patologia 8 nowotwory to ja

NOWOTWORY
NOWOTWORY ZŁOŚLIWE I ŁAGODNE - NAZEWNICTWO
ZMIANY PRZEDNOTWOROWE I STANY PRZEDNOWOTWOROWE
CECHY NOWOTWORÓW ZŁOŚLIWYCH I ŁAGODNYCH

cechy makroskopowe nowotworów złośliwych

naciekanie podścieliska i przerzuty

cechy makroskopowe nowotworów łagodnych

szybkość wzrostu

cechy mikroskopowe

KIERUNEK I STOPIEŃ ZRÓŻNICOWANIA NOWOTWORU
CYTOLOGICZNE I HISTOLOGICZNE CECHY ZŁOŚLIWOŚCI

dysplazja i rak przedinwazyjny

mikroinwazja i rak wczesny

stopień złośliwości histologicznej nowotworu

nowotwory miejscowo złośliwe

DIAGNOSTYKA NOWOTWORÓW

diagnostyka histopatologiczna

cytodiagnostyka

immunocytochemia

metody morfometryczne

metody cytogenetyczne i molekularne

biomarkery nowotworowe

EPIDEMIOLOGIA NOWOTWORÓW

ETIOPATOGENEZA NOWOTWORÓW

czynniki rakotwórcze

czynniki chemiczne

promieniowanie ultrafioletowe i jonizujące

inne czynniki fizyczne

wirusy onkogenne

Helicobacter pylori

molekularno-genetyczne podstawy choroby nowotworowej

onkogeny i onkoproteiny

geny supresorowe transformacji nowotworowej

geny regulujące apoptozę

geny regulujące naprawę dna

telomery i telomeraza

molekularne mechanizmy transformacji i progresji nowotworowej

inicjacja transformacji nowotworowej

progresja (angiogeneza, naciekanie, przerzuty).

czynniki predysponujące do rozwoju nowotworów złośliwych

predyspozycje dziedziczne

wiek

płeć

dieta

rasa

MECHANIZMY PRZECIWNOWOTWOROWE

OBJAWY KLINICZNE ZWIĄZANE Z NOWOTWOREM

zespoły paraneoplastyczne

wyniszczenie nowotworowe

STOPIEŃ ZAAWANSOWANIA KLINICZNEGO NOWOTWORU

Neoplasma czyli nowotwór oznacza dosłownie „nowy twór” czyli „nowy rozrost”. Według podanej prawie 50 lat temu definicji Willisa nowotwór jest to nieprawidłowa tkanka, która rozrasta się w nadmiarze i w sposób nieskoordynowany z tkankami prawidłowymi, przy czym nadmierna proliferacja utrzymuje się pomimo wyeliminowania czynnika, który ją wywołał. Trzeba jeszcze dodać, że nadmiernej proliferacji towarzyszą zaburzenia różnicowania komórek, że jest ona bezcelowa dla organizmu i dla niego szkodliwa oraz, że nowotwór do pewnego stopnia rośnie autonomicznie chociaż jego wzrost jest uzależniony od dopływu krwi gospodarza i niekiedy od stymulacji hormonalnej. Nowotwór może powstać z każdej tkanki, której komórki zachowały zdolność do rozmnażania się. A zatem, nowotwory nie powstają z dojrzałych neuronów lub kardiomiocytów. Nowotwory występują u ludzi i u zwierząt. Znane są od niepamiętnych czasów. Wzmianki o nowotworach człowieka można znaleźć na tabliczkach z Babilonu zapisanych pismem klinowym. Hipokrates opisał raka sutka oraz podzielił nowotwory na łagodne i złośliwe. Dla tych drugich wprowadził nazwę karkinos (krab albo rak). Przypuszczalnie nazwa ta wzięła się stąd, że makroskopowo, na obwodzie zaawansowanego raka sutka rosnącego w postaci guza zauważył wypustki wnikające do otaczających tkanek co przypominało kraba z jego odnóżami. Niewykluczone, że nazwa rak miała podkreślać, że tak jak kraba trudno oderwać do podłoża, do którego się przyczepił tak trudno pozbyć się raka - nowotworu. Zasady współczesnej histologicznej diagnostyki nowotworów opracował Virchow. Pozwoliły one na wyodrębnienie nowotworów z grupy guzów (tumores). Naukę zajmującą się nowotworami nazywamy onkologią (onkos - guz). Jednak „guz” jest pojęciem szerszym od nowotworu. Guzy mogą być nowotworowe i nie nowotworowe np. zapalne, krwotoczne i inne. A zatem, określenia „guz” i „nowotwór” nie są synonimami.

Nowotwory dzielimy na niezłośliwe zwane też łagodnymi (neoplasma benignum) i złośliwe (neoplasma malignum), które w języku potocznym nazywa się błędnie rakami. Raki (carcinoma) są tylko pewną grupą nowotworów złośliwych, a mianowicie są to nowotwory złośliwe wywodzące się z komórek nabłonkowych. Utkanie nowotworowe może być w różnym stopniu zróżnicowane czyli podobne do tkanki, z której się nowotwór wywodzi. Im struktura nowotworu jest bardziej zbliżona do tkanki prawidłowej tym jest on mniej złośliwy. Każdy nowotwór zbudowany jest z proliferujących komórek nowotworowych oraz łącznotkankowego podścieliska z naczyniami. W niektórych nowotworach komórki nowotworowe stymulują podścielisko do rozrostu (desmoplasia). Taki nowotwór jest twardy w dotyku. Pewne zmiany lub stany chorobowe niosą ze sobą zwiększone ryzyko wystąpienia nowotworu złośliwego.

NOWOTWORY ZŁOŚLIWE I ŁAGODNE - NAZEWNICTWO

Nazwa nowotworu pozwala wnioskować o jego histogenezie, obrazie mikroskopowym, niekiedy również makroskopowym a także o biologii guza co ma znaczenie dla wyboru metod leczenia i dla oceny rokowania.

Nazwę nowotworu łagodnego w jęz. łacińskim tworzy się przez dodanie końcówki „oma” do nazwy komórki lub tkanki, z której nowotwór ten się wywodzi (lub, w kierunku której się różnicuje). Wyjątek stanowią zmiany nienowotworowe takie jak: haematoma (krwiak) tuberculoma (gruźliczak), rhinoscleroma (twardziel), granuloma (ziarniniak), choristoma (odpryskowiak), hamartoma,.

Do nowotworów łagodnych pochodzenia nabłonkowego zaliczamy: gruczolaka (adenoma), brodawczaka (papilloma), torbielakogruczolaka lub torbielaka (cystadenoma vel cystoma), torbielakogruczolak brodawkowaty (cystadenoma papillare). Gruczolak jest nowotworem łagodnym wywodzącym się z nabłonka gruczołowego. Histologicznie nie zawsze musi on tworzyć cewki gruczołowe (np. gruczolak kory nadnercza - adenoma corticis glandulae suprarenalis). Nowotwory łagodne są szczegółowo omówione poniżej (str. 9). Zgodnie z podaną wyżej regułą tworzenia nazw, do nowotworów niezłośliwych pochodzenia mezenchymalnego należą np.: włókniak (fibroma) z komórek typu fibroblasta, mięśniak gładkokomórkowy (leiomyoma) z komórek mięśniowych gładkich, chrzęstniak (chondroma) z chrząstki, kostniak (osteoma) z osteoblastów, naczyniak (haemangioma) z naczyń krwionośnych, tłuszczak (lipoma) z tkanki tłuszczowej. Nowotwory łagodne wywodzące się z wielopotencjalnych komórek rozrodczych, które różnicują się w kierunku dojrzałych tkanek dwóch lub trzech listków zarodkowych (np.: naskórek, przydatki skórne, tkanka glejowa, mięśniowa, nabłonek jelitowy, tarczyca, chrząstka) nazywamy potworniakami dojrzałymi (teratoma maturum). Występują one głównie w jajnikach i jądrach, niekiedy w przestrzeni zaotrzewnowej,lub wzdłuż tzw.”linii środkowej ciała”.

Choristoma i hamartoma rosną pod postacią guzów ale nie są nowotworami lecz zaburzeniami rozwojowymi. Hamartoma jest zbudowany z dojrzałych tkanek, które występują w danym narządzie ale „porozrzucanych bez ładu i składu”. Np. w hamartoma pulmonis widać chaotycznie ułożone: chrząstkę, fragmenty ściany oskrzeli, naczynia krwionośne, tkankę łączną włóknistą, mięśnie gładkie i tkankę limfatyczną. W choristoma fragmenty prawidłowo zbudowanej tkanki mają ektopowe umiejscowienie np. fragmenty trzustki w ścianie żołądka lub grupy komórek nadnercza pod torebką nerki.

Nazwy łacińskie nowotworów złośliwych również mają końcówkę „oma”. Nowotwory te dzielimy na dwie duże grupy a mianowicie na nowotwory pochodzenia nabłonkowego i mezenchymalnego. Rak (carcinoma) jest to złośliwy nowotwór wywodzący się z komórek nabłonkowych (lub różnicujący się w tym kierunku). Mięsak (sarcoma) jest to złośliwy nowotwór wywodzący się z (lub różnicujący się w kierunku) komórek i tkanek pochodzenia mezenchymalnego. Jest jeszcze mała grupa złośliwych nowotworów, które zbudowane są z elementów raka i mięsaka. Te nazywamy mięsakorakami (carcinosarcoma). Zgodnie z definicją do mięsaków należą m.in. liposarcoma (tłuszczakomięsak) z tkanki tłuszczowej, fibrosarcoma (włókniakomięsak) z tkanki łącznej, chondrosarcoma (chrzęstniakomięsak) z tkanki chrzęstnej, osteosarcoma (kostniakomięsak) z tkanki kostnej, haemangiosarcoma (mięsak naczyniowy) z tkanki naczyniowej, leiomyosarcoma (mięśniakomięsak gładkokomórkowy) z mięśni gładkich, rhabdomyosarcoma (mięśniakomięsak prążkowanokomórkowy).

Wśród raków, w zależności od kierunku różnicowania wyróżniamy m.in.: raki płaskonabłonkowe (carcinoma planoepitheliale) różnicujące się w kierunku nabłonka wielowarstwowego płaskiego często z cechami rogowacenia, gruczolakoraki (adenocarcinoma), które tworzą cewki gruczołowe i/lub wydzielają śluz, raki urotelialne (carcinoma urotheliale) różnicujące się w kierunku nabłonka przejściowego, raki niezróżnicowane (carcinoma non differentiatum) zbudowane z komórek nie wykazujących cech jakiegokolwiek różnicowania. Rak zarodkowy (carcinoma embryonale) występujący w jądrze i jajniku wywodzi się z komórek rozrodczych. W rozpoznaniu, do nazwy typu histologicznego raka dodajemy zwykle nazwę narządu, z którego ten rak się wywodzi. Niekiedy nazwa narządu jest już wbudowana w nazwę typu histologicznego raka np. carcinoma hepatocellulare (rak z komórek wątrobowych). Dodatkowe określenia oznaczają pewne cechy histologiczne lub czynnościowe raka. Np. rak galaretowaty (carcinoma gelatinosum) oznacza raka, którego komórki wytwarzają dużo śluzu pozakomórkowego, tak iż pojedyncze komórki lub całe gniazda komórek rakowych leża w „jeziorkach” śluzu. W raku brodawkowatym (carcinoma papillare) komórki rakowe tworzą brodawki. Niektóre określenia wyrażają również cechy makroskopowe raka. Np. w comedocarcinoma mammae (rak czopiasty sutka) podczas ucisku z powierzchni przekroju guza wydobywają się czopy odpowiadające martwiczo zmienionym komórkom rakowym wypełniającym przewody. Mianem torbielakogruczolakoraka brodawkowatego surowiczego (cystadenocarcinoma papillomatosum serosum) określamy guz jajnika, w którym makroskopowo widoczne są torbiele wypełnione surowiczym płynem, do światła których wpuklają się brodawki.

W wymienionych powyżej nowotworach wszystkie komórki zróżnicowane są w jednym kierunku. Ale są również nieliczne nowotwory wywodzące się z jednego listka zarodkowego, które są zbudowane z komórek różnicujących się w różnych kierunkach. Np. fibroadenoma, łagodny guz w sutku jest złożony z elementów nabłonkowych i podścieliska łącznotkankowego. Również w tzw. guzie mieszanym ślinianki (tumor mixtus) zwanym też gruczolakiem wielopostaciowym (adenoma pleomorphum) widoczne są elementy nabłonkowe wśród śluzowatego podścieliska niekiedy z ogniskami tkanki chrzęstnej. Uważa się, że guzy te wywodzą się z komórek nabłonkowych i komórek mioepitelialnych ślinianki. Do nowotworów zbudowanych z tkanek różnicujących się w różnych kierunkach (a wywodzących się z więcej niż jednego listka zarodkowego) należą wspomniane już potworniaki (teratoma). W nazwach nowotworów, których histogeneza nie jest jednoznacznie wyświetlona stosujemy eponimy, zarówno dla określenia nowotworów złośliwych (tumor Wilmsi, morbus Hodgkin, sarcoma Ewingi) jak i łagodnych (tumor Brenneri, tumor Whartini).

W odniesieniu do niektórych nowotworów złośliwych stosuje się historyczne opisowe nazwy np. czerniak złośliwy (melanoma malignum) chociaż dzisiaj wiadomo, że powinien się on nazywać melanocarcinoma. Z nazewnictwem pozostałych nowotworów czytelnik zapozna się w części szczegółowej. Dodamy tutaj tylko, że nowotwory złośliwe tkanki limfatycznej nazywają się chłoniakami złośliwymi (lymphoma malignum) a nowotwory złośliwe z komórek układu hematopoetycznego, białaczkami (leucaemia).

ZMIANY PRZEDNOWOTWOROWE I STANY PRZEDNOWOTWOROWE

W procesie transformacji nowotworowej ważną rolę odgrywa zwiększona proliferacja dlatego zmiany regeneracyjne, hiperplastyczne i dysplastyczne stanowią podłoże zmian i stanów przednowotworowych.

Stanem przednowotworowym nazywamy stan nienowotworowy (jednostkę chorobową), w którym jest zwiększone ryzyko wystąpienia nowotworu złośliwego. Inaczej mówiąc jest to choroba, która predysponuje do nowotworu złośliwego. Np. w colitis ulcerosa istnieje zwiększone (wraz z upływem lat) ryzyko wystąpienia gruczolakoraka jelita grubego, w xeroderma pigmentosum- raka skóry, w marskości wątroby- carcinoma hepatocellulare, w anaemia perniciosa - raka żołądka.

W wymienionych stanach przednowotworowych istnieje tylko zwiększone ryzyko wystąpienia nowotworu co oznacza, że u większości chorych z tymi zmianami nowotwory nie wystąpią. Znajmość tych stanów jest istotna, gdyż chorzy z nimi powinni być szczególnie dokładnie obserwowani i poddani testom diagnostycznym (np. cytologia ginekologiczna, kolposkopia). Pozwala to na wczesne wykrycie ewentualnych zmian przednowotworowych lub nowotworów, gdy mogą być one (wy)leczone radykalnie.

Zmianą przednowotworową (przedrakową) nazywamy lokalną zmianę morfologiczną z dysplazją, która niesie ze sobą zwiększone ryzyko wystąpienia nowotworu złośliwego (raka). Inaczej mówiąc z takiej zmiany może rozwinąć się nowotwór złośliwy. Np. adenoma villosum w jelicie grubym stanowi podłoże rozwoju gruczolakoraka, leucoplakia błony śluzowej jamy ustnej, pochwy lub prącia, dysplasia w szyjce macicy, dysplasia nabłonka oskrzelowego u palaczy papierosów są związane ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia raka płaskonabłonkowego, hyperplasia atypica w przewodach sutka - raka śródprzewodowego, hyperplasia adenomatosa atypica endometrii - gruczolakoraka trzonu macicy a keratosis solaris cutis - raka skóry.

CECHY NOWOTWORÓW ZŁOŚLIWYCH I ŁAGODNYCH

Nowotwory niezłośliwe i złośliwe różnią się przebiegiem klinicznym ponieważ istnieją między nimi fundamentalne różnice na poziomie morfologicznym, immunocytochemicznym, molekularnym i czynnościowym.

CECHY MAKROSKOPOWE NOWOTWORÓW ZŁOŚLIWYCH.

Do najważniejszych cech nowotworu złośliwego należą naciekanie i niszczenie okolicznych tkanek oraz zdolność do dawania przerzutów do węzłów chłonnych lub odległych narządów, gdzie komórki nowotworowe zagnieżdżają się i mogą dawać dalsze przerzuty. Nowotwory łagodne przeciwnie, nie naciekają okolicznych tkanek i nie dają przerzutów. Te dwie cechy, naciekanie i przerzuty ostatecznie decydują o losie chorego z nowotworem złośliwym. Jest jeszcze szereg innych cech które różnią nowotwory złośliwe od łagodnych.

Tab. 8.1 CECHY RÓŻNICUJĄCE NOWOTWORY ZŁOŚLIWE I ŁAGODNE.

	Nowotwory
cecha	łagodne	złośliwe
naciekanie podścieliska	nie ma	jest
Przerzuty	nie ma	są
naciekanie naczyń	nie ma	jest
Wzrost	powolny	szybki
otorebkowanie	zwykle jest	nie ma
wznowy miejscowe	nie ma	są
budowa histologiczna	zróżnicowana	cechy anaplazji
angiogeneza	niewielka	duża
heterogenność^a	mała	bardzo duża
^ana poziomie molekularnym i morfologicznym

Naciekanie podścieliska i przerzuty.

