Ученые выяснили причину рака

Ученые нашли причину появления рака. Можно ли от него защититься?

Фото: Phanie / NCI-ARNOLD / Diomedia

Опасные сожители

Известно, что основными причинами рака являются курение, нездоровое питание, а также воздействие инфекционных агентов, включая вирусы, бактерии и паразитов. Инфекции стоят на третьем месте среди лидирующих факторов развития опухолей и отвечают за 10 процентов смертей от этой болезни. В то же время на поверхности и внутри человеческого тела обитают миллионы микроорганизмов, чей состав уникален для каждого человека и составляет его микробиом. Микробиом влияет на здоровье человека, защищает его, но при нарушениях может спровоцировать развитие целого ряда заболеваний, включая онкологические. Микробы отвечают за уязвимость к раку, его прогрессирование и восприимчивость к лечению.

Важную роль в защите от бактерий играет слизистая оболочка, выстилающая внутреннюю поверхность пищеварительных, дыхательных и других органов. Она содержит гликопротеины — соединения, пронизывающие мембраны клеток эпителия. Эти молекулы формируют защитный слой. Степень гликозилирования (то есть уровень гликопротеинов) слизистой оболочки определяет уровень невосприимчивости к инфекциям. Однако во время заражения происходят изменения в гликопротеинах, затрагивающие как ту часть (домен), что находится внутри клетки, так и наружную. Это может либо способствовать ликвидации микроба, либо привести к инфекции и воспалению.

Слизистая оболочка и эпителиальная ткань

Защитник и враг

Когда наружная часть MUC1 связывается с бактерией, происходит отделение внутреннего домена. К нему присоединяются фосфорные остатки, что запускает целый ряд разных процессов: синтез провоспалительных факторов, адгезию (сцепление) эпителиальных клеток, их дифференциацию и программируемую клеточную смерть, называемую апоптозом.

Пока бактерии не рассматриваются как основная причина раковых заболеваний в отличие от тех же вирусов. Лишь для нескольких бактерий показано, что они могут спровоцировать развитие злокачественных опухолей через провоцирование воспалительных процессов, выделение токсинов и других повреждающих ДНК метаболитов или нарушение сигнальных путей клеток. Известны две широко распространенные бактериальные инфекции, которые могут вызывать рак. Это Helicobacter pylori, связанная с раком желудка и лимфомой, и Salmonella typhi, связанная с карциномой желчного пузыря у тех, кто страдает от хронического тифа. Но могут быть и другие инфекции, повышающие риск.

Главные угрозы

Campylobacter jejuni — одна из самых частых причин инфекционных отравлений, возбудитель кампилобактериоза. Бактерия проникает через слизистый слой в эпителиальную ткань пищеварительного тракта, провоцируя гастроэнтерит. Когда микроорганизм связывается с MUC1, гликопротеин высвобождается вместе с микробом в слой слизи. Пока неизвестно, предотвращает ли это развитие рака. Сама бактерия попадает в организм человека через загрязненную пищу и воду. В группу риска входят дети, пожилые люди, пациенты с ослабленным иммунитетом. Методом профилактики является правильное приготовление пищи.

Клетка с вакуолями, содержащими муцины

Хроническая инфекция Helicobacter pylori приводит к язвам и раку. Показано, что муцины являются важным препятствием для бактерии. Однако внутриклеточный домен MUC1 при связывании с бактерией способен взаимодействовать с NF-kB — транскрипционным фактором, который отвечает за регулирование апоптоза и клеточного цикла. Нарушение регуляции данного сигнального пути приводит к воспалениям, аутоиммунным заболеваниям и развитию опухолей. Для профилактики инфекции специалисты рекомендуют соблюдать гигиену рук. Заражение происходит через контакт с загрязненными предметами и людьми — носителями инфекции.

Haemophilus influenzae вызывает инфекции дыхательных путей, в том числе пневмонию. При хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) дыхательные пути часто колонизируются этой бактерией. Кроме того, ХОБЛ является одним из факторов риска рака легких. Показано, что взаимодействие микроба с MUC1 вызывает изменения в регуляции специфических рецепторов, которые, в свою очередь, участвуют в прогрессировании легочных аденокарцином.

Еще одним потенциальным виновником опухолей является кишечная палочка Escherichia coli, возбудитель заболеваний кишечника. При взаимодействии микроба с MUC1 возникает воспалительный процесс. Показано, что инфекции связаны с колоректальным раком и раком мочевого пузыря, но пока не совсем понятно, могут ли они быть онкогенным фактором.

Другие вредители

Среди онкогенных вирусов достаточно известны вирус Эпштейна-Барр (вирус герпеса) и вирус папилломы человека. Первый ассоциирован с крайне агрессивной назофарингеальной карциномой (рак носоглотки), лимфомой Ходжкина (рак лимфатической системы), лимфомой Беркитта, Т-клеточной лимфомой и раком желудка. Второй может вызвать рак шейки матки, а также опухоли на гениталиях, в заднем проходе, горле и голове. При отсутствии вируса рак шейки матки не развивается, то есть это заболевание четко связано с хронической инфекцией.

