Экологические аспекты канцерогенеза
План.
Введение с.
3
Основная часть с.
4
1. Определение канцерогенеза с.
4
2. Стадии канцерогенеза с.
4
3. Понятие канцерогена с.
6
4. Химический канцерогенез с.
9
5. Влияние экологии на развитие рака с.12
6. Профилактика с.13
Заключение с.15
Список литературы с.16
По сложности и
важности для человечества проблема рака не знает аналогов. Ежегодно на земном
шаре от злокачественных опухолей умирает 7 млн. человек, из них более 0, 3 млн.
- в России. Раковые заболевания поражают все слои населения, нанося огромный
ущерб обществу. Невозможно подсчитать все потери только в денежном выражении.
Рак - это один из
видов злокачественных опухолей, который происходит из эпителия (поверхностная
ткань организма, которая выстилает кожу, слизистые, некоторые внутренние
каналы). В быту под термином "рак" люди подразумевают любые
злокачественные опухоли.
В медицине под термином опухоль (tumor)
понимают любое уплотнение, затвердение, припухлость самого разнообразного
происхождения, часто не имеющие никакого отношения к раку. Например, в гинекологии
tumor придатков матки гораздо чаще обозначает воспалительную, чем
злокачественную опухоль. Поэтому столь широкое понятие как "tumor"
используют для обозначения целой группы разнообразных "истинных" и
"неистинных" опухолей, когда речь идет о предварительном диагнозе и
природу их еще предстоит установить.
Онкология
(наука об опухолях), исходя из практической важности, для обозначения истиных
опухолей имеет достаточно обширную и точную терминологию.
Доброкачественная
опухоль - растет медленно, имеет четкие границы и нередко окружена капсулой.
При своем росте и развитии доброкачественная опухоль сдавливает и оттесняет
окружающие ткани. Поэтому при операции она легко удалима.
Злокачественная
опухоль агрессивно растет и имеют свойство проникать не только в окружающие ее
ткани, но и распространяться по кровотоку и лимфатическим сосудам в другие
органы (метастазирование). Попадая в другие органы и ткани, злокачественная
опухоль нарушает их нормальную работу. Она очень быстро растет и питательные
вещества для своего роста забирает у организма, как бы "обкрадывая"
его, что вызывает похудание. Опухоль хорошо кровоснабжается, однако вследствие
быстрого роста, ей не хватает кровеносных сосудов и она начинает разрушаться.
Разрушение опухоли приводит к интоксикации - "наводнению" организма
различными токсическими веществами.
Рак составляет
лишь часть всех злокачественных опухолей. Тем не менее, в дальнейшем мы будем
употреблять вместо термина "рак" в его бытовом смысле, термин "злокачественные
опухоли".
И хотя злокачественные опухоли
чрезвычайно многолики и сложны для восприятия, о факторах риска и механизмах
развития рака известно достаточно много, чтобы уже в настоящее время во многих
случаях, не только лечить, но и, заняв активную позицию в оценке собственного риска,
успешно вести его профилактику.
Процесс превращения нормальных клеток в
злокачественные называется канцерогенезом. Это длительный многостадийный
процесс, представляющий собой цепь генетических и эпигенетических повреждений,
заканчивающийся тем, что клетка перестает отвечать на обычные ростовые
ограничения со стороны хозяина. Своеобразный "клеточный бунт". В
норме, деление клеток контролируется организмом с помощью гормонов, факторов
роста. Кроме того, опухолевые
клетки получают способность избегать действия факторов специфического и
неспецифического противоопухолевого иммунитета организма - хозяина.
Клеточные
изменения включают нарушения регуляции процессов пролиферации, дифференциации,
апоптоза (запрограммированной, естественной гибели клеток после определенного
числа делений) и морфогенетических реакций.
В процессе канцерогенеза выделяют следующие
стадии:
1. Мутация/активация
клетки может вовлечь ростовые факторы, стимулирующие рост; структуры,
дающие клетке метаболические преимущества; онкогены; инактиваторы функций
генов-супрессоров и структуры, отвечающие за автономию клетки от контроля со
стороны других клеток.
2. Селективный рост
клона - обычно из одной клетки с новыми ростовыми преимуществами, что
позволяет происходить дальнейшим мутациям.