Nowotwory złośliwe rozrastać się mogą ze skóry i błon śluzowych lub z tkanek położonych głęboko. Raki skóry rosną na jej powierzchni pod postacią tworów kalafiorowatych lub grzybiastych (wzrost egzofityczny). Jednocześnie naciekają w głąb tkanek (wzrost mezofityczny). Niekiedy raki tworzą głębokie owrzodzenie (rak wrzodziejący, carcinoma ulcerosum). W brzegach i dnie takiego owrzodzenia gniazda komórek rakowych naciekają w głąb tkanek otaczających (wzrost endofityczny). Owrzodzenie może drążyć głęboko i penetrować do okolicznych narządów np. do pęcherza lub odbytnicy w raku części pochwowej szyjki macicy lub do oczodołu lub jamy czaszki przy rakach podstawnokomórkowych skóry twarzy (carcinoma basocellulare). Owrzodzenie skóry nie musi być spowodowane rakiem skóry. Niekiedy rak rosnący głęboko w tkance (np. sutka) rozrastając się nacieka i niszczy skórę doprowadzając do rozległego owrzodzenia. Destrukcyjny, naciekający rozrost jest jedną z podstawowych cech nowotworów złośliwych. Nowotwory złośliwe rosnące głęboko w tkankach nie mają torebki, a różnej wielkości gniazda komórek rakowych naciekają sąsiadujące tkanki wnikając do nich głęboko. Dlatego zewnętrzny obrys nowotworów złośliwych i kształt całego guza jest nieregularny (w przeciwieństwie do okrągłych, dobrze odgraniczonych od otoczenia guzów łagodnych). W niektórych przypadkach makroskopowo guz złośliwy sprawia wrażenie dobrze odgraniczonego, dopiero badaniem mikroskopowym widoczne jest naciekanie otaczających tkanek (np. mięśni szkieletowych, ściany żołądka lub tkanki płucnej). Niektóre raki rosną całkowicie endofitycznie naciekając w sposób rozlany narząd, z którego się wywodzą. Np. rak włóknisty żołądka (carcinoma scirrhosum ventriculi) nie tworzy wyraźnego guza. Komórki rakowe naciekają pojedynczo lub małymi grupami wszystkie warstwy ściany żołądka od błony śluzowej począwszy a na błonie surowiczej kończąc. Rozrostowi temu towarzyszy desmoplazja. Wskutek tego, cała ściana żołądka jest znacznie pogrubiała, twarda, sztywna a światło zwężone. Barwa oraz spoistość tkanki rakowej zależy od ilości tkanki łącznej. Wspomniany wyżej carcinoma scirrhosum ventriculi, ma spoistość twardą co jest spowodowane dużą ilością tkanki łącznej w utkaniu guza. Podobnie twardą (jak kamień) spoistość mają niektóre raki sutka cechujące się desmoplazją. Powodują one również bliznowate zaciągnięcie tkanki gruczołu i skóry nad rakiem. Raki, które w swym zrębie zawierają niewielką ilość tkanki łącznej mają barwę białawo-żółtawą, są kruche i miękkie, konsystencji tkanki mózgowo-rdzeniowej dlatego dawniej określano je jako raki rdzeniaste (carcinoma medullare). Jest to określenie cechy makroskopowej raka. Należy je odróżnić od histologicznego znaczenia carcinoma medullare, które ma ściśle określone cechy mikroskopowe w tarczycy (carcinoma medullare glandulae thyreoideae) i w sutku (carcinoma medullare mammae). Nowotwory złośliwe wywodzące się z tkanek pochodzenia mezenchymalnego, makroskopowo barwą i spoistością przypominają surowe mięso ryby, stąd nazwa mięsak (sarcoma). Na przekroju złośliwych guzów nowotworowych widoczne są często zmiany martwicze i krwotoczne (należące do rzadkości w guzach łagodnych). Zmiany martwicze są kruche, barwy żółtawej, gdy ulegają przebiciu (np. do jamy macicy) mogą powstać jamy.

Gniazda komórek nowotworu złośliwego nie tylko naciekają okoliczne tkanki ale także znajdujące się w nich naczynia chłonne i krwionośne. Dostawszy się do światła naczyń, komórki nowotworowe mogą rozsiewać się drogą krwi i limfy po całym organizmie. W sprzyjających okolicznościach mogą się zagnieździć w odległych narządach gdzie ulegają proliferacji i stają się nowym guzem nowotworowym zwanym przerzutem (metastasis). Drogą naczyń limfatycznych przerzuty rozwijają się najpierw w najbliższych węzłach chłonnych a następnie wzdłuż spływu chłonki. Ze względu na istnienie anastomoz żylno-limfatycznych lub z innych powodów najbliższe węzły chłonne mogą zostać pominięte a przerzuty mogą wystąpić od razu w miejscach odległych. Dawniej sądzono, że nowotwór rozsiewa się na drodze: guz pierwotny → regionalne węzły chłonne → przerzuty wisceralne (trzewne). Dzisiaj wiadomo, że od samego początku mogą istnieć mikroprzerzuty drogą hematogenną z pominięciem drogi limfatycznej. Dlatego obecność przerzutów w węzłach chłonnych regionalnych jest nie tylko wyrazem stopnia klinicznego zaawansowania nowotworu ale przede wszystkim wyrazem stosunku gospodarz/guz. Warto pamiętać, że powiększenie regionalnych węzłów chłonnych może oznaczać obecność przerzutów ale może być też spowodowane odczynowym rozrostem węzłów (lymphadenitis hyperplastica) w odpowiedzi na oddziaływanie spływających do węzłów antygenów martwiczo zmienionych komórek nowotworowych. Przerzuty powstające drogą krwionośną mogą rozrastać się w każdym narządzie ale najczęściej występują w płucach i wątrobie. Guzy przerzutowe są najczęściej liczne, okrągłe, dobrze odgraniczone, różnej wielkości, na przekroju miękkie. Przerzuty zawierają niewiele podścieliska łącznotkankowego dlatego w ich części środkowej zwykle dochodzi do zmian martwiczych , które wywołują pępkowate zaciągnięcie na szczycie makroskopowo widocznego przerzutu (szczególnie dobrze widoczne w przerzutach uwypuklających się ponad powierzchnię wątroby). Raki wykazują skłonność do szerzenia się głównie drogą naczyń chłonnych, mięsaki głównie naczyniami krwionośnymi. Stąd przy rozpoznaniu raka należy poszukiwać przerzutów przede wszystkim w regionalnych węzłach chłonnych (np. u chorej z rakiem sutka, w węzłach pachowych) a przy rozpoznaniu mięsaka głównie w płucach. Nie jest to stuprocentową regułą albowiem raki nierzadko dają przerzuty również drogą naczyń krwionośnych (do płuc, kości, mózgu) a mięsaki (rzadziej) mogą przerzutować do węzłów chłonnych. Hematogenny rozsiew nowotworu złośliwego może odbywać się drogą naczyń żylnych lub tętniczych. W pierwszym przypadku przerzuty najczęściej występują w wątrobie i płucach ponieważ krew z żyły wrotnej spływa do wątroby a krew z żył głównych górnej i dolnej przez prawy przedsionek i prawą komorę serca do płuc. Niektóre raki mają predylekcję do naciekania większych żył i wzrostu w ich świetle. Rak z komórek wątrobowych (carcinoma hepatocellulare) „lubi” naciekać odgałęzienia żyły wrotnej lub wątrobowej. Podobnie rak nerki (carcinoma renis) może wrastać do światła żyły nerkowej i rosnąc w jej świetle na kształt ogona zakrzepu przyściennego przedostać się do żyły głównej dolnej a nawet do prawego przedsionka. Do krążenia tętniczego komórki nowotworowe mogą dostać się przechodząc przez przetoki tętniczo-żylne lub naczynia włosowate w płucach albo z przerzutów już utworzonych w płucach. Oprócz drogi limfatycznej i krwionośnej komórki nowotworów złośliwych mogą się szerzyć drogą płynu mózgowo-rdzeniowego (np. w medulloblastoma) oraz wszczepiając się do surowiczych jam ciała (np. do otrzewnej i opłucnej w raku jajnika (carcinosis pleurae et peritonei).Wszczepom do otrzewnej, opłucnej lub osierdzia towarzyszy zwykle płyn wysiękowy. Nakłuwając odpowiednią jamę surowiczą można badaniem cytologicznym rozpoznać w tym płynie obecność komórek rakowych. Zdolność do tworzenia wszczepów nie jest wyłączną cechą nowotworów złośliwych. Wszczepy błony śluzowej trzonu macicy do tkanki podskórnej i mięśni ściany brzucha mogą być przyczyną gruczolistości (endometriosis), która klinicznie daje objawy guza a nie jest nowotworem. Prawdopodobieństwo wystąpienia przerzutów zwiększa się wraz ze wzrostem rozmiarów guza i jego frakcji proliferacyjnej. Dlatego ocena wielkości guza jest jednym z podstawowych parametrów (parametr T) w międzynarodowym systemie TNM oceny stopnia klinicznego zaawansowania nowotworu. Z tego związku wynika inna ogólna zasada: im mniejszy nowotwór tym większy odsetek wyleczeń. Zrozumiałym też się staje nacisk położony na działania profilaktyczne, które mają na celu wykrycie jak najmniejszych zmian (np. mammografia, badanie cytologiczne ginekologiczne, (ang. PAP smear) dla wczesnego wykrycia odpowiednio raka sutka i raka części pochwowej szyjki macicy lub nawet zmian przedrakowych). Pamiętać jednak należy, że istnieją wyjątki od tych ogólnych reguł tzn. niektóre bardzo małe guzy mogą szybko dać liczne przerzuty, szybko rosnące guzy mogą nie dawać wcześnie przerzutów i na odwrót, niektóre bardzo dobrze zróżnicowane nowotwory mogą dawać rozsiane przerzuty.

Na podstawie badania patomorfologicznego guza pierwotnego nie można jednoznacznie ustalić, czy u danego chorego obecne są (niewidoczne badaniami klinicznymi) mikroprzerzuty. A to właśnie one często decydują o losie chorego, u którego nowotwór wycięto miejscowo radykalnie. Ale w niektórych nowotworach, np. w raku sutka znanych jest szereg tzw. czynników prognostycznych (ocenianych w preparatach histologicznych metodami morfologicznymi, cytometrycznymi i immunohistochemicznymi). Szczegółowa analiza tych czynników pozwala ocenić statystyczne prawdopodobieństwo wystąpienia przerzutów i na tej podstawie zakwalifikować konkretnego chorego do grupy dużego lub małego ryzyka wznowy z oczywistymi implikacjami terapeutycznymi. Badaniami immunocytochemicznymi z przeciwciałami monoklonalnymi przeciwko keratynom można wykazać obecność mikroprzerzutów (nawet pojedynczych komórek rakowych) w trepanobiopsji szpiku kostnego. Jednak znaczenie kliniczne wyników tych badań nie jest jeszcze jednoznacznie ustalone.

Ponieważ komórki nowotworu złośliwego naciekają okoliczne tkanki pojedynczo lub w małych grupach mogą się one znajdować w sporej odległości od głównej masy guza, wśród otaczających guz tkanek prawidłowych. Niedoszczętne wycięcie lub wycięcie guza ze zbyt małym marginesem często powoduje, że w pobliżu blizny pooperacyjnej odrastają guzki nowotworowe. Mówimy, że jest to nawrót albo wznowa (recidiva).

CECHY MAKROSKOPOWE NOWOTWORÓW ŁAGODNYCH

Nowotwory łagodne mogą rozrastać się w tkankach i narządach lub wypuklać się ponad powierzchnię skóry i błon śluzowych (Ryc. 8.1).

Ryc 8.1. jest rysunek

Nowotwory, które rosną w głębi tkanek mają postać kulistych guzów litych lub torbielowatych. Rosną miejscowo, w sposób rozprężający, nie naciekają okolicznych tkanek, często mają włóknistą torebkę i nigdy nie dają przerzutów. Nowotwory łagodne są dobrze odgraniczone od okolicznych tkanek nawet gdy nie mają torebki. Dlatego wystarczy wycięcie guza z małym marginesem zdrowej tkanki. Nawroty nie powstają. Torebka nowotworu łagodnego powstaje z pozostałej tkanki łącznej, która znajdowała się między komórkami parenchymatycznymi, które uległy zanikowi z ucisku wywieranego przez rosnący łagodny guz. Jednym z wyjątków jest naczyniak (haemangioma), który nie ma torebki i może mieć nieregularny obrys ponieważ rośnie wciskając się nieregularnie pomiędzy utkanie narządu, w którym się rozrasta. Nowotwory łagodne na przekroju mogą przypominać spoistością i barwą otaczającą tkankę (np. mięśniaki macicy) ale też mogą się od niej znacznie różnić (np. naczyniaki wątroby). Nowotwory łagodne rosną powoli dlatego zazwyczaj zawierają odpowiednią liczbę naczyń koniecznych do ich odżywienia. Wyjątkowo mogą się w nich zdarzać zaburzenia ukrwienia w wyniku np. skrętu szypuły i wtedy dochodzi do krwotoków lub martwicy. W wyniku zaburzeń ukrwienia mogą też wystąpić zmiany włóknisto-szkliste (np. w mięśniakach). Nowotwory łagodne torbielowate występują szczególnie często w jajnikach pod postacią jedno- lub wielokomorowych torbieli różnej wielkości. Nazywamy je torbielakami (cystoma) lub torbielakogruczolakami (cystadenoma). Torbiele wyścielone są nowotworowo rozrastającym się nabłonkiem, który wydziela treść surowiczą (cystadenoma serosum) lub śluzową (cystadenoma mucinosum). Gdy nabłonek torbielaków rozrasta się brodawkowato do światła torbieli mówimy o torbielakogruczolaku brodawkowatym (cystadenoma papillare). Brodawczakami (papilloma) nazywamy nowotwory łagodne skóry i błon śluzowych, które uwypuklają się ponad poziom okolicznych tkanek i mają nierówną powierzchnię pokrytą delikatnymi brodawkowatymi wypustkami. Brodawczaki szczególnie często występują w pęcherzu moczowym gdzie noszą nazwę brodawczaków urotelialnych (papilloma urotheliale). Mogą też wystąpić wewnątrz przewodów wyprowadzających sutka. Nazywają się wtedy brodawczakami wewnątrzprzewodowymi (papilloma intraductale). Część uwypuklających się nowotworów łagodnych ma kształt obłego, uszypułowanego, buławowatego tworu rosnącego w kształcie polipa. Nazwa polip jest pojęciem klinicznym, określa tylko kształt zmiany, która może być nowotworem, procesem zapalnym lub powstawać na skutek zmian obrzękowych. Polip lub brodawczak stanowią przykłady rozrostu egzofitycznego. Na ogół są one pokryte nieuszkodzonym nabłonkiem. Gdy na powierzchni występują niewielkie nadżerki (erosio) objawem klinicznym będzie krwawienie. Dlatego krwiomocz (haematuria) jest częstym objawem wspomnianego brodawczka urotelialnego, a krwista wydzielina z brodawki sutka - brodawczaka wewnątrzprzewodowego.

SZYBKOŚĆ WZROSTU

Nowotwory różnią się szybkością wzrostu. Większość nowotworów złośliwych rośnie szybko podczas gdy nowotwory łagodne rosną bardzo powoli powiększając się stopniowo w ciągu wielu lat. Od tej zasady istnieją jednak bardzo liczne wyjątki. Szybkość wzrostu guza zależy od wielu czynników m.in. od unaczynienia guza, wpływów hormonalnych ale przed wszystkim od stopnia zróżnicowania nowotworu. Guzy niskozróżnicowane rosną szybko (np. carcinoma microcellulare czyli rak drobnokomórkowy w płucu), nowotwory dobrze zróżnicowane (a takimi są nowotwory łagodne) rosną wolno. Guzy nowotworowe nie rosną ze stałą prędkością. Np. wzrost mięśniaków macicy (leiomyomata) (łagodnych nowotworów, których wzrost jest hormonozależny) może ulegać znacznemu przyspieszeniu w ciąży natomiast po menopauzie ich wzrost ulega spowolnieniu, występuje zanik i zmiany wsteczne pod postacią włóknienia i szkliwienia. Nagłe krwawienie do torbielowatego nowotworu łagodnego (np. do gruczolaka tarczycy, adenoma glandulae thyreoideae) może klinicznie sprawiać wrażenie szybkiego wzrostu guza. Niektóre wolno rosnące nowotwory złośliwe mogą nagle wykazywać przyspieszony wzrost z przerzutami najprawdopodobniej w wyniku wyodrębnienia się nowego, bardziej złośliwego subklonu komórek nowotworowych.

CECHY MIKROSKOPOWE NOWOTWORÓW.

Chociaż cechy makroskopowe nowotworów łagodnych i złośliwych różnią się znacznie to jednak nie są wystarczająco specyficzne aby na ich podstawie można było ustalić rozpoznanie. Cechy makroskopowe mogą jedynie sugerować złośliwy lub łagodny charakter zmiany. W każdym przypadku podejrzenia zmiany nowotworowej należy wykonać badanie mikroskopowe. Poniżej omówimy cechy cytologiczne i histologiczne nowotworów.

Kierunek i stopień zróżnicowania nowotworu.

