Опухолевые клетки: что это такое, свойства, особенности

Сегодня многие задаются вопросом, что представляют собой опухолевые клетки, какова их роль, представляют ли они опасность и приносят ли пользу, или исключительно направлены на уничтожение макроорганизма? Давайте разберемся в этом вопросе.

Трансформированные клетки, которые образуют злокачественную опухоль. Клетки претерпевают многочисленные изменения. Эти изменения ощутимы на морфологическом, химическом, биохимическом уровне. Некоторые видны даже невооруженным глазом. Обнаружение других же требует специального оборудования. Все зависит от типа и локализации.

Отличительной чертой является способность беспредельно увеличивать свою биомассу, что обусловлено нарушением апоптоза (обеспечивает программированную гибель). Заканчивается такой рост только вместе с гибелью человека.

Отличие опухолевой клетки от нормальной

Существует система клеточного апоптоза, который представляет собой запрограммированную гибель клеточного звена. Обычно клетка, прошедшая свой жизненный цикл, погибает. На ее месте со временем развивается новая субпопуляция клеточного цикла. Но при раковой трансформации такой естественный механизм нарушается, в результате чего эта клетка не погибает, а продолжает расти и функционировать в организме.

Именно такой внутренний механизм и является базовой основой формирования опухоли, обладающей тенденцией к бесконтрольному и неограниченному росту. То есть, по сути, подобного рода клеточная структура представляет собой клетку, не способную к гибели, и обладающую неограниченным ростом.

[1], [2], [3], [4], [5]

Клеточный атипизм и атипичные клетки

Под атипичными клетками подразумевают клетки, подверженные мутации. Чаще всего атипичные клетки образуются под действием различных внешних факторов, или наследственности путем их трансформации из стволовых клеток. Чаще всего пусковым фактором развития опухолевой клетки является специфический ген, который кодирует гибель клетки. Некоторые потенциально онкогенные вирусы, например ретровирусы, герпесвирусы, способны вызывать трансформацию стволовых клеток в раковые.

Клеточный атипизм представляет собой собственно процесс трансформации, которому подвергаются здоровые клетки. Этот процесс включает в себя комплекс химических и биохимических процессов. Мутация осуществляется при условии нарушений иммунной системы, в особенности при аутоиммунных заболеваниях, при которых функция иммунной системы трансформируется таким образом, что он начинает вырабатывать антитела, направленные против клеток и тканей собственного организма. Развитию клеточного атипизма способствует ухудшение естественных защитных способностей организма, в частности, при нарушении активности Т-лимфоцитов (киллеров), нарушаются процессы гибели клеток, что приводит к их злокачественному перерождению.

[6], [7], [8], [9], [10], [11]

Канцерогенез

Процесс потенциального разрастания тканей, что никаким образом не ассоциировано с нормальным состоянием организма. Канцерогенез подразумевает процесс перерождения нормальной клетки в опухолевую, которая есть локальным образованием, однако вовлекается весь организм. Характеристика - опухоли могут давать метастазы, бесконечно разрастаться.

[12], [13], [14], [15], [16], [17], [18]

Раковая клетка под микроскопом

В основе развития раковой клетки лежит резкое увеличение ядра. Раковую клетку легко обнаружить под микроскопом, поскольку ядро в ней может занимать большую часть цитоплазмы. Также ярко выражен митотический аппарат, причем заметны его нарушения. В первую очередь обращает на себя внимание наличие хромосомных аббераций, нерасхождения хромосом. Это приводит к образованию многоядерных клеток, увеличению и утолщению ядра, переходу их в фазу митотического деления.

Также под микроскопом можно обнаружить глубокие инвагинации ядерной мембраны. При электронной микроскопии видны внутриядерные структуры (гранулы). Также в ходе световой микроскопии можно обнаружить потерю четкости контуров ядра. Ядрышки могут сохранять нормальную конфигурацию, могут увеличиваться к количественном и качественном отношении.