3. Селекция клеток
с дополнительными злокачественными чертами приводит к прогрессии от
доброкачественной гиперплазии к автономному злокачественному росту.
4. Многочисленные
злокачественные клоны, развивающиеся под действием мутаций с различной мозаикой
генетических и функциональных способностей, приводят к еще большей автономии
от контролирующего действия гормонов и ростовых факторов.
5. Дальнейшие изменения
способствуют инвазии и автономии метастазов - сначала групп
клеток, а затем даже отдельных клеток.
Стоит отметить,
что рождение одиночных злокачественных клеток - очень частое явление, но
продолжение их роста случается редко. Супрессирующее взаимодействие с защитными
факторами организма хозяина происходит на всех уровнях. Возможность обратного
развития как установившегося новообразования, так и предраковых состояний
подлинно доказана.
Перечисленные
выше стадии не всегда прослеживаются отчетливо, каждая из них, возможно,
включает множественные повреждения антигенности и регуляторных ферментов,
нарушение экспрессии ростовых факторов и других центров активации генома.
В настоящее время
общепринятой концепцией развития онкозаболевания является
мутационно-генетическая. То есть считается, что в основе озлокачествления
клетки лежат изменения ее генома. Нормальной клетке необходимо претерпеть целую
длительную эволюцию, в ходе которой происходят генетические изменения и отбор
клонов неопластических клеток с необходимыми признаками. Многоступенчатость
опухолевой эволюции объясняется тем, что процесс перерождения обычной клетки
затрагивает сумму генов, продукты которых находятся в состоянии кооперативного
взаимодействия. Следовательно, только совокупность изменений генома может
обеспечить формирование центра злокачественного роста, развитие
злокачественного новообразования и формирование клинически выявляемой опухоли
(Теория последовательной аккумуляции).
Два последних
десятилетия характеризовались открытиями онкогенов, опухолевых супрессоров и
мутаторных генов, с чем связан значительный прогресс в понимании механизмов
канцерогенеза.
Любая живая клетка на Земле содержит в себе
протоонкогены (особые полипептидные субстанции), которые при тех или иных
условиях переходят в активную форму - онкогены. А вот онкогены уже и
выстраивают бластный, злокачественный вариант клетки, который дает начало росту
опухоли. Факторов, способствующих переходу протоонкогена в активную форму
великое множество. Традиционно среди причин возникновения злокачественных
новообразований выделяют экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние). 90% всех форм рака у человека - результат
действия факторов окружающей среды: химических веществ, вирусов и физических
агентов.
Среди первых,
прежде всего канцерогены.
Канцерогены - это химические, физические и
биологические факторы, которые приводят к мутации или активации клеток, то есть
запускают механизм канцерогенеза. Различают следующие виды канцерогенов:
физические, химические, живые, инородные тела, хронические воспаления (редко).
Канцерогены могут
быть также подразделены на:
• Врожденные
генетические дефекты
• Чужеродные
вещества - асбестовые волокна
• Специальные
агенты, такие как табак и алкоголь
• Хроническое воспаление - например,
неспецифический язвенный колит
• Вещества, связанные с профессией, такие
как бензолы
• Ятрогенные факторы - например, цитостатики
для лечения рака, облучение; эстрогены, назначенные беременным женщинам,
вызывают рак влагалища у их дочерей
• Различные источники радиации
• Загрязнители пищи, такие как афлатоксин В
Под воздействием канцерогенных факторов
и происходит бласттрансформация (злокачественное перерождение) клетки. Процесс
этот постоянен, считается, что за сутки в организме может образовываться от
тысячи до ста тысяч раковых (по сути - мутированных) клеток. Часть -
трансформируется обратно в нормальные. Однако, большинство - уничтожаются
организмом как чужеродные. Выделяют даже особый вид иммунитета -
противоопухолевый.
Избежать контакта с канцерогенами нельзя.
Влияния некоторых канцерогенов не избежать, однако можно значительно уменьшить
это влияние.
Например, курение - очевидная
причина рака легких. У некурящих риск рака легкого значительно меньше.
На организм человека воздействует очень много природных канцерогенов, поэтому
не стоит добровольно подвергать себя дополнительному риску.
Для реализации канцерогенеза у человека необходимо
определенное время - от нескольких лет до десятков лет.
