Патофизиология. 2 коллок по патофизе. 1. Гипоксия. Патогенетическая классификация гипоксий. Виды и причины дискапний. Гипоксия
Скачать 4.44 Mb.
|
II. Физико-химическая теория Вирхова. Физические канцерогены · Высокая (реже низкая) температура. Повторные ожоги могут вызвать так называемый «ожоговый» бытовой рак «кангри» (в северных областях Индии при использовании для согревания глиняных горшков с горячими углями, укрепляемых под одеждой на животе). У северных народов наблюдается более высокая частота заболеваемости раком пищевода в связи с употреблением очень горячей пищи - горячей рыбы. · Механическое раздражение (например, зубными протезами). · Ионизирующая радиация. К ионизирующей радиации относятся рентгеновское излучение (квантовое электромагнитное излучение), α-излучение (поток положительно заряженных ядер гелия, обладает высокой ионизирующей, но малой проникающей способностью), b-излучение (поток электронов со сравнительно высокой проникающей, но низкой ионизирующей способностью), γ-излучение (квантовое электромагнитное излучение с длиной волны, меньшей, чем у рентгеновского излучения). Поток нейтронов (электрически нейтральных частиц) обладает высокой проникающей способностью и, сталкиваясь сатомами различных веществ, вызывает вторичное α-, b-, γ-излучение. У людей рентгеновские лучи могут быть причиной так называемого профессиовального («рентгеновский» рак кожи и лейкоз у рентгенологов) и ятрогенного рака (опухоли, возникающие после врачебного лечения). · Солнечная и ультрафиолетовая радиация. Длительное воздействие УФ спектра солнечных лучей является основным индуктором меланом на открытых участках кожи (голова, шея, руки). Химические канцерогены a) Органические канцерогены · полициклические углеводороды (ПАУ) - наиболее важные из них, «сильные» канцерогены, бенз(а)пирен (содержится в сигаретах, в почве, в выбросах вулканов) и диметилбенз(а)антрацен; становятся конечными канцерогенами в организме, превращаясь в соответствующие эпоксиды; · ароматические амины и амиды - нафтиламин, бензидин вызывают профессиональный рак мочевого пузыря; · аминоазосоединения - ортоаминоазотолуол, диметиламиноазобензол; · нитрозосоединения - диметилнитрозамин, диэтилнитрозамин, этил- и диэтилнитрозомочевина; могут синтезироваться в организме из нитритов (нитратов) и вторичных аминов, содержащихся в пище; кроме того, вторичные амины могут образовываться в толстой кишке при участии бактериальной флоры, которая в то же время способна переводить нитраты в нитриты · афлатоксины - вещества, образуемые плесенью Aspergilus flavus, поражающей пищевые продукты (особенно арахис); · другие органические канцерогенные вещества, относящиеся к различным классам соединений - уретан, этионин, четыреххлористый углерод, хлорэтиламины, эпоксиды, лактоны, винилхлорид, пластмассы, липидные перекиси и др. b) Неорганические канцерогены: хром, мышьяк (примесь его в сигаретах в 15 раз превышает его максимально допустимое количество), кобальт, никель (содержится в табачном дыме), бериллий, свинец, кадмий и др. c) Лекарственные канцерогены · Рентгеноконтрастный препарат торотраст (включавший окись тория) применялся в 1930-1945 годах для диагностических целей при заболеваниях печени и селезенка и способствовал спустя 15–20 лет возникновению злокачественных опухолей. Отлагаясь в костях близ кроветворных тканей, природный торий-232 становится источником гораздо более опасных для организма изотопов - мезотория, тория-228, торона. · Противоопухолевые лекарства - некоторые лекарства, используемые для лечения опухолей (алкилирующие агенты, типа циклофосфамида, хлорамбуцила, бисульфана и тиотефа) воздействуют на синтез нуклеиновых кислот и в опухолевых клетках, и в нормальных клетках и могут вызывать онкогенные мутации (например, лейкемия - наиболее частое неопластическое осложнение химиотерапии рака). · Эстрогены– вызывают гиперплазию эндометрия, которая сопровождается сначала цитологической