Что такое индукция опухоли

ОПУХОЛИ

Патологическая физиология [Учебник для студентов мед. вузов]
Н. Н. Зайко, Ю. В. Быць, А. В. Атаман и др. К.: "Логос", 1996

Опухоль — это типический патологический процесс, представляющий собой нерегулируемое беспредельное разрастание ткани, не связанное с общей структурой пораженного органа и его функциями.

Опухоль образуется в организме в результате превращения нормальных клеток в опухолевые, в которых нарушается регуляция деления. В таких клетках отсутствует или недостаточно эффективно подавляется клеточное деление, что обусловливает неудержимое размножение опухолевых клеток, или в них начинается самоподдерживающаяся стимуляция деления (аутокринный механизм — деление клетки стимулирует фактор, производимый ею самой).

Опухолевая ткань отличается беспредельным ростом. Этот процесс заканчивается только со смертью организма. В культуре ткани рост поддерживается бесконечно долго в отличие от нормальной ткани, в связи с тем, что отсутствует "лимит Хейфлика" (см. 155). Способность опухолевых клеток беспредельно размножаться передается по наследству как доминантный признак соматической наследственности и проявляется не только в организме, но и в культуре опухолевой ткани, а также при трансплантации опухоли.

Опухоль растет "сама из себя", т. е. увеличивается в результате размножения даже одной единственной малигнизированной клетки.

Опухолевая ткань отличается от исходной ткани, из которой она произошла, по структуре, биохимическим, физико-химическим и другим признакам. Эти изменения выражают анаплазию — возврат к эмбриональному состоянию, а также метаплазию — приобретение свойств другой ткани.

Рост опухоли может быть экспансивным и инфильтративным. При экспансивном росте окружающая здоровая ткань по мере роста опухоли раздвигается, при инфильтративном — опухолевые клетки прорастают между нормальными клетками и через сосудистую стенку. Попадая в лимфу или кровь, они переносятся в другие органы и могут образовывать новые очаги опухолевого роста (метастазы). Экспансивный рост характерен для доброкачественных опухолей, а инфильтрирующий с образованием метастазов — для злокачественных опухолей.

Несмотря на то что опухоль, как заболевание, известна давно, ее экспериментальное воспроизведение долго не удавалось. Вот почему воспроизведение в эксперименте этого патологического процесса стало в начале нынешнего века крупным научным достижением. Экспериментальные модели опухоли дают возможность выяснить причины, изучить патогенез опухолевого процесса, разработать методы его профилактики и лечения.

Методами экспериментального моделирования опухоли являются ее индукция, эксплантация и трансплантация ее.

Индукция опухоли химическими веществами. В 1775 г. хирург лондонского госпиталя Персиваль Потт описал профессиональное злокачественное заболевание — рак кожи мошонки у трубочистов. Однако, несмотря на очевидную связь рака у трубочистов с загрязнениями кожи сажей и смолой, попытки воспроизвести подобную опухоль в эксперименте долгое время заканчивались неудачей. В 1916 г. японские ученые Ишикава и Ямагива впервые смогли вызвать опухоль у животных. На протяжении 6 мес они смазывали кожу кроликов каменноугольной смолой и только после этого у животных развился рак кожи. Позже канцерогенные вещества были получены в чистом виде, установлена канцерогенность веществ, относящихся к различным классам химических соединений.

Индукция опухоли вирусами. В 1908 г. Эллерман и Банг впервые вызвали лейкоз у кур с помощью бесклеточного фильтрата из лейкозных лейкоцитов. Бесклеточный фильтрат получают, пропуская экстракт измельченной опухолевой ткани через фарфоровые фильтры. В 1910 г. Раус с помощью бесклеточного фильтрата, полученного из саркомы курицы, вызвал развитие саркомы у здоровых кур. Так впервые были получены доказательства вирусной этиологии лейкозов и опухолей.

