Что такое рак?
Древние римляне дали латинское название «cancer» (рак) неизлечимой разрастающейся язве, напоминающей по форме краба. Такие слова, как «опухоль» или «новообразование», используемые для описания рака, мало говорят нам (если вообще говорят) о том, что же в действительности представляет собой рак.
Они и в самом деле описательны: «опухоль» означает не более чем припухлость, вздутие, а «новообразование» - это дословно «новая болезнь». Более поздний термин «онкология», происходящий от греческого слова «onkos» (припухлость), применим к той части медицинской науки, которая занимается опухолями. «Карцинома» происходит от греческого слова, обозначающего «краб», но сейчас этот термин ограничен теми видами рака, которые поражают ткани, например кожный покров и слизистую полости рта и кишечника, а термин «саркома» используется для обозначения рака опорных тканей, например костей, жировой и соединительной ткани. Более пристальный анализ этих терминов никак не поможет пониманию рака.
Следует обратиться к тому, что нам известно о формировании собственного организма, поскольку одной из наиболее быстро растущих опухолей является плод человека. Сопоставление его с раком, возможно, покажется несправедливым и неправомерным, поскольку плод ассоциируется в нашем представлении с нормальным развитием. Однако рассмотрение нормы под таким углом зрения помогает нам лучше уяснить, чем же отличается рак. Организм каждого из нас состоит примерно из 15 млн клеток, при этом наша жизнь зарождается из одной клетки в момент зачатия.
Клетка - это основная ячейка жизни, и некоторые живые организмы состоят всего из одной клетки, но даже в этом случае она представляет собой очень сложную структуру. Рак также берет начало из одной клетки; подобно первой клетке плода, в ней заложен огромный потенциал для роста. Прежде чем рассматривать развитие раковых клеток, давайте проследим за нашей собственной эволюцией из одной клетки.
Как только яйцеклетка матери оплодотворена спермой отца, внутри ядра вновь сформированной единичной клетки оказывается поразительный генетический материал от каждого родителя, известный, как ДНК, который несет огромный объем информации. Эта клетка начинает делиться, образуя новые клетки. Все они в свою очередь также делятся с образованием новых клеток, содержащих тот же генетический материал с информацией о признаках от каждого родителя. Этот процесс продолжается непрерывно час за часом, и каждая клетка дает начало сложнейшей иерархии клеток.
Можно представить, что для формирования хотя бы одной мельчайшей части организма ребенка необходимы совершенно уникальные механизмы контроля. В период раннего развития клетки, выполняющие различные функции, направляются в формирующемся организме на нужный участок, где происходит их организация (распределение) относительно друг друга и окружающих их клеток с образованием различных структур. Разные клетки, объединяясь с другими клетками подобного себе типа, формируют ткани, например кожу, которую можно привести в качестве наиболее наглядного примера.
Но даже в коже есть неодинаковые клетки, например, вокруг волос, на губах, внутри полости рта и на внутренней поверхности век. Так, в мигании век участвуют структуры и механизмы, которые человек стремится смоделировать с помощью всех имеющихся в его распоряжении современных знаний в области техники и электроники, но совершенно безрезультатно. Все это свидетельствует о том, что рост и развитие в природе происходят контролируемым и гармоничным образом, который пока не удается воспроизвести искусственным путем. Рак может возникнуть из отдельной клетки внутри такой ткани. Но самым поразительным, учитывая количество вовлеченных клеток, является не факт возникновения рака, а то, что это происходит редко.
Клетки млекопитающих очень сходны по структуре. Каждая имеет внешнее покрытие, называемое клеточной оболочкой, и центральное ядро. Пространство между ядром и клеточной оболочкой занято желеобразным материалом, или цитоплазмой. Подобно тому, как внешний покров разных млекопитающих, включая кожу, различается в зависимости от среды их обитания, например, у полярных медведей, обезьян, китов и человека, так и клеточные оболочки имеют разные структуры, зависящие от их локализации в организме и функций. Клетки кожи, например, должны постоянно находиться в сцеплении друг с другом, без этого (что относится и к клеткам некоторых других структур) мы бы буквально распались на части.
С другой стороны, клетки крови не могут прилипать друг к другу поскольку циркулируют в кровеносных сосудах. Кроме того, они выполняют разные функции, поэтому их клеточные оболочки обладают свойствами, которых нет у клеток кожи: в частности, у них отсутствуют структуры, обеспечивающие прилипание друг к другу. В центре клетки находится ее «мозг» - ядро. Сюда поступает информация и направляется в виде сигналов в разные части клетки. Внутри ядра расположена очень длинная нить ДНК, которая спирально закручена и свернута с точной подгонкой к ядру.
