Reklama
Neutralizator - profesjonalny dezynfekant, pochłaniacz i neutralizator zapachów

Podstawy onkologii, czyli patogeneza i biologia nowotworów

PATOGENEZA

Czym jest nowotwór?
Nowotwór jest nieprawidłowym, niekontrolowanym, ciągłym rozrostem tkanki, następującym szybciej, aniżeli otaczające, zdrowe tkanki. Nowotwory określane są jako łagodne lub złośliwe. Słowo „rak” zarezerwowane jest generalnie dla złośliwych procesów nowotworowych. Komórki nowotworowe różnią się od komórek prawidłowych:

  • niekontrolowanym rozmnażaniem, nieadekwatnym do potrzeb organizmy
  • zaburzeniami różnicowania
  • zaburzeniami komunikacji między komórkami i przylegania do podłoża

Jakie są przyczyny nowotworzenia?
Rozwój nowotworu jest procesem przebiegającym wieloetapowo, zainicjowanym poprzez kumulujące się zmiany w DNA komórkowym. Poszczególne etapy transformacji nowotworowej komórki nie są dokładnie poznane, jednak wiadomo, że podstawowa zmiana dotyczy grupy genów w genomie, które są głównymi regulatorami wzrostu i różnicowania komórek.

Geny te:

  • ulegają aktywacji (tzw. onkogeny)
  • ulegają inaktywacji (geny supresorowe)
  • zaangażowane są w tworzenie nowego genu kodującego nieprawidłowe białko.

Zmiany dotyczące onkogenów lub genów supresorowych mogą być wynikiem uszkodzenia genów biorących udział w procesach naprawczych błędnie spreparowanych zasad DNA. Na skutek mutacji nie spełniają one swej funkcji korekcji błędów DNA, co powoduje lawinowy wzrost tempa mutacji innych genów, w tym genów odpowiedzialnych za wzrost komórki.
Transformacja komórki prawidłowej w nowotworową wymaga licznych mutacji DNA. Badania prowadzone nad rakiem okrężnicy u ludzi dowodzą, iż przejście gruczolakowatości (polipowatości) okrężnicy w raka okrężnicy ma związek ze wzrostem liczby genów, głównie supresorowych, w których doszło do mutacji. Rozwój raka warunkowany jest mutacjami w obrębie czterech z pięciu genów mogących ulegać mutacjom. Mniejsza ilość mutacji odpowiedzialna za gruczolakowatość okrężnicy. Podobnie w glejakach w ludzi stopień złośliwości histologicznej zależny jest od liczby zmutowanych genów. Przejęcie przez nowotwór bardziej agresywnego charakteru i II stopnia złośliwości histologicznej wiąże się ze zwiększeniem liczby genów zmutowanych z dwóch do trzech, a stopnia IV ze wzrostem z sześciu do ośmiu. W obydwu opisanych przykładach najistotniejsza jest całkowita ilość zmutowanych genów, a nie kolejność w jakiej mutacje te zachodzą.

Zmiany genetyczne mogą dotyczyć komórek zarodkowych (mutacje germinalne) i wtedy obserwowane są w DNA wszystkich komórek organizmu w momencie narodzin lub mogą zachodzić spontanicznie w komórkach somatycznych organizmu (mutacje somatyczne) jako część procesu starzenia się komórek. Stopniowo dochodzi do nagromadzenia się spontanicznych mutacji DNA, a proces ten może ulec znacznemu przyspieszeniu na skutek pewnych czynników.

Spontaniczne zmiany genetyczne
W większości przypadków karcynogeneza wywołana jest spontanicznymi mutacjami DNA. Mutacje te mogą występować na poziomie chromosomalnym lub molekularnym. Karcynogeneza tego typu zazwyczaj dotyczy zwierząt starych, gdyż nagromadzenie się zmian w DNA wymaga czasu. Wyjątkami są:

  • histiocytoma, występująca u młodych zwierząt,
  • pewne typy chłoniaków kotów,
  • niektóre mięsaki anaplastyczne.

