Что за болезнь – рак?

Механизм развития заболевания

Блог компании «Атлас», Geektimes

О раке так или иначе слышали все. Кто-то видел сообщения в социальных сетях, кто-то помогал пережить эту болезнь родным и близким, а кто-то столкнулся с ней лицом к лицу. 

В любом случае рак пугает. Большая часть страхов рождается из-за неправильных представлений о заболевании или просто неведения. Мы в Атласе верим, что знание – сила, поэтому подготовили серию статей, где расскажем о раке: как он образуется, можно ли его предотвратить, и как выстроить процесс лечения.

Сегодня рассказываем, что такое рак, как он развивается и почему его так трудно победить.

Перед тем как рассказать о механизме образования опухолей, разберемся немного с терминологией и вспомним, как обновляются здоровые клетки и ткани организма.

Почему рак так называется

То, что пациенты называют раком, на языке медицины означает онкологическое заболевание или злокачественную опухоль. Опухоль, неоплазия или новообразование – это скопление атипичных клеток, которые бесконтрольно делятся и отказываются умирать.

Древнегреческий врач и философ Гиппократ одним из первых описал злокачественные новообразования. В своих трудах он дал им название karkinos, что в переводе с греческого означает «рак»: в разрезе крупные опухоли напоминали ему раков. Позже древнеримский врач Корнелий Цельс перевел термин на латинский язык – так появилось современное название cancer. Другой римский медик и хирург Клавдий Гален описывал доброкачественные опухоли словом oncos. Сегодня онкология – наука, которая изучает механизм образования доброкачественных и злокачественных опухолей, методы их профилактики и принципы лечения.

Англоязычное название всех злокачественных новообразований cancer в русском языке переводится как «рак». В этом значении термин можно использовать в обычной жизни, но врачи называют «раком» только карциному – злокачественную опухоль из эпителиальной ткани, которая выстилает поверхность тела, слизистые оболочки и полости внутренних органов, а также формирует большинство желез.

Помимо карциномы к злокачественным опухолям относится саркома, меланома, лейкоз и лимфома. Саркома – злокачественная опухоль из соединительной ткани. К соединительной ткани относятся мышцы, связки, хрящи, суставы, кости, сухожилия, глубокие слои кожи. Меланома – злокачественная опухоль из меланоцитов (клеток кожи). Лейкоз или лейкемия – злокачественное новообразование кроветворной ткани, а лимфома – лимфатической.

Как обновляются здоровые клетки и ткани

Все органы и ткани человека состоят из клеток. Они имеют одинаковую ДНК, но принимают разные формы и выполняют разные функции. Одни клетки воюют с бактериями, вторые переносят питательные вещества, третьи защищают нас от воздействия внешней среды, из других состоят органы и ткани. При этом почти все клетки обновляются, чтобы организм человека рос, функционировал и восстанавливался после повреждений.

Обновление клеток регулируют факторы роста. Это белки, которые соединяются с рецепторами на мембране клетки и стимулируют процесс деления. Когда новая клетка отделяется от родительской, в ней запускается каскад реакций, и она получает специализацию – дифференцируется. После дифференцировки в клетке активны только те гены, которые определяют ее форму и предназначение. Можно сказать, что теперь у клетки есть персональная инструкция, что и как делать.

Все ткани обновляются с разной скоростью. Клетки центральной нервной системы и хрусталика глаза не делятся совсем, а клетки эпителия тонкого кишечника полностью меняются каждые 4–5 дней. Ткани, которые постоянно обновляются, содержат слой стволовых клеток. Эти клетки не имеют специализации, а могут только делиться и создавать либо свою копию без специализации, либо дифференцированную клетку той ткани, в которой они находятся.

Новые клетки заменяют поврежденные старые. Поврежденная клетка «понимает», что больше не принесет организму пользу, и запускает программу гибели – апоптоз: клетка совершает добровольный суицид и уступает место здоровой. 

Как клетка становится злокачественной

Во время деления или из-за воздействия повреждающих ДНК соединений, в геноме клетки происходит примерно 10 тысяч ошибок в день. Но наш организм умеет с ними справляться. Специальные ферменты ремонтируют поломки или запускают программу апоптоза. Если изменение осталось без починки, в цепочке ДНК сохраняется мутация.

Мутация – это изменение в ДНК, которое передается другим клеткам. Мутации бывают наследственными и соматическими. Наследственные мутации случаются только в половых клетках и передаются следующему поколению. 

Гораздо чаще мутации происходят в остальных клетках. Соматические мутации случаются независимо друг от друга в разных клетках организма и не передаются по наследству. Некоторые факторы заметно увеличивают частоту соматических мутации. Сигаретный дым, ультрафиолет, радиационное излучение и ретровирусы – мощные мутагены, которые могут привести к мутациям в ДНК. 