Происходит набухание митохондрий. При этом происходит уменьшение количества митохондрий, нарушаются митохондральные структуры. Также наблюдается диффузное расположение рибосом относительно эндоплазматической сети. В некоторых случаях возможно полное исчезновение аппарата Гольджи, но в некоторых случаях возможно и его гипертрофия. Происходит также изменение субклеточных структур, например меняется структура, внешний вид лизосом, рибосом. При этом происходит неодинаковая степень дифференциации клеточных структур.

В ходе микроскопии можно выявить низкодифференцированные и высокодифференцированные опухоли. Низкодифференцированные опухоли представляют собой бледные клетки, в состав которых входит минимальное количество органелл. Большую часть клеточного пространства занимает клеточное ядро. При этом все субклеточные структуры имеют различную степень зрелости и дифференциации. Для высокодифференцированных опухолей характерно сохранение исходной тканевой структуры.

[19], [20], [21]

Свойства и особенности опухолевых клеток

Если клетка становится опухолевой, нарушает ее генетическая структура. Это влечет за собой репрессионные процессы. В результате дерепрессии других генов происходит появление модифицированных протеинов, изоферментов, а также происходит клеточное деление. Это может изменить интенсивность генного и ферментного функционирования. Часто наблюдается репрессия белковых компонентов. Ранее они отвечали за специализацию клетки, активировались депрессией.

Опухолевая трансформация клетки

Элементы, выступающие в качестве триггеров, инициирующих патологический процесс. Есть предположение относительно того, что внедрение химических веществ осуществляется непосредственно в ДНК и РНК клеток. Это способствует нарушению созревания, развивается увеличение клеточной проницаемости, в результате чего потенциально онкогенные вирусы способны проникать в клетку.

Также пусковыми механизмами могут стать и некоторые физические факторы, такие как повышенный уровень радиации, облучение, механические факторы. В результате их воздействия происходит повреждение генетического аппарата, нарушение клеточного цикла, мутации.

Резко увеличивается потребление аминокислот, увеличивается анаболизм, тогда как катаболические процессы снижаются. Резко увеличивается гликолиз. Также происходит резкое снижение числа дыхательных ферментов. Наблюдается также изменение антигенной структуры опухолевой клетки. В частности, она начинает продуцировать белок альфа-фетопротеин.

Маркеры

Наиболее простым способом диагностики онкологического заболевания является сдача анализа крови на выявление онкомаркеров. Исследование проводится довольно быстро: 2-3 дня, в случае экстренной необходимости может выполниться за 3-4 часа. В ходе анализа выявляют специфические маркеры, которые указывают на протекание в организме онкологических процессов. По виду выявленного маркера можно говорить о том, какой вид рака протекает в организме, и даже определить его стадию.

Атипизм

Следует понимать, что клетка не способна к гибели. Она также может давать патологические метастазы. Также характеризуется нарушением синтетических процессов, интенсивно поглощает глюкозу, быстро расщепляет белки и углеводы, изменяет действие ферментов.

[22], [23]

Геном

Сама суть трансформационных изменений – активация синтеза нуклеиновых кислот. Стандартный комплекс претерпевает существенные изменения. Редуцируется синтез ДНК-полимеразы-3, которая отвечает за синтез новой ДНК на базе нативной структуры. Вместо этого увеличивается синтез аналогичных структур 2 типа, которая способна восстанавливать ДНК даже на основании денатурированной ДНК. Именно это и обеспечивает специфику рассматриваемых элементов.

Рецепторы

Наиболее известным является рецептор эпидермального фактора роста, который представляет собой трансмембранный рецептор. Происходит активное взаимодействие его с эпидермальными факторами роста.

Иммунофенотип

Любая трансформация влечет за собой изменение генотипа. Наглядно это выражается в изменениях, которые отражены на фенотипическом уровне. Любое изменение подобного рода является чужеродным для организма. Это подразумевает чрезмерную агрессивность иммунной системы человека, которая сопровождается атакой и разрушением собственных тканей организма.

Экспрессия опухолевых клеток

Экспрессия объясняется несколькими причинами. В первичный канцерогенез вовлекается всего одна клетка, но иногда может наблюдаться и одновременное вовлечение в этот процесс нескольких клеток. Затем развивается опухоль, происходит ее рост и размножение. Часто процесс сопровождается спонтанными мутациями. Опухоли приобретают новые свойства.