дисплазией, переходящей затем в рак эндометрия. Предполагаемый механизм образования ДНК-повреждающих реактивных метаболитов в процессе обмена эстрогенов (J.Liehr, 1990) заключается в том, что благодаря ферментативным реакциям в тканях-мишенях (молочная железа, эндометрий и др.) из классических эстрогенов типа эстрадиола или эстрона образуются катехолэстрогены, в ходе метаболического восстановительного цикла возникают свободные радикалы, в частности семихиноны и их производные, которые в свою очередь индуцируют образование других свободных радикалов, включая супероксидный анион и перекиси липидов, которые могут повреждать белки и ДНК. · Стероидные гормоны – использование оральных контрацептивов и анаболических стероидов иногда связывают с возникновением доброкачественных печеночноклеточных аденом, описано несколько случаев возникновения печеночноклеточного рака. · Препараты различных групп, вызывающие гинекомастию (некоторые с известным стероидным эффектом, механизм действия других неясен), которая является предраковым заболеванием (рак молочной железы у мужчин): изониазид, ранитидин, метронидазол, метилдофа, эналаприл, амиодарон. Общие закономерности действия химических канцерогенных веществ. Все химические канцерогенные соединения обладают рядом общих черт действия независимо от их структуры и физикохимических свойств. Прежде всего для канцерогенов характерен длительный латентный период действия. Опухолевая трансформация начинается не сразу после контакта канцерогена с клеткой: вначале канцерогенное вещество подвергается биотрансформации, в результате образуются канцерогенные метаболиты, которые внедряются в клетку, изменяют ее генетический аппарат, обусловливая малигнизацию. Проявление онкогенной активности канцерогена зависит от генетических особенностей, пола, возраста, коканцерогенных модифицирующих влияний. Канцерогенная активность вещества определяется скоростью и интенсивностью метаболических превращений и соответственно количеством образующихся конечных канцерогенных метаболитов, а также дозой вводимого канцерогена. III. Полиэтиологическая теорияобъединяет две выше упомянутые теории. IV. Генотоксическая (современная) теория Превращение нормальной клетки в опухолевую является результатом стойких изменений в геноме клетки. Т.е. все канцерогены генотоксичны, поскольку вызывают повреждение ДНК. С открытием молекулярных механизмов канцерогенеза появился новый взгляд на этиологию – генотоксическая теория. Вирусы, физические факторы и химические вещества - это только виды канцерогенов. Доброкачественные опухолирастут, раздвигая прилежащие ткани, иногда сдавливая их, но, обычно не повреждая (экспансивный рост); в некоторых случаях они инкапсулируются. Доброкачественные опухоли, как правило, не оказывают неблагоприятного воздействия на организм, поэтому их можно рассматривать как местные разрастания, не препятствующие отправлению жизненно важных функций. Их клиническое значение невелико. Исключение составляют лишь те случаи, когда локализация опухоли является фактором, угрожающим жизнедеятельности организма, например, при ее возникновении в головном мозге и сдавлении вследствие этого нервных центров. Злокачественные опухоли- многочисленная группа тяжелых, хронических заболеваний, заканчивающихся, как правило, летальным исходом, если отсутствовала или запоздала лечебная помощь. Злокачественные опухоли характеризуются инвазивным ростом, они инфильтрируют прилегающие ткани, образуют перифокальные очаги воспаления, часто метастастазируют в близлежащие лимфатические узлы и отдаленные ткани, оказывают генерализованное воздействие на весь организм, расстраивая его гомеостаз. 