Zanim przystąpimy do opisu cech mikroskopowych nowotworów koniecznym jest wyjaśnienie podstawowych pojęć jakimi są zróżnicowanie nowotworu oraz anaplazja. Z punktu widzenia zróżnicowania nowotworu wyróżniamy kierunek zróżnicowania oraz stopień zróżnicowania (zwany też stopniem dojrzałości) nowotworu. Istniejący w genomie danej komórki „program” określa kierunek zróżnicowania na poziomie DNA, RNA i białek, który ma odbicie w fenotypie komórki. A więc, komórka może różnicować się w kierunku komórki nabłonkowej (posiada cechy fenotypowe komórek nabłonkowych) a jeszcze ściślej w kierunku np. komórki nabłonka gruczołowego, wielowarstwowego płaskiego lub komórki wątrobowej. Może też różnicować się w kierunku różnych tkanek pochodzenia mezenchymalnego np. w kierunku mięśni gładkich czy tkanki tłuszczowej. Chociaż w większości przypadków kierunek różnicowania odźwierciedla tkankę, z której nowotwór się wywodzi np. nowotwory złośliwe różnicujące się w kierunku komórek mięśni gładkich (leiomyosarcoma) rzeczywiście wywodzą się z komórek mięśni gładkich (np. mięśnia macicy) to jednak niekiedy kierunek różnicowania niektórych części nowotworu nie zgadza się z rodzajem zróżnicowania komórek, które stanowiły punkt jego wyjścia. Np. część komórek rakowych niektórych gruczolakoraków może wykazywać cechy różnicowania neuroendokrynnego pomimo iż nie wywodzą się one z komórek neuroendokrynnych. Jest to wyrazem heterogenności budowy histologicznej nowotworów. Wyrazem różnorodnego różnicowania się komórek nowotworowych jest również wydzielanie niektórych hormonów przez komórki raka oskrzela nie endokrynnego pochodzenia. W trakcie rozwoju guza różne klony komórek nowotworowych uzyskują z czasem różnego rodzaju mutacje, które mogą pozwolić im na uzewnętrznienie innego fenotypu (czasem o innym kierunku, a niekiedy o innym stopniu zróżnicowania, dany klon komórek może też uzyskać i jedno i drugie). Kierunek różnicowania nowotworu można rozpoznać metodami morfologicznymi (na poziomie mikroskopu świetlnego). Natomiast gdy na podstawie oceny w mikroskopie świetlnym nowotwór jest tak nisko zróżnicowany, że nie można określić kierunku jego różnicowania, można ten kierunek ustalić stosując mikroskopię elektronową,metody histochemiczne, immunohistochemiczne lub metody biologii molekularnej. Np. obecność LCA na powierzchni komórek nowotworu złośliwego świadczy o różnicowaniu się w kierunku komórek układu limfatycznego i pozwala rozpoznać chłoniaka złośliwego. Kierunek różnicowania nowotworu jest ważną informacją o znaczeniu klinicznym np. raki mają inne rokowanie niż chłoniaki złośliwe, gruczolakoraki wytwarzające śluz są zwykle mało wrażliwe na radioterapię jak i na wiele cytostatyków. Możemy więc mówić o ocenie kierunku różnicowania komórek nowotworowych na poziomie mikroskopu świetlnego lub elektronowego (różnicowanie morfologiczne) lub na poziomie histochemii, immunohistochemii lub molekularnym (różnicowanie czynnościowe).

Stopień zróżnicowania nowotworu wyznacza stopień jego podobieństwa do tkanki macierzystej oznaczany w badaniu histopatologicznym na poziomie mikroskopu świetlnego. Najwyższy stopień zróżnicowania (dojrzałości) ma oczywiście dojrzała prawidłowa tkanka (np. mięśnia macicy). Jeżeli komórki nowotworowe morfologicznie przypominają dojrzałą tkankę mówimy, że nowotwór jest dobrze zróżnicowany lub wysokodojrzały. Nowotwór wykazuje zwykle mniejszy stopień zróżnicowania niż dojrzała tkanka, z której się on wywodzi. Ogólnie można powiedzieć, że nowotwory łagodne wykazują bardzo duży stopień zróżnicowania (dojrzałości), który upodabnia je prawie zupełnie do tkanki dojrzałej. Np. komórki mięśniaka macicy w dużym powiększeniu mikroskopu świetlnego nie można odróżnić od komórki prawidłowego mięśnia macicy. O nieco mniejszym (ale nadal bardzo wysokim) stopniu zróżnicowania niż tkanka mięśnia macicy świadczy tylko inna mikroarchitektura mięśniaka. Komórki nowotworowe tworzą pęczki biegnące w różnych (nie tak jak w normalnym mięśniu) kierunkach, widać stłoczenie komórek tzn. większą liczbę komórek / mm² tkanki niż w mięśniu oraz tworzą one makroskopowo lub mikroskopowo wyodrębniony od pozostałego mięśnia guzek. Stopień zróżnicowania komórek nowotworów złośliwych jest różny. Z jednej strony mikroskopowe cechy morfologiczne niektórych nowotworów złośliwych są bardzo zbliżone do tkanki dojrzałej np. rogowaciejący rak płaskonabłonkowy (carcinoma planoepitheliale keratodes), niektóre raki pęcherzykowe tarczycy, niektóre mięśniakomięsaki (leiomyosarcoma) macicy lub tzw. lipoma - like liposarcoma. O takich zmianach mówimy, że są wysoko zróżnicowane (wysoko dojrzałe). Inne nowotwory mają strukturę zupełnie niezróżnicowaną. Są one zbudowane z komórek tak prymitywnych iż trudno często rozpoznać z jakiej tkanki dany nowotwór się wywodzi lub w jakim kierunku różnicuje. Te nowotwory nazywa się nisko zróżnicowanymi nisko dojrzałymi albo niezróżnicowanymi (anaplastycznymi). Anaplazja oznacza brak zróżnicowania. A zatem, anaplastyczny nowotwór to taki, który jest tak nisko zróżnicowany, że nie można określić jego kierunku różnicowania na podstawie badania w mikroskopie świetlnym. Nowotwór taki może „uchylić rąbka tajemnicy kierunku swojego różnicowania” gdy zastosujemy metody histo- czy immunohistochemiczne. Wykazanie obecności śluzu w komórkach raka wskaże, że jest on gruczolakorakiem (różnicuje się w kierunku nabłonka gruczołowego). Wykazanie obecności keratyny w cytoplazmie w większości przypadków świadczy o tym, że mamy do czynienia z rakiem. Jednak wykazanie w/wym metodami kierunku różnicowania nie zmienia faktu, że jest to nowotwór nisko zróżnicowany (anaplastyczny) ponieważ o niskim stopniu jego zróżnicowania decyduje brak odpowiednich cech morfologicznych widocznych w mikroskopie świetlnym. Nowotwory o niskim stopniu zróżnicowania (czyli o dużej anaplazji) mają zwykle znacznie gorsze rokowanie niż nowotwory o wysokim stopniu zróżnicowania. Wysokozróżnicowane nowotwory złośliwe mogą sprawiać duże trudności diagnostyczne w rozpoznaniu różnicowym ze zmianami łagodnymi. W nowotworach niskozróżnicowanych istnieją trudności innego rodzaju. Nie ma wątpliwości, że są to zmiany złośliwe, natomiast mogą być duże trudności w ustaleniu kierunku różnicowania (czyli typu histologicznego nowotworu). Pomiędzy tymi dwoma skrajnościami znajdują się nowotwory o średnim stopniu zróżnicowania.

Cytologiczne i histologiczne cechy złośliwości.

Komórki nowotworów złośliwych o dużej anaplazji cechują się konstelacją cech morfologicznych (i czynnościowych), które można nazwać cechami cytologicznej (gdy dotyczą komórek) i histologicznej (gdy dotyczą architektury tkanki nowotworowej) złośliwości

Ryc 8.2. Milkrofotografia B str 73 atlasu

Należą do nich:

* Zwiększenie stosunku jądrowo-cytoplazmatycznego czyli wzrost objętości jądra w stosunku do cytoplazmy.

* Polimorfizm (różnorodność) wielkości, kształtu i zabarwienia jąder i całych komórek. W guzach o dużej anaplazji nie można znaleźć dwóch takich samych jąder! Widać natomiast często komórki olbrzymie jedno- i wielojądrowe. W takich wielojądrowych komórkach jądra różnią się znacznie wielkością, kształtem i zabarwieniem (w nienowotworowych komórkach olbrzymich wielojądrowych np. w komórkach Langhansa lub komórkach typu ciał obcych jądra są podobnej wielkości, kształtu i zabarwienia).

* Hiperchromazja jąder (nadmierna barwliwość) spowodowana wzrostem zawartości DNA.

* Heterochromazja jąder (różna intensywność zabarwienia chromatyny w różnych miejscach jądra). Miejsca jasne i ciemne są następstwem nierównomiernego rozmieszczenia grud chromatyny na terenie jądra.

* Nieregularny kształt i wielkość oraz różne zabarwienie chromocentrów, czyli grud chromatyny jądrowej (w jądrach komórek prawidłowych chromatyna jest drobnoziarnista i równomiernie rozproszona w jądrze co powoduje, że jądro jest równomiernie zabarwione).

* Nieregularny obrys jąder . Obrys ten nie jest owalny lub okrągły (jak w komórkach prawidłowych), ale widoczne są wcięcia lub ostre kanty.

* Błona jądrowa nie jest cienką kreską jednakowej grubości (jak w komórkach prawidłowych), ale jest nieregularnie pogrubiała.

* Duże (ogromne) jąderka o nieregularnym kształcie lub po kilka jąderek w jądrze.

* Patologiczne mitozy tzn. wielobiegunowe metafazy w kształcie litery X, Y, H lub inne nieprawidłowe ułożenie chromosomów. Zwykle, choć nie zawsze, w nowotworach złośliwych występuje zwiększona liczba figur podziału mitotycznego. W wielu nowotworach tzw. indeks mitotyczny, czyli odsetek komórek w stadium podziału mitotycznego ma znaczenie rokownicze. Trzeba w tym miejscu dodać, że zwiększona liczba mitoz występuje w szeregu tkanek nienowotworowych jak np. w szpiku kostnym lub w nabłonku jelita czyli w tych tkankach, w których komórki podlegają ciągłej odnowie.

* Anarchia architektoniczna. Gniazda komórek nowotworowych nie tworzą dobrze zorganizowanych struktur. Komórki nowotworowe tracą tzw. biegunowość (tkanki prawidłowe mają strukturę zorganizowaną, np. w sutku są zraziki i przewody, w których komórki zachowują biegunowy układ tzn. jądra znajdują się zwykle w części podstawnej komórki, przeciwległej do części szczytowej). Pewne cechy histoformatywne nowotworu są wszakże ważnym elementem diagnostyki mikroskopowej. W nowotworach dobrze zróżnicowanych stwierdza się pewne struktury, które naśladują np. nabłonek wielowarstwowy płaski, cewki gruczołowe lub chrząstkę. Obrazy te są jednak karykaturą struktur spotykanych w prawidłowych dojrzałych tkankach.

* Naciekanie podścieliska (infiltratio neoplasmatica).

Należy wyraźnie podkreślić, że żadna z wyżej wymienionych cech złośliwości nie jest patognomoniczna dla nowotworu złośliwego tzn. nie można oprzeć rozpoznania tylko na obecności jednej z nich. Rozpoznanie nowotworu złośliwego opiera się na konstelacji przynajmniej kilku z wymienionych cech, których liczba i nasilenie może być różna w różnych nowotworach. Im nowotwór złośliwy jest bardziej anaplastyczny tym więcej z tych cech występuje w jego utkaniu i tym bardziej są one nasilone. W nowotworach wysoko zróżnicowanych występują tylko niektóre z w/wym cech złośliwości a ponadto są one słabo wyrażone. Wypada jeszcze dodać, że precyzyjne i prawidłowe rozpoznanie histopatologiczne wymaga dużego doświadczenia patologa, który także powinien brać pod uwagę dane kliniczne.

Struktura histologiczna guza na ogół nie zmienia się od momentu ustalenia rozpoznania chociaż szczególnie w przerzutach, niektóre klony rozrastających się komórek nowotworowych akumulując dodatkowe mutacje mogą uzyskiwać nowy, czasem bardziej złośliwy fenotyp. Zdarza się również, że w przerzutach jednorodnych nowotworów złośliwych jąder (np. „czystego” nasieniaka) ujawnia się inny składnik oporny na zastosowane leczenie (np. carcinoma embryonale) wskazując, że guz pierwotny jądra był w rzeczywistości nowotworem niejednorodnym, zbudowanym z dwóch typów histologicznych. Niekiedy występuje przemiana łagodnego guza nowotworowego w nowotwór złośliwy lub miejscowo złośliwy. Np. przemiana włókniakogruczolaka (fibroadenoma) sutka w guz liściasty (tumor phyllodes) lub gruczolaka (adenoma) tarczycy w raka (carcinoma). Niektóre nowotwory złośliwe mogą bardzo rzadko ulegać spontanicznej regresji lub dojrzewaniu np. przemiana nerwiaka zarodkowego (neuroblastoma) w nerwiaka zwojowego (ganglioneuroma). Częściej zjawisko to występuje w nerwiaku zarodkowym pod wpływem chemioterapii.

O nowotworze mówimy, że jest łagodny lub złośliwy na podstawie jego biologicznego charakteru i przebiegu klinicznego, o których z kolei można wnioskować w oparciu o cechy mikroskopowe. Można więc mówić o złośliwości biologicznej, klinicznej i histopatologicznej nowotworu. Złośliwość biologiczna określona jest na poziomie molekularno-genetycznym, złośliwość kliniczną określają nie tylko cechy biologiczne guza ale również jego lokalizacja, stan ogólny i wiek chorego, oporność na leczenie. Złośliwość histologiczną określa zespół wyżej opisanych cech morfologicznych. Nie zawsze morfologiczne cechy złośliwości odpowiadają biologicznemu charakterowi nowotworu. Np. w carcinoma medullare mammae stwierdzamy wybitną anaplazję komórek rakowych a rak ten ma względnie dobre rokowanie. W większości przypadków nowotwór złośliwy doprowadza do zgonu chorego a nowotwór łagodny nie. Są jednak wyjątki. Niektóre nowotwory złośliwe rosną bardzo powoli i późno dają przerzuty, (np. carcinoma mucinosum mammae). Chorą można wyleczyć zabiegiem operacyjnym. Z drugiej strony nowotwory łagodne w niektórych umiejscowieniach mogą być niebezpieczne dla życia chorego. Np. łagodny nowotwór typu myxoma w lewym przedsionku serca może spowodować nagłą śmierć zamykając ujście żylne lewe. Oponiak (meningioma) lub inne łagodne guzy wewnątrzczaszkowe mogą zagrażać życiu ponieważ zwiększają ciśnienie wewnątrzczaszkowe. Zagrożenie życia może też wystąpić u chorego z łagodnym guzem chromochłonnym (phaeochromocytoma) nadnercza ze względu na nagłe skoki ciśnienia tętniczego krwi lub w wyspiaku trzustki (insulinoma) w którym może wystąpić nagła hypoglikemia.

Dysplazja i rak przedinwazyjny.

Gdy guz nowotworowy jest wyczuwalny dotykiem ma on około 1 cm średnicy. Na tym etapie składa się on już z około 10⁹ komórek nowotworowych. W niektórych przypadkach badaniem histologicznym można jednak uchwycić już zmianę przedrakową czyli tzw. dysplazję oraz raka w okresie przedinwazyjnym.

Dysplazja (dysplasia) dosłownie oznacza zaburzenie rozrostu i różnicowania. Dysplazja występuje głównie w nabłonku i obejmuje zaburzenia różnicowania komórek (czyli zmiany cytologiczne) wespół z zaburzeniami architektury nabłonka. Dysplazja w nabłonku wielowarstwowym płaskim (najlepiej poznana) cechuje się obecnością komórek wykazujących powiększenie, polimorfizm (kształtu i wielkości) i hiperchromazję jąder, zwiększoną liczbę mitoz (znajdujących się zwykle powyżej warstwy podstawnej) oraz zaburzeniem prawidłowego dojrzewania nabłonka

(Ryc 8.3). Mikrofoto A str 151 atlasu

W dysplazji zachowane jest częściowo normalne dojrzewanie wyższych warstw nabłonka (wyrażające się obecnością odpowiednich warstw komórek o odpowiednich kształtach tak jak to ma miejsce w prawidłowym nabłonku) i do pewnego stopnia zachowana jest architektura warstwy podstawnej nabłonka. Natomiast w raku przedinwazyjnym (patrz niżej) nie ma już cech dojrzewania nabłonka na żadnym poziomie a organizacja warstwy podstawnej jest całkowicie zaburzona. Tak więc w raku przedinwazyjnym architektura nabłonka jest całkowicie zniszczona, zatarta przez proliferujące komórki rakowe, natomiast w dysplazji stwierdzamy różnego stopnia zaburzenie tej architektury. Komórki o hiperchomatycznych jądrach podobne do komórek podstawnych znajdują się w wyższych warstwach nabłonka podobnie figury podziałów mitotycznych, które w dysplazji dużego stopnia stwierdzić można nawet w warstwach powierzchownych. Nasilenie zmian dysplastycznych może być różne. jeżeli zmiany występują tylko w 1/3 dolnej nabłonka mówimy o dysplazji małego stopnia. Jeżeli większość komórek w powierzchownych warstwach nabłonka wykazuje nasilone cechy dysplazji mówimy o dysplazji dużego stopnia. Zmiany dysplastyczne małego i średniego stopnia mogą ulegać regresji po usunięciu czynnika przyczynowego. Prawdopodobieństwo, że dysplazja dużego stopnia przejdzie w raka inwazyjnego jest duże chociaż nie można przewidzieć w jakim okresie czasu. Tak więc zmiany dysplastyczne mogą ale nie muszą prowadzić do powstania raka inwazyjnego. Zmiany w nabłonku stanowią pewne continuum od dysplazji małego stopnia poprzez zmiany średniego stopnia aż do dysplazji dużego stopnia i raka przedinwazyjnego. Nie ma między nimi ostrych granic stąd duży stopień subiektywności oceny. Wraz ze wzrostem stopnia dysplazji zmianom morfologicznym towarzyszą narastające zmiany ploidii DNA oraz zmiany cytogenetyczne i molekularne. Rośnie także indeks mitotyczny. Zmiany dysplastyczne małego stopnia są zwykle euploidalne a zmiany dużego stopnia aneuploidalne. Istnieje więc sekwencja nasilających się zmian molekularnych i morfologicznych, które zwiększają prawdopodobieństwo wystąpienia raka inwazyjnego w pewnych przypadkach ale w innych progresja może nie następować a nawet możliwa jest regresja zmian. Nie udowodniono, że każda zmiana dysplastyczna nawet dużego stopnia musi koniecznie ulegać progresji do raka inwazyjnego chociaż prawdą jest, że im wyższy stopień dysplazji tym większe prawdopodobieństwo takiej transformacji. Wykazano np. że wśród chorych z rozpoznaną i nieleczoną dysplazją dużego stopnia rak inwazyjny szyjki macicy rozwinął się u 11% chorych pod koniec 3 roku, u 22% pod koniec 5 roku a u 33% pod koniec 9 roku obserwacji.