Отличительной чертой является способность к экспрессии генов, которые выступают в качестве факторов роста для опухоли. Они полностью изменяют обменные процессы исходной клетки, подчиняя ее своим потребностям, выступая своеобразным паразитом.

[24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31]

Диффузная экспрессия

Для активного клеточного деления, требуется присутствие в крови, постоянная экспрессия фактора, подавляющего (репрессирующего) активность гена.

[32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39]

Отсутствие экспрессии

В ходе дифференциации мутированной ткани, она утрачивает способность к экспрессии редуцирующего гена, который отвечает за программированный аппоптоз. Утрата этой способности, лишает соответствующую структуру возможности прекратить свое существование. Соответственно, она непрерывно растет и размножается.

[40], [41], [42], [43], [44]

Пролиферация опухолевых клеток

Пролиферация - показатель разрастания, определяет тяжесть и стадию. Наблюдается  функциональная анаплазия. У быстроастущих опухолей полностью утрачиваются все исходные свойства ткани.

Индекс пролиферации

Показатель зависит от места локализации. Определяется по экспрессии Ки – 67. Выражается в процентах путем определения соотношения между количеством нормальных клеток и количеством опухолевых клеток. Выражается в процентах, где 1 % - минимальное количество, ранняя стадия опухолевого процесса. 100% - максимальная стадия, как правило, обнаруживается при летальном исходе.

Единичность

Представляют собой трансформированные клетки, которые подверглись мутационным процессам. Также в этих клетках ярко выражена способность к трансформации основных свойств исходной клетки. Отличительной чертой является неспособность к гибели и способность к неограниченному росту.

Однотипность

Прежде всего, необходимо знать, что этот феномен являет собой не что иное, как перерожденная клетка человеческого организма, которая в силу различных причин подверглась злокачественной трансформации. Этому процессу потенциально может подлежать практически любая здоровая клетка человеческого организма. Главное – наличие триггерного фактора, который запустит механизм трансформации (канцерогенез). В качестве таких факторов может выступать вирус, повреждение клеточной или тканевой структуры, наличие специального гена, кодирующего раковое перерождение.

Циркулирующие опухолевые клетки

Основная особенность такой клетки состоит в изменении ее биохимического цикла. Происходит изменение ферментативной активности. Также стоит отметить тенденцию к уменьшению количества ДНК – полимеразы 3, которая использует все компоненты нативной ДНК клетки. Также существенно меняется синтез. Резко увеличивается синтез белков, как в качественном, так и в количественном отношении. Также представляет определенный интерес наличие в раковых клетках крупноядерного белка веретена. В норме содержание этого белка не должно превышать 11%, при опухолях число возрастает до 30%. Происходит изменение метаболической активности.

[45], [46], [47], [48], [49]

Стволовые опухолевые клетки

Можно сказать, что это первичные, не дифференцированные структуры, которые в дальнейшем будут подвергаться дифференциации функций.  Если же такая клетка подвергается мутации, и превращается в раковую, она становится источников метастаз, поскольку свободно перемещается с током крови, и способна дифференцироваться в любую ткань. Живет долго и медленно пролиферируется. При пересадке имеющему низкий иммунитет (иммунодефицит), способна вызвать развитие злокачественного новоообразования

Апоптоз опухолевых клеток

Основная проблема опухолевой клетки - в ней нарушены процессы апоптоза (запрограммированной гибели, не способна к гибели, и продолжает постоянно расти и размножаться). Существует ген, который инактивирует ген, придающий клетке бессмертность. Это позволяет запустить вновь процессы апоптоза, в результате чего можно наладить нормальные клеточные процессы, и вернуть клетку в нормальное состояние, вызвать ее гибель.

[50], [51], [52], [53], [54], [55], [56], [57]

Дифференцировка опухолевых клеток

Опухолевые клетки дифференцируются в зависимости от того, в состав каких тканей она входит. Названия опухолей также зависят от названий ткани, в состав которой они входят, а также от того органа, который подвергся опухолевому превращению: миома, фибромиома, эпителиальная, соединительнотканная опухоль.

[58], [59], [60], [61], [62], [63]