20. Патогенез опухолей. Стадии опухолевого роста. Виды атипизмов. Паранеопластический синдром. Канцерогенез - длительный процесс накопления генетических повреждений. Латентный период (время от начальных изменений в клетке до первых клинических проявлений) может длиться до 10—20 лет. Возникновение опухоли - это многостадийный процесс, включающий 3 этапа (стадии): Стадии канцерогенеза 1. Индукция (инициация) заключается в мутации одного из генов, регулирующих клеточное размножение (протоонкоген превращается в онкоген) → клетка становится потенциально способной к неограниченному делению; инициирующими факторами являются различные канцерогены. 2. Промоция (ускорение) - стимуляция клеточного деления промоторами, благодаря которой создается критическая масса инициированных клеток. Промоторы – это химические вещества, не вызывающие повреждения ДНК, не являющиеся канцерогенами. Свою деятельность начинают онкогены → синтезируются онкобелки → количество инициированных клеток увеличивается. 3. Прогрессия - наряду с увеличением массы опухоли она постоянно приобретает новые свойства, «озлокачествляется» - все большую автономность от регулирующих воздействий организма, деструктивный рост, инвазивность, способность к образованию метастазов (обычно отсутствующую на ранних этапах) и, наконец, приспособляемость к меняющимся условиям. Атипизм (от а + греч. typicos - образцовый, типичный) - совокупность признаков, отличающих опухолевую ткань от нормальной, и составляющих биологические особенности опухолевого роста. Анаплазия или катаплазия (от ana - обратное, противоположное, kata - вниз + греч. plasis - формирование) - изменение структуры и биологических свойств опухоли, делающее их похожими на недифференцированные ткани. Биологические особенности, характерные для доброкачественных и злокачественных опухолей 1. Атипизм размножения - бесконтрольное деление опухолевых клеток. · нерегулируемое размножение клеток (например, ослабление свойств опухолевых клеток тормозить митотический цикл и передвижение при контакте друг с другом, т.е. отсутствие контактного торможения); · утрата верхнего «лимита» числа делений клетки (так называемого лимита Хайфлика): нормальные клетки делятся до определенного максимального предела (у млекопитающих в условиях клеточной культуры до 30-50 делений), после чего они погибают, а опухолевые клетки приобретают способность к бесконечному делению (иммортализация - «бессмертие»данного вида клеток). 2. Атипизм регуляции роста и дифференцировки (дедифференцировка) - частичное или полное подавление процесса созревания клеток. Опухоль приобретает сходство с эмбриональными клетками, (мало митохондрий, рецепторов, особые белки-фетопротеины), при этом созревание остановлено, нет специализации, обучения клеток. Этот атипизм резко выражен у злокачественных опухолей и слабо - у доброкачественных. Причинами его являются утрата опухолью факторов, стимулирующих дифференцировку ее клеток, или пониженная чувствительность клеток к ним. Процессы роста, дифференцировки и деления в норме находятся под контролем центральной эндокринной регуляции, которая осуществляется соматотропным гормоном, гормонами щитовидной железы, инсулином. Кроме этих общих факторов, в каждой ткани существуют свои факторы роста и дифференцировки (фактор роста эпидермиса, тромбоцитарный фактор, интерлейкины). Индукция роста и дифференцировки начинается с взаимодействия фактора роста с рецептором фактора роста на клеточной мембране (в опухолевой клетке этот этап может быть нарушен). На следующем этапе образуются вторичные посредники - циклические аденозин- и гуанозинмонофосфат, причем для нормального роста и дифференцировки характерно преобладание цАМФ. Образование цГМФ сочетается с усилением пролиферации. В опухолевых клетках это типичный признак. 