Rak przedinwazyjny (carcinoma praeinvasivum) jest to rozrost komórek o cytologicznych cechach złośliwości ograniczony jedynie do nabłonka, bez naciekania błony podstawnej nabłonka

Ryc 8.4. Jest rysunek

Synonimami tej zmiany są: carcinoma intraepitheliale (rak śródnabłonkowy), carcinoma in situ (ang.), rak 0⁰ (określenie klinicznego zaawansowania). W nabłonku rakowym stwierdza się zwiększoną liczbę prawidłowych i patologicznych (inaczej zwanych atypowymi) figur podziału mitotycznego. Cechy cytologiczne raka przedinwazyjnego są więc podobne do cech raka inwazyjnego. Zasadniczą różnicę stanowi naciekanie podścieliska przez gniazda komórek raka inwazyjnego. W raku przedinwazyjnym komórki rakowe nie mają dostępu do podścieliska ponieważ znajdują się tylko w nabłonku a od podścieliska są oddzielone błoną podstawną nabłonka. Ma to ważne implikacje kliniczne. Ponieważ w nabłonku nie ma naczyń krwionośnych ani limfatycznych (znajdują się one w podścielisku, pod błoną podstawną nabłonka) komórki raka przedinwazyjnego nie dają przerzutów. Z biegiem czasu może dojść do inwazji błony podstawnej i wzrostu raka w podścielisku. Wtedy mamy do czynienia z rakiem inwazyjnym (carcinoma invasivum). A zatem, usunięcie nowotworowo zmienionego nabłonka na etapie raka przedinwazyjnego wraz z niewielkim marginesem zdrowej tkanki prowadzi do całkowitego wyleczenia. Aby więc uzyskać 100% wyleczeń należałoby wykrywać zmiany na etapie dysplazji lub raka przedinwazyjnego. Jednym z nielicznych narządów gdzie jest to możliwe jest szyjka macicy. A można wykryć w/wym zmiany badaniem cytologicznym. Dysplazję i raka przedinwazyjnego najdokładniej poznano w nabłonku części pochwowej szyjki macicy gdzie stwierdzono następującą sekwencję zmian: dysplazja → rak przedinwazyjny → rak inwazyjny → rak zaawansowany z przerzutami. Uważny czytelnik zapewne spostrzegł, że podany powyżej opis cech cytologicznych dysplazji dużego stopnia i raka przedinwazyjnego jest prawie identyczny. Różnice są bardzo subtelne dlatego ocena tych dwóch zmian obciążona jest dużym subiektywizmem a zgodność rozpoznań między ekspertami jak również zgodność rozpoznań tych samych przypadków ustalonych przez tego samego patologa w różnych odstępach czasu bardzo niska. Z drugiej strony wyodrębnienie dysplazji dużego stopnia oraz raka przedinwazyjnego sugeruje biologiczne różnice między nimi (w domyśle u jednej chorej „tylko dysplazja” a u drugiej „już rak przedinwazyjny”) które prawdopodobnie nie istnieją. W konsekwencji mogłoby to prowadzić (i prowadziło) do różnych strategii terapeutycznych.

Aby zaradzić w/wym trudnościom wprowadzono w piśmiennictwie anglojęzycznym pojęcie cervical intraepithelial neoplasia (CIN) czyli śródnabłonkowa neoplazja szyjki macicy (łac. neoplasia intraepithelialis cervicalis). W dalszym ciągu tej książki na oznaczenie tej zmiany będziemy używali angielskiego akronimu CIN ponieważ jest on powszechnie stosowany i zrozumiały. CIN podzielono na trzy stopnie: CIN I (tzn. dysplasia gradus minoris), CIN II (tzn. dysplasia gradus mediocris) i CIN III obejmujący wspólnie dysplasia gradus mediocris et carcinoma planoepitheliale praeinvasivum. Widzimy, że w terminologii CIN nie ma już problemu dysplasia gradus maioris/carcinoma in situ. Obydwie zmiany określamy jako CIN III

Ryc 8.5. Mikrofoto D str 151 atlasu

Ta terminologia jest obecnie w powszechnym użyciu. Zanim jednak zdołała okrzepnąć w świadomości patologów i lekarzy praktyków wprowadzono w związku z klasyfikacją Bethesda (odnoszącą się do rozpoznań cytologicznych) nowe pojęcie: squamous intraepithelial lesion (SIL) czyli zmiana nabłonka wielowarstwowego płaskiego lub zmiana śródpłaskonabłonkowa (łac. laesio intraplanoepithelialis). SIL dzieli się tylko na dwa stopnie: SIL małego stopnia (low grade SIL = LSIL) oraz SIL dużego stopnia (high grade SIL = HSIL). LSIL obejmuje CIN I oraz niektóre zmiany nabłonka wywołane przez HPV, HSIL obejmuje CIN II i CIN III. Wszystkie te zawiłości terminologiczne przedstawia w prosty sposób Ryc. 8.6.

Ryc. 8.6. Jest rysunek

Z praktycznego punktu widzenia, niezależnie od terminologii w/wym zmiany można wyleczyć stosując konizację lub inne równoznaczne metody jak np. kryoterapię lub laseroterapię. W podejmowaniu decyzji terapeutycznych oprócz rozpoznania histologicznego bierze się pod uwagę również inne czynniki np. wiek chorej i głębokość tapetowania cewek gruczołowych przez zmieniony dysplastycznie nabłonek. Jak wspomnieliśmy wyżej nie wiadomo czy wszystkie chore z CIN małego stopnia powinny być leczone.

Dysplazja i rak przedinwazyjny występują też w nabłonku gruczołowym np, w żołądku i jelicie grubym. Również w dysplazji nabłonka gruczołowego stwierdzamy zaburzenie prawidłowego różnicowania komórek nabłonkowych wyrażające się m.in. polimorfizmem komórek oraz anarchią architektoniczną błony śluzowej.

Ryc. 8.7.. Mikrofoto L str 111 atlasu

W morfologicznej diagnostyce dysplazji błony śluzowej żołądka występuje szereg trudności, szczególnie w odróżnieniu zmian regeneracyjnych (hyperplasia reactiva seu regenerativa) od „prawdziwej” dysplazji, dysplazji dużego stopnia od naciekającego raka wczesnego, wreszcie trudności sprawia przeprowadzenie granicy między dysplazją średniego i dużego stopnia. Bardzo trudno ocenić czy cewki gruczołowe wyścielone nabłonkiem z cytologicznymi cechami złośliwości już naciekają blaszkę właściwą błony śluzowej (lamina propria mucosae) czy zmiany znajdują się tylko w poprzednio istniejących cewkach gruczołowych błony śluzowej (a więc bez naciekania). Tylko w tym ostatnim przypadku mielibyśmy do czynienia z rakiem przedinwazyjnym. Aby uniknąć dużych rozbieżności w ocenie (Japończycy rozpoznają już raka w przypadkach kiedy w Europie rozpoznano by jeszcze dysplazję dużego stopnia błony śluzowej żołądka) zaproponowano w 1998 r. tzw. klasyfikację Wiedeńską w odniesieniu do zmian błony śluzowej żołądka. Najważniejszą propozycją tej klasyfikacji jest ujęcie w jednej kategorii, pod nazwą nieinwazyjna neoplazja dużego stopnia (neoplasia non invasiva gradus maioris), dysplazji dużego stopnia, raka przedinwazyjnego i zmian podejrzanych o raka naciekającego. Opublikowana w roku 2000 tzw. międzynarodowa klasyfikacja z Padwy idzie w tym samym kierunku różniąc się m.in. wyodrębnieniem zmian podejrzanych o inwazyjnego raka w osobnej (czwartej) kategorii.

W sutku występują dwa rodzaje raka przedinwazyjnego: rak śródprzewodowy (carcinoma intraductale), w którym rakowy nabłonek rozrasta się wewnątrz przewodów sutka nie przekraczając błony podstawnej oraz rak zrazikowy przedinwazyjny (carcinoma lobulare in situ). Szczegółowe dane znajdzie czytelnik na str. ...

Innym przykładem raka przedinwazyjnego jest tzw. śródnabłonkowa neoplazja sterczowa (ang. prostatic intraepithelial neoplasia - PIN) (patrz str. ...) oraz rak przedinwazyjny w nabłonku pęcherza moczowego (patrz str. ....). W naskórku okolicy moczowo-płciowej rak przedinwazyjny nosi nazwę choroby Bowena lub erytroplazji Queyrata. W naskórku wystawionym na działanie promieni słonecznych rak przedinwazyjny określany jest jako keratosis actinica (senilis).

Mikroinwazja i rak wczesny

Od raka przedinwazyjnego należy odróżniać raka z mikroinwazją (carcinoma cum microinvasione). W odniesieniu do raka płaskonabłonkowego części pochwowej szyjki macicy określenie to oznacza raka naciekającego podścielisko na głębokość 3mm lub mniej (i o największej szerokości nacieku 7mm). Raki z mikroinwazją mają bardzo dobre rokowanie (ryzyko przerzutów do węzłów chłonnych wynosi ok. 1%, a 5-letnie przeżycie 98%).

Inną zmianą jest rak wczesny. Pojęcie to stosuje się dla określenia raka inwazyjnego żołądka, który nacieka tylko błonę śluzową lub błonę śluzową i podśluzową żołądka z przerzutami lub bez przerzutów do okolicznych węzłów chłonnych. Raki wczesne mają znacznie lepsze rokowanie niż raki zaawansowane żołądka.

Stopień złośliwości histologicznej nowotworu (ang. grading)

Ocena stopnia złośliwości histologicznej nowotworu ma duże znaczenie w planowaniu terapii oraz w rokowaniu. Opiera się ona na analizie stopnia zróżnicowania (dojrzałości) komórek nowotworowych oraz liczby mitoz. Czterostopniowy podział wprowadził w 1926 r. Broders (I⁰- 0-25%, II⁰- 25-50%,
III⁰- 50-75% i IV⁰ więcej niż 75% niezróżnicowanych komórek nowotworowych). Obecnie w większości nowotworów używa się podziału trójstopniowego (np. w ocenie stopnia histologicznej złośliwości raka sutka wg Blooma i Richardsona):
I⁰ - określa nowotwory najmniej złośliwe; III⁰ - najbardziej złośliwe. Warto pamiętać, że stopień histologicznej złośliwości jest ważną wskazówką ale nie zawsze wiernie oddaje związek z biologicznym charakterem guza.

NOWOTWORY MIEJSCOWO ZŁOŚLIWE.

Różnice pomiędzy nowotworami złośliwymi i łagodnymi nie zawsze są tak wyraźne jak to sugeruje Tab.8.1. Istnieją nowotwory, które mają niektóre cechy nowotworów złośliwych ale nie dają przerzutów lub takie, które mają histologiczne cechy nowotworu łagodnego a często dają nawroty, ale nie dają przerzutów. Nazywamy je nowotworami miejscowo złośliwymi. Należą do nich rak podstawnokomórkowy (carcinoma basocellulare) skóry, oraz większość glejaków złośliwych w mózgu (glioma malignum). Obydwa nowotwory cechuje wybitna zdolność do naciekania i destrukcji okolicznych tkanek ale z zasady nie dają przerzutów. Występowanie przerzutów byłoby czymś wyjątkowym. Z powyższego wynika, że samo naciekanie tkanek nie jest równoznaczne ze zdolnością do dawania przerzutów. Muszą istnieć dodatkowe mechanizmy molekularne, które umożliwiają przerzutowanie niektórym komórkom nowotworowym, które już posiadły zdolność naciekania. Innym nowotworem miejscowo złośliwym jest guz mieszany ślinianek (adenoma pleomorphum), który jest nowotworem łagodnym otoczonym torebką ale po wyłuszczeniu daje często nawroty. Również włókniaki powięziowe (fibroma desmoides), histologicznie łagodne, cechuje rozległy, naciekający rozrost między włóknami mięśni poprzecznie prążkowanych. Niedoszczętnie usunięte dają często wznowy. Znajomość biologii guza ma w tych przypadkach duże znaczenie gdyż pozwala na zaplanowanie odpowiedniej terapii, która może uchronić chorego od kolejnych nawrotów choroby, z których każdy zwykle jest trudniejszy do wyleczenia i wymaga bardziej rozległego zabiegu operacyjnego.

DIAGNOSTYKA NOWOTWORÓW

Diagnostyka nowotworów wymaga współdziałania lekarzy kilku specjalności i zastosowania szeregu metod. Wykorzystuje się metody morfologiczne, morfometryczne, biochemiczne, cytogenetyczne i molekularne. Ważne miejsce szczególnie w wykrywaniu choroby nowotworowej zajmuje diagnostyka obrazowa tzn. klasyczne metody rentgenowskie, ultrasonografia, rentgenowska tomografia komputerowa, magnetyczny rezonans jądrowy. Każda z tych metod ma swoje wskazania, zalety i ograniczenia. Jednak kamieniem węgielnym rozpoznania nowotworu jest diagnostyka patomorfologiczna. Bez rozpoznania morfologicznego nie można przystąpić do leczenia chorego z nowotworem. Badanie histologiczne (oraz w dużym stopniu i w wielu wypadkach również cytologiczne) stanowi nadal podstawę wiarygodnego rozpoznania choroby nowotworowej. Dostarcza ono również cennych wskazówek dotyczących rodzaju ewentualnej terapii. Im lepsza jest współpraca lekarzy klinicytów z lekarzem patomorfologiem tym wyższy poziom diagnostyki onkologicznej. W tej współpracy istotną rolę odgrywa ilość i jakość informacji przesłanej patomorfologowi wraz z materiałem do badania. Powinna ona zawierać wyniki badania podmiotowego (szczególnie dane dotyczące oceny ryzyka zachorowania na podejrzany nowotwór, wywiadu rodzinnego oraz dotychczasowego leczenia), przedmiotowego oraz badań obrazowych.

W diagnostyce patomorfologicznej nowotworów posługujemy się różnymi narzędziami: mikroskop świetlny, fluorescencyjny, elektronowy (transmisyjny i skaningowy), automatyczny skomputeryzowany analizator obrazu, cytometr przepływowy a ostatnio laserowy cytometr skanningowy. Narzędzia te umożliwiają obserwację komórek i tkanek w powiększeniu od 2 - 500 000 razy. Wykorzystujemy też różnorodne metody, które pozwalają nie tylko obserwować cechy morfologiczne komórek ale wnioskować o ich czynności na poziomie komórkowym i molekularnym (histochemia, immunohisto (cyto) chemia, metody cytogenetyczne i metody biologii molekularnej).

DIAGNOSTYKA HISTOPATOLOGICZNA

Podstawową metodą rozpoznawania nowotworów jest badanie histopatologiczne wycinka pobranego z guza. Bardzo często podobny stopień pewności rozpoznania można uzyskać badaniem cytologicznym (np. biopsją aspiracyjną cienkoigłową guza), w którym podstawą analizy mikroskopowej są rozproszone (w wykonywanym w takim badaniu rozmazie) komórki a nie fragment tkankowy (jak w badaniu histopatologicznym). Badanie histopatologiczne pozwala odpowiedzieć na szereg pytań.

Czy badana zmiana jest nowotworem?
Czy jest to nowotwór złośliwy czy łagodny?
Czy jest to zmiana przedrakowa, rak przedinwazyjny czy postać inwazyjna?
Czy jest to tzw. rak wczesny czy zaawansowany?
Jaki jest typ histologiczny nowotworu?
Jaki jest stopień histologicznej złośliwości guza?