Однако в последующие десятилетия выявить опухолеродные вирусы у млекопитающих не удавалось, за исключением папилломы Шоупа и фактора молока Биттнера. Шоуп обнаружил у диких кроликов бородавчатые разрастания на коже (папилломы), которые удалось перевить здоровым животным посредством бесклеточного фильтрата. Фактор молока был открыт Биттнером (1936). Имеются линии мышей с высокой степенью заболеваемости раком молочной железы (высокораковые) и низкой степенью (низкораковые). Однако, если у самки высокораковой линии забрать новорожденных мышат до первого кормления и отдать для кормления самке низкораковой линии, частота появления рака у них будет резко снижена. И наоборот, при кормлении высокораковой самкой мышат низкораковой самки частота опухоли у них значительно повышается. Биттнер доказал, что в молоке высокораковых мышей имеется фактор, вызывающий у потомства рак молочной железы. В 1950 г. Л. Гросс после многих безуспешных попыток вызвать лейкоз у взрослых мышей ввел бесклеточный фильтрат из лейкозных клеток крови новорожденным мышам и получил у них лейкоз. Таким образом, еще раз было получено подтверждение гипотезы о вирусной этиологии развития опухоли у млекопитающих и установлено значение при этом индукции опухоли онкогенными вирусами, в которых теперь открыты онкогены.

Индукция опухоли физическими факторами. Опухоль удается воспроизвести с помощью ионизирующей радиации, в том числе рентгеновских лучей, радиоактивных изотопов, а также ультрафиолетовых лучей.

Эксплантация опухоли. Выращивание опухоли в культуре ткани вне организма. Этот метод успешно применял проф. А. Д. Тимофеевский. Культура ткани, полученная непосредственно из опухоли животного или человека, называется первичной. Кроме того, в лабораториях имеется большое количество постоянно пассируемых штаммов опухолевых клеток, свойства которых хорошо изучены, что позволяет проводить опыты на одинаковом материале. Культура тканей дает возможность индуцировать опухоли вне организма химическими канцерогенами и онкогенными вирусами. Данный метод особенно ценен тем, что позволяет изучать индукцию опухолей и опухолеродных вирусов на человеческих тканях. Пассируемые или индуцированные в культуре ткани опухолевые клетки при подсадке здоровому животному растут в его организме и образуют злокачественную опухоль.

Трансплантация опухоли.Впервые отечественный ученый М. А. Новинский в 1876 г. успешно трансплантировал опухоль взрослой собаки щенкам. Фактически данным опытом было положено начало экспериментальной онкологии. Метод трансплантации широко используется и в настоящее время. Имеются штаммы пассируемых опухолей с хорошо изученными свойствами: асцитная карцинома Эрлиха у мышей, куриная саркома Рауса, крысиная саркома Иенсена, кроличья карцинома Брауна — Пирс и др. Аллогенная трансплантация опухолей (т. е. пересадка опухоли между неинбредными животными того же вида) бывает успешной, в то время как такая же трансплантация здоровых тканей без иммунодепрессии не удается. Причиной удачных пересадок аллогенных опухолей является антигенное упрощение опухолей по мере их малигнизации, маскирование антигенов в опухолях, а также их иммунодепрессивное воздействие. Введение в небольшом количестве (400 000) опухолевых клеток вызывает угнетение иммунной системы и рост опухоли (вспомним, что в 1 мм 3 крови содержится 5 млн эритроцитов). Только инъекция опухолевых клеток в еще меньшем количестве может привести к иммунизации и последующему отторжению трансплантируемой опухоли.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Основными, ставшими классическими, методами изучения опухолевого роста в эксперименте являются: 1) трансплантация, 2) индукция, 3) эксплантация, 4) выведение раковых линий животных и животных с наследственной предрасположенностью к опухолям.

Трансплантация (пересадка, перевивка) опухоли впервые успешно была осуществлена от взрослых собак щенкам отечественным учёным М.А. Новинским в 1876 году в Санкт-Петербурге. Наряду с аутотрансплантацией (перевивкой опухоли из одного места тела животного в другое), изотрансплантацией (перевивкой опухоли от одного животного к другому той же линии) и аллотрансплантацией или гомотрансплантацией (перевивкой опухоли от одного животного другому того же вида), в последние годы чаще используют гетеротрансплантацию (перевивку опухоли от одного вида организма другому виду, например, от человека животному). Для повышения эффективности гетеротрансплантации используют животных-реципиентов с подавленным иммунитетом. Для этого применяется общее рентгеновское облучение, введение кортикостероидов, цитостатиков, антилимфоцитарной сыворотки, удаление тимуса.

Трансплантация опухоли является удобным методом для оценки опухолевой прогрессии, изучения влияния опухоли на организм и, особенно, оценке методов и средств лечения конкретных видов опухоли.