Когда клетка с мутацией делится, дефективная ДНК удваивается и передается новой клетке. Если в ней происходит еще одна мутация, она добавляется к уже имеющейся. Таким образом соматические мутации накапливаются в разных клетках тела на протяжении всей жизни. Этим объясняется старение человека и образование злокачественных опухолей. Кстати, они тесно связаны между собой: с возрастом риск развития злокачественной опухоли увеличивается.

Статистика МНИОИ им. П.А. Герцена.

Какие мутации приводят к раку

Представьте, что в одной клетке случилось несколько мутаций. Первая затронула гены, которые отвечают за деление, а вторая – нарушила механизм запуска апоптоза. Если эти две мутации встретятся, то мы получим клетку, которая постоянно делится и отказывается умирать.

Гены-супрессоры опухолевого роста и протоонкогены – это гены, которые регулируют деление, дифференцировку и апоптоз. Здоровая клетка использует эти гены, чтобы определить, чем ей стать, какие функции выполнять и когда умирать. Когда эти гены повреждены, у клетки нет доступа к инструкции, и она становится неуправляемой.

Сегодня известно около 40 протоонкогенов, и 14 из них связаны с высоким риском развития опухоли. Как пример, ERBB2 (HER-2) часто мутируют при раке молочной железы, KRAS – при раке поджелудочной железы и толстой кишки, BRAF – при меланоме. 

Самый известный ген опухолевой супрессии – BRCA1. Мутации этого гена повышают риск развития рака молочной железы и рака яичников. Другой известный ген-супрессор TP53: мутации в нем выявляют в половине случаев рака.

Как развивается злокачественная опухоль

Бессмертные клетки продолжают делится – и опухоль растет. Скопление клеток перерастает в дисплазию – нетипичное для ткани новообразование. Неинвазивная опухоль или рак in situ означает, что новообразование еще не проросло через тонкую границу между эпителиальной и соединительной тканью (базальную мембрану). Для этой стадии характерно равновесие, о котором мы подробнее расскажем позже. Нарушение базальной мембраны – первый признак злокачественного процесса.

nccs.com

Злокачественная опухоль не может расти дальше, пока не получит доступ к питательным веществам. Поэтому клетки опухоли выделяют различные факторы роста, но самый важный из них – фактор роста эндотелия сосудов (VEGF). Он стимулирует образование сети капилляров, через которые клетки получают доступ к питательным веществам. Теперь опухоль может прорастать в окружающие ткани и разрушать их. 

В злокачественной клетке продолжают происходить повреждения ДНК, но они не восстанавливаются. Клетка тратит все ресурсы на бесконечное деление. Из-за постоянных мутаций в опухоли появляются клетки с самыми разными формами и свойствами.

Организм пытается бороться с опухолью, и условия среды для злокачественных клеток постоянно меняются. Выживают и делятся дальше только те злокачественные клетки, которые могут противостоять переменам. Можно сказать, что среди клеток злокачественной опухоли происходит естественный отбор.

По мере деления в новообразовании появляются стволовые клетки опухоли. Они могут копировать сами себя и производить обычные клетки злокачественного новообразования. Опухолевые стволовые клетки трудно поддаются уничтожению во время лечения, что приводит к рецидивам.

Со временем в результате отбора появляется клетка способная открепиться от опухоли, найти подходящее место для вторичного очага, чтобы начать делиться в новой среде. Так формируется метастаз. 

Не все опухоли состоят из злокачественных клеток. Доброкачественные клетки отличаются тем, что частично или полностью сохраняют свою специализацию. Они медленно делятся, точно копируют ДНК и остаются похожими на клетки исходной ткани. В доброкачественной опухоли продолжает работать репарация ДНК, не происходит такого количества мутаций и естественного отбора, поэтому такая опухоль легко поддается хирургическому лечению. Но из-за дополнительных мутаций клетки доброкачественных образований могут превратиться в злокачественные. Например, из-за воздействия ультрафиолета родинки могут переродиться в меланому (злокачественное новообразование кожи).

Почему иммунитет не справляется со злокачественной опухолью

Еще одна особенность злокачественных опухолей – реакция на них иммунной системы. Различают три стадии ответа иммунной системы:

Устранение. Поврежденные клетки экспрессируют на своей поверхности опухолевые антигены, на которые реагируют главные стражи иммунной системы – макрофаги и лимфоциты. Они находят и уничтожают врага. На этой стадии опухоль не может прорасти в окружающие ткани, потому она называется неинвазивной или опухолью in situ (на месте).

Равновесие. Некоторые клетки начинают маскироваться – синтезировать меньшее количество антигенов. Иммунная система не может их найти и уничтожить, но распознает остальные злокачественные клетки. В стадии равновесия иммунитет не может справиться с опухолью полностью, но ограничивает ее рост. Это состояние может длиться годами и никак себя не проявлять.

Бессилие. Из-за генетической нестабильности в опухоли постоянно рождаются клетки с разными мутациями. Поэтому рано или поздно появляются клетки-иммуносупрессоры, которые отражают атаку клеток иммунной системы и подавляют иммунитет.