Odpowiedź na te pytania powinna być zawarta w każdym wyniku badania histopatologicznego ponieważ od niej zależy wybór metody leczenia i ocena rokowania. Na przykładzie diagnostyki nowotworów widzimy fundamentalne znaczenie histopatologii w klinicznej medycynie. Bez nowoczesnej diagnostyki morfologicznej onkologia kliniczna znalazłaby się na manowcach. Los chorego zależy przede wszystkim od prawidłowego rozpoznania morfologicznego gdyż ono w dużym stopniu determinuje leczenie. Do lekarza leczącego należy natomiast pobranie reprezentatywnego materiału do badania. Pobranie np. małego, nieco tylko powiększonego węzła chłonnego tylko dlatego, że leży powierzchownie (podczas gdy głębiej leżą większe, bardziej podejrzane węzły) może uniemożliwić prawidłowe rozpoznanie a tym samym opóźnić leczenie. Podobnie negatywny efekt będzie miało pobranie wycinków w czasie gastrofiberoskopii z niezmienionego trzonu żołądka podczas gdy w odźwierniku rośnie rak włóknisty (który co prawda pokryty jest niezmienioną makroskopowo błoną śluzową ale powoduje usztywnienie ściany i zniesienie perystaltyki w tym odcinku). Aby więc pobrać odpowiedni wycinek do badania histopatologicznego trzeba wpierw przeprowadzić wszechstronne badania kliniczne aby nie pobierać materiału, który nie zawiera informacji diagnostycznej.

Każdy nowotwór jest zbudowany z proliferujących komórek stanowiących jego miąższ (komórek parenchymatycznych) oraz ze zrębu utworzonego przez tkankę łączną z naczyniami krwionośnymi, które odżywiają tkankę nowotworową i z naczyniami chłonnymi, którymi z tej tkanki drenowane są różnego rodzaju produkty metabolizmu i rozpadu komórek nowotworowych jak również same komórki nowotworowe. Obecność naczyń krwionośnych i chłonnych w utkaniu guza nowotworowego daje sposobność do powstawania przerzutów. Z punktu widzenia diagnostyki różnicowej między nowotworem łagodnym a złośliwym diagnostycznie istotne cechy nowotworu związane są głównie z jądrem komórek parenchymatycznych. Natomiast w ocenie typu histologicznego nowotworu bierze się pod uwagę również cechy cytoplazmy, podścieliska guza oraz jego budowy architektonicznej.

Badaniu podlegają wycięte w całości zmiany (guzy), większe wycinki (biopsje) lub oligo (mini) biopsje czyli bardzo drobne (średnicy kilku mm) wycinki pobierane na ogół w czasie endoskopii (np. broncho- lub gastrofiberoskopii)

Ryc 8.8. Mikrofoto A str 97 atlasu

Do oligobiopsji należy też tzw. biopsja gruboigłowa (lub rdzeniowa od and. core biopsy). Biopsje te najczęściej dotyczą gruczołu krokowego i sutka (Pobiera się je również z wątroby i nerek ale głównie dla rozpoznania zmian nienowotworowych). Jednym z częściej badanych materiałów są wyskrobiny z jamy macicy. Materiał pobrany do badania powinien być pobrany z właściwego miejsca, być odpowiedniej wielkości i natychmiast po pobraniu właściwie utrwalony. Zwykle stosowanym utrwalaczem jest 10% roztwór formaliny (materiał powinien pływać w utrwalaczu a nie być wciśniętym do słoika z kilkoma ml utrwalacza), niekiedy 50 - 70% alkohol etylowy. Do niektórych badań (hormony, receptory) tkankę się nie utrwala a natychmiast zamraża. Materiał utrwalony w wyżej podany sposób podlega badaniu rutynowemu tzn. zostaje zatopiony w parafinie a skrawki mikrotomowe są barwione hematoksyliną - eozyną. Trwa to zwykle ok. 2 - 3 dni (można stosować szybsze programy).

W trybie pilnym (do 30 minut) wykonujemy tzw. badania doraźne (zwane też mrożonymi lub śródoperacyjnymi). Badania te wykonuje się podczas zabiegu operacyjnego aby podjąć decyzję o jego rodzaju (np. operacja radykalna w razie stwierdzenia, że guz sutka jest rakiem), upewnić się, że granice cięć chirurgicznych są wolne od zmian nowotworowych oraz dla śródoperacyjnego ustalenia zakresu przerzutów w węzłach chłonnych. W dobrych ośrodkach patomorfologicznych gdzie pracują doświadczeni cytopatolodzy rozpoznanie większości np. guzów sutka jest ustalone przed operacją biopsją aspiracyjną cienkoigłową a zatem badań mrożonych jest mniej. Do badania śródoperacyjnego wycinek zostaje zamrożony a skrawki skrojone w kryostacie. Jest to badanie o większym niż rutynowe badanie histologiczne stopniu trudności.

CYTODIAGNOSTYKA

Cytodiagnostyka jest sztuką (!) rozpoznawania nowotworów na podstawie oceny cech morfologicznych poszczególnych „wyrwanych z kontekstu” tkankowego komórek lub ich grup. Komórki nowotworu złośliwego wykazują omówione powyżej (str. ) cytologiczne cechy złośliwości czym różnią się od komórek prawidłowych. Ponadto prawie każdy typ histologiczny ma charakterystyczne dla niego cechy cytologiczne, które w niektórych przypadkach umożliwiają nawet rozpoznanie typu histologicznego nowotworu na podstawie badania cytologicznego. Wyróżnia się cytodiagnostykę złuszczeniową (exfoliatywną) i cytodiagnostykę aspiracyjną.

Cytodiagnostyka złuszczeniowa. Badanie cytologiczne polega tutaj na ocenie rozmazów wykonanych na szkiełkach podstawowych z komórek, które złuszczyły się spontanicznie np. w płynach z surowiczych jam ciała (Ryc 8.9),

Ryc.8.9.

moczu, plwociny (Ryc 8.10)

Ryc. 8.10.

lub zostały złuszczone za pomocą odpowiednich szczoteczek z części pochwowej szyjki macicy (Ryc 8.11)

Ryc. 8.11.

lub zmian stwierdzanych w oskrzelach (Ryc 8.12),

Ryc. 8.12.

żołądku czy jelicie grubym (Ryc 8.13).

Ryc. 8.13.

Twórcą cytodiagnostyki złuszczeniowej był George Papanicolaou. Opracował on pięciostopniową skalę oceny rozmazów z części pochwowej szyjki macicy (tzw. ang. Pap smear) i wykazał, że badaniem cytologicznym można rozpoznać nie tylko raka inwazyjnego ale także raka przedinwazyjnego i zmiany przedrakowe (dysplazję). Rozmazy wg tej skali ocenia się następująco: Pap. I⁰ - niezmienione komórki nabłonka wielowarstwowego płaskiego; Pap. II⁰ - komórki nabłonka ze zmianami odpowiadającymi stanowi zapalnemu; Pap. III⁰ - komórki nabłonka z cechami dysplazji; Pap. IV⁰ - komórki nabłonkowe odpowiadające rakowi przedinwazyjnemu; Pap. V⁰ - liczne komórki raka inwazyjnego. Rozpoznania Pap. III⁰ - V⁰ powinny być potwierdzone badaniem histopatologicznym wycinka. Obecnie w ocenie rozmazów cytologicznych ginekologicznych stosuje się tzw. klasyfikację Bethesda (patrz str. ). Masowe i powtarzane badania cytologiczne rozmazów z części pochwowej szyjki macicy (tzw. badania przesiewowe) wykonywane u kobiet między 20 - 60 r. ż. co 2-3 lata. przyczyniły się w wielu krajach (niestety nie w Polsce) do dramatycznego spadku umieralności z powodu raka szyjki macicy. Dzięki tym badaniom wykrywa się zmiany przedrakowe lub na etapie przedinwazyjnym kiedy są całkowicie wyleczalne. Jest to najlepszy dowód skuteczności cytodiagnostyki złuszczeniowej w profilaktyce onkologicznej. Ocena cytologiczna rozmazów szczoteczkowych pobranych z podejrzanych miejsc błony śluzowej uzupełnia ocenę oligobiopsji pobieranych w czasie gastro-, kolono- lub bronchofiberoskopii zwiększając odsetek prawidłowych rozpoznań. Cytologia złuszczeniowa ma największe zastosowanie w diagnostyce raka szyjki macicy, płuc, pęcherza moczowego, żołądka, jelita grubego i płynów z nowotworowo nacieczonych surowiczych jam ciała.

Cytodiagnostyka aspiracyjna. Z każdego guza nowotworowego niezależnie od jego umiejscowienia można pobrać materiał cytologiczny do badania drogą biopsji aspiracyjnej cienkoigłowej (bac.) zwanej też punkcją cienkoigłową. Jeżeli guz jest niewyczuwalny nakłucia dokonujemy pod kontrolą ultrasonografii, komputerowej tomografii lub pod kontrolą rentgenowską. Guz nakłuwa się igłą o średnicy 0,6 - 0,8 mm i aspiruje strzykawką o pojemności 10 lub 20 cm³. Z otrzymanej jednej kropli lub kilku kropli zawiesiny komórek wykonuje się rozmaz na szkiełku podstawowym i utrwala w 96% alkoholu. Szczególnie dużo komórek uzyskuje się z nakłucia chłoniaków, raków i niezróżnicowanych nowotworów złośliwych ponieważ wykazują one zmniejszoną łączność międzykomórkową.

Biopsja aspiracyjna cienkoigłowa okazała się szczególnie przydatna w diagnostyce raka sutka, tarczycy (Ryc 8.14),

Ryc. 8.14. Mikrofoto B ze str 71

płuca, przerzutów nowotworowych do węzłów chłonnych i wątroby. Badaniem tym można w sposób pewny ustalić rozpoznanie nowotworu złośliwego a często również określić jego typ histologiczny. W takich przypadkach można zrezygnować z badania śródoperacyjnego lub badania histopatologicznego wycinków. W rękach doświadczonego cytopatologa bac. jest szybką, pewną, prawie nieinwazyjną metodą diagnostyczną. Brak doświadczenia połączony z zadufaniem może prowadzić do katastrofalnych pomyłek! Trudności jakie w diagnostyce typu nowotworu w bac. może stanowić brak informacji architektonicznej można usunąć lub złagodzić badaniami immunocytochemicznymi.

IMMUNOCYTOCHEMIA

Metody immunocytochemiczne mają zastosowanie do materiału cytologicznego i histologicznego. Pierwsze próby oznakowania bezpośredniego przeciwciał fluoresceiną opisał w 1941 r. Albert Coons. Obecnie dzięki dostępności ogromnej liczby monoklonalnych przeciwciał przeciwko różnym białkom (markerom) jądra, cytoplazmy i powierzchni komórki oraz wyrafinowanym metodom uwidaczniania przeciwciał w mikroskopie świetlnym, immunocytochemia stała się niezbędnym narzędziem w cytodiagnostyce aspiracyjnej i w diagnostyce histopatologicznej. Użyteczne markery, przeciwko którym istnieją komercyjnie dostępne przeciwciała są podane w Tab. 8.2.

Tab. 8.2. Markery kierunku różnicowania komórek i tkanek przydatne w immunocytochemicznej diagnostyce różnicowej nowotworów.

Kierunek różnicowania	Markery
Nabłonkowy	Keratyny, EMA, PSA i PSAP, thyreoglobulina
Limfoidalny	LCA (CD45) i inne Ag serii CD, Ig  i 
Melanocytarny	P-ciała przeciw Ag specyficznym dla melanoma (np. HMB-45), białko S-100
Mezenchymalny	Vimentyna
Mięśniowy	Desmina, aktyny, mioglobina
Glejowy	GFAP, białko S-100
Nerwowy i neuroendokrynny	Synaptofyzyna, chromograniny, neurofilamenty, NSE, Leu-7, różne peptydy, hormony, aminy
Komórki Schwanna	Białko S-100
Komórki śródbłonka	CD31, F VIII
Histiocytarny	CD68, lizozym, AAT, ACT
Antygeny płodowe	AFP, CEA

Ag - antygen; P-ciała - przeciwciała

EMA - naskórkowy antygen błonowy

PSA - specyficzny antygen sterczowy

PSAP - kwaśna fosfotaza swoista stercza

LCA - wspólny antygen leukocytarny

GFAP - kwaśne białko glejowe

AAT -

ACT -

F VIII - czynnik ósmy

AFP - -fetoproteina

CEA - antygen karcinoembrionalny

Immunocytochemia jest szczególnie przydatna w następujących okolicznościach:

1 Ocena kierunku różnicowania (typu histologicznego) nowotworów, które w mikroskopie świetlnym w preparatach barwionych hematoksyliną-eozyną nie wykazują cech różnicowania. Możliwości diagnostyki różnicowej głównych typów nowotworów takich jak rak, chłoniak, mięsak, czerniak przedstawia Tab. 8.3.

Tab. 8.3 Immunocytochemia w diagnostyce różnicowej raków, chłoniaków, mięsaków i czerniaków.

Marker	Rak	Chłoniak	Mięsak	Czerniak
Keratyna	+	-*	- / +	- / +
Vimentyna	- / +	+*	+	+
LCA	-	+*	-	-
HMB-45^a	- / +	-*	-	+
S-100	- / +	-	- / +	+
EMA	+*	- / +	- / +	-

^a przeciwciało przeciwko antygenom specyficznym dla melanoma

* istnieją wyjątki; + dodatnie; - ujemne; - / + ujemne (większość) lub dodatnie (mniejszość), zwykle tylko pojedyncze komórki są dodatnie.

Przykład ilustruje Ryc 8.15.

Ryc. 8.15. Mikrofoto A i C ze str 237 atlasu

Do najważniejszych markerów należą białka włókienek pośrednich i LCA. Z Tab. 8.14 wynika, że istnieją wyjątki od ogólnych reguł np. keratyna przemawia za różnicowaniem nabłonkowym czyli za rakiem, jednak w sarcoma synoviale lub sarcoma epithelioides występuje koekspresja keratyny i vimentyny. Chłoniaki są LCA-dodatnie za wyjątkiem niektórych Ki-1 pozytywnych wielkokomórkowych anaplastycznych chłoniaków, które mogą być LCA-negatywne (omówienie innych wyjątków przekracza ramy tego rozdziału). Wyniki reakcji immuno-cytochemicznych trzeba oceniać wspólnie z obrazem morfologicznym i danymi klinicznymi.

2 Diagnostyka różnicowa drobnookrągłokomórkowych nowotworów złośliwych wieku dziecięcego tzn. neuroblasoma, rhabdomyosarcoma, tumor Ewingi, tumor Wilmsi, NHL. Szczególnie w bac. nowotwory te są trudne do zróżnicowania w oparciu tylko o dane morfologiczne.

3 Ustalenie punktu wyjścia przerzutu lub szczegółowego typu histologicznego nowotworu. Niektóre markery lub ich kombinacje są specyficzne tkankowo lub narządowo. Np. AFP jest markerem carcinoma hepatocellulare lub yolk sac tumor, PSA - raka gruczołu krokowego (Ryc 8.16. Mikrofoto D ze str 89 atlasu), a tyreoglobulina raka pęcherzykowego tarczycy. Rak rdzeniasty tarczycy charakteryzuje się obecnością kalcitoniny (Ryc 8.17. Mikrofoto D ze str 67 atlasu) oraz potrójną koekspresją: keratyny, vimentyny i neurofilamentów natomiast neuroendokrynny rak skóry Merkela koekspresją keratyny i neurofilamentów, które układają się w charakterystyczne „guziki”.

4 Immunofenotypowanie białaczek i chłoniaków oraz diagnostyka różnicowa chłoniaków i nienowotworowych rozrostów węzłów chłonnych. Duża liczba monoklonalnych przeciwciał przeciwko antygenom serii CD umożliwia identyfikację i klasyfikację nowotworów układu hematopoetycznego i chłonnego. Do tego celu wykorzystuje się również cytometrię przepływową (patrz niżej).

5 Ocena obecności markerów biologicznych o znaczeniu prognostycznym lub predykcyjnym np. onkoprotein (c-erbB-2), produktów zmutowanych genów supresorowych (p53) lub obecności receptorów estrogenów i progesteronu.

METODY MORFOMETRYCZNE

Cytometria przepływowa znalazła zastosowanie w:

immunofenotypowaniu i klasyfikacji białaczek i chłoniaków,
ocenie klonalności rozrostów limfoidalnych węzłów chłonnych (w materiale histologicznym, w biospji aspiracyjnej cienkoigłowej i w płynach z jam ciała)(Ryc. 8.18. ) co ułatwia trudną diagnostykę różnicową między chłoniakiem a odczynowym rozrostem,
ocenie rokowania w niektórych nowotworach złośliwych poprzez ocenę ploidii DNA. Aneuploidia jest na ogół związana z gorszym rokowaniem.

Automatyczna skomputeryzowana analiza obrazu wykorzystywana jest m.in. do obiektywnej oceny stopnia proliferacji komórek nowotworowych lub obecności niektórych markerów lub białek jądrowych np. receptora estrogenów (Ryc 8.19.). Laserowy cytometr skaningowy (LSC) (Ryc 8.20.) ma dotąd niewielkie zastosowanie w diagnostyce natomiast jest urządzeniem bardzo przydatnym w ocenie apoptozy i badaniu patogenezy chorób, w których apoptoza odgrywa rolę (np. w human granulocytic ehrlichiosis). LSC służy do oceny aktywacji komórki, szybkości kinetyki reakcji enzymatycznych w pojedynczych komórkach, niektórych funkcji lizosomów. Za pomocą LSC można badać zmiany stopnia kondensacji chromatyny jądrowej (a tym samym morfologii jądra komórkowego).

METODY CYTOGENETYCZNE I MOLEKULARNE.

Zmiany kariotypowe moga mieć znaczenie diagnostyczne lub prognostyczne. Do często spotykanych zmian należą: utrata całych chromosomów lub dodatkowe ich kopie, translokacje, delecje oraz objawy amplifikacji genów. Metody molekularne wykrywania mutacji, delecji lub rearanżacji i amplifikacji genów znajdują coraz szersze zastosowanie w rozwiązywaniu kilku szczególnych problemów diagnostyki patomorfologicznej.