Индукция опухолей обычно осуществляется при помощи введения здоровым животным либо вирусов, либо химических канцерогенов.

Модель вирусного канцерогена была впервые, в 1908 году, воспоизведена Эллерманом и Бангом в опытах на курах путём перевивки лейкоза с помощью бесклеточного фильтрата (содержащего вирусы). Затем, в 1911 году, перевивку саркомы также с помощью бесклеточного фильтрата в опытах на курах произвёл Роус. В дальнейшем была доказана способность многих и ДНК-, и РНК-содержащих вирусов вызывать различные опухоли у разных видов животных.

Модель локального химического канцерогенеза была впервые, в 1915 году, воспроизведена Ямагива и Ишикава в опытах на кроликах путём длительного (шестимесячного) втирания в кожу уха кролика каменноугольной смолы. В дальнейшем разными учёными разработаны методики индукции опухолей не только многократным, но даже однократным парентеральным введением химических канцерогенов.

Индукция опухолей широко используется во всём мире для оценки характера и степени канцерогенного действия различных химических, в том числе и лекарственных, веществ и соединений.

Эксплантация опухоли осуществляется путём помещения опухолевых клеток (срезов опухолей или клеточных культур) в искусственную питательную среду (то есть in vitro) на различный период времени.

Данный метод позволяет не только изучать свойства опухолевых клеток в условиях in vitro (как до, так во время и после действия различных факторов на организм), а также исследовать механизмы опухолевой индукции с помощью различных канцерогенов.

Например, учеными многих стран в различных исследованиях используется линия раковых клеток эпителияшейки матки,названную HeLa,по имени американской темнокожей женщины Henrietta Lacks, умершей в 1951 году от данной опухоли.

Выведение раковых линий животных и линий животных, предрасположенных к развитию опухолевых заболеваний, осуществляется разными путями и методами.

Во-первых, этого можно достичь путём тщательного отбора особей со спонтанно возникающими опухолями, скрещиванием их между собой, а также скрещиванием особей их потомства. Существуют линии животных являющихся опухолевыми вследствие зараженности онкогенными вирусами (вирусом рака молочной железы, вирусом лейкоза мышей и т.д.). Хорошо известен так называемый фактор молока Биттнера (онковирус), названный так в честь автора блестящей работы (Bittner, 1936), доказавшего возможность передачи рака молочной железы от мышей высокораковой линии новорожденным мышатам низкораковой линии через материнское молоко.

Во-вторых, можно искусственно создать линии животных с генетическим дефектом, приводящим к возникновению опухолей. Это достигается с помощью введения в оплодотворенную яйцеклетку ДНК с заданными свойствами, предназначенную для интеграции с геномом этой клетки (например, с дефектом антионкогена). Вырастающая особь имеет в своем геноме уже созданные экспериментатором поломки, которые приводят к развитию опухолей. Другим способом такого воссоздания животных с опухолевой предрасположенностью является трансфекция раннего эмбриона (например, мыши) ретровирусом, несущим необходимый код, после чего во всех клетках хозяина (эмбриона) появляется новая генетическая информация, в последующем стимулирующая опухолевое перерождение клетки.

Во всех случаях животные со спонтанным развитием опухолей являются важнейшей моделью для изучения патогенеза и лечения онкологических заболеваний.

ПАТОГЕНЕЗ ОПУХОЛЕЙ

Канцерогенез – это сложный, длительный, многоэтапный и многостадийный процесс, основу которого составляет стойкая и необратимая патология генома клетки, приводящая к изменению программы жизнедеятельности, и, как правило, выбраковкой ее из популяции.

В настоящее время принято рассматривать опухолевый рост как двуэтапный и трехстадийный процесс.

Первый этап, именуемый как бластомоцитогенез претерпевает две стадии: 1) инициации (трансформации)и 2) промоции (активации пролиферации).

Второй этап, именуемый как бластомогенез, включает стадию прогресии.

Стадия инициации - повреждение генома клетки без изменения ее фенотипических свойств. Инициация вызывается генотоксическими химическими канцерогенами, вирусами и физическими факторами. Клетка может находиться в этом состоянии любое время: от нескольких дней до десятков и более лет.