3. Биохимический атипизм новообразований включает: · интенсивный синтез онкобелков («опухолеродных» или «опухолевых» белков). Эти белки обусловливают появление у клеток обязательных опухолевых особенностей (бесконтрольное деление, утрата лимита деления, иммортализация и др.). · уменьшение синтеза и содержания белков-супрессоров синтеза ДНК. Дефицит гистонов способствует активации синтеза ДНК- и РНК-матриц, что в свою очередь приводит соответственно к удвоению генов, хромосом, белковой массы и к делению клеток. · образование несвойственных здоровым клеткам белков (например, α-фетопротеина) и других веществ, называемых онкомаркерами (позволяют обнаружить рецидив, или метастазы опухоли на 3,5 месяца раньше появления клиники). α-фетопротеин (АФП) синтезируется в норме в антенатальном периоде гепатоцитами плода (от лат. fetus - плод), но почти не образуется постнатальными, «зрелыми» гепатоцитами. · изменение способа ресинтеза АТФ заключается в увеличении доли АТФ, образуемой в ходе гликолиза (анаэробного и аэробного) и уменьшения, соответственно, доли АТФ, ресинтезируемой в процессе тканевого дыхания (аэробного окисления). В нормальных клетках и тканях в анаэробных условиях усиливается гликолиз. В присутствии кислорода он ингибируется (положительный эффект Пастера). Напротив, в опухолевых клетках интенсивный анаэробный гликолиз при смене анаэробных условий на аэробные не снижается, а сохраняется (отрицательный эффект Пастера). Усиление гликолиза в опухолевых клетках обусловливает их высокую выживаемость в условиях гипоксии. Преобладание гликолиза приводит к повышению концентрации молочной кислоты в клетках опухоли, характерен ацидоз, приводящий к нарушению жизнедеятельности самой клетки (зона некроза расположена обычно в центре опухоли). · феномен субстратных «ловушек» заключается в усиленном захвате и использовании субстратов для энергообразования (глюкозы), для построения цитоплазмы (аминокислот - отсюда «ловушка азота»), мембран клеток (холестерина), для защиты от свободных радикалов и стабилизации мембран (например, антиоксиданта - токоферола). Эта особенность повышает выживаемость опухолевых клеток при контакте их с нормальными клетками в условиях инвазивного роста и метаста-зирования. · снижение содержания в клетках опухолей цАМФ, оказывающего, как правило, тормозное влияние на их деление иувеличение цГМФ, стимулирующего пролиферацию клеток. 4. Физико-химический атипизмпроявляется увеличением содержания в опухолевых клетках воды, ионов калия и уменьшением в них кальция и магния. · увеличение содержания воды облегчает диффузию субстратов метаболизма внутрь клеток и его продуктов наружу. · снижение содержания Са2+ уменьшает межклеточную адгезию, а это в свою очередь облегчает «отшнуровывание» клеток от ткани опухоли и движение их в окружающие нормальные ткани при инвазивном росте. · увеличение содержания К+ препятствует в определенной мере развитию внутриклеточного ацидоза в связи с усилением гликолиза и накоплением молочной кислоты. · повышается величина отрицательного заряда поверхности опухолевых клеток, что способствует увеличению их взаимоотталкивания и проникновению по межклеточным щелям в нормальные ткани. Увеличение отрицательного заряда поверхности клеток происходит вследствие накопления на ней анионов нейраминовой кислоты. · повышается электропроводность и снижается вязкость клеточных коллоидов. · опухолевые клетки излучают в большом количестве митогенетические лучи Гурвича (ультрафиолетовые лучи с длиной волны 190-325 нм, способные стимулировать деление соседних клеток). 5. Функциональный атипизм проявляется нарушением функций клеток: · снижение секреции желудочного сока при раке желудка, образования желчи при раке печени и т.д. · неадекватное, нецелесообразное усиление функций, например повышение синтеза инсулина инсулиномой - опухолью из клеток островков Лангерганса поджелудочной железы вызывает гипогликемическое состояние, а в ряде случаев - гипогликемическую кому. · «извращение» функций, например синтез опухолевыми клетками при раке молочной железы гормона щитовидной железы кальцитонина; синтез клетками при раке легких некоторых гормонов передней доли гипофиза - АДГ, АКТГ и др. 6. Антигенный атипизм состоит в разнонаправленных изменениях антигенного состава опухолевых клеток (антигенном упрощении или появлении новых антигенов). · антигенное