В Дильман - Большие биологические часы
Именно поэтому основные усилия ученых направлены на разгадку главной тайны рака: выяснение механизма злокачественного превращения клетки. На этом пути достигнуты значительные успехи. Прежде всего определены многие факторы, которые могут вызывать развитие раковой опухоли.
Во-первых, к таким факторам относится ряд химических веществ, или, как их называют, канцерогенов. Если в начале 30-х годов нашего столетия был известен один химический канцероген, то сейчас их насчитывается несколько сотен. Весьма наглядно значение канцерогенов в развитии рака выявлено на примере курения. Смертность от рака легкого среди курильщиков в 10 раз выше, чем среди некурящих. Если же выкуривается 25 и более сигарет в день, то этот показатель увеличивается в 20 раз.
Во-вторых, рак может быть вызван определенными физическими воздействиями, например ультрафиолетовыми лучами.
В-третьих, некоторые вирусы, несомненно, вызывают рак.
В-четвертых, избыток определенных гормонов вызывает появление рака в определенных органах.
Рассмотрение факторов, вызывающих появление рака, позволяет прежде всего увидеть, сколь мало между ними общего. Между тем все они стимулируют появление раковых клеток, обладающих одним общим свойством -- потенциальным бессмертием. Вот почему вполне естествен вывод, что различные по своей природе факторы -- химические, лучевые, вирусные, гормональные -- действуют в конечном итоге на один и тот же элемент нормальной клетки, превращая эту клетку в раковую.
Соответственно считают, что путь к выяснению природы рака лежит через обширную область познания механизма нормальной регуляции клетки. Поиски этого механизма представляют в настоящее время один из наиболее волнующих разделов биологии клетки и биологии рака. И все же этими фундаментальными проблемами не исчерпывается тайна рака. Обратимся еще раз к химическим канцерогенам.
Как известно, заболевание раком значительно учащается с возрастом. Между 20-ю и 65-ю годами, например, частота рака увеличивается почти в 100 раз. Принято считать, что это нарастание обусловлено увеличением длительности экспозиции человека к действию разнообразных химических канцерогенов; ведь известно, что чем выше доза канцерогена, полученная за определенное время организмом, тем выше вероятность возникновения рака. Однако подкупающая наглядность таких фактов во многом упрощает существо дела. Рассмотрим результаты одного из современных экспериментальных наблюдений. В процессе селекции (отбора) были выведены так называемые раковые линии, или породы, животных, в частности раковые линии мышей. У одной из таких линий к пятому месяцу жизни в 71% случаев возникает рак молочной железы. Вместе с тем, когда пищевой рацион животных был искусственно ограничен с 16 до 10 калорий в день, то к этому же сроку ни у одной мыши опухоли еще не возникали.
Данное наблюдение не является уникальным. Начиная с 40-х годов, накапливаются подобного рода результаты, показывающие, что вероятность развития рака определяет не только время действия канцерогенного агента, но и состояние организма.
Но, может быть, все то, что получено в эксперименте, не имеет отношения к возникновению рака у человека? Нет, напротив, многочисленные статистические наблюдения свидетельствуют: ожирение увеличивает вероятность возникновения всех видов опухолей у человека. Следовательно, если развитие рака зависит от длительности влияния канцерогенных факторов, то у тучных время течет быстрее. Даже зависимость между курением и возникновением рака не столь однозначна, как это многим представляется. Ведь из 10 курящих рак легких возникает примерно у одного человека. Однако если среди курящих имеются лица с повышенным уровнем холестерина в крови, то вероятность возникновения рака увеличивается в 7 раз по сравнению с теми, у кого концентрация холестерина в крови снижена.
Да и вообще, когда имеется в виду, что канцерогенное действие пропорционально длительности влияния канцерогенного агента на человека, надо помнить, что фактор времени не только может увеличивать дозу канцерогена, получаемую организмом, но и сам организм изменяется во времени, подчиняясь процессу старения. В частности, по мере старения закономерно увеличивается содержание жира в теле, то есть развивается возрастное ожирение.