Стадия промоции - изменение фенотипических свойств клетки. Эта стадия чаще всего вызывается химическими веществами - промоторами. В качестве промоторов могут быть любые вещества, в том числе эндогенные канцерогены, химические вещества, относящиеся к возможным канцерогенам, а также вещества, стимулирующие деление клеток. Время влияния промотора после действия инициатора не имеет большого значения. Описан случай развития рака мочевого пузыря через 48 лет после прекращения контакта с анилиновыми красителями. Химические вещества, обладающие промоторным действием на развитие опухолей у человека изучены недостаточно.

В эту стадию происходит более быстрое увеличение количества дочерних опухолевых клеток, образующих первичный опухолевый узел. Как только достигается критическое число (около 10 млрд) опухолевых клеток, их пролиферация становится прогрессирующей, неуправляемой, необратимой.

Стадия опухолевой прогрессии - рост одной или нескольких малигнизированных клеток до морфологически и клинически определяемой опухоли. Рост опухоли происходит медленно. Так, для роста от одной клетки до опухоли массой 1 грамм требуется деление 30-ти поколений клеток (минимальный срок такого роста - 90 дней). Для роста от 1 грамма до 1 килограмма - всего лишь 10 поколений и соответственно требуется как минимум 30 дней. Поскольку в опухоли пролиферирует лишь небольшой процент клеток, реальные сроки роста опухоли значительно дольше. Таким образом, наиболее медленный рост опухоли (до нескольких лет) может происходить на самых ранних стадиях, еще до клинических проявлений. В процессе роста происходит постепенное нарастание генетических повреждений клеток, что приводит к дальнейшему озлокачествлению опухоли. Это связано с тем, что по мере роста опухоли ее клетки оказываются в неравных условиях: на некоторые клетки продолжают действовать канцерогенные вещества, часть клеток подвергается воздействию со стороны иммунной системы, возникают разные условия для поступления к клеткам кислорода и питательных веществ. Это приводит к тому, что в опухоли появляются несколько клонов клеток, что повышает степень злокачественности опухоли. Постепенно наименее дифференцированный клон становится доминирующим.

Роль генов в канцерогенезе

В основе опухолевого роста всегда лежит повреждение генома клетки, вызываемое вирусами, физическими, химическими факторами или спонтанно. В настоящее время не подвергается сомнению генетическая теория канцерогенеза, согласно которой в основе малигнизации клетки лежит повреждение генома (клеточная мутация). Существуют и эпигеномные изменения клетки, способствующие развитию опухоли, что послужило основанием создания эпигеномной теории канцерогенеза.

Повреждение генома клетки происходит по трем классам регулирующих генов: 1) стимулирующих рост опухолевых клеток - протоонкогенов; 2) ингибирующих рост - антионкогенов; 3) отвечающих за апоптоз.

Клеточные протоонкогены. При изучении вирусного канцерогенеза было обнаружено, что онковирусы при попадании в клетки вносят в ее геном гены, стимулирующие и качественно нарушающие клеточную пролиферацию, а следовательно, способствующие малигнизации клеток. Эти гены были названы вирусными онкогенами. Цитогенетические исследования показали, что аналоги вирусных онкогенов имеются и в клетках человека и животных, где они выполняют различные функции регуляции синтетических процессов и деления. Более того, предполагается, что вирусы, несущие эти онкогены когда то “похитили” их из клеток хозяина. Поэтому, для более точного разделения, клеточные регулирующие гены - аналоги вирусных онкогенов были названы протоонкогенами, а в случае их чрезмерной экспрессии - клеточными онкогенами. Клеточные онкогены появляются при таких повреждениях генома клетки, когда происходит нарушение регуляции функции протоонкогенов, их нерегулируемая экспрессия и, соответственно синтез различных факторов (онкобелков), стимулирующих клеточную пролиферацию. Причины такой суперэкспрессии генов или чрезмерной активации их белков-продуктов могут быть различными.

Амплификация. Увеличение (обычно многократное) числа копий протоонкогенов, приводящее с активизации опухолевой трансформации клеток.

Транслокация. В результате перемещения протоонкогена, находящегося на одной хромосоме в область сильного промотора, расположенного на другой хромосоме, в результате чего неактивный протоонкоген может превращаться в онкоген.

Мутация. точечная мутация протоонкогена может приводить к изменению метаболизма и накоплению его белка-продукта.