Wykrywanie dziedzicznych predyspozycji do rozwoju nowotworów złośliwych. Obejmuje ono wykrywanie dziedzicznie uwarunkowanych mutacji genów supresorowych (np. Rb, BRCA1 i BRCA2, p53, APC) i genów mutatorowych (np.. hMSH2, hMLH1), ocenę genetycznie determinowanej aktywności enzymów zwiększających wrażliwość na karcynogeny (np. CYP1A1) oraz ocenę polimorfizmu genów kontrolujących syntezę niektórych cytokin (np. TNF), które mogą spełniać rolę promotorów w karcynogenezie.
Wykrywanie nielicznych komórek nowotworowych, które pozostały po leczeniu chorych z białaczką lub chłoniakiem za pomocą amplifikacji odpowiednich sekwencji DNA z zastosowaniem metody PCR.
Ocena rokowania w niektórych chorobach nowotworowych. Np. amplifikacja
N-myc, związana ze złym rokowaniem w neuroblastoma może być wykazana metodami cytogenetycznymi albo za pomocą PCR lub FISH.
Diagnostyka chłoniaków poprzez badanie klonalnej rearanżacji limfocytarnych genów receptorowych oraz niektórych mięsaków poprzez wykrywanie specyficznych translokacji (np. t(11;22) w mięsaku Ewinga).

TZW. BIOMARKERY NOWOTWOROWE

Szereg białek cytoplazmatycznych, białek powierzchni komórek, hormonów i enzymów można wykryć metodami biochemicznymi w surowicy krwi (i innych płynach ustrojowych) chorych z nowotworami. Prawie wszystkie z tych markerów nowotworowych mają właściwości antygenowe. Tzw. antygeny płodowo - nowotworowe, do których zaliczamy  - fetoproteinę (AFP), CEA oraz gonadotropinę kosmówkową są raczej antygenami różnicowania niż antygenami płodowymi ponieważ stwierdzono je również na niektórych komórkach osób dorosłych. Najważniejsze z markerów nowotworowych, które znalazły zastosowanie w praktyce klinicznej są przedstawione w Tab. 8.4.

Tab. 8.4. Tzw. biomarkery nowotworowe i nowotwory, w których są one wykorzystywane do diagnostyki, monitorowania lub prognozowania.

Markery	Nowotwory
CEA	Rak jelita grubego, wątroby, trzustki, żołądka, płuca, sutka.
AFP	Rak z komórek wątrobowych, Yolk sac tumor i inne nienasieniakowe guzy jąder.
hCG	Choriocarcinoma i nienasieniakowe guzy jąder.
NSE	Rak drobnokomórkowy płuca, neuroblastoma.
PSAP	Rak gruczołu krokowego.
PSA	Rak gruczołu krokowego.
Kalcytonina	Rak rdzeniasty tarczycy.
Katecholaminy	Phaeochromocytoma.
Immunoglobuliny	Szpiczak mnogi.
CA-15-3	Rak sutka.
CA-19-9	Różne raki.
CA-125	Rak jajnika.
TdT	Białaczki.
Abp53	Rak jelita grubego i inne raki.

CEA - antygen karcinoembrionalny, AFP - -fetoproteina, hCG - ludzka gonadotropina łożyskowa, NSE - enolaza swoista dla neuronów, PSAP - kwaśna fosfataza swoista dla prostaty, PSA - antygen swoisty dla prostaty, CA - antygen rakowy, TdT- transferaza nukleotydów terminalnych, Abp53 - przeciwciała przeciwko p53.

Są one wykorzystywane w wykrywaniu niektórych nowotworów w grupach wysokiego ryzyka (np. PSA w raku gruczołu krokowego), monitorowaniu wyników leczenia operacyjnego (np. spadek hCG po operacji kosmówczaka złośliwego), monitorowaniu nawrotów (np. wzrost poziomu CEA w związku ze wznową miejscową lub przerzutami raka jelita grubego), monitorowaniu odpowiedzi na chemioterapię (np. CA-125 w raku jajnika), klasyfikacji i monitorowaniu białaczek (np. TdT) a także w ocenie rokowania (chorzy z podwyższonym CEA przed operacją raka jelita grubego mają gorsze rokowanie niż pacjenci, u których nie stwierdzono CEA przed zabiegiem operacyjnym) i w ocenie stopnia zaawansowania choroby nowotworowej (poziom markera w surowicy zależy od masy guza pierwotnego i wzrasta wraz z pojawieniem się przerzutów). Oczywiście poziomy tych markerów wspomagają rozpoznanie, nie mają jednak znaczenia rozstrzygającego (rozpoznanie ustala zawsze badanie morfologiczne!). Za pozytywnym rozpoznaniem przemawia narastanie poziomu markera w czasie kilkakrotnego badania w pewnych odstępach czasu. Jednorazowy podwyższony wynik powinien być interpretowany ostrożnie gdyż również w chorobach nienowotworowych poziomy omawianych markerów mogą być umiarkowanie podwyższone. Podwyższony poziom AFP występuje również w wirusowym zapaleniu wątroby, marskości wątroby, w toksycznym uszkodzeniu wątroby, w ataxia teleangiectasia, również w ciąży. Podwyższony poziom CEA stwierdzono m.in. w alkoholowej marskości wątroby, zapaleniu wątroby, mocznicy, wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego lub chorobie Crohna. Niewielkie podwyższenie poziomu CEA może wystąpić u osób zdrowych. W Tab. 8.4 przedstawione są najważniejsze nowotwory, w których dane markery występują. Nie są one jednak całkowicie specyficzne dla tych nowotworów. Np. podwyższony poziom AFP może również wystąpić w niektórych rakach jelita grubego, trzustki i płuc. Omawiane markery nie mają zastosowania we wczesnej diagnostyce nowotworów ponieważ nie są wystarczająco czułe ani specyficzne. Tym niemniej, podwyższony poziom CEA lub przeciwciał przeciwko p53 może wystąpić na kilka do kilkunastu miesięcy przed kliniczną manifestacją przerzutu lub wznowy.

EPIDEMIOLOGIA NOWOTWORÓW

W 1996 r. zarejestrowano w Polsce 108 016 zachorowań na nowotwory złośliwe (50 990 u kobiet i 57 026 u mężczyzn). Po uwzględnieniu niedorejestrowania (ok. 5%, istnieją duże różnice w zależności od województwa) rzeczywista zapadalność wynosiłaby ok. 114 000 przypadków. Zapadalność na nowotwory złośliwe rośnie, np. w 1994 r. zarejestrowano 103 176 zachorowań. Z ryciny 8.21 wynika, że w 1996 r. nowotworami złośliwymi najczęściej rejestrowanymi u mężczyzn były nowotwory złośliwe płuca (29,4%), jelita grubego (9,5%) i żołądka (7,2%). Standaryzowane współczynniki zapadalności dla tych nowotworów wynosiły odpowiednio 76,4; 24,4; 18,2. U kobiet w 1996 r. najczęściej rejestrowano nowotwory złośliwe sutka (19%), jelita grubego (9,9%) i płuca (7,7%). (Ryc. 8.22). Odpowiednie, standaryzowane współczynniki zapadalności wynoszą 35,9; 15,7; 13,4.

Ryc. 8.21. Struktura zarejestrowanych zachorowań na najczęstsze nowotwory złośliwe u mężczyzn w 1996 r. w Polsce (——) i w USA (——)

0x08 graphic

W USA zachorowania na raka krtani, trzustki i nowotwory złośliwe mózgu znajdują się poniżej 10 miejsca w strukturze zachorowań natomiast czerniak złośliwy zajmuje szóste miejsce (2,9%) podczas gdy w Polsce znajduje się on poniżej 10 miejsca (1,1%). Najprawdopodobniej wskutek znacznego niedorejestrowania, raki skóry w Polsce w 1996 r. stanowiły tylko 4,1% (w USA ocenia się, że stanowią one ok. 1/3 wszystkich zachorowań na nowotwory złośliwe).

Ryc. N22. Struktura zarejestrowanych zachorowań na najczęstsze nowotwory złośliwe u kobiet w 1996 r. w Polsce (——) i w USA (——)

0x08 graphic

W USA zachorowania na raka żołądka, pęcherzyka żółciowego i nerki znajdują się poniżej 10 miejsca w strukturze zachorowań na nowotwory złośliwe. Natomiast nowotwory układu chłonnego zajmują szóste miejsce (4,4%), czerniak złośliwy skóry siódme (2,8%) a rak pęcherza moczowego dziesiąte (2,5%).

W 1996 r. z powodu nowotworów złośliwych zmarło w Polsce 78 657 (33 628 kobiet i 45 029 mężczyzn). Liczba zgonów z powodu nowotworów złośliwych w Polsce rośnie systematycznie chociaż w ostatnich latach tempo wzrostu osłabło. (Tab. 8.5).

Tab. 8.5. Standaryzowane współczynniki zgonów (na 100 000 osób) z powodu nowotworów złośliwych w Polsce w latach 1966 - 1996.

	mężczyźni		kobiety
rok	Współczynnik	przyrost	współczynnik	przyrost
1966	143.5		105.4
1976	168.6	25.1 (17.5%)	101.1
1986	196.7	28.1 (16.6%)	107.0	5.9 (5.8%)
1996	203.6	6.9 (3.5%)	107.6	0.6 (0.6%)

Dla porównania, w 1966 r. zmarło 39 760 osób. Umieralność jest najniższa na wschodzie Polski a najwyższa w rejonach zachodnich. Standaryzowany współczynnik umieralności (na 100 000 ludności) w r. 1966 wynosił dla kobiet 105,4 a dla mężczyzn 143,5. ten sam współczynnik wynosił w roku 1996 dla kobiet 107,6 a dla mężczyzn aż 203,6. A zatem, w Polsce umieralność z powodu nowotworów złośliwych u mężczyzn jest prawie dwukrotnie wyższa (!) niż u kobiet. Wśród przyczyn tego stanu rzeczy należy wymienić częstsze występowanie u mężczyzn nowotworów, których lokalizacja utrudnia ich wczesne wykrycie oraz radykalne leczenie. Z danych przedstawionych w Tab. N5 wynika również, że dynamika przyrostu współczynnika zgonów maleje i przyrost ten u mężczyzn był najniższy w dekadzie 1986 - 1996 (3,5%). Analiza wskaźników struktury umieralności w 1996 r. wskazuje, że najwięcej mężczyzn w Polsce zmarło z powodu raka płuca (34,4%), żołądka (9,0%) i jelita grubego (8,3%). (Ryc. 8.23.). „Surowe” współczynniki umieralności dla tych nowotworów wynosiły odpowiednio 82,4; 21,5; 20,0. U kobiet najczęściej rejestrowano zgony z powodu raka sutka (14,1%), jelita grubego (11,4%) i płuca (10,1%). Odpowiednie „surowe” współczynniki umieralności wynosiły 23,9; 19,3; 17,2. (Ryc. 8.24.).

Ryc. 8.23. Struktura umieralności na nowotwory złośliwe u mężczyzn w 1996 r. w Polsce (——) i w USA (——). Liczba zgonów podana jest w nawiasie.

0x08 graphic

W USA umieralność na nowotwory złośliwe krtani znajduje się poniżej 12 miejsca w strukturze zachorowań na nowotwory złośliwe. Natomiast chłoniaki zajmują piąte miejsce (4,5%), białaczki szóste (4,0%), raki wątroby ósme (2,9%).

Ryc. 8.24. Struktura umieralności na nowotwory złośliwe u kobiet w 1996 r. w Polsce (——) i w USA (——). Liczba zgonów podana jest w nawiasie.

0x08 graphic

W USA umieralność spowodowana rakiem szyjki macicy i pęcherzyka żółciowego jest bardzo niska (poniżej 12 miejsca). Natomiast chłoniaki i białaczki zajmują szóste (4,4%) i siódme (3,7%) miejsce a rak trzonu macicy znajduje się na dziesiątym miejscu (2,3%, w Polsce na dwunastym - 2,5%).

Porównując strukturę umieralności mężczyzn w Polsce i USA widzimy, że największe różnice dotyczą raka żołądka (w USA tylko 2,8% w Polsce aż 9,0%) oraz raka stercza (w USA 14,2% w Polsce tylko 5,9%). Ponad dwukrotnie więcej kobiet w USA umiera z powodu raka płuca ale w Polsce trzykrotnie więcej kobiet umiera z powodu raka żołądka. W USA umieralność z powodu raka szyjki macicy jest poniżej 12 miejsca (w Polsce na wysokim piątym miejscu).

Poziom umieralności na nowotwory złośliwe wśród mężczyzn w średnim wieku w Polsce należy do najwyższych na świecie. Jedną z głównych przyczyn jest bardzo duża umieralność z powodu nowotworów złośliwych związanych z paleniem tytoniu (rak płuca, krtani, jamy ustnej, gardła, pęcherza moczowego). Roczne tempo wzrostu współczynnika umieralności na nowotwór złośliwy płuca u mężczyzn było w latach 70 i 80 dwukrotnie większe niż w jakimkolwiek innym kraju. Od początku lat dziewięćdziesiątych nastąpiło obniżenie tempa wzrostu umieralności. Pocieszającym trendem jest obserwowany od początku lat osiemdziesiątych spadek umieralności na raka płuca u młodych mężczyzn (20 - 44 lata) oraz zahamowanie wzrostu współczynnika umieralności w grupie 45 - 64 lat. Niestety u kobiet wzrost współczynnika umieralności na raka płuca utrzymuje się nadal.

Ważniejsze negatywne trendy w Polsce w latach 1963 - 1996 są następujące. U mężczyzn: wzrost współczynników umieralności z powodu nowotworów złośliwych płuc, jamy ustnej, gardła, jelita grubego, stercza, pęcherza moczowego, nerek, czerniaka złośliwego skóry oraz chłoniaków złośliwych. U kobiet: bardzo duży wzrost współczynników umieralności z powodu nowotworów złośliwych płuc a szczególnie w grupie kobiet młodych (20 - 44 lata). W tej grupie poziom umieralności zwiększył się dwukrotnie w ciągu ostatnich 15 lat (!). Wzrost współczynników umieralności z powodu raka sutka (szczególnie po 60 r. ż.), jajnika, jelita grubego, trzustki, nerek, chłoniaków złośliwych i czerniaka złośliwego. Umieralność z powodu nowotworów złośliwych szyjki macicy maleje bardzo powoli i nawet ten niewielki spadek nie dotyczy kobiet w wieku 20 - 44 lat (współczynnik „surowy” w 1978 r. wynosił 10,7 a w 1996 r. 10,2). Świadczy to o niewielkiej skuteczności programów skryningu populacyjnego. Dla porównania w Szwecji umieralność z powodu raka szyjki macicy spadła z 6/100 000 w 1971 r. do 2,1/100 000 w latach dziewięćdziesiątych. Współczynnik umieralności na te nowotwory (głównie na raka części pochwowej szyjki macicy) należy w Polsce do najwyższych w Europie (!).

Do pozytywnych trendów w omawianym okresie zaliczyć można: U mężczyzn (oprócz wspomnianych wyżej a dotyczących raka płuc) spadek umieralności na nowotwory złośliwe żołądka oraz na ziarnicę złośliwą i białaczki u mężczyzn w wieku 20 - 44 lata, a także zahamowanie wzrostu umieralności z powodu nowotworów złośliwych przełyku, trzustki i krtani (w grupie 20 - 44 lata) oraz jądra. U kobiet: zmniejszanie się poziomu umieralności z powodu nowotworów złośliwych żołądka, przełyku, białaczek (z wyjątkiem kobiet powyżej 65 r. ż.), stały niski poziom umieralnośći z powodu nowotworów złośliwych jamy ustnej i gardła, stabilizacja poziomu umieralnośći z powodu raka pęcherzyka żółciowego, pęcherza moczowego oraz ziarnicy złośliwej. Ogólnie od początku lat osiemdziesiątych nastąpił spadek umieralności z powodu nowotworów złośliwych u kobiet w wieku 1 - 19 lat oraz stabilizacja poziomu umieralności powyżej 20 r. ż.

Zapadalność (i umieralność) na niektóre nowotwory złośliwe zależy od położenia geograficznego, czynników związanych z wykonywanym zawodem oraz czynników o charakterze kulturowo - obyczajowym. Rak przełyku szczególnie często występuje w Chinach zwłaszcza w niektórych rejonach tego kraju. Do takich miejsc należy rejon Linshien, gdzie występuje wysoka zapadalność na raka przełyku nie tylko u ludzi ale również u hodowanych przez nich kurczaków. Gdy w związku z budową zapory wodnej przesiedlono tą ludność (bez kurczaków) do rejonu Fanhsien, w nowym miejscu rozpoczęli od nowa hodowlę nowego szczepu, w którym rak przełyku występował rzadko. Po pewnym czasie okazało się, że zapadalność na raka przełyku wśród tych kurczaków wzrosła przypuszczalnie dlatego, że ludność ta ma zwyczaj karmić drób resztkami własnego pożywienia.

