Экологические аспекты канцерогенеза
Работа из раздела: «
Физкультура и спорт»
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