Инсерция. Молчащий в обычных условиях протоонкоген клетки может активизироваться под влиянием внесённого в клеточный геном той или иной вирусной ДНК.

Трансдукция. Захват вирусами клеточных онкогенов и их разблокировка в геноме вирусов под влиянием разных промоторов, в итоге приводящие к расстройству генетической регуляции процессов деления клеток.

Деметилирование ДНК. Возникающий под влиянием, главным образом, химических канцерогенов и активных радикалов деметилированный участок ДНК становится активным и приводит к стимуляции деления клеток.

По механизму действия онкогены делятся на 4 основные группы:

1. Онкогены, кодирующие факторы роста.

2. Онкогены, кодирующие рецепторы к факторам роста - мембранным белкам с протеинкиназной активностью. Теория онкогенов предполагает выработку рецепторов с постоянной высокой активностью, т.е. не зависящей от стимуляции факторами роста.

3. Онкогены, кодирующие передачу сигнала в клеточной цитоплазме, например, связанные с системой G-протеина.

4. Онкогены, кодирующие ядерные белки, участвующие в транскрипции и репликации ДНК.

Антионкогены или гены супрессии опухолей. Их роль в канцерогенезе хорошо прослеживается при изучении наследственных опухолей. Известно, что многие наследственные опухоли связаны с мутациями некоторых генов, что приводит к потере их функции и возникновению опухолей. Такие гены были названы антионкогенами. Эта группа генов имеет различные функции в клетке. К антионкогенам, например, относятся следующие:

- Rb-1 - ген, кодирующий белок, обладающий ДНК- связывающими свойствами, регулирует транскрипцию ДНК; потеря этого антионкогена отмечается при наследственной ретинобластоме;

- NF-1 - ген, кодирующий ГТФ-азный активирующий протеин. Потеря функции этого гена приводит к снижению активности ГТФ-азы и увеличению содержания в клетке G-протеина; такой дефект встречается при некоторых опухолях нервной системы (нейрофиброматоз);

- APC - (adenopolyposis coli) ген, кодирующий белок, участвующий в поддержании межклеточных контактов, потеря этого гена наблюдается при опухолях толстой кишки, желудка, щитовидной железы;

- гены, регулирующие транскрипцию ДНК, контролирующие и отвечающие за репарацию ДНК, а также за многие другие функции в клетке.

При активации онкогенов и инактивации генов- супрессоров отмечается трансформация нормальной клетки и превращение ее в опухолевую.

Гены регулирующие апоптоз (програмированную смерть клеток). Поскольку одним из основных свойств опухоли является ее иммортализация, то изменение активности генов, влияющих на апоптоз имеет большое значение в этом процессе. Основными в этом семействе являются гены Р-53 (о котором говорилось выше), Вcl-2 и Вcl-x и некоторые другие гены. В зависимости от функции белков, кодируемых этими генами для развития опухоли необходимы различные нарушения. Если белки, например р53, запускают апоптоз, то для развития опухоли требуется выключение генов, которые эти белки кодируют. Если напротив, белки-продукты этих генов предотвращают апоптоз клеток, как например, Вcl-2 и Вcl-x, то при чрезмерной экспрессии таких генов в клетках происходит заметное удлинение их срока жизни, что способствует развитию опухоли.

Необходимо отметить, что в опухолевой клетке имеется не единичное, а множественное нарушение генома и, как правило, происходит активация нескольких онкогенов и выключение функции нескольких антионкогенов. Поэтапное повреждение генома клетки приводит к ее озлокачествлению, что называется опухолевой прогрессией. Таким образом, опухолевая прогрессия происходит при нарушении функции многих генов с различной локализацией в геноме. Последовательное повреждение различных генов генома может быть связано с длительным воздействием химических или других канцерогенных воздействий. При достижении опухолью определенных размеров и степени злокачественности она становится способной к метастазированию.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Несмотря на то что опухоль как болезнь известна давно, ее долго не удавалось воссоздать экспериментально. Вот почему воспроизведение этого патологического процесса в эксперименте в начале XX в. стало значительным научным достижением. Экспериментальные модели опухоли позволяют изучать этиологию и патогенез опухолевого процесса, разрабатывать новые методы его профилактики и лечения.

Методами экспериментального моделирования являются индукция, эксплантация и трансплантация опухоли.

Индукция опухоли осуществляется с помощью различных факторов.