Rak wątroby w USA lub Wielkiej Brytanii występuje rzadko i jest zwykle związany z marskością wątroby. W kilku regionach Afryki i Azji rak ten występuje endemicznie i często. W regionach tych stwierdza się częste zanieczyszczenie produktów żywnościowych mykotoksynami oraz zakażenia HBV i HCV. Umieralność z powodu raka żołądka jest 7 - 8 razy większa wśród Japończyków niż wśród mieszkańców USA. Śmiertelność ta zmniejsza się w pierwszym pokoleniu emigrantów japońskich do USA i jest jeszcze mniejsza w drugim i następnych pokoleniach. Stwierdzono, że ryzyko raka szyjki macicy jest tym większe im wcześniej nastąpiła inicjacja seksualna i im większa liczba partnerów seksualnych. Rak ten występuje bardzo często u prostytutek a jest niezwykłą rzadkością u zakonnic. Dane te wskazują na prawdopodobną rolę czynnika wirusowego (wirusy HPV, str. ....) przenoszonego drogą kontaktów płciowych. Rakotwórcze działanie promieniowania nadfioletowego zostało omówione na str. ....).

Poważnym czynnikiem ryzyka jest nieumiarkowanie w jedzeniu i w piciu oraz stosowaniu różnorodnych używek. Uważa się, że 1/3 zgonów z powodu nowotworów złośliwych ma związek z paleniem tytoniu, 1/3 z narażeniem na karcynogeny pokarmowe i tylko 1/3 z powodu wszystkich innych czynników. Samo tylko palenie papierosów ma związek z rakiem płuca, jamy ustnej, gardła, przełyku, krtani, trzustki i pęcherza moczowego. Palenie tytoniu oraz nadużywanie alkoholu zwiększa ryzyko wystąpienia raków górnego odcinka układu oddechowego i pokarmowego. Alkoholizm jest czynnikiem ryzyka dla raków jamy ustnej, gardła, przełyku i krtani a także raka wątroby (w związku z marskością). W Tab. 8.6 przedstawiono szereg czynników środowiskowych wraz z rakami, których ryzyko wystąpienia czynniki te zwiększają.

Tab. 8.6. Ważniejsze czynniki środowiskowe i związane z nimi

nowotwory.

Czynnik	Nowotwór
Azbest	Mesothelioma; rak płuca, przełyku, żołądka, jelita grubego
Arsen^a	Rak skóry, płuca; haemangiosarcoma
Benzen	Białaczka,; ziarnica złośliwa
Beryl^a	Rak płuca
Chlorek winylu	Angiosarcoma hepatis
Chrom^b	Rak płuca
Kadm^a	Rak stercza
Nikiel^b	Rak płuca
Radon	Rak płuca
Tlenek etylenu	Białaczka

^a i jego związki, ^b związki tego pierwiastka

Człowiek narażony jest na działanie tych czynników w różnych okolicznościach. Niektóre (np. arsen i jego związki) wchodzą w skład fungicydów i herbicydów, inne stosowane są do wyrobu ceramiki (związki niklu). Azbest, używany był dawniej powszechnie jako materiał izolacyjny np. w suszarkach do włosów, lub w systemach centralnego ogrzewania, sufitach, dachach itp. a także do wyrobu pokryć dachowych (np. eternit). Tlenek etylenu używany jest jako czynnik przeciwgrzybiczy w przemyśle spożywczym i teksylnym, dla przyspieszenia dojrzewania owoców i orzechów a także w procesie sterylizacji narzędzi, bielizny, opatrunków w szpitalach. Związki kadmu i niklu są wykorzystywane m.in. do produkcji baterii elektrycznych. Niektóre czynniki mają wielorakie zastosowanie np. benzen, który wykorzystywany jest do produkcji farb, gumy, taśm klejących służy jako rozpuszczalnik, wchodzi w skład detergentów i oleju napędowego. Chlorek winylu jest składnikiem polimerów winylowych, ma też zastosowanie w przemyśle chłodniczym.

Analiza rodzinnego występowania nowotworów, wykrycie związków między występowaniem niektórych nowotworów a czynnikami środowiskowymi, zwyczajami kulturowymi lub niektórymi chorobami dostarczyły w przeszłości ogromnej liczby informacji, które zwróciły uwagę na czynniki etiopatogenetyczne lub ukierunkowały badania molekularne dotyczące karcynogenezy.

ETIOPATOGENEZA NOWOTWORÓW

Wyniki badań nad powstawaniem nowotworów u zwierząt doświadczalnych i transformacją nowotworową komórek in vitro oraz wprowadzenie metod biologii molekularnej do badania genomu komórek nowotworowych i wirusów onkogennych ugruntowały powszechne dzisiaj przekonanie, że nowotwór powstaje w wyniku szeregu nieletalnych zmian (mutacji) w DNA komórki somatycznej, które kumulując się powodują utratę kontroli proliferacji, wzrostu i różnicowania. Takie zaburzenia DNA mogą być odziedziczone w gametach (a przez to obecne we wszystkich komórkach organizmu) lub mogą być spowodowane przez tzw. czynniki rakotwórcze czyli czynniki chemiczne, fizyczne, energię promienistą lub wirusy onkogenne. Uważa się, że nowotwory są monoklonalne tzn. powstają na skutek klonalnej ekspansji pojedynczej transformowanej komórki a karcynogeneza jest procesem wieloczynnikowym i wielostopniowym, którego wynik zależy od oddziaływania w/wym czynników zewnętrznych ale także od właściwości genomu, na który one działają. W przeszłości formułowano różne hipotezy dotyczące etiopatogenezy nowotworów. Wspominamy tylko niektóre, pozostałe czytelnik może znaleźć w podręcznikach historii medycyny. Galen uważał, że nowotwór pojawia się częściej u kobiet melancholijnych. Rigoni Stern zauważył, że wśród kobiet zamożnych rak szyjki macicy częściej występuje u osób wrażliwych i sfrustrowanych. Berkson stwierdził, że ryzyko śmierci z powodu raka płuc jest najmniejsze u mężczyzn żonatych, większe u kawalerów a największe u rozwiedzionych (2x). Dziś można by przypuszczać, że to raczej różna liczba palaczy papierosów w tych grupach wpływa na ryzyko wystąpienia raka płuc. Żonatym nie pozwalają żony, dzieci lub brak funduszy. Rozwiedzeni aby ukoić stres palą więcej i nareszcie nikt im nie zabrania. Według Cohnheima komórka nowotworowa jest odszczepioną komórką embrionalną zatrzymaną w rozwoju i pozbawioną czynników organizujących i formujących. Virchow sądził, że przewlekłe drażnienie doprowadza do powstania nowotworu. Oberling uważał, że nowotwór jest to nieszczęśliwy i zwyrodniały krewny gospodarza. Sformułowano szereg oryginalnych hipotez m.in. hipotezę informacyjną, wg której karcynogeneza polega na zaburzeniu przepływu i zawartości informacji, hipotezę delecji zakładającą, że komórce nowotworowej brak istotnych enzymów, które posiada komórka normalna, wreszcie hipotezę infekcyjną wg której karcynogeneza ma związek z zakażeniem bakteriami, grzybami i pierwotniakami. W czasach nam współczesnych badania przeprowadzone w John Hopkins University na grupie 1000 studentów medycyny z lat 1946-64 wykazały po 30 latach obserwacji, że osoby, które zachorowały na nowotwór były to przede wszystkim osoby o łagodnym, miłym nieagresywnym usposobieniu, które miały jedną wspólną cechę brak więzi rodzinnej szczególnie z rodzicami. Inaczej mówiąc charakteryzowała je alienacja zaczynająca się już we wczesnym dzieciństwie. Zobaczymy dalej, że wiele w/w obserwacji lub poglądów znalazło uzasadnienie w wynikach badań molekularnych i wydają się dzisiaj bardziej zrozumiałe niż dawniej.

CZYNNIKI RAKOTWÓRCZE

Ogromną liczbę czynników wpływających na powstawanie nowotworów u ludzi i zwierząt doświadczalnych lub wywołujących transformację nowotworową komórek in vitro można ująć w kilka grup: czynniki chemiczne, promieniowanie jonizujące i inne czynniki fizyczne oraz wirusy onkogenne. Większość czynników rakotwórczych, bezpośrednio lub pośrednio, działa na poziomie genomu komórki. Poniżej omówimy osobno najważniejsze ze znanych czynników rakotwórczych i mechanizmy ich działania. Należy jednak przypomnieć, że karcinogeneza jest procesem wieloczynnikowym i wielostopniowym w którym zmiany narastają w wyniku współdziałania kilku czynników. Zasadę tę, która w różnym stopniu odnosi się do różnych nowotworów dobrze ilustruje rak sutka u myszy, Wykazano, że na powstawanie tego raka mają wpływ: czynniki genetyczne, wirusy onkogenne i hormony. Wyhodowanie metodą hodowli wsobnej i selekcji szczepów myszy o dużej (100%) i małej (0%) zapadalności świadczy o uwarunkowaniu genetycznym. Jednak tylko matka przenosi domniemany czynnik, gdyż w potomstwie ze skrzyżowania szczepu o dużej zapadalności ze szczepem o zapadalności małej, zapadalność na raka sutka jest równa tej, którą miał szczep matki. Przeniesienie czynnika następuje przez mleko, a tzw. czynnik mleczny, czyli czynnik Bittnera, jest wirusem RNA. A zatem do powstania raka sutka nie wystarczy tylko odpowiedni genotyp, ale potrzeba także wirusa onkogennego. Nie wyczerpuje to zagadnienia etiopatogenezy raka sutka u myszy. Pomimo odpowiedniego genotypu i istnienia wirusa rak ten rzadko występuje u płci męskiej. Można jednak znacznie zwiększyć częstość jego występowania u samców podając przez dłuższy czas estrogeny lub prolaktynę. U samic pozbawionych jajników we wczesnym okresie życia rak zwykle nie występuje. Tak więc oprócz odpowiedniego genotypu i wirusa Bittnera odgrywają rolę także hormony żeńskie. Do powstania omawianego raka potrzebne jest więc współdziałanie różnych czynników, aż efekt ich oddziaływania na poziomie molekularnym osiągnie pewien poziom progowy, powyżej którego dochodzi dopiero do powstania nowotworu.

Czynniki chemiczne

Karcynogeny chemiczne są coraz bardziej rozpowszechnione w pożywieniu i otoczeniu człowieka. Można powiedzieć, że „pływamy w morzu karcynogenów”. Bezpośrednią przyczyną tego stanu jest zanieczyszczenie przyrody wskutek różnego rodzaju działalności człowieka, głównie uprzemysłowienia, rozwoju motoryzacji i palenia tytoniu. Z badań epidemiologicznych wynika, że karcynogeny środowiskowe prawdopodobnie odgrywają rolę w powstawaniu większości nowotworów człowieka. Nie zawsze związek ten jest łatwo uchwytny, ale np. obecnie nie ulega już żadnej wątpliwości związek między paleniem papierosów a 85 - 90% raków płuc lub pomiędzy narażeniem na działanie azbestu a międzybłoniakiem.

Wszystkie chemiczne karcynogeny można podzielić na dwie grupy. Do pierwszej zaliczamy karcynogeny działające bezpośrednio, tzn. nie wymagające aktywacji in vitro (np. środki alkilujące). Drugą grupę tworzą tzw. prokarcynogeny, czyli środki, które per se nie wywołują zmian, ale wymagają metabolizacji in vivo lub przemiany enzymatycznej in vitro. Dopiero w wyniku tych procesów powstają metabolity o działaniu silnie karcynogennym. Należą tutaj policykliczne i heterocykliczne węglowodory aromatyczne, aminy aromatyczne i barwniki azowe, aflatoksyny, mitomycyna, nitrozoaminy i amidy, czterochlorek węgla, etionina.

Środki alkilujące. Do najważniejszych środków alkilujących zaliczamy
-propriolaktan, epoksydy oraz stosowane w terapii nowotworów cyklofosfamid, busulfan, melfalan, oraz chlorambucyl. Cyklofosfamid ma także działanie immunosupresyjne dlatego stosowany jest w leczeniu chorób o podłożu autoimmunologicznym np. w arthritis rheumatoidea. Środki alkilujące są słabymi karcynogenami, ale mogą wywoływać chłoniaki złośliwe, białaczki i inne rodzaje nowotworów. Oddziałują one bezpośrednio na DNA, uszkadzając go. Mechanizm ten, będący podstawą ich działania terapeutycznego, paradoksalnie może też działać karcynogennie.

Policykliczne węglowodory aromatyczne. W roku 1775 Percival Pott stwierdził częstsze występowanie raka skóry moszny u kominiarzy, zwracając uwagę na przyczynę w postaci wcierania sadzy. Dopiero po 135 latach Yamagiwa i Ichikawa wywołali po raz pierwszy raki skóry u zwierząt smarując uszy królików co 2 - 3 dni, przez ponad 12 miesięcy. Pierwszy znany karcynogen chemiczny wyizolowano ze smoły pogazowej w 1930 r. Był nim dibenzoantracen. Następnie wyodrębniono lub zsyntetyzowano wiele innych policyklicznych węglowodorów aromatycznych o właściwościach rakotwórczych (prokarcynogenów). Do najbardziej znanych i silnie działających należą: 7,12-dimetylobenzantracen, benzantracen, 3,4-benzopiren,
3-metylocholantren. Ten ostatni ma pewne pokrewieństwo z estrogenami. Zwróciło to uwagę na możliwość powstawania podobnych związków w organizmie. Rakotwórcze węglowodory aromatyczne wywołują nowotwory praktycznie we wszystkich tkankach, w których się znajdują. Wyjątkiem jest wątroba osób dorosłych ze względu na zawarte w niej enzymy przekształcające rakotwórcze węglowodory w nieczynne metabolity. Policykliczne węglowodory aromatyczne powstają m.in. przy paleniu tytoniu, są też obecne w wędzonych rybach i mięsie.

Aminy aromatyczne wymagają przekształcenia in vivo w czynną pochodną karcynogenną. Np. 2-naftyloamina (wykorzystywana w przemyśle barwnikowym i gumowym) ulega w organizmie hydroksylacji do postaci aktywnej, która wiąże się z kwasem glukuronowym w postać nieaktywną i w tej postaci dostaje się do moczu. Niestety, obecny tutaj enzym glukuronidaza rozkłada ten związek uwalniając elektrofilną postać aktywną, która wywołuje raka pęcherza moczowego. Z innych znanych amin aromatycznych należy wymienić: N-metylo-4-amino-azobenzen, 2-acetyloamino-fluoren i N-dimetylo-4-aminobenzen, zwany też zółcienią maślaną gdyż był dawniej stosowany do barwienia masła i margaryny. Są one silnie hepatocarcinogenne gdyż wśród enzymów metabolizujących aminy aromatyczne dużą rolę odgrywa cytochrom P-450 w wątrobie.

Aflatoksyny, szczególnie aflatoksyna B1, są metabolitami niektórych szczepów Aspergillus flavus, rosnących na wielu produktach żywnościowych, m.in. na niewłaściwie przechowywanym zbożu i orzeszkach ziemnych. Należą do najbardziej aktywnych spośród znanych hepatokarcynogenów, tzn. karcynogenów wywołujących raka wątroby. Aflatoksyny zanieczyszczające paszę zwierząt mogą przedostawać się do mleka i mięsa, a następnie do organizmu człowieka. Prawdopodobnie współdziałają one z wirusem hepatitis B w procesie hepatokarcynogenezy. Uważa się, że częste występowanie raka wątroby w niektórych częściach Afryki i Azji oraz raka żołądka w krajach azjatyckich może być wynikiem dużej zawartości aflatoksyn w pożywieniu.

Do innych chemicznych karcynogenów należą: nitrozoaminy i amidy (prawdopodobnie tworzą się one z azotanów i amin wchodzących w skład środków konserwujących pożywienie, które ulegają przemianie w azotyny przy współudziale bakterii żołądkowych. Azotyny z kolei odgrywają rolę w patogenezie raka żołądka), etionina, uretan, czterochlorek węgla, azbest (związany z występowaniem międzybłoniaka i raka płuca), chlorek winylu oraz niektóre metale, takie jak beryl, kadm, kobalt i nikiel.

Mechanizm działania węglowodorów aromatycznych w powstawaniu nowotworów skóry można przedstawić jako proces stopniowo narastających zmian lub jako proces dwustopniowy. Podanie na skórę w odstępach kilkutygodniowych lub miesięcznych kilku bardzo małych dawek silnego karcynogenu, jakim jest 3-metylocholantren, może nie powodować wystąpienia nowotworu. Jednakże poszczególne dawki kumulują się i dlatego prawdopodobieństwo wywołania nowotworu narasta z każdą następną dawką. Dopiero po przekroczeniu pewnej dawki progowej powstaje nowotwór. Natomiast nawet subonkogenna dawka węglowodorów może wywołać nowotwór, jeżeli na tę samą okolicę skóry poda się najpierw węglowodór, a następnie olejek krotonowy. Jest on substancją silnie drażniącą. Podanie olejku, a potem węglowodoru nie doprowadza do powstania nowotworu. W przebiegu chemicznej karcynogenezy u zwierząt można więc wyróżnić dwa stadia: zapoczątkowanie (initiatio) i promocję (promotio). W omawianym przykładzie zapoczątkowania procesu dokonuje węglowodór aromatyczny (zwany inicjatorem) a promocji olejek krotonowy (zwany promotorem). Zapoczątkowanie wywołuje permanentne uszkodzenie (mutację) DNA, jest procesem nieodwracalnym i podlega kumulacji bez względu na okresy dzielące podawanie inicjatorów. Promocja jest odwracalna i w zasadzie kumulacji nie podlega. Dawki podprogowe i podane w dużych ostępach czasu nie wywołują rezultatu. Istnieją substancje będące całkowitymi karcynogenami spełniającymi jednocześnie funkcje inicjatora i promotora (3-metylocholantren), substancje będące jedynie inicjatorami (uretan) lub jedynie promotorami.

