Особенности опухолевых клеток
- Способность к неограниченному росту. Для нормальных клеток свойственно контактное торможение: при росте клетка контактирует с рядом расположенными клетками, это приводит к изменению биохимических процессов в клетке (происходит угнетение репликации ДНК, снижение интенсивности транскрипции), торможению роста и деления. Опухолевые клетки не обладают этим свойством. Опухолевый рост не отличается особой быстротой: нет таких опухолей, которые размножались так быстро, как клетки костного мозга или эпителия кишечника. Именно поэтому применение цитостатиков при лечении опухолей приводит к побочным эффектам (нарушение образования клеток крови, язвы желудка или кишечника).
- Нарушение дифференцировки. По сравнению с нормальной клеткой опухолевая, как правило, менее дифференцирована. Например, при лейкозах дифференцировка останавливается на определенной стадии развития.
- Способность к метастазированию. Клетки могут отрываться от основной опухоли и обладают способностью фиксироваться в других органах, образуя вторичные опухоли, или метастазы, которые характеризуются самостоятельным ростом.
В зависимости от перечисленных особенностей различают опухоли злокачественные и доброкачественные. Вопрос о злокачественности опухоли важен для определения тактики лечения (объем операции, цитостатики, облучение) и прогноза для жизни больного.
ХРОНОБИОЛОГИЯ. БИОРИТМЫ
Хронобиология – раздел биологии, изучающий временную организацию живых организмов. Большинство процессов, происходящих в живых системах осуществляются упорядоченным образом во времени. Ритмические изменения жизнедеятельности получили название биоритмов.
Окружающая нас природа ритмична: происходит смена дня и ночи, времен года, существуют периоды Солнечной активности. Поэтому живые организмы должны приспосабливаться к ритмическим изменениям неживой природы. В результате эволюции у организмов возникли внутренние (эндогенные) биоритмы, синхронные с периодическими процессами внешней среды. Многие животные и, в том числе, человек научились воспринимать время. Доказательством этому являются различные временные рефлексы. Биоритмы обнаружены у различных организмов от простейших до человека. А это свидетельствует о том, что биоритмы – одно из общих свойств живого.
В основе классификации биоритмов лежит промежуток времени, через который происходит воспроизведение событий. Различают следующие биоритмы:
1. Ритмы высокой частоты (от долей секунды до 30 минут)
2. Циркадные ритмы (околосуточные – для человека 23-25 часов)
3. Макроритмы (лунно-месячный, сезонный)
4. Мегаритмы (десятки и более лет)
Что мы знаем биологических часах? Часы есть в каждой клетке многоклеточного организма и идут они синхронно. Главный «водитель ритма» расположен в гипоталамусе и важную роль в регуляции биоритма играет гормон эпифиза – мелатонин.
Что играет роль маятника в клетках? По одним гипотезам, это колебания биохимических процессов в клетке (колебания скорости образования АТФ, колебания потоков кислорода и водорода в митохондриях), по другим, колебания концентраций ионов кальция. Однако, эти факторы, по-видимому, являются вторичными, т.е. зависят в целом от процессов реализации наследственной информации.
Для человека наибольшее значение имеет циркадный ритм. Известно более 300 физиологических функций, которые проявляет свою интенсивность в одно время максимально, в другое – минимально. Приведем некоторые примеры:
| Часы | Физиологические функции |
| 1 - 4 | Артериальное давление и частота дыхания минимальны, минимально содержание сахара в крови. Но обостряется слух. |
| 4 - 5 | Мозг снабжается минимальным количеством крови (!), максимальная активность костного мозга, чувство голода |
| 6 - 9 | Наименьшая СОЭ, максимальная активность толстого кишечника, максимальное количество адреналина |
| Первый пик повышенной работоспособности | |
| 11 - 12 | Чувство голода |
В экспериментах была выявлена индивидуальность биоритмов. Оказалось, что у большинства людей период сон-бодрствование превышает 24 часа. А это важнейший наш биоритм. Человек может без еды прожить несколько дней, а без сна? Исследования показали, что наиболее благоприятное время для сна – между 21-22 ч (по зимнему времени), т.к. на 22-23 ч приходится один из физиологических спадов. И, если, человек по каким-то причинам не засыпает к 23 ч, то в 24 ч это удается с трудом (при обычном ритме дня). Нарушение естественного ритма сна приводят к ИБС, гипертонии. У разных людей биоритмы сна-бодрствования могут отличаться: выделяют группы утреннего типа («жаворонки») и вечернего типа («совы»).