Индукция опухоли химическими веществами. В 1775 г. хирург лондонского госпиталя П. Потт описал профессиональную злокачественную болезнь — рак кожи мошонки у трубочистов. Однако, несмотря на очевидную связь рака трубочистов с загрязнением кожи сажей и смолой, попытки воссоздать такую опухоль в эксперименте длительное время были неудачными. В 1915 г. японские ученые Ишикава и Ямагива впервые смогли вызвать развитие опухоли у животных. В течение 6 мес. они смазывали кожу кроликов каменноугольной смолой, и лишь после этого у животных развился рак кожи. Позднее были выделены канцерогенные вещества в чистом виде, установлена канцерогенность веществ, принадлежащих к различным классам химических соединений.

Индукция опухоли вирусами. В 1908 г. Эллерман и Банг впервые смоделировали лейкоз кур с помощью бесклеточного фильтрата из лейкозных лейкоцитов. Его получают, фильтруя экстракт измельченной опухолевой ткани сквозь фарфоровые фильтры, которые не пропускают клетки; в фильтрат проходят только вирусы, имеющие молекулярное строение и сравнительно меньшие размеры. В 1910 г. Раус, используя бесклеточный фильтрат, выделенный из саркомы курицы, вызвал развитие саркомы у здоровых кур. Так впервые были получены доказательства вирусной этиологии лейкоза и опухолей.

Однако на протяжении следующих десятилетий вызвать рак у взрослых млекопитающих с помощью бесклеточного фильтрата не удавалось. Исключение составила папиллома Шоупа. Только в 1950 г. Л. Гросс после многих неудачных попыток спровоцировать лейкоз у взрослых мышей впервые ввел бесклеточный фильтрат из лейкозных клеток крови новорожденным мышам и вызвал у них лейкоз. Таким образом, были получены прямые доказательства вирусной этиологии опухоли у млекопитающих, а 40 лет неудачных попыток после открытия Рауса объясняются сопротивляемостью организма взрослых млекопитающих к вирусам. Однако Шоуп выявил у диких кроликов бородавчатые разрастания на коже (папилломы), которые удалось перепривить взрослым животным с помощью бесклеточного фильтрата.

Существуют линии мышей высокораковые (с высокой заболеваемостью раком молочной железы) и низкораковые. Однако если у самки высокораковой линии забрать новорожденных мышат с первого кормления и отдать их на вскармливание самке низкораковой линии, то частота заболеваемости раком у первых резко снизится. И наоборот, при вскармливании самкой высокораковой линии мышат от самок низкораковой линии частота возникновения опухолей у вторых значительно повышается. Битгнер в 1936 г. доказал, что в молоке высокораковых мышей есть фактор молока, который обусловливает у потомства рак молочной железы. После открытия Л. Г росса было установлено, что фактор молока Биттнера — это опухолеобразующий вирус. Стало понятным, что новорожденные мышата заражаются данным вирусом с молоком матери.

Индукция опухоли физическими факторами. Опухоль удается воссоздать с помощью ионизирующего излучения, в том числе и рентгеновского, радиоактивных изотопов, а также ультрафиолетового излучения.

Эксплантация опухоли — выращивание опухоли в культуре ткани вне организма. Этот метод успешно применял А.Д. Тимофеевский. Культура ткани, взятая непосредственно из опухоли животных или человека, называется первичной. Кроме того, в лабораториях имеется большое количество постоянно пассируемых штаммов опухолевых клеток, свойства которых хорошо изучены, что дает возможность проводить опыты на одинаковом материале. Культура тканей позволяет индуцировать опухоль вне организма химическими онкогенами и онкогенными вирусами. Этот метод является особо ценным потому, что можно изучать индукцию опухолей и опухолеобразующих вирусов на тканях организма человека. Пассируемые или индуцированные в культуре ткани опухолевые клетки после подсаживания здоровым животным растут в их организме и образуют злокачественную опухоль.