Опухоли могут появиться у человека в любом
возрасте, но у детей значительно реже. Около 80% больных впервые заболевших в
течение года злокачественными новообразованиями - лица старше 50 лет, достигая
максимума к 65 годам. Но и в более молодом возрасте заболеваемость сравнительно
велика, смертность от злокачественных опухолей у детей вышла на 2 место и
уступает лишь смертности от несчастных случаев. Следует заметить, что для
младших возрастных групп существует два пика заболеваемости: до 4 - 7 лет и в
11 - 12 лет. У детей младшего возраста - чаще заболевания крови, опухоли
почек(Вильмса), нервной ткани (нейробластомы). В подростковом возрасте -
опухоли костей и лимфатической ткани.
Несмотря на то, что риску ракового
заболевания подвержен любой орган, частота поражений различных участков тела
далеко не одинакова.
В разных частях света общее число раковых
заболеваний различно, так же как и частота поражения отдельных органов.
В цивилизованных странах каждый четвертый
(1:4) человек рано или поздно в течение своей жизни заболевает той или иной
формой злокачественной опухоли. Каждый пятый (1:5) умирает от рака; только
сердечно - сосудистые заболевания по смертности опережают или разделяют эту
трагическую "пальму первенства".
В развивающихся странах частота раковых
больных была всегда ниже, чем в странах с высоким техническим уровнем. Причиной
тому - низкая продолжительность жизни. В последнее время и в этих странах - с
увеличением продолжительности жизни повышается онкологическая заболеваемость. К
тому же, дурные привычки из развитых стран становятся легким, но трагическим
достоянием развивающихся стран.
Вместе с тем, существуют и определенные
этнически - географические отличия структуры отдельных форм злокачественных
новообразований.
Казахи, туркмены и другие коренные жители
Средней Азии часто страдают раком пищевода, что определенным образом связано с
обычаями и особенностями приема пищи.
В Юго-Восточной Азии, в некоторых регионах
Африки и Тюменской области распространен первичный рак печени. Для одних -
причиной высокой частоты рака печени является использование в пищу злаковых
культур (арахиса и др.), которые поражаются плесневым грибком, вырабатывающего
афлотоксин. Последний оказался выраженным канцерогеном (ракообразующим агентом)
с излюбленным действием на печень. Для других - причина высокой частоты кроется
в высокой паразитарной инвазии желчных путей, как например, описторхозом
населения Тобольского района Тюменской области.
Люди с белой кожей и голубыми глазами чаще
страдают раком кожи, чем чернокожие, и наоборот, чернокожие более подвержены
риску развития пигментных опухолей.
ХИМИЧЕСКИЙ КАНЦЕРОГЕHЕЗ
Еще в 18 веке заметили, что у людей,
подвергшихся экспозиции определенных химических соединений, развивается рак.
Однако идентификация первого канцерогена произошла лишь спустя 75 лет после
получения экспериментальных моделей, впервые полученных М.А.Hовинским (1877).
С тех пор выявлено значительное число
агентов различных по своей структуре, прямо или косвенно связанных с развитием
злокачественных опухолей. По химической структуре могут быть выделены следующие
основные классы:
1) Полициклические ароматические
углеводороды (ПАУ) и гетероциклические соединения - к этой группе относят
вещества с тремя и более бензольными кольцами (например, вездесущий
бензо(а)пирен (БП), в составе дегтя, сажи, никотина и других продуктов
неполного окисления или сгорания в природе, хорошо известен в качестве причины
рака кожи и легкого и других органов у человека);
2) ароматические аминосоединения - вещества,
имеющие структуру дифенила, либо нафталина (например, 2-нафтиламин - побочный
продукт производства красителей является потенциальным канцерогеном рака
мочевого пузыря;
3) ароматические азосоединения - в
большинстве своем это азокрасители натуральных и синтетических тканей,
используемые в цветной печати, косметике, ранее добавки для придания свежести и
цвета к маргарину и маслу. Установлена их канцерогенная избирательность к
печени и мочевому пузырю;
4) нитрозосоединения (HС) и нитрамины -
широко используются в качестве полупродуктов при синтезе красителей, лекарств,
полимерных материалов , в качестве антиоксидантов, пестецидов, антикоррозивных
средств и др.