Примерами макроритмов могут быть лунно-месячный ритм (28 дней): периодичность менструального цикла, 9 лунных месяцев – продолжительность нормальной беременности. Интерес представляют другие макроритмы: 23-дневный – физический, 28-дневный – эмоциональный, 33-дневный – интеллектуальный. Первая половина цикла сопровождается подъемом работоспособности, физического, эмоционального и интеллектуального состояния. В середине цикла – критический день (несчастные случаи, травмы, эмоциональные срывы). Затем следует отрицательный период – ухудшение состояния. Несовпадение индивидуальных ритмов и фотопериодизма в весенние и осенние времена года приводит к обострению хронических заболеваний органов дыхания и сердечно-сосудистой системы.
ТРАНСПЛАНТАЦИЯ
Трансплантация – пересадка органов и тканей в пределах одного организма или от одного организма (донора) другому – реципиенту.
Идея пересадки органов всегда интересовала ученых и питателей-фантастов. Различные фантастические образы химер, кентавров, русалок – это ничто иное как попытка объединить, хотя бы мысленно, в один организм различные части человека и животных. Однако сама природа поставила непреодолимый барьер, препятствующий воплощению в жизнь этих идей. Этот барьер – антигенная несовместимость донора и реципиента.
Примерами разнообразия антигенов могут служить антигены эритроцитов человека. В настоящее время известно 14 систем групп крови, включающих более 70 антигенов. Наиболее важную роль играют: система АВО, резус-фактор, Даффи, Льюис, Келл.
В клетках человека есть и другие антигены, которые определяют индивидуальную специфичность тканей и органов. Они получили название антигенов гистосовместимости. Больше всего их в лимфоидной ткани, на втором месте – легкие и печень, далее – кишечник, почки, сердце. Гены, кодирующие специфические тканевый белки (антигены гистосовместимости), локализованы в 6 хромосоме, тесто сцеплены между собой и при наследовании ведут себя как генетическая единица. В настоящее время выявлено более 80 различных аллелей. Различные комбинации этих аллельных генов и определяют индивидуальных набор антигенов гистосовместимости. По мнению ученых возможность подбора идеального донора составляет 1:7000.
Виды трансплантации.
1. Аутотрансплантация –пересадка ткани или органа в пределах одного организма. Аутотрансплантация используется в тех случаях, когда поврежденная ткань не может сама регенерировать и его возможно заменить другой тканью, взятой у этого же организма. При данном виде трансплантации отсутствует тканевая несовместимость. Однако не всегда операции заканчиваются благоприятным исходом. В ходе операции трансплантат какое-то время оказывается «отключенным» от системы кровообращения. В условиях гипоксии изменяется обмен веществ, усиливаются процессы окисления липидов, входящих в состав мембран, активизируются лизосомы, начинается аутолиз клеток. Поэтому операции по пересадке значительных объемов тканей осуществляются в несколько этапов (пересадка кожи по В.П.Филатову). Причиной отторжения трансплантата может быть также образование тромбов в сосудах пересаживаемой ткани (препараты, препятствующие свертыванию крови).
Примеры аутотрансплантации: пересадка кожи, коронарное шунтирование, реконструктивно-восстановительная хирургия (пересадка комплекса тканей – кожно-мышечно-костный трансплантат).
Реплантация – восстановление целостности отторгнутой части тела. То есть, пришивают на место оторванную часть тела. Успех операции зависит от анатомической целостности отторгнутой части тела, времени после травмы, квалификации оперирующих хирургов. Но как правило, заканчиваются такие операции благополучно.
2. Гомотрансплантация – пересадка тканей и органов между организмами одного вида. Наиболее эффективно этот вид трансплантации осуществляется между монозиготными близнецами. В других случаях результат операции зависит от подбора донора и реципиента. Кристиан Бернард (1963) – первая пересадка сердца.
Главная проблема гомотрансплантации – антигенная несовместимость и наличие подходящего донора.
Механизм реакции отторжения достаточно хорошо изучен. В первые дни вокруг трансплантата и в стенках сосудов скапливаются лимфоциты и макрофаги, которые реагируют на чужую ткань. Нарушается проницаемость сосудов, возникает отек трансплантата (на 6-7 сутки), в сосудах образуются тромбы. Постепенно клетки трансплантата фагоцитируются.