Перед самым делением клетки гены, каждый из которых определяет характеристики клетки, упаковываются в хромосомы, что позволяет им переходить из одной делящейся клетки во вновь образующиеся дочерние клетки. Поведение клетки в буквальном смысле управляется из ядра. Отсюда могут направляться команды к строительному материалу клетки, а сюда тоже может поступать информация. Когда вещество определенной формы связывается с точно подогнанным к клеточной оболочке рецептором, в ядро поступает информация. Какое-либо химическое вещество может проникнуть в клетку и вызвать аналогичный эффект. Такой сигнал может, например, стимулировать размножение клетки. Это наблюдается, когда клетка повреждена: химические вещества, высвобождающиеся из поврежденных клеток, запускают механизмы восстановления, которые активно действуют в окружающих клетках, в результате чего поврежденный участок заполняется образовавшимися новыми клетками.
Пространство между ядром и клеточной оболочкой заполнено цитоплазмой. Она образует каркас клетки, препятствующий ее спадению, и может в некоторых случаях помогать ее движению. Клетки нашего организма имеют собственные системы образования и хранения энергии, необходимые для жизнедеятельности. Кроме того, поскольку клетки разных тканей выполняют неодинаковые функции, в цитоплазме и клеточной оболочке обнаруживаются специфические характеристики, ассоциируемые с этими функциями.
Большинство клеток организма постоянно находятся в состоянии покоя, которое в нормальных условиях изменяется только при повреждении тканей. Однако некоторые ткани непрерывно самовосстанавливаются, например ткани кишечника и кожи. Другие пребывают в постоянной активности (клетки волосяного мешочка) или непрерывно делятся с образованием дочерних клеток, например, в яичниках, яичках и костном мозге. Уровень активности в разных тканях неодинаков, в тканях матки она носит циклический характер, при котором новая стадия восстановления наступает после менструации. Во всем организме эти процессы происходят упорядоченно, но если порядок нарушается, могут возникать хорошо распознаваемые заболевания, не имеющие ничего общего с раком. В качестве примера можно привести псориаз, при котором чрезмерное образование клеток происходит на локализованных участках кожи.
Факторы развития рака
Для развития рака необходимо несколько факторов, в частности нарушение нормального поведения клеток. В отличие от клеток, образующихся при заживлении раны, когда при завершении этого процесса их деление прекращается, раковые клетки «игнорируют» сигнал к прекращению деления. Это можно назвать «автоматическим» поведением клеток. О вовлеченных в этот процесс механизмах постепенно становится известно все больше.
В некоторых случаях соответствующий ген (генетическое включение контроля за размножением клеток, направляемого уникальным участком ДНК) включается потому, что либо происходит его непосредственное изменение, либо другой близлежащий ген делает первый более активным. Может быть также утрачен ген, который в противном случае блокировал бы «активный» ген. Последний механизм включается при некоторых чрезвычайно редких видах рака, например ретинобластоме, поражающей глаза детей раннего возраста, но в целом причины конкретных видов рака неизвестны. Выявлены некоторые факторы риска развития рака. Рак мошонки вызывается содержащимися в копоти химическими веществами, так называемыми канцерогенами: они вступают в прямое взаимодействие с ДНК клеток и обусловливают изменения генетического материала, или «мутации».
Очень редко это приводит к развитию рака. Известен ряд химических веществ, например, таких, как бензол, которые могут повышать риск раковых заболеваний. В качестве другого примера можно привести нафталиновые красители, применение которых сейчас строго контролируется, но которые признаны веществами, способными привести к развитию рака мочевого пузыря. Асбест, получаемый из природного минерала, на протяжении многих лет используется в качестве теплоизоляционного материала. Асбестовая пыль может вызывать рак выстилки легких через много лет после воздействия. Самым известным фактором риска среди распространенных источников канцерогенов является табачный дым.
В нем в микроскопическом количестве содержится химическое вещество (3,4-бепзопирен), которое при нанесении на кожу мышей в более высоких концентрациях неизменно вызывает у них рак этого места. Использование известных канцерогенов строго контролируется законодательством, исключая табачный дым. Экспозиция к ионизирующей радиации может в некоторых обстоятельствах также стать причиной мутаций (изменений генетического материала), которые приводят к повышению риска раковых заболеваний.