Как же может быть объяснено замедление наступления "ракового возраста" при ограничении калорийности диеты в эксперименте и, наоборот, ускорение "канцерогенного времени" при избыточном уровне холестерина?
Представляется наиболее логичным искать это объяснение в пределах тех же закономерностей, которые определяют возрастное развитие атеросклероза и метаболической иммунодепрессии, или даже в более общей форме тех законов, которым подчиняются развитие и рост организма.
Отвлечемся от вопроса о том, что именно способствует возникновению рака: вирус, химический канцероген или самопроизвольная ошибка в строении ДНК-- аппарате наследственности клетки (спонтанная мутация). Какой бы фактор ни оказался главным, обязательным условием развития рака является деление клетки. Это условие настолько существенно, что клетки, которые во взрослом организме утрачивают способность к делению, вообще не превращаются в раковые клетки. С другой стороны, если используются определенные воздействия, увеличивающие интенсивность деления клеток, то одно лишь это приводит к возникновению опухолей. Например, если у животного заставить интенсивно делиться клетки щитовидной железы, то можно закономерно вызвать рак.
Интересен следующий эксперимент. Когда с пищей и с водой в организм поступает мало йода, который является составной частью гормона щитовидной железы, то концентрация этого гормона в крови снижается. Это снижение, ослабляя механизм отрицательной обратной связи, ведет к усилению деятельности того отдела гипоталамо-гипофизарной системы, который стимулирует функцию щитовидной железы. В результате повышенной стимуляции клетки щитовидной железы усиленно делятся, что увеличивает "рабочую площадь" органа. Такое компенсаторное увеличение направлено на восполнение недостатка гормона щитовидной железы. Но так как йода для построения гормона все же не хватает (по условиям эксперимента его содержание в пище и в воде снижено), то равновесие не восстанавливается и щитовидная железа пребывает в состоянии постоянной повышенной стимуляции, направленной к увеличению интенсивности Деления ее клеток. В такой "пере возбужденной" железе возникают доброкачественные, а если избыточная стимуляция продолжается достаточно долго, то и злокачественные опухоли. Однако если в стадии возникновения Доброкачественных опухолей начать вводить животным гормон щитовидной железы, равновесие в системе восстанавливается и развитие рака предотвращается.
Этот пример показывает, что одним из условий, способствующих развитию рака, является усиление деления клеток. Такое деление может возникать как под влиянием специализированных факторов регуляции, например гормонов, так и вследствие сдвига обмена на жировой путь обеспечения энергией, как это наблюдается, например, при ожирении.
Второе важное условие, способствующее развитию рака, -- снижение активности противоопухолевого иммунитета.
Крупнейший австралийский иммунолог Ф. Бэрнет развил идею о существовании "иммунологического надзора", который защищает организм от "чужих" клеток. Это явление хорошо известно. Оно наблюдается при пересадках (трансплантации) органов, например сердца или почки, а также при лечении некоторых болезней. Но, конечно, подобная ситуация не встречается в естественных условиях, за исключением периода беременности, когда иммунологический надзор материнского организма может вызвать отторжение плода, поскольку в нем, как в трансплантате, сочетаются и "свои" -материнские, и "чужие" -- отцовские антигены.
Ф. Бэрнет предположил, что действие иммунологического надзора направлено также против опухолевых клеток. Действительно, имеется достаточно доводов в пользу того, что злокачественные клетки возникают в каждом организме постоянно. Но развитие опухолей из этих клеток происходит во много раз реже, чем можно было бы ожидать. Однако при генетической (врожденной) недостаточности трансплантационного иммунитета у детей или при токсическом влиянии на иммунитет некоторых веществ частота возникновения рака увеличивается в 100--300 раз по сравнению с обычной.
Эти наблюдения показывают, что эффективность иммунологического надзора зависит от состояния системы клеточного иммунитета. Между тем сейчас хорошо известно, что активность клеточного иммунитета снижается с возрастом примерно на 50% к 50 годам.
В течение многих лет считалось, что возрастное снижение активности клеточного иммунитета связано с изменениями в самой иммунной системе, возникающими вследствие угасания деятельности тимуса -- регулятора клеточного иммунитета.