Пути преодоления несовместимости тканей:
- Формирование иммунологической толерантности (терпимости).
- Угнетение иммунной системы реципиента
- физические воздействия ((Х-лучи, γ-лучи, изотопы золота)
- химические воздействия (иммунодепрессанты)
- биологические (антилимфоцитарная сыворотка)
3. Подбор донора и реципиента
3. Гетеротрансплантация – пересадка органов между организмами разных видов. В настоящее время проводятся только в экстремальных случаях, когда отсутствует соответствующий человеческий орган.
РЕГЕНЕРАЦИЯ
Регенерация (от лат. regeneratio - возрождение) представляет собой процесс обновления всех функционирующих структур организма (биомолекул, клеточных органелл, клеток, тканей, органов и всего организма) и является проявлением важнейшего атрибута жизни - самообновления. Так, физиологическая регенерация на клеточном и тканевом уровне - это обновление эпидермиса, волос, ногтей, роговицы, эпителия слизистой кишечника, клеток периферической крови и др. Согласно изотопному методу, состав атомов человеческого тела в течение года обновляется на 98%. При этом клетки слизистой желудка обновляются за 5 дней, жировые клетки - за 3 недели, клетки кожи - за 5 недель, клетки скелета - за 3 месяца.
Регенерация в широком смысле слова - это и нормальное обновление органов и тканей, и восстановление утраченного, и ликвидация повреждений, и, наконец, реконструкция (воссоздание органа).
Организм располагает двумя главными стратегиями замены ткани и самообновления (регенерации). Первый путь состоит в том, что дифференцированные клетки замещаются в результате их образования новых из регионарных стволовых клеток. Примером этой категории являются стволовые кроветворные клетки. Второй путь состоит в том, что регенерация ткани происходит за счет дифференцированных клеток, но сохранивших способность к делению: например, гепатоциты, скелетно-мышечные и эндотелиальные клетки.
Фазы регенерации: пролиферация (митоз, увеличение количества недифференцированных клеток), дифференцировка (структурно-функциональная специализация клеток) и формообразование.
Виды и формы регенерации
| Виды регенерации | |
| Физиологическая | Постоянное обновление всех структур в течение всей жизни |
| Репаративная (или восстановительная) | Побуждается патологическим процессом (полная или неполная) |
| Формы регенерации | |
| Клеточная | Кости Эпидермис Слизистая ЖКТ, дыхательных и мочеполовых путей Рыхлая соединительная ткань Эндотелий сосудов Кроветворная система, лимфоидная ткань |
| Внутриклеточная | Миокард Ганглиозные клетки ЦСН Колбочки и палочки |
| Клеточная и внутриклеточная | Почки, печень, поджелудочная железа, легкие, Эндокринные железы, гладкие мышцы |
1. Клеточная регенерация - это обновление клеток в результате митоза недифференцированных или слабо дифференцированных клеток.
Для нормального протекания процессов регенерации определяющую роль играют не только стволовые клетки, но и другие клеточные источники, специфическую активацию которых осуществляют биологически активные вещества (гормоны, простагландины, поэтины, специфические факторы роста ):
- активация резервных клеток, остановившихся на раннем этапе своей дифференцировки и не участвующих в процессе развития до получения стимула к регенерации
- временная дедифференцировка клеток в ответ на регенеративный стимул, когда дифференцированные клетки утрачивают признаки специализации, а затем снова дифференцируются в тот же клеточный тип
- метаплазия - превращение в клетки другого типа: например, хондроцит трансформируется в миоцит или наоборот (органопрепарат как адекватный детерминантный стимул физиологической метаплазии клеток).
2. Внутриклеточная регенерация - обновление мембран, сохранившихся органелл либо увеличение их числа (гиперплазия) и размеров (гипертрофия).
3. Биохимическая регенерация- обновление биомолекулярного состава клетки, её органоидов, ядра, цитоплазмы (например, пептидов, факторов роста, коллагена, гормонов и т.д.). Внутриклеточная форма регенерации является универсальной, так как она свойственна всем органам и тканям.
Репаративная регенерация (от лат. reparatio - восстановление) наступает после повреждения ткани или органа (например, механическая травма, оперативное вмешательство, действие ядов, ожоги, обморожения, лучевые воздействия и др.). В основе репаративной регенерации лежат те же механизмы, которые свойственны физиологической регенерации.