Опасность представляют и другие вирусы, в том числе возбудитель гриппа, однако при подобных инфекциях MUC1 эффективно защищает слизистую от патогена. Вирус гепатита часто становится причиной рака печени.

Что касается паразитов, то к онкологическим заболеваниям могут привести заражение кровяной шистосомой, которая проникает в организм человека через мочевыводящие пути. Червь провоцирует развитие плоскоклеточного рака мочевого пузыря, являясь второй ведущей причиной этого заболевания. Заражение обычно происходит в тропических регионах планеты при купании в естественных водоемах. Часто жертвами паразита становятся туристы и жители развивающихся стран с неблагополучной санитарной обстановкой. По подсчетам, во всем мире инфицировано более 207 миллионов человек.

Еще одним онкогенным паразитом является червь Opisthorchis viverrini, заражающий желчный пузырь и способствующий развитию холангиокарциномы. Этот тип опухолей редко встречается в западных странах, но распространен в Юго-Восточной Азии.

Как спастись

Некоторое время назад исследователи из Американского онкологического общества (ACS) пришли к выводу, что причиной половины случаев заболевания раком является нездоровый образ жизни. В целом внешние факторы среды отвечают за львиную долю онкологических заболеваний, неподконтрольными остаются лишь генетические факторы и просто случайные мутации в ДНК, на которые мы никак не можем повлиять.

Многие из воздействий можно исключить, другие — снизить до минимума. Среди этих мер обычно называют поддержание здорового веса, физические упражнения, отказ от курения и алкоголя, избегание длительного воздействия солнечных лучей и контакта с различными химическими загрязнителями. Однако теперь к этому можно добавить прививки (особенно, от ВИЧ и гепатита) и другие типы профилактики инфекционных и паразитарных заболеваний.

К сожалению, у меня не осталось фотографий, где я в самом начале болезни, когда еще не выпали волосы после химиотерапии. У меня украли ноутбук с жестким диском, где был фотоархив: прямо возле онкологического центра, где я проходила лечение, разбили стекло в машине и все вытащили. Кроме первой серии проекта, пропали все съемки за последние три года. Для меня это был удар. Тогда я постоянно думала, как бы не сломаться, как бы не опустить руки. Какое-то время я даже не фотографировала. . Фото: Алена Кочеткова

Этот фактор… сам человек. А вернее, его неправильный образ жизни. А также окружающая среда.

То есть, неправильный рацион питания, излишек солнечного света, курение и прочие подобные моменты, по мнению ученых нью-йоркского Университета Стоуни Брук, играют гораздо большую роль в развитии онкологии, чем остальные провокаторы.

- И отказ от таких плохих привычек действительно значительно снижает риск развития рака, - подтверждает Эмма Смит из Британского благотворительного фонда исследований рака.

А профессор эпидемиологии рака Пол Фараон из Кембриджского университета считает, что большинство видов рака можно было бы и вовсе предотвратить, если исключить все внешние факторы риска, которые вызывают заболевание.

Ученые также приводят статистику:

Хотя не нужно исключать и генетические мутации, уточняют ученые. Однако на них приходится небольшой процент рака. Заболеваемость онкологией слишком высока, чтобы объяснять ее только с помощью простых мутаций в клеточном делении. И если бы случайные мутации были на самом деле виноваты, было бы гораздо меньше случаев рака.

Кстати, это исследование подтверждает исследование годовой давности, которое гласит о том, что неправильное питание – главная причина рака у молодых. А неправильное питание, напомним, также относится к неправильному образу жизни.

Доктор психиатрии Давид Серван-Шрейбер, сам 19 лет боровшийся с агрессивной опухолью, приводит данные ВОЗ: онкология молодеет, особенно быстро с 1970 года растет число случаев рака у детей и подростков. Раньше онкология в молодом возрасте была крайне редка.

А вот ученые Университета Джона Хопкинса считают, что рак и вовсе дело случая, и никак не связан с пагубными привычками или тем более генетикой. По их мнению, две трети случаев онкологических заболеваний возникли просто из-за невезения. Проще говоря, это лотерея. Сам человек редко когда в состоянии повлиять на проявление или течение онкологии. А гены или нездоровый образ жизни - до сих пор считавшиеся главными виновниками заболевания – на самом деле являются причиной только в 30-40 процентах (подробнее).

О канцерогенезе простыми словами

Изображение с сайта comprendamos.org

Зарождение и развитие опухоли называют канцерогенезом или онкогенезом. Это сложный многоэтапный процесс перерождения нормальных клеток ткани того или иного органа в раковые.

Как это происходит?

Существует несколько гипотез канцерогенеза, но большинство ученых на данном этапе принимают в качестве наиболее достоверной мутационную теорию. Давайте познакомимся с ней в самом первом приближении.

Клетки организма делятся не только в детстве и юности, когда человек растет и развивается, но и на протяжении всей жизни, так как живые ткани нуждаются в обновлении. Процесс этот требует строгого контроля, который осуществляют гены. Они же регулируют не только деление, но и дифференцировку, то есть клеточную специализацию: эта клетка станет эпителиальной, эта – жировой, а та – миоцитом (мышечной клеткой).