Zmiany molekularne
Podczas podziału komórki i replikacji DNA w materiale genetycznym mogą pojawić się błędy. Błędy te korygowane są przez aparat naprawczy, jednak wraz ze starzeniem się organizmu procesy naprawy DNA nie przebiegają tak sprawnie i dochodzi do kumulacji zmian w DNA. Nagromadzenie się mutacji DNA jest przyczyną transformacji nowotworowej komórki. Podstawowe zmiany dotyczą sekwencji DNA, choć błędy mogą pojawiać się także na etapie transkrypcji i translacji.

Wyróżnia się kilka typów mutacji:

  • mutacje punktowe – powodują zmianę pojedynczego nukleotydu, w wyniku czego kodowany jest inny aminokwas lub nie powstaje żaden aminokwas
  • delecje małe lub duże – dochodzi do utraty kilku lub wielu setek par zasad, co sprawia, że nie dochodzi do syntezy białka lub produkowane jest białko nieprawidłowe
  • amplifikacje – powtórzenie, zwielokrotnienie sekwencji DNA, powstanie kopii części lub całości genu, niekoniecznie związane ze zwiększeniem ekspresji genu.

W efekcie dochodzi do zmian w składzie aminokwasowym produkowanego białka, syntetyzowane jest białko nieprawidłowe, dochodzi do nadmiernej ekspresji białka lub dane białko nie jest w ogóle produkowane przez komórkę. W ostatnim dziesięcioleciu pojawiły się nieliczne doniesienia na temat odpowiedzialnych za karcynogeneza mutacji DNA u psów i kotów. W tej dziedzinie prowadzi się coraz więcej badań, stad należy spodziewać się, że wiedza z zakresu mutacji na poziomie molekularnym za kilka lar będzie większa. Niektóre fragmenty Dna są wspólne dla różnych gatunków zwierząt, stąd u psów i kotów niektóre badania molekularne mogą być prowadzone w oparciu o sondy DNA, wykorzystywane u ludzi i innych gatunków zwierząt. Ostatnio wiele zainteresowania poświęca się genowi supresorowemu p53, który koduje białko o masie 53 kD i odgrywa kluczową rolę w karcynogenezie wielu nowotworów u ludzi. Mutacje tego genu stwierdzono w niektórych nowotworach u psów i kotów.

Zmiany chromosomalne
Zmiany DNA obejmują także aberracje chromosomalne, które dzieli się na liczbowe i strukturalne. Utrata lub obecność dodatkowego chromosomu zmieniają materiał genetyczny komórki, a także ilość genów kodujących dane białko. W efekcie dochodzi do zwiększenia ekspresji genów zlokalizowanych w danym obszarze lub jej zmniejszenia na skutek utraty jednego z alleli genu. Zmiany strukturalne chromosomów, tj.:

  • delecje,
  • insercje,
  • inwersje,
  • translokacje,
  • duplikacje,

wpływają na ekspresję genów zlokalizowanych w obszarach chromosomów, których mutacje dotyczą. Wykazano związek aberracji chromosomowych z karcynogeneza w wielu nowotworach u ludzi. W wielu typach białaczek, chłoniaku ziarniczym i niektórych mięsakach u ludzi występują translokacje chromosomowe. Translokacje mogą prowadzić do fuzji genów ze zlokalizowanych w miejscach złamań chromosomów, na skutek ich przemieszczenia w pobliże elementów regulatorowych. W przeciwieństwie do nowotworów układu krwiotwórczego, w przypadku mięsaków dokładnie scharakteryzowano jedynie kilka translokacji chromosomowych, związanych z nowotworzeniem. W mięsakach występują zazwyczaj złożone rearanżacje genetyczne, które są trudne do określenia przy pomocy standardowych metod cytogenetycznych.

Liczbowe i strukturalne aberracje chromosomalne dotyczą także karcynogeneza u psów i kotów, choć doniesienia na ich temat są nieliczne. Częstą obserwacją u psów jest zmniejszenie liczby chromosomów, związane z powstawaniem dużych chromosomów meta centrycznych, najprawdopodobniej na skutek fuzji centrycznej. U kota występuje 36 chromosomów, które łatwo jest zidentyfikować na podstawie wybarwienia metodą prążkową, w przypadku 78 chromosomów psa podstawowe techniki cytogenetyczne są już zawodne. Chromosomy psa są do siebie bardzo podobne, nie stworzono standardów dla chromosomów 22-36. Metoda badania kariotypu w mikroskopie w mikroskopie fluorescencyjnym przy pomocy barwnika DAPI z pewnością ułatwi identyfikację chromosomów u psa. Inną metodą jest fluorescencyjna hybrydyzacja in situ z wykorzystaniem sond DNA. W przyszłości metoda ta niezwykle ułatwi prawdopodobnie badania cytogenetyczne w nowotworach u psów.

