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