Как появляется метастаз

Вторичный очаг роста злокачественной опухоли называется метастазом. Метастазирование – это сверхспособность злокачественной опухоли, сложный процесс, к которому опухоль долго готовится. 

Сначала злокачественные клетки выделяют специальные пузырьки – экзосомы. Они путешествуют по всему организму, находят подходящую для метастаза ткань и готовят ее к приходу раковых клеток. Так в нормальной ткани образуется привлекательная ниша, где злокачественные клетки могут осесть и начать делиться. Иногда раковые клетки напоминают самообучающийся исскусственный интеллект, но это не так.

Также некоторые клетки способны выделять специальные сигнальные молекулы, которые перепрограммируют макрофаги. Часть из них перестает бороться и начинает воспринимать опухоль как поврежденную ткань. Такие макрофаги выделяют разные факторы роста, которые помогают клеткам опухоли делиться. В этой стадии иммунные клетки разделяются на два противоположных лагеря: одни продолжают разрушать опухоль, а другие помогают ей расти. Это переломный момент, после которого опухоль начинает увеличиваться и метастазировать.

Злокачественная клетка не может просто открепиться от опухоли и начать путешествовать по организму. Она должна уметь отсоединяться от других клеток, проникать в глубину окружающих тканей, выживать после попадания в кровеносные и лимфатические сосуды. Для этого злокачественные клетки выделяют специальные вещества, которые позволяют им двигаться, разрушать клетки других тканей и прятаться от иммунной системы.

Вместе с лимфой злокачественные клетки попадают в лимфатические узлы. Лимфоциты в них пытаются остановить и уничтожить врага, чтобы он не прошел дальше. Из-за воспалительного процесса, лимфоузлы увеличиваются, а большинство раковых клеток погибает. Выжившие клетки могут осесть в ткани лимфоузла и дать метастаз. Как правило, клетки злокачественной опухоли сначала поражают ближайшие лимфоузлы и только затем добираются до отдаленных. 

Злокачественные клетки продолжают искать подготовленную ткань по мере продвижения по организму. Большинство из них погибает в непривычной среде, поэтому поиски могут идти долго. Но рано или поздно появляется клетка способная выйти из кровеносного или лимфатического сосуда, прикрепиться к подготовленной ткани и начать делиться на новом месте. Так образуется вторичный очаг, или метастаз.

Схематичное изображение клетки злокачественной опухоли, которая может дать метастаз (Researchgate.net).

У разных видов злокачественных опухолей есть любимые места для метастазирования. Например, рак молочной железы часто метастазирует в легкие, печень, кости и головной мозг. Название болезни всегда связано с первичной опухолью и не зависит от мест метастазирования.

Что значит четвертая стадия рака и почему она самая опасная

Для диагностики крайне важно оценить тип, степень распространенности, дифференцировки и скорость роста злокачественной опухоли. Для этого существует международная классификация TNM.

T – tumor (опухоль). Рядом с буквой Т может стоять число от 0 до 4, которое характеризует распространенность первичной опухоли. T0 – опухоль нельзя определить. Чем выше число, тем больше размер опухоли и вероятность прорастания в окружающие ткани. Tis – обозначение для неинвазивной опухоли.

N – nodes (узлы). От 0 до 3. Говорит об отсутствии, наличии или степени распространенности метастазов в региональных лимфатических узлах. Если метастаз появился в отдаленном лимфоузле, он относится к критерию M.

M – metastases (метастазы). Отдаленные метастазы либо есть – M1, либо их нет – M0.

Если какой-то из компонентов системы нельзя измерить, то рядом с буквой ставится символ X.

Epomedicine.com

Классификация TNM позволяет определить стадию опухолевого процесса.

Первая стадия – небольшая опухоль в месте возникновения. Вторая стадия – увеличенная опухоль, которая проросла в окружающие ткани и возможно метастазировала в ближайшие лимфатические узлы. Третья стадия – довольно большая опухоль, которая метастазировала в ближайшие лимфатические узлы. Четвертая стадия – опухоль с метастазами в других органах и тканях.

Как правило, невозможно полностью вылечить опухоль на четвертой стадии: лекарственная терапия позволяет только замедлить течение болезни. Таким больным оказывают паллиативную помощь, ее задача – повысить качество жизни пациента.

Как бороться с раком

Злокачественная опухоль кажется монстром, который использует все силы и функции организма себе во благо. Но не стоит забывать, что появление этого монстра можно предотвратить, если знать о своих рисках и мерах профилактики. 

Кроме профилактики, важно проходить регулярные обследования, чтобы диагностировать злокачественное новообразование на ранней стадии. Пока опухоль не успела распространиться в другие ткани и органы, она поддается лечению. 

В следующей статье Атлас подробно расскажет, как снизить риски развития злокачественных новообразований, а также даст инструкцию, когда и какие обследования проходить, чтобы обезопасить себя.

А пока предлагаем пройти тест от Фонда профилактики рака. По его результатам можно примерно оценить риски развития злокачественных опухолей.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru 15.06.2017