упрощение - утрата опухолевыми клетками антигенов, имеющихся в исходных нормальных клетках (например, утрата раковыми гепатоцитами органоспецифического печеночного антигена, h-антигена). · появление новых антигенов, отсутствовавших в нормальных (например, эмбрионального антигена α-фетопротеина в раковых гепатоцитах). Утрата клетками новообразований органоспецифического антигена и появление в них эмбриональных антигенов (к которым не образуются антитела, так как они воспринимаются иммунной системой как свои) способствуют антигенной «маскировке» опухолевых клеток и «неузнаваемости» их иммунной системой. 7. Морфологический атипизм делят на тканевый и клеточный. · Тканевый атипизм заключается в нарушении нормального соотношения тканевых структур. · Клеточный атипизм проявляется полиморфизмом - разной формой и размерами клеток (клеточный полиморфизм) и ядер (ядерный полиморфизм); увеличением ядерно-цитоплазматического отношения; гиперхромией ядер; изменением числа, формы и размеров хромосом (хромосомные аберрации); увеличением количества свободнолежащих в цитоплазме рибосом, участвующих в синтезе белков, увеличением размеров и числа ядрышек в ядрах, увеличением числа митоза, появлением различных по величине и форме митохондрий. 8. Атипизм «взаимодействия» клеток опухоли с организмом. 1) Опухоль – «ловушка» питательных веществ, таких как глюкоза, азот, витамины. Характерно развитие гипогликемии, анемии. 2) Изменение иммунного надзора (см. ниже). 3) Опухоль - источник биологически активных веществ: ростовые и ангиогенные факторы, эктопические гормоны (АКТГ при раке легкого), гиперпродукция или угнетение синтеза гормонов при опухолях эндокринных желез. 4) Паранеопластический синдром – проявление генерализованного воздействия опухоли на организм. Его формы разнообразны: состояние иммунодепрессии, гиперкоагуляция, сердечно-сосудистая недостаточность, мышечная дистрофия, пониженная толерантность к глюкозе, острая гипогликемия при опухолях больших размеров и др. Одним из проявлений паранеопластического синдрома являетсяраковая кахексия, которая возникает в периоде, близком к терминальному. Она характеризуется потерей массы тела в основном из-за усиленного распада белков скелетных мышц (частично миокарда), а также истощения жировых депо. В развитие раковой кахексии вносят вклад ряд явлений, развивающихся в организме опухоленосителя: · нарушение нервно-эндокринной регуляции обмена веществ; · усиление образования АТФ за счет гликолиза, что повышает расход субстратов энергообразования; · ингибирование липопротеинлипазы, катализирующей накопление липидов в организме; · снижение синтеза РНК, обеспечивающих синтез белков и дифференцировку адипоцитов; · образование фактора некроза опухолей, он же - кахектин - цитотоксический полипептидный гормон, известный также как TNF (tumor necrosis factor — фактор некроза опухолей). Он секретируется макрофагами и опосредует, воспалительные реакции. Практически все клетки организма обладают рецепторами к этому гормону, эффекты которого поэтому могут быть весьма многообразными: шоковое состояние, падение артериального давления, расстройства липидного и углеводного обмена, метаболический ацидоз, активация нейтрофилов вплоть до гибели организма, состояния анорексии и истощения организма. · снижение синтеза каталазы накопление избытка продуктов свободно-радикального и перекисного окисления; · сопутствующие опухоли осложнения: боль, кровотечение, нарушение функций гастроинтестинальной системы; феномен улавливания опухолью субстратов из крови. Кахексия может наблюдаться не только при злокачественных, но и при некоторых доброкачественных опухолях при их определенной локализации: в желудочно-кишечном тракте (вследствие развития непроходимости или резкого нарушения секреторной, моторной и всасывательной функций); в головном мозге, в области трофических центров (вследствие нарушения нервно-гормональной регуляции обмена веществ и энергии). |