Очень высоки способности к репарации внутренних органов: печени, яичника, слизистой кишечника и др. В качестве примера можно привести печень, в которой источник регенерации практически неиссякаем, доказательством чего являются широко известные экспериментальные данные, полученные на животных: при 12-кратном удалении трети печени в течение года у крыс к концу года под влиянием органопрепаратов печень восстанавливала свои нормальные размеры.
Репаративная регенерация таких тканей, как мышечная и скелетная, имеет определённые особенности. Для репарации мышцы важно сохранение небольших её культей на обоих концах, а для регенерации кости необходима надкостница. Индукторами репарации являются биологически активные вещества, выделяющиеся при повреждении ткани. Кроме того, индукторами могут быть отдельные фрагменты этой же повреждённой ткани: полное замещение дефекта костей черепа удаётся получить после введения в него костных опилок.
Репаративная регенерация может происходить в двух формах.
1. Полной регенерации - участок некроза заполняется тканью, идентичной погибшей, и место повреждения исчезает полностью. Такая форма характерна для тканей, в которых регенерация протекает преимущественно в клеточной форме. К полной регенерации можно отнести восстановление внутриклеточных структур при дистрофии клеток (например, жировая дистрофия гепатоцитов у людей злоупотребляющих алкоголь).
2. Неполной регенерации –участок некрозазамещается соединительной тканью, а нормализация функции органа происходит за счет гиперплазии сохранившихся окружающих клеток (инфаркт миокарда). Такой способ имеет место в органах с преимущественно внутриклеточной регенерацией.
Перспективы научных исследований по регенерации.В настоящее время активно исследуются органопрепараты – экстракты содержимого живой клетки со всеми входящими в нее важными клеточными макромолекулами (белки, биорегуляторные вещества, факторы роста и дифференцировки). Каждая ткань имеет определенную биохимическую специфику клеточного содержимого. Благодаря этому, изготавливается большое количество органопрепаратов с адресной направленностью на определенные ткани и органы.
В целом прямое влияние органопрепаратов, как эталонов биохимизма клеток, состоит в первую очередь в ликвидации клеточного дисбаланса биорегуляторов процессов регенерации, на поддержание баланса оптимальных концентраций биомолекул и на сохранение химического гомеостаза, который нарушен в условиях не только любой патологии, но и при функциональных изменениях. Это приводит к восстановлению митотической активности, дифференцировки клеток и регенераторного потенциала ткани. Органопрепараты обеспечивают качество важнейшей характеристики процесса физиологической регенерации - способствуют появлению в процессе деления и дифференцировки здоровых и функционально активных клеток, устойчивых к токсинам среды, метаболитам и другим воздействиям. Такие клетки формируют специфическое микроокружение, характерное для данного вида здоровой ткани, которая оказывает угнетающее воздействие на существующие "плюс-ткани" и предотвращает появление малигнизированных клеток.
Итак, влияние органопрепаратов на процессы физиологической регенерации состоит в том, что они, с одной стороны, незрелые развивающиеся клетки гомологичной ткани (региональные стволовые клетки и др.) стимулируют к нормальному развитию в зрелые формы, т.е. стимулируют митотическую активность нормальных тканей и дифференцировку клеток, а с другой стороны, нормализуют клеточный метаболизм в гомологичных тканях. В результате в гомологичной ткани осуществляется физиологическая регенерация с образованием нормальных клеточных популяций с оптимальным метаболизмом и весь этот процесс носит физиологический характер. Благодаря этому, при повреждении органа (например, кожи или слизистой желудка) органопрепараты обеспечивают идеальную репарацию - заживление без рубца.
Необходимо подчеркнуть, что восстановление митотической активности и дифференцировки клеток под влиянием органопрепаратов является ключевым в исправлении дефектов и аномалий развития органов у детей.
В условиях патологии или ускоренного старения процессы физиологической регенерации также имеют место, но они не имеют такого качества - появляются молодые клетки, которые не устойчивы к циркулирующим токсинам, недостаточно выполняют свои функции, не способны противостоять патогенам, что создаёт условия для сохранения патологического процесса в ткани или органе, для развития преждевременного старения. Отсюда понятна и очевидна целесообразность применения органопрепаратов как средств, способных наиболее эффективно восстановить регенераторный потенциал и биохимический гомеостаз ткани, органа и всего организма и таким образом воспрепятствовать процессам старения. А это ни что иное, как ревитализация.