BIOLOGIA NOWOTWORÓW

Nowotwory na podstawie wzrostu i zachowania klinicznego dzielone są na łagodne i złośliwe. Nowotwory złośliwe cechuje:

  • wzrost naciekający,
  • niszczenie okolicznych tkanek,
  • możliwość przerzutów odległych.

Przy barku radykalnego leczenia nowotwór doprowadza do zgonu zwierzęcia. Nowotwory łagodne charakteryzuje:

  • wzrost ekspansywny,
  • rozprężający,
  • brak przerzutów.

Przebieg kliniczny w ich przypadku jest możliwy do przewidzenia, najczęściej nie jest zagrożone życie zwierzęcia. Podział na nowotwory łagodne i złośliwe jest istotny ze względów opisowych, jednak zachowanie kliniczne wielu nowotworów jest trudne do zaklasyfikowania. Na przykład nadziąślak rogowaciejący i obłoniak charakteryzują się wzrostem typowym dla nowotworów złośliwych, ale bardzo rzadko dają przerzuty. W przypadku guza z komórek tucznych stopień złośliwości histologicznej może być niski lub wysoki. Zachowanie kliniczne nowotworu można przewidzieć na podstawie jego obrazu mikroskopowego: różnorodności komórkowej, zróżnicowania komórek, wyglądu jąder komórkowych, indeksu mitotycznego. Stopień złośliwości histologicznej nowotworu jest istotnym czynnikiem rokowniczym.

Przerzutowanie do narządów i tkanek odległych to cecha nowotworu złośliwego. Nowotwór może szerzyć się drogą naczyń krwionośnych, tworząc wtórne ogniska nowotworowe w odległych narządach wewnętrznych, bądź też drogą naczyń limfatycznych do lokalnych węzłów chłonnych.

U ludzi różne typy nowotworów dają przerzuty do określonych tkanek i narządów. Przykładowo:

  • Rak prostaty – kości
  • Rak piersi – kości, mózg, nadnercza, płuca, wątroba
  • Czerniak skóry – wątroba, mózg, jelita.

U psów i kotów płuca są najczęstszym miejscem przerzutów nowotworowych rozprzestrzeniających się drogą naczyń krwionośnych. Inne lokalizacje przerzutów to: wątroba, śledziona, nerki, skóra, kości. Raki i guzy z komórek tucznych przerzutują najczęściej drogą naczyń limfatycznych, mięsaki i czerniaki drogą naczyń krwionośnych. Zachowanie kliniczne nowotworu może być jednak odmienne, część nowotworów daje przerzuty obiema drogami.

Mechanizm prowadzący do powstania ognisk wtórnych nowotworu nie jest do końca poznany. Komórka nowotworowa odłącza się od ogniska pierwotnego, migruje do światła naczynia, tworzy agregaty z płytkami i włóknikiem, przedostaje się poza światło naczynia i rozpoczyna w miąższu narządu podziały i wzrost. Podczas tego procesu komórka nowotworowa musi przełamać mechanizmy obronne organizmu. Obecnie uważa się, że zdolność migracji i tworzenia ognisk wtórnych mają jedynie niektóre klony komórek nowotworowych, ich pojawienie się i wysiew do naczyń chłonnych i krwionośnych następuje we wczesnej fazie choroby, zanim zostanie wykryty nowotwór pierwotny.





Zgodnie z ustawą z 4 lutego 1994 o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz. U. 94 Nr 24 poz. 83, sprost.: Dz. U. 94 Nr 43 poz. 170) oraz zmianami z dnia 9.05.2007 r. (Dz. U. Nr 99, poz. 662) za naruszenie praw własności poprzez kopiowanie, powielanie i rozpowszechnianie przedstawionych na stronach Veterynaria.pl, Vetforum.pl, Sklep.Veterynaria.pl treści bez zgody właściciela grozi grzywna oraz kara pozbawienia wolności od 6 m-cy do lat 5 (art. 115.1).