Локализацация опухолей может быть различной
в зависимости от путей введения и дозы. В организм человека нитриты и нитраты
могут попадать в "готовом" виде с широким применением пищевых
консервантов, некоторыми продуктами питания и табачным дымом, эндогенно
образовываться из их предшественников вторичных и третичных аминов, окислов
азота.
5) металлы, металлоиды и неорганические соли
- к бесспорно опасносным элементам следует отнести мышьяк, асбест (силикатный
материал волокнистой структуры) и др.
6) природные канцерогены - продукты
жизнедеятельности высших растений и низших организмов - плесневых грибков
(например, афлотоксин грибка Asрergillus flavus, продукт гниения злаковых
культур и орешков, вызывающий рак печени с высокой частотой или антибиотики
целого других грибков).
Подавляющее большинство канцерогенных
химических соединений в окружающей среде имеют антропогенное происхождение т.е.
их появление связано с деятельностью человека.
Все существующие природные и искусственные
химические вещества Международным агенством по изучению рака (МАИР,1982) в
зависимости от степени опасности для человека предложено делить на три
категории:
канцерогенные для человека вещества и их
процессы производства;
вероятно канцерогенные вещества и подгруппы
соединений с высокой и низкой степенью вероятности;
вещества или группы соединений, которые
из-за недостатка данных невозможно классифицировать.
В практическом плане такое деление дает
основание для установления приоритетности проведения профилактических мер и
необходимости санитарного надзора за продажей всех продуктов питания в условиях
повсеместно расширяющейся рыночной системы.
Метаболизм химических канцерогенов в
организме
Важное открытие в области химического
канцерогенеза сделано Джеймсом и Елизабет Миллерами. Установлено, что
большинство канцерогенов часто в две или более стадии претерпевают в организме
метаболические превращения до производных, которые способны действовать
ковалентно с ДHК, РHК и протеином клетки.
Hа первом этапе канцерогены под воздействием
ферментных систем эндоплазматической системы клетки, которым принадлежит защитная
роль (с участием каталазы, пероксидаз, цитохром-Р-450 и др.) подвергаются
окислению, фосфорилированию и другим процессам в зависимости от структуры
агентов. Hа втором этапе метаболизма эти окисленные дериваты могут образовывать
глюкорониды, сульфаты или продукты меркаптуриновой кислоты, которые могут легко
выводиться из организма.
Однако, уровень защитных энзимов в первичном
органе или тканях в результате ксенобиотического метаболизма может снижаться,
хотя в печени или других органах при первичной экспозиции он может повышаться.
При повторных воздействиях в тканях-мишенях в случаях экспансивного метаболизма
могут происходить единичные повреждения на ковалентных макромолекулах протеина,
РHК или ДHК.
Черты начальной стадии канцерогенеза
(инициации), ее зависимость от повреждающего ДHК и необратимость связаны с
мутацией или врожденными генетическими изменениями в том или ином критических
генах клетки-мишени. Идентификация потенциальных генов-мишеней была самой
привлекательной целью в последнее десятилетие. Первый ключ к разгадке пришел из
попыток слияния двух областей исследований: высокоонкогенных ретровирусов и
химического канцерогенеза.
Оказалось, что ретровирусы, вызывающие
быстрое развитие опухоли, являются носителями мутантных копий нормальных
клеточных генов. Эти гены, внесенные ретровирусами и необходимые для
клонирования опухолевых клеток были названы - онкогенами, а их неактивные
аналоги нормальных клеток называют - протоонкогенами. Hесмотря на идентификацию
более 20 таких онкоген/протоонкогенных пар, эти гены составляют лишь несколько
семейств, играющих критическую роль в регуляции клеточного ответа на внешние
сигналы. Cемейства онкогенов включают кодированные полипептидные факторы роста,
их рецепторы и энзимы, которые модифицируют активность протеинов путем
фосфорилирования и копирования других клеточных генов.
Таким образом, протоонкогены являются
первыми "мишенями" инициации химического канцерогенеза. Локализация,
латентный период и характер генетических изменений зависит, прежде всего, от
химического состава канцерогена.
Таким образом влияние экологических проблем
на рост заболеваний раком однозначно.