Inicjatory są karcynogenami, które wywołują mutacje w DNA komórki.

Pierwszym wydarzeniem w procesie inicjacji jest (nienaprawiona) mutacja DNA. Żeby z takiej zainicjowanej komórki powstał nowotwór muszą być spełnione dwa warunki: 1. Nie może to być mutacja letalna, 2. Komórka zawierająca tę mutację musi się chociaż raz podzielić przez co zmiana DNA ulega utrwaleniu. Bodźcem do podziału mogą być różne czynniki m.in. wpływy hormonalne lub sygnał do regeneracji związany z martwicą części komórek spowodowaną działaniem tego samego czynnika karcinogennego. Za wyjątkiem nielicznych czynników alkilujących, które działają bezpośrednio, większość czynników chemicznych (tzw. prokarcinogenów) zamieniana jest w formy reaktywne (czyli nabiera właściwości karcinogenu) dopiero in vivo w wyniku aktywacji metabolicznej przy udziale monooksygenaz cytochromu P-450. U ludzi występuje ponad 100 genów kodujących enzymy P-450 o różnej specyficzności działania. Aktywność tych enzymów jest różna u różnych osób, dlatego też istnieją duże osobnicze różnice w podatności na działanie karcynogenów. Ma to duże znaczenie praktyczne. Np. CYP1A1 (produkt genu P-450) metabolizuje niektóre policykliczne węglowodory aromatyczne (które występują m.in. w dymie papierosowym). Palacze papierosów z dużą aktywnością tego enzymu mają więc znacznie zwiększone ryzyko wystąpienia raka płuca. Z drugiej strony szereg enzymów może inaktywować prokarcinogeny. Również tutaj występuje różnorodność osobnicza. Np. palacze papierosów którzy mają niski poziom (lub nie mają wcale) aktywności transferazy glutationowej (biorącej udział w inaktywacji policyklicznych węglowodorów aromatycznych) mają zwiększone ryzyko wystąpienia raka płuca i innych raków związanych z paleniem papierosów. Wiek, hormony, odżywianie, stres oraz insektycydy i herbicydy mogą modyfikować genetycznie uwarunkowane stężenie i aktywność enzymów metabolizujących karcynogeny.

Inicjatory będąc mutagenami wywoływać mogą mutacje protoonkogenów, genów supresorowych oraz genów regulujących apoptozę i naprawiających uszkodzenia DNA. Na szczęście nie każda zmiana DNA spowodowana przez rakotwórcze czynniki chemiczne lub fizyczne (z promieniowaniem jonizującym i ultrafioletowym włącznie) prowadzi do transformacji nowotworowej. Część zmian powoduje śmierć komórki, inne zostają naprawione. Z dotychczasowych badań wynika, że prawdopodobnie poszczególne rodzaje chemicznych karcynogenów wywołują określone zmiany w DNA. Np. chociaż mutacje p53 występują w carcinona hepatocellulare niezależnie od tego czy w patogenezie bierze udział aflatoksyna B1 czy przewlekła infekcja wirusem hepatitis B to w pierwszym przypadku jest to tzw. mutacja 249^ser, natomiast w drugim mutacje są różnorodne. Morfologicznym przejawem inicjacji mogą być zmiany rozrostowe lub przedrakowe. Dodatkowe działanie promotora stymuluje proliferację i klonalną ekspansję. Proliferujące, zainicjowane komórki akumulują dodatkowe mutacje, ujawnia się heterogenność klonów komórkowych, aż niektóre uzyskują cechy inwazyjności i przerzutowania. Za takim przebiegiem carcinogenezy przemawiają niektóre obserwacje kliniczno-patologiczne. Np. hyperplasia atypica w sutku lub dysplasia gradus maioris w żołądku są związane ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia raka.

Promotory nie są mutagenami i same nie wywołują nowotworów. Umożliwiają natomiast transformację nowotworową komórkom zainicjowanym. Promotory podobnie jak czynniki wzrostu, przejściowo pobudzają podziały komórkowe i mogą prowadzić do zmienionej ekspresji genów. Na przykład estry forbolowe prawdopodobnie uczynniają kinazę białkową C, która fosforyluje cytoplazmatyczne białka przekaźnikowe sygnału zainicjowanego przez czynniki wzrostu. Mogą też zapobiegać defosforylacji tych białek. Być może promotory stabilizują pierwszą mutację w komórce i ułatwiają występowanie następnych.

Do znanych promotorów należą: olejek krotonowy, estry forbolowe, fenole, fenobarbital, sacharyna, cyklamaty, niektóre hormony, szczególnie estrogeny, każdy proces powodujący przejściowy rozrost tkanek np. gojenie się tkanek po uprzednich procesach uszkadzających. Środki słodzące takie jak sacharyna i cyklamaty, działają jako promotor w procesie powstawania raka pęcherza moczowego u szczurów, którym podano małe dawki karcynogenów. Kwasy żółciowe pełnią rolę promotora w karcynogenezie raka jelita grubego u zwierząt. Estrogeny są u zwierząt promotorami guzów wątroby. Warto tutaj przypomnieć, że stwierdzono zwiększoną częstość występowania jasnokomórkowego gruczolakoraka pochwy u młodych kobiet (między 15 a 20 rokiem życia), których matki stosowały dietylstybestrol w czasie ciąży. Hormonalna terapia zastępcza stosowana przez długi okres czasu może mieć związek z gruczolakorakiem endometrium u kobiet po menopauzie.

Promieniowanie ultrafioletowe i jonizujące.

Promieniowanie ultrafioletowe ma związek ze zwiększoną częstością występowania raka płaskonabłonkowego i raka podstawnokomórkowego skóry oraz czerniaka złośliwego skóry. Rak skóry występuje często na odsłoniętych częściach skóry u osób przebywających zawodowo na powietrzu, jak rolnicy, ogrodnicy, marynarze. Do pewnego stopnia przed nadmiernym działaniem promieniowania nadfioletowego chroni melanina w skórze. Dlatego częstość występowania tego raka u osób, których skóra zawiera dużo tego barwnika, jest mała. Ryzyko zależy od rodzaju promieniowania i dawki. Szczególnie niebezpieczne są powtarzające się oparzenia skóry spowodowane opalaniem się. UVB (280 - 320nm) jest uważane za przyczynę w/wym zmian. Również UVC (200 - 280 nm) jest mutagenem. Ten zakres promieniowania odgrywa coraz większą rolę w związku z tzw. dziurą ozonową. Promieniowanie UV o długości 260 nm oraz promieniowanie X lub gamma należą do najaktywniejszych mutagenów fizycznych. Karcinogenne działanie UVB polega na tworzeniu fotodimerów pirymidyn, które w procesie replikacji zatrzymują włączenie nukleotydów przez polimerazę DNA III do syntetyzowanego łańcucha DNA, z następową fragmentacją DNA. Dimery pirymidyn są usuwane z DNA w dość skomplikowanym procesie naprawy przez wycinanie, w którym zaangażowanych jest szereg białek, kodowanych przez wiele genów. System ten chroni skórę przez mutagennym działaniem promieniowania UV w promieniowaniu słonecznym. W dziedzicznej chorobie zwanej xeroderma pigmentosum występują mutacje w kilku genach kodujących białka biorące udział w wycinaniu dimerów co prowadzi do obniżonej zdolności do wycinania dimerów z pozostawieniem uszkodzeń DNA. U takich chorych stwierdza się nadwrażliwość komórek skóry na promieniowanie UV oraz 2000 razy większe ryzyko raka skóry odsłoniętych części ciała. UVB może też wywoływać mutacje w genach supresorowych (np. p53) lub onkogenach (np. ras). UVB upośledza czynność komórek Langerhansa w skórze i wywołuje stan miejscowej immunosupresji.

W świetle znanych dzisiaj faktów tzw. skóra starcza jest tylko częściowo wynikiem starzenia się per se, natomiast w dużej mierze zależy od działania promieniowania nadfioletowego. Modne nadmierne opalanie się nie ma żadnego uzasadnienia, a przeciwnie jest szkodliwe ze względu na to, że wpływa na zwiększenie częstości występowania raka skóry i przyśpiesza starzenie się skóry.

Promieniowanie rentgenowskie było prawdopodobnie pierwszym stwierdzonym czynnikiem rakotwórczym pochodzenia środowiskowego. Można wyliczyć wiele przykładów. Wkrótce po odkryciu promieni rtg stwierdzono powstawanie raka płaskonabłonkowego w brzegach przewlekłych owrzodzeń skóry rąk pierwszych radiologów. Rak tarczycy występuje częściej u osób naświetlanych promieniami rtg na okolicę szyi w dzieciństwie. Chłoniaka złośliwego obserwowano często u chorych z zespołem Marie-Strümpel, których dawniej naświetlano dużymi dawkami promieni rtg na okolicę kręgosłupa. Nawet niewielkie dawki promieniowania rtg powodowały zwiększoną częstość występowania białaczek u dzieci, które dawniej naświetlano in utero w celach diagnostycznych. Pod wpływem promieniowania jonizującego najczęściej występują białaczki (z wyjątkiem przewlekłej białaczki szpikowej) i nowotwory układu limfatycznego, następnie raki tarczycy (u dzieci) oraz raki sutka i płuc. W Hiroszimie i Nagasaki, po okresie utajenia ok. 7 lat od wybuchu bomby atomowej nastąpił wzrost częstości występowania białaczek szpikowych. Natomiast po dłuższym okresie czasu wzrosła również liczba raków tarczycy, sutka i płuca. W wyniku awarii reaktora jądrowego w Czarnobylu stwierdzono wzrost częstości występowania raka tarczycy na obszarach dotkniętych opadami pyłu radioaktywnego.

Promieniowania jonizujące i nadfioletowe wywołują różnorodne zmiany w materiale genetycznym komórki, które mogą odgrywać rolę w łańcuchu przemian prowadzących do transformacji nowotworowej. Obydwa rodzaje promieniowania powodują mutacje. Ponadto promieniowanie jonizujące wywołuje złamania chromosomów, co często prowadzi do delecji materiału genetycznego. Zmiany te z kolei mogą aktywować protoonkogeny lub na drodze innych dalej omówionych mechanizmów molekularnych prowadzić do transformacji nowotworowej.

Inne czynniki fizyczne

Nie udało się wykazać bezpośredniej zależności przyczynowej między urazem a pojawieniem się nowotworu. Zwykle uraz zwraca dopiero uwagę chorego na już toczący się proces chorobowy. Natomiast przewlekła hiperplazja może działać w karcynogenezie jako promotor a także ułatwiać występowanie mutacji.

Wirusy onkogenne

Wirusy zawierają tylko jeden rodzaj kwasów nukleinowych. Rozróżniamy zatem wirusy onkogenne RNA i DNA. Wirusy indukują transformację nowotworową komórki poprzez oddziaływanie z protoonkogenami, genami supresorowymi lub ich produktami białkowymi. Uważa się, że cztery spośród ludzkich wirusów DNA mają związek z nowotworami człowieka. Są to:

wirusy brodawczaka (ang. Human Papillomavirus - HPV) - związek z rakiem płaskonabłonkowym szyjki macicy, jamy ustnej i krtani.
wirus Epsteina-Barr (EBV) - związek z chłoniakiem Burkitta (postać afrykańska), rakiem noso-gardła, chłoniakiem z komórek B u osób z immunosupresją (infekcja HIV, przeszczepy narządów) oraz niektórymi przypadkami choroby Hodgkina.

3. wirus hepatitis B (HBV) - związek z rakiem z komórek wątrobowych.

4. wirus herpes mięsaka Kaposiego (KSHV) - związek z mięsakiem Kaposiego.

Infekcje wirusami DNA mogą zwiększać destabilizację genomu. Białkowe produkty wirusów EBV i HPV prowadzą jedynie do immortalizacji komórek.

Wirusy HPV. Ponad 80% przypadków raka inwazyjnego płaskonabłonkowego, dysplazji i raka przedinwazyjnego szyjki macicy zawiera typy 16 i 18 HPV a niekiedy typy 31, 33, 35 i 51. Natomiast brodawczaki są związane z HPV typu 1, 2, 4 i 7. W rakach naciekających, wirusowy DNA wbudowuje się do genomu komórki (w zmianach łagodnych i dysplazjach nie jest on zintegrowany z DNA). Z badań in vitro wynika, że wirusy wysokiego ryzyka (typ 16, 18, 31) pełnią rolę inicjatora. Unieśmiertelniają one komórki ale same nie są w stanie wywołać pełnej transformacji nowotworowej. Aby się ona dokonała muszą wystąpić dodatkowe mutacje (np. protoonkogenu ras). Szereg czynników takich jak współistniejące infekcje narządu rodnego, zmiany hormonalne, stan immunologiczny gospodarza, stan odżywiania, palenie papierosów może zwiększać ryzyko wystąpienia mutacji somatycznych w komórkach nabłonka szyjki macicy. Dlatego chociaż duży odsetek kobiet jest zakażony wirusem HPV tylko u niektórych występuje rak. Od wpływu w/wym czynników zależy najprawdopodobniej czy infekcja HPV jest w stadium utajenia, czy dochodzi do powstania CIN lub inwazyjnego raka.

Wirusowy DNA jest wbudowany w tym samym miejscu genomu wszystkich komórek rakowych danego guza (klonalność) ale w różnych miejscach w różnych guzach. W procesie integracji wirusowy DNA zostaje przerwany w regionie E2 co wywołuje nadekspresję tzw. wczesnych białek E6 i E7 wirusów HPV-16 i HPV-18. Te dwa białka wirusa HPV odgrywają kluczową rolę w inaktywacji dwóch ważnych genów supresorowych a mianowicie p53 i Rb. E6 wiąże się z białkiem p53 prowadząc do jego degradacji. Niektóre allele p53 są szczególnie podatne na tę degradację i nosicielki tych alleli mają zwiększone ryzyko wystąpienia raka szyjki macicy. E7 wiąże się z aktywną hypofosforylowaną postacią pRb wchodząc na miejsce czynników transkrypcyjnych E2F, które zostają uwolnione i aktywują transkrypcję szeregu genów niezbędnych do wejścia komórki w fazę S. Tym samym funkcja genu Rb zostaje zniesiona i komórka wchodzi w ciągłe podziały komórkowe. Białka E6 i E7 wirusów HPV wysokiego ryzyka (typ 16, 18, 31) wykazują duże powinowactwo dla wiązań z p53 i pRb podczas gdy odpowiednie białka wirusów niskiego ryzyka (typ 6 i 11) wykazują powinowactwo niewielkie.

Wirus Epsteina - Barr (EBV). Po zakażeniu limfocytów B jamy ustnej i gardła (za pomocą białka CD21 limfocytów) wirusy EBV pozostają w jądrze limfocytów w postaci episomalnej a limfocyty zostają unieśmiertelnione. Infekcja ma postać utajoną ale na powierzchni zakażonych limfocytów B dochodzi do ekspresji antygenów wirusa. U osób dotychczas zdrowych wywołuje to odpowiedź immunologiczną, dzięki której infekcja nie daje objawów klinicznych lub może wystąpić mononukleoza zakaźna. W sprzyjających okolicznościach poliklonalna ekspansja limfocytów B trwa nadal i może powstać chłoniak Burkitta. Jednak EBV nie powoduje bezpośrednio transformacji nowotworowej limfocytów B (immortalizowane przez EBV in vitro limfocyty B nie powodują chłoniaka po wstrzyknięciu myszom). On je tylko unieśmiertelnia (immortalizowane limfocyty mogą się dzielić in vitro w nieskończoność) umożliwiając ciągłą poliklonalną niekontrolowaną proliferację, która zwiększa ryzyko wystąpienia t(8;14) i innych mutacji prowadząc do powstania chłoniaka Burkitta. Nowotwór ten występuje endemicznie w pewnych regionach Afryki. Uważa się, że bliżej niesprecyzowane czynniki (np. malaria) stymulują zakażone przez HBV i unieśmiertelnione limfocyty B do ciągłych podziałów stwarzając podatny grunt do wystąpienia t(8;14). Taki klon komórek B ma większe szanse rozwoju ze względu na aktywację c-myc. Jeżeli wystąpią w nim dodatkowe mutacje (np. w protoonkogenie N-ras) dochodzi do monoklonalnej proliferacji komórek B. Jednocześnie występujący spadek ekspresji antygenów wirusa na powierzchni transformowanych komórek B powoduje, że są one „niewidoczne” dla cytotoksycznych limfocytów T. Schemat prawdopodobnych wydarzeń molekularnych prowadzjących do powstania chłoniaka Burkitta przedstawia Ryc. 8.25.Jest rysunek

W przeciwieństwie do HPV, wydaje się, że wirusy EBV prowadzą do immortalizacji komórki nie poprzez inaktywację ważnych genów supresorowych ale w inny sposób (m.in. zapobiegając apoptozie). Dużą rolę odgrywają tu białka kodowane przez wirusa np. LMP-1 (ang. Latent membrane protein -1). Translokacja t(8;14) występuje zarówno w endemicznej jak i sporadycznej postaci chłoniaka Burkitta, natomiast genom EBV można znaleźć tylko w ok. 20% przypadków sporadycznych.

Infekcja EBV związana też jest z występowaniem raka nosogardła. DNA wirusa EBV stwierdza się we wszystkich przypadkach tego raka. Rak nosogardła występuje endemicznie w pewnych regionach Afryki, w południowych Chinach oraz wśród Eskimosów co wskazuje na znaczenie jeszcze innych dodatkowych czynników w carcinogenezie.

Szereg obserwacji przemawia za tym, że infekcja EBV może być jednym z etