастазы преимущественно образуются в мягких тканях. Мозг, легкие, печень и костный мозг – это все мягкие ткани. Таким образом, это не может быть совпадением.

Ученые надеются решить вопрос о том, что делать с устойчивостью TRCs к препаратам, вследствие чего рецидивы рака гораздо труднее лечить. Если решить эту загадку, то врачи смогут бороться с рецидивами рака. Кроме того, понимание развития TRCS может привести к лечению, которое предотвращало бы метастазирование.

Еще доктора Древнего Египта имели дело с различными злокачественными опухолями, но изучить это заболевание в полной мере удалось лишь несколько веков спустя. В прошлом столетии было адекватно сформулировано понятие природы онкологических новообразований, что стало возможным благодаря теории клеточной патологии Рудольфа Вирхова - немецкого исследователя-онколога. Суть теории показывает, что все болезненные процессы, независимо от категории, берут свое начало из нарушения жизнедеятельности клеток.

Малигнизация или превращение клеток

Процесс преобразования нормальной клетки в злокачественную может быть спровоцирован целым рядом факторов, редко встречающихся, в комплексе с еще реже взаимодействующими между собой мутациями клеток. Такие сбои могут быть вызваны воздействием онкогенных вирусов, химических агентов, получены в результате ионизирующего излучения.

Самые молодые и стволовые клетки, которые предназначены для обеспечения регенерации, подвергаются большей степени риска, чем зрелые.

Угнетение иммунной системы

Преобразования, происходящие внутри малигнизированной клетки, затем происходят в дочерних клетках, которые совместно с родительскими предрасположены к формированию опухоли. Весь процесс не проходит без вмешательства иммунитета, функция которого - защищать и обеспечивать генетическую стабильность клеток.

Как правило, одной реакции иммунитета бывает достаточно для того, чтобы освободить организм от инородного воздействия, и на начальных порах иммунитет здорового человека успешно противостоит опухоли. Но если иммунитет подавлен, то он не в состоянии справиться с размножением раковых клеток, которые быстрыми темпами осваивают приемы защиты: каждая злокачественная клетка способна выделять белки, направленные против иммунитета организма.

Предраковое состояние организма

На этапе дисплазии еще нельзя констатировать раковую опухоль как таковую, но в организме уже присутствуют системные нарушения - появляются атипичные клетки. Их строение искажено, они имеют иную структуру и специализацию.

В процессе роста дисплазии происходит увеличение клеток, при этом форма и величина ядер клеток становятся самыми разнообразными (наблюдается клеточный полиформизм). Хроматин, представляющий собой внутриядерный состав белков и ДНК, в котором хранится генетическая информация, из плотно сжатого превращается в рыхлый. Количество ядрышек внутри ядер белков и РНК возрастает, а сами они становятся больше по размеру.

Начало дисплазии - реальный потенциал для обратного развития, что часто происходит. Тяжелая степень дисплазии может характеризоваться, как предраковое состояние организма или ранняя стадия онкологического заболевания.

Неинвазивный рак на ранней стадии развития

Для неинвазивного компенсированного рака характерно равновесие между увеличением числа злокачественных клеток и их уничтожением. Иммунитет на этой стадии все еще противостоит онкогенным тенденциям, а силы раковых клеток направлены на поддержание собственной жизнедеятельности, а не на борьбу за дополнительную территорию. Проникновение в близлежащие ткани (инвазия) отсутствует.

Данная стадия может продлиться десятилетие, и свыше этого периода, выживаемость в течение пяти лет составляет сто процентов.

Инвазивный рак на ранней стадии

Инвазивный микроскопический рак - это злокачественное новообразование, проросшее в близлежащие ткани на глубину до 0,3 сантиметра. В очаге происходит изменение размеров ядер и их клеток, которые очень быстро и хаотично делятся. В изменении форм клеток не прослеживается определенной закономерности.

В среднем пятилетняя выживаемость высокая. Если рак обнаружен на данной стадии, есть все шансы благоприятного исхода.

Ангиогенез

Инвазивный рак продуцирует разнообразные белковые соединения, в результате действия которых происходит миграция клеток внутри поверхности кровеносных сосудов из прилегающих тканей. Эти же белковые соединения интенсивно делятся, внутри опухоли появляются сосуды, что свидетельствует о переходе к стадии экспоненциального роста раковой опухоли.

Еще более выраженной становится атипия клеток в сопровождении с ангиогенезом. Раковые клетки имеют все меньше сходства относительно строения и функционирования по сравнению с исходными клетками.

Новообразования изменяют метаболизм и становятся устойчивыми к недостатку кислорода. Пораженные ткани накапливают молочную кислоту. В опухолевых клетках увеличивается доля воды, холестерина, белков, нейтральных жиров.

Злокачественные клетки вносят хаос в расположение клеток исходной ткани, беспорядочно скапливаясь. Микроскопическое исследование показывает значительные изменения в плотности окраски и усложнение конфигурации ядер клеток, поврежденные оболочки и множество деформированных участков.

Метастазирование опухоли

Метастазирование представляет собой образование вторичных опухолевых очагов в других тканях. Способность к метастазированию появляется в период, когда число раковых клеток превысит миллион, а размер - миллиметр или два. На этой стадии опухоль имеет собственные сосуды, снабжающие ее кислородом и питанием. Но кроме всего, посредством этих сосудов раковые клетки получают возможность поступать в кровеносные сосуды и транспортироваться во все области организма, создавая, таким образом, все условия для развития экспансии.

Онкология и гематология