В этом плане наиболее очевидным примером является небольшое, но выраженное увеличение заболеваемости раком среди лиц, выживших после бомбардировок во время второй мировой воины. Подобный эффект дает ультрафиолетовое излучение (особенно заметное при сильном солнечном свете), если воздействие достаточно длительное. Хорошо известно, что пребывание на интенсивном солнечном свете на протяжении многих лет может привести к повышению заболеваемости некоторыми видами рака, в частности базально-клеточным и плоскоклеточным раком и злокачественной меланомой.
Роль вирусов в развитии рака пока точно не установлена. Простой инфекции для начала ракового процесса явно недостаточно, поскольку в противном случае рак гораздо чаще встречался бы в более молодых возрастных группах. Для запуска механизма, приводящего к возникновению рака, по-видимому, необходимо сложное взаимодействие между вирусами и другими факторами, например канцерогенами окружающей среды или генетическими дефектами, но даже тогда рак возникал бы лишь в редких случаях.
Предполагается, что вирус Эпштейна-Барр (ВЭБ), встречающийся во всем мире, имеет отношение к раку ткани лимфатических желез (лимфомы Беркитта), распространенного среди населения Африки. Одним из последствий ВИЧ-инфицирования является нарушение иммунной сопротивляемости организма, способствующее, по-видимому, развитию редкой опухоли кожной и других тканей (саркомы Капоши). Считается, что относительно распространенный вирус папилломы человека (ВПЧ) играет определенную роль в развитии рака шейки матки.
Несомненно, важная роль принадлежит некоторым факторам окружающей среды. Так, объектом пристального внимания являются химические вещества, содержащиеся в пищевом рационе. Проводимые сейчас исследования помогут ответить на ряд важных вопросов: например, почему среди японцев гораздо выше заболеваемость раком желудка и значительно ниже заболеваемость раком кишечника, чем в США. Между тем среди японцев, всю жизнь проживших в США, эта тенденция ослабевает и наблюдается сходная с американцами картина, т.е. они гораздо чаще болеют раком кишечника, чем их родственники, живущие в Японии. Подобные эффекты возникают через многие годы, поэтому непродолжительные изменения рациона, по-видимому, не вызовут повышения или снижения риска рака кишечника и, безусловно, не повлияют на развитие уже возникшего заболевания.
До начала развития рака затронутые ткани, по-видимому, несколько утрачивают стабильность. Патологам известно это состояние, которое в некоторых случаях можно назвать «предраковым». Им приходится наблюдать клетки и ткани, взятые для биопсии, которые выглядят менее упорядоченными по сравнению с нормой, и при изучении отдельных клеток можно видеть отклонения от нормы во внешнем виде ядра и окружающей его цитоплазмы. При малигнизации клетки каких-либо заметных нарушений в течение довольно длительного времени незаметно. Это неудивительно, поскольку припухлость размером всего с горошину формируется из многих миллионов клеток.
Метастазы
Разрастание клеток происходит постепенно, пока не образуется вполне ощутимый узел. Скорость этого процесса зависит от многих факторов, при этом возможно, что некоторые опухоли достигают заметного размера за несколько недель, тогда как другим требуются годы. В случае лейкозов, при которых происходят нарушения кроветворной ткани в костном мозге, припухлости, безусловно, образуются редко, но они характеризуются тенденцией к вытеснению нормальных клеток, и именно по этой причине болезнь становится очевидной. Основными особенностями солидных опухолей являются механические повреждения вследствие роста опухоли и вторичные образования, вызываемые клетками, исходящими из основной опухоли и распространяющимися на другие части организма через кровоток, лимфу и даже посредством прямого разрастания. Такие вторичные образования раковых клеток получили название «метастазов».
Метастазы и, естественно, первичные опухоли могут разрастаться внутри жизнеспособного органа и вызвать в конечном счете нарушение его функции. В редких случаях при раковых заболеваниях в большом количестве продуцируются химические вещества, которые при нормальных условиях играют важную роль в функционировании организма, но в высоких концентрациях могут вызывать патологические изменения. Определенные вещества, секретируемые опухолями, приводят к появлению генерализованных симптомов, таких, как слабость, анемия, депрессия, запоры усиленное потоотделение в ночное время и другие достаточно распространенные явления. Эффективное лечение рака позволит контролировать эти проблемы. Благодаря лучшему пониманию ракового процесса и поведения раковых клеток значительно улучшился прогноз для онкологических больных.