В промышленно-развитых странах около 80%
случаев заболеваний населения являются следствием воздействия на организм
человека загрязненной окружающей среды. Данные токсикологического прогноза
свидетельствуют о том, что высокая концентрация тяжелых металлов в воздухе зон
обитания станет одним из наиболее опасных экзогенных загрязнителей, нанося
больший вред здоровью человека, чем отходы атомных электростанций и
органические ксенобиотики.
Установлено, что
при уровнях загрязнений окружающей среды, близких к предельно допустимым
концентрациям, иммунная система человека испытывает значительное напряжение.
При увеличении отрицательных антропогенных воздействий, в результате которых
концентрация вредных веществ увеличивается в несколько раз, растет число детей
с тяжелыми формами хронических заболеваний. Многократно увеличивается
количество случаев сложной и сочетанной форм патологии. Угнетение
иммунобиологической активности организма человека вследствие воздействия
промышленных токсикантов может приводить к иммунодефициту и повышенному риску
возникновения онкологических заболеваний.
Особенно вредное
воздействие химические вещества (в частности, тяжелые металлы) оказывают на
растущий детский организм.
ПРОФИЛАКТИКА
Современные знания механизмов развития
злокачественных опухолей (канцерогенеза) позволяют определить подходы к
уменьшению частоты многих злокачественных опухолей.
Различают профилактику:
1. Вторичную (медицинскую)
2. Первичную (санитарно - гигиеническую).
Первичная профилактика направлена на
устранение или снижение воздействия канцерогенных факторов (химических,
физических и биологических) на клетки - мишени, повышение специфической и
неспецифической сопротивляемости организма. Она осуществляется с помощью
санитарно - гигиенических мероприятий, а также путем коррекции биохимических,
генетических, иммунобиологических и возрастных нарушений.
Вторичная или медицинская профилактика
включает в себя выявление, лечение и наблюдение лиц, уже имеющих хронические
или предраковые заболевания, а также контингентов людей, подвергнутых или
подвергнувшихся длительному воздействию канцерогенных факторов и нуждающихся в
хирургической, лекарственной или иной коррекции.
Представляется, что более надежный путь
профилактики - полное устранение воздействия канцерогенных факторов. Однако
там, где невозможно устранение, в частности на промышленных предприятиях, в
зонах движения автомобильного транспорта и повышенной радиоактивности требуется
гигиеническое регламентирование и соблюдение безопасных или предельно
допустимых доз и концентраций канцерогенов путем установления ПДД и ПДК. Для
каждого вида факторов свои ПДД и ПДК. В частности, доза ионизирующего
воздействия на человека не должна превышать 0, 5 бэр в год и не более 35 бэр за
жизнь (бэр - биологический эквивалент рентгена = 0, 01 Дж/кг).
Имеются основания полагать, что с помощью
только индивидульных санитарно - гигиенических и биохимических мер, отказа от
вредных привычек и создания оптимальных условий течения физиологических
процессов в организме человека можно снизить заболеваемость раком на 70 - 80%.
Hе случайно, во многих экономически развитых
стран первичная профилактика в здравоохранении завоевывает все большую
популярность, приоритетное значение в котором принадлежит самому человеку.
Если бы удалось положить конец курению
сигарет, то это дало бы намного больше для улучшения состояния здоровья
населения и увеличения продолжительности жизни, чем любая иная акция
профилактической медицины. ВОЗ, 1987.
Hаряду с отказом от курения ответственной
задачей является борьба за чистоту атмосферного воздуха, которая приобретает
особое значение для работающих с производственными вредностями и жителей
индустриальных городов. Профилактическими мерами являются установление
улавливающих фильтров, создание замкнутых циклов, безотходных технологий,
расширение зон зеленых насаждений.
Индивидуальными мерами очищения
"бронхиального дерева" и легких являются еженедельные прогулки,
пробежки (пешие, лыжные) в лесу или горах и русские бани "по чистому"
с можжевельниковыми, багульниковыми, березовыми, эвкалиптовыми и др. настоями и
вениками. Эти и другие рекомендации хорошо ассоциируются с природной
потребностью человеках физических движений и смены положения тела.
Hесомненно, профилактика рака - задача,
выходящая далеко за пределы самой медицины, хотя активное участие медицинских
работников, особенно первого звена, имеет ведущее значение.
Список литературы:
1. Мари Э. Вуд, Пол. А. Банн. Секреты
гематологии и онкологии, Москва, Бином, 1997 год. стр. 224-225, 256-257