Трансплантация опухоли. Впервые М.А. Новинский в 1876 г. успешно трансплантировал опухоль взрослой собаки щенкам. Фактически этим опытом было положено начало экспериментальной онкологии. Метод трансплантации широко используется и в настоящее время. Существуют штаммы пассируемых опухолей с хорошо изученными свойствами: асцитная карцинома Эрлиха у мышей, саркома кур Рауса, саркома Йенсена у крыс, карцинома Брауна—Пирса у кроликов и т. п. Аллогенная трансплантация опухоли, т. е. пересаживание опухоли неинбредным животным того же вида, проходит успешно, в то время как такая же трансплантация нормальных тканей без иммунодепрессии не удается. Причинами удачных пересадок аллогенных опухолей являются антигенное упрощение опухолей по мере их малигнизации, маскировка антигенов в опухолях, а также их иммуно-депрессивное действие. Введение небольшого количества опухолевых клеток (400 000) обусловливает угнетение иммунной системы и рост опухоли (вспомним, что в 1 мл крови содержится 5 млн эритроцитов). Одна инъекция еще меньшего количества опухолевых клеток может привести к иммунизации и дальнейшему отторжению трансплантированной опухоли.

Существует несколько методов изучения опухолевого роста в эксперименте: трансплантация, индукция, а также использование линейных животных с повышенной частотой развития опухолей и генетически модифицированных животных.

Трансплантация опухоли. Впервые успешная трансплантация опухоли от взрослой собаки щенку была произведена отечественным ученым Н.М. Новинским в 1876 году. Метод трансплантации опухоли достаточно прост в воспроизведении, хотя требует соблюдения определенных правил.

· Опухоль практически не перевивается от одного вида животного к другому, слишком сильные видоспецифические антигены вызывают мощную иммунную реакцию и уничтожение опухолевых клеток.

· Животное, которому перевивается опухоль, должно иметь высокую степень реактивности, поскольку в канцерогенезе имеет значение не только влияние опухолевой клетки на окружающие ткани, но и реакция организма на эту клетку, наличие субстратов для адгезии, роста опухолевой ткани. Обычно этим требованиям отвечают молодые животные.

· Количество перевиваемой опухолевой ткани должно быть достаточно большим, т.к. одна или несколько опухолевых клеток будут уничтожены иммунной системой хозяина.

В последние годы в исследованиях все чаще используют ксенотрансплантацию, т.е. перевивку опухолей человека на животных. Для предотвращения иммунной деструкции трансплантированных клеток для ксенотрансплантации чаще всего используют мышей с выраженным иммунодефицитом, например, атимических безволосых мышей. Выделяют два варианта ксенотрансплантации опухолевой ткани: 1) ортотопическую, при которой фрагмент опухоли человека помещают в тот же орган мыши-реципиента, из которого произошла опухоль пациента, и 2) гетеротопическую, при которой опухолевую ткань трансплантируют подкожно.

К преимуществам использования модели ксенотрансплантации относятся:

· Возможность анализа опухолевой ткани человека, характеризующейся высокой степенью генотипической и фенотипической гетерогенности;

· Возможность персонализированного подбора противоопухолевой терапии;

· Результат относительно устойчивости опухолевых клеток к противоопухолевым препаратам может быть получен в течение всего нескольких недель от момента получения биопсийного материала у пациента.

Относительным недостатком классической модели ксенотрансплантации является наличие глубокого дефекта иммунной системы реципиента. Для решения этой проблемы предложено использовать для ксенотрансплантации атимических мышей, которым предварительно были введены гемопоэтические стволовые клетки человека. Эта процедура, называемая "гуманизацией", позволяет частично восстановить иммунный ответ у животного-реципиента.

Трансплантация опухоли является удобным методом для оценки опухолевой прогрессии, изучения влияния опухоли на организм, и особенно исследования методов лечения опухоли, подборе химиопрепаратов против конкретных видов опухолей.

Индукция опухолей.Данный метод предполагает воздействие на организм животного различными канцерогенными факторами с целью возникновения опухолей. Чаще используют вирусный и химический канцерогенез.