Специальные гены, которые контролируют деление клеток и их дифференцировку, называются протоонкогенами. Протоонкоген может мутировать в онкоген, который больше не регулирует эти процессы.

Клетки начинают делиться бесконтрольно и перестают приобретать характеристики той ткани, в которой они находятся. Накапливаясь там, они образуют злокачественную опухоль, а кроме того, в виде метастазов они способны проникать в другие органы и ткани.

Но есть в нашем организме и антогонисты протоонкогенов – это гены-супрессоры. Они тормозят клеточное деление и мешают клетками избегать дифференцировки. Известно, что кацерогенез может быть запущен, если блокировать действие генов-супрессоров.

Итак, механизм сдерживания рака – двусторонний, и повреждение любой из двух частей приведет к развитию онкологического заболевания.

Повреждается же механизм в результате мутации протоонкогена или гена-супрессора, то есть при ошибке в копировании ДНК.

Что вызывает мутации?

Фото с сайта sciencedaily.com

Во-первых, в некоторых случаях человек рождается с нарушениями в системе репарации ДНК. Репарация – это способность клеток исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК. При ее нарушении копирование ДНК при образовании новой клетки происходит не всегда точно, возрастает вероятность ошибок (мутаций).

Во-вторых, мутагенной активностью обладает ряд внешних факторов, список которых хорошо известен и постоянно пополняется.

Это разнообразные вещества (канцерогены), способные реагировать с дезоксирибонуклеиновой кислотой (именно это вещество и прячется за привычной нам аббревиатурой ДНК) и нарушать ее структуру. Канцерогены содержатся в промышленных, сельскохозяйственных и строительных поллютантах воздуха и воды, в табачных смолах, в некоторых продуктах питания глубокой переработки.

Кроме того, мутагенной активностью обладают солнечная радиация (ультрафиолетовое излучение) и ионизирующее излучение.

Важный факт: человеческий организм вырабатывает и собственные мутагены. Ученые считают, что под воздействием эмоционального стресса или иных факторов возможны метаболические изменения в организме, приводящие к их активизации.

И, наконец, вирусы.

Неужели все-таки они?

Рак шейки матки как следствие вируса папилломы человека. Изображение с сайта wikipedia.org

Да, вирусы могут играть роль мутагенов, однако это не значит, что раком, развившимся в результате вируса, можно заразиться. Подхватить можно сам вирус, но вряд ли от ракового больного: как правило, между вирусным заболеванием и образованием злокачественной опухоли проходит весьма значительное время, от 10 до 40 лет, и больной раком, скорее всего, уже не является носителем инфекции.

Хорошо известна связь некоторых штаммов вируса папилломы человека (ВПЧ) и рака шейки матки. В то же время связь это не взаимно однозначная: 25% случаев этого вида рака развиваются в отсутствие ВПЧ, а сам ВПЧ в 90% случаев проходит бесследно исключительно благодаря иммунитету, не оставляя никаких вредных последствий.

Подхватить же папилломавирус никак нельзя, просто повстречавшись с носителем на лестничной клетке. Единственный способ его передачи – это половой контакт.

Вирусы гепатитов В и С способны спровоцировать формирование злокачественной опухоли печени, однако лишь у 5 или менее процентов пораженных. И снова эти вирусы не передаются воздушно-капельным путем: гепатитом В можно заразиться при половом контакте или в результате переливания крови от носителя, гепатитом С – только через кровь.

Вирус Эпштейна-Барр (ВЭБ, вирус герпеса 4 типа) может стать причиной лимфомы Беркитта и рака носоглотки. Однако, по оценкам экспертов, этот вирус имеется в крови 90-95% взрослого населения и половины детей младше 5 лет, а раком, ассоциированным с вирусом, его носители заболевают чрезвычайно редко.

Вирус герпеса 8 типа может стать причиной одной из разновидностей саркомы Капоши, однако активизируется он на фоне иммунодефицита, и чаще всего опухоль развивается у людей, больных СПИДом.

Кстати, об иммунитете.

Главный антагонист рака

Изображение с сайта theconversation.com

Многие ученые считают, что потенциальные опухолевые клетки постоянно образуются в организме человека, однако они распознаются и разрушаются клетками иммунной системы. Клинические наблюдения за больными с ослабленным иммунитетом свидетельствуют о том, что у них злокачественные опухоли встречаются в десятки раз чаще, чем у людей с нормально работающей иммунной системой.

Казалось бы, вот и решение: подстегнуть иммунную систему и рак отступит. Собственно, ученые и идут по этому пути, но здесь не все так просто.

Дело в том, что клетки опухоли умеют сопротивляться клеткам иммунитета, и для победы над раком необходимо преодолеть это сопротивление.

Один из механизмов такого преодоления открыли лауреаты Нобелевской премии по медицине нынешнего года Джеймс Эллисон и Тасуку Хондзё.

Сейчас проводятся сотни испытаний препаратов, основанных на иммунологических подходах, а также разрабатываются протоколы оптимального сочетания иммунотерапии с традиционными химио- и радио-терапиями рака.

Читайте также: