Методы экспериментальной онкологии

Решение важнейших вопросов медицины немыслимо без целенаправленных экспериментальных исследований. Даже тщательный анализ богатого клинического материала, результатов патологоанатомических вскрытий, углубленные эпидемиологические исследования не могут дать исчерпывающей информации об этиологии и тем более о патогенезе заболевания. Лишь эксперимент позволяет сознательно варьировать условия жизни организма, формы, методы и длительность воздействия на него и получать объективные ответы на многие чрезвычайно важные вопросы медицины. Годом начала экспериментальной онкологии считают 1876 г., когда М.А. Новинскому впервые удалось перевить опухоль (саркому) взрослой собаки щенку. Им же были разработаны и основные принципы трансплантации опухолей (пересадка живых клеток, очень небольшой разрез ткани, тщательное соблюдение асептики и антисептики и др.). Так возник один из первых методов моделирования опухолей – метод трансплантации.

Различают ауто-, изо-, гомо- (алло-) и гетеро- (ксено-) трансплантацию.

Метод трансплантацииоказал неоценимую услугу онкологии. С его помощью удалось изучить биологические, морфологические, биохимические, физико-химические, иммунологические и другие особенности опухолевого роста, выяснить вопросы его этиологии и патогенеза, разработать и рекомендовать способы лечения. С помощью эксперимента на животных были получены основополагающие факты об относительной автономности и нерегулируемости роста опухоли как фундаментальном ее свойстве, выяснены закономерности метастазирования, вскрыты многие звенья опухолевой трансформации клетки и механизма канцерогенеза в целом.

Метод индуцированияоснован на моделировании опухолевой болезни с помощью воздействия на организм химическими и физическими канцерогенами, а также введения в организм онкогенных вирусов. Опухоли, возникшие в результате такого рода воздействий, называют индуцированными. Основоположниками этого метода являются японские исследователи Ямагива и Ичикава, впервые доказавшие роль химических соединений, содержащихся в каменноугольной смоле, в развитии опухолей (рис. 8).

Рис. 8. Папилломы уха кролика, возникшие после систематического смазывания его табачным дегтем (по Н.Н. Петрову, 1958)

Метод эксплантации(от лат. ех – из, вне и planto – сажаю) опухолей представляет собой выращивание, культивирование тканей опухоли вне организма (в специальных флаконах с питательной средой), при определенной температуре. Работа с тканевыми культурами помогла получить ответ на многие вопросы онкогенеза. Велика роль метода эксплантации в изучении цитологии опухолей, выяснении их этиологии, различных сторон патогенеза, в оценке действия биологически активных веществ, в том числе предлагаемых для лечения опухолевой болезни.

Этиология опухолей

Опухоли полиэтиологичны. Причиной их развития могут быть разные факторы химической, физической и биологической природы.

Химические вещества,обусловливающие канцерогенез, – называют онкогенными, бластомогенными или канцерогенными. Различают экзо- и эндогенные канцерогены.

К экзогенным химическим канцерогенам относятся полициклические ароматические углеводороды – ПАУ (бензатрацен, фенантрен, 3-4-бензипирен и др.), циклические амины, аминоазосоединения, анилин и анилиновые красители, нитрозосоединения и др.

Канцерогенный эффект химических соединений определяется:

1) химической структурой вещества (рис. 9, А);

2) особенностями его метаболизма в организме;

3) дозой (рис. 9, Б).

Очень важную роль играет характер превращения вещества в организме. Так, бетанафтиламин у собак и обезьян вызывает развитие опухоли (чаще – рак) мочевого пузыря. При введении данного препарата мышам и крысам опухоли не возникают. В организме собаки он превращается в 2-амино-1-нафтол, выделяющийся с мочой. У мышей и крыс обмен идет по другому пути и в результате 2-амино-1-нафтола в моче нет. Значит, канцерогенное действие оказывает не сам бетанафтиламин, а продукт его превращения – 2-амино-1-нафтол. Бетанафтиламин является лишь проканцерогеном.

Рис. 9.Зависимость канцерогенной активности вещества:

А - от его химической структуры; Б - от дозы канцерогена (по Р. Зюссу с соавт., 1977); а - длительность воздействия канцерогена; б - латентный период (цифры отражают процент развившихся опухолей у животных)

После попадания канцерогенного вещества опухоль в организме возникает, спустя длительный латентный период, составляющий 1/7-1/3 продолжительности жизни организма (у человека 12-18 лет).

Наряду с канцерогенезом, применительно к процессу развития опухоли введены еще два понятия: «коканцерогенез» и «синканцерогенез». Под коканцерогенезом понимают усиление, потенцирование действия канцерогенов под влиянием веществ, не обладающих онкогенными свойствами. Синканцерогенезом называют совместное комбинированное действие различных канцерогенов. При этом может быть как усиление, так и ослабление суммарного канцерогенного эффекта по сравнению с эффектом каждого компонента в отдельности.

Установлена возможность трансплацентарного действия канцерогенов с последующим развитием опухоли уже во взрослом организме. В связи с этим среди населения необходимо проводить соответствующую разъяснительную работу: беременным женщинам категорически запрещается курить, работать на производствах, где используются вещества, обладающие канцерогенными свойствами и т.п.

Эндогенными канцерогенами являются производные холестерина (холе-стадиены, карцинолипины), продукты распада аминокислот (триптофана, тирозина) и др.

К физическим факторам,обладающим выраженными канцерогенными свойствами, относятся рентгеновские лучи, альфа-, бета-, гамма-лучи, ультрафиолетовые лучи и некоторые другие (рис. 10).

Рис. 10. Рентгеновский рак кожи (по Н.Н. Петрову,1947): профессиональный у рентгентехника (А) и на месте рентгенотерапии (Б) по поводу экземы

Что касается канцерогенных факторов биологической природы,то в настоящее время убедительно доказана роль вирусов в возникновении ряда опухолей у животных. Имеются косвенные свидетельства о возможной роли вирусов в развитии и некоторых опухолей у человека: лимфомы Беркитта, рака шейки матки, молочной железы, лейкозов.

Все виды онкогенных вирусов делятся на РНК-содержащие, или онкорнавирусы (ретровирусы), и ДНК-содержащие вирусы. РНК-содержащих вирусов уже обнаружено свыше ста. Это лейкозосаркоматозный комплекс птиц, мышей, обезьян и т.д. ДНК-содержащих онкогенных вирусов (группы папова, аденовирусы, вирусы группы оспы, вирусы группы герпеса и др.) вдвое меньше, чем РНК-содержащих.

Говоря об этиологии болезни нельзя ограничиваться рассмотрением только ее причин. Следует учитывать и комплекс неблагоприятных условий,при которых причинный фактор может проявить свое болезнетворное действие и вызвать развитие болезни. Таковыми могут быть: возраст, пол (рис. 11), наследственность, особенности питания, вредные привычки и многие другие. Наиболее часто у мужчин возникает рак желудка и легких, у женщин – рак желудка, матки, молочной железы.

Рис. 11.Распределение больных раком легкого по полу и возрасту

(по М.И. Кузину с соавт., 1978)

Роль наследственности в развитии опухолей в настоящее время отвергается, но убедительно доказана генетическая предрасположенность к развитию опухолей, особенно ретинобластомы (злокачественной опухоли сетчатки глаза у детей), саркомы радужной оболочки глаза, злокачественной меланомы кожи, нейрофиброматоза, полипоза кишечника, пигментной ксеродермы. Считается, что наследоваться может определенная предрасположенность и к возникновению таких опухолей как рак желудка, молочной железы, матки, кожи.

Рис. 12. Смертность от рака легкого на 100 000 населения в зависимости от курения (по М.И. Кузину с соавт.,1978): 1 - некурящие; 2 - выкуривающие по 0,5 пачки; 3 - по 0,5-1 пачке; 4 - по 1-2 пачке; 5 - более 2 пачек в день

Установлена роль питания в онкогенезе. Благоприятствуют развитию опухоли избыточное количество пищи, ее чрезмерно высокая калорийность, витаминная недостаточность (особенно недостаток витаминов А и Е), общий авитаминоз или гиповитаминоз. Опухоли желудочно-кишечного тракта чаще возникают у людей, злоупотребляющих мясной пищей, жирами животного происхождения, консервированными блюдами. Наоборот, фрукты и овощи, в которых обнаружены вещества, обладающие антибластомным действием (индолы – в капусте, кумарины – во многих фруктах и овощах), препятствуют возникновению опухолей.

Доказана теснейшая связь одной из самых вредных привычек – курения с развитием рака легких (рис. 12) гортани, пищевода, желудка, мочевого пузыря, у курильщиков сигар – еще и рака языка, а у курильщиков трубок – рака губы. В табаке содержится около 480 известных канцерогенов.

Из других вредных привычек существенную роль в онкогенезе играет алкоголизм. Опасность заболеть раком для алкоголиков на 30 % выше, чем для людей, не злоупотребляющих спиртными напитками. Особенно неблагоприятна сочетанная приверженность к алкоголю и курению (от 35 до 40 % всех видов рака).

Привычка употреблять очень горячую пищу и питье, злоупотреблять пряностями также увеличивает риск развития злокачественных новообразований.