В 1908 году Ellermann и Bang первыми воспроизвели перевивку опухоли (лейкоза) в опытах на птицах с помощью бесклеточного фильтрата, что можно считать первой демонстрацией роли вирусов в канцерогенезе. Затем, аналогичные опыты в 1911 году были выполнены Rous, который путем введения бесклеточного фильтрата куриной саркомы индуцировал развитие этой же опухоли у здоровых птиц. Впоследствии была доказана вирусная природа этих опухолей. Вирус-индуцированные опухоли у лабораторных животных - явление очень частое. Существует множество вирусов, вызывающих опухоли различных локализаций у мышей, хомячков, крыс и т.д. Онкогенные вирусы представлены как ДНК-, так и РНК-содержащими вирусами. У животных опухоли вызываются преимущественно РНК-содержащими вирусами. Существуют линии животных с опухолями, возникающими вследствие зараженности онкогенными вирусами (вирусом рака молочной железы, вирусом лейкоза мышей и т.д.). Хорошо известен так называемый фактор молока Биттнера (онковирус), названный так в честь автора блестящей работы (Bittner, 1936), доказавшего возможность передачи рака молочной железы от мышей высокораковой линии новорожденным мышатам низкораковой линии через материнское молоко.

Индукция опухоли с помощью химических канцерогенов достаточно сложна в исполнении и нередко требует проведения длительного эксперимента. Так, первый удачный опыт по индукции опухоли химическим веществом был выполнен в 1915 году, когда японские исследователи Ямагива и Ишикава сумели вызвать развитие опухоли кожи на ухе кролика после 6-месячного втирания в нее каменноугольной смолы. В экспериментах на животных подтверждается прямой канцерогенный эффект некоторых веществ. Однократная подкожная инъекция бензпирена и других ПАУ в зависимости от дозы после длительного латентного периода (3-4 месяца) приводит к развитию саркомы преимущественно в месте введения. Многократное введение ПАУ приводит к развитию лейкозов, а также опухолей различной локализации с меньшим латентным периодом. Выраженным канцерогенным действием в экспериментальной практике обладают производные нитрозомочевины, вызывая у грызунов (крысы, мыши, морские свинки) опухоли печени, пищевода, желудка, поджелудочной железы.

В настоящее время любые химические вещества, с которыми контактирует человек, а особенно фармакологические препараты, должны испытываться на животных для оценки степени их канцерогенности.

Линейные животные с повышенной частотой развития опухолей.Большое значение в экспериментальной онкологииимеют линейные (инбредные) животные, полученные путем близкородственного скрещивания на протяжении многих поколений. Определенные линии таких животных имеют высокую частоту развития опухолей определенных локализаций, что обычно определяется полигенным наследованием. В качестве примера можно привести самок крыс линии BDII, у которых в 100% случаев развиваются аденокарциномы матки, или самцов линии Lobund-Wistar, c такой же частотой подверженных раку предстательной железы. У самцов мышей линии СВА с высокой частотой развиваются гепатокарциномы, тогда как у самок они выявляются в единичных случаях.

Модели опухолевого роста у генетически модифицированных животных.В последнее время широкое распространение во всем мире получили модели опухолевого роста с использованием генетически модифицированных мышей. Первое поколение таких моделей включало два варианта генетической модификации животных: 1) перманентное удаление (нокаутирование) одного или нескольких антионкогенов (например, Rb, Brca1, PTEN, p53 и др.) и 2) введение в геном дополнительных копий онкогенов (трансгенез, например, c-Myc). Однако, такие модели имели ряд недостатков:

· Высокая летальность животных на стадии эмбриона, существенные дефекты развития и стерильность взрослых особей;

· Усиление экспрессии (или удаление) гена во всех клетках организма не отражает реальной ситуации, когда измененные клетки окружены здоровыми клетками;

· В случае трансгенеза затруднен контроль над локализацией введенного гена и количеством его копий;

· Наличие выраженных компенсаторных изменений, влияющих на итоговый фенотип.

Рекомендуемая литература

1. Анисимов В.Н. Современные подходы к изучению канцерогенной безопасности, противоопухолевой, антиканцерогенной и геропротекторной активности фармакологических препаратов / В.Н. Анисимов и соавт. // Вопросы онкологии. - 2012. - Т. 58, №1. - С. 7-18.

2. Аничков Н.М. Биология опухолевого роста (молекулярно-медицинские аспекты) / Н.М. Аничков, И.М. Кветной, С.С. Коновалов. - М.: Олма-Пресс, 2004. - 216 с.

3. Имянитов Е.Н. Молекулярные механизмы опухолевого роста / Е.Н. Имянитов // Вопросы онкологии. - 2010. - Т. 56, № 2. - С. 117-128.

4. Pecorino L. Molecular biology of cancer. Mechanisms, targets, and therapeutics / L. Pecorino. - 3rd edition. - Oxford Press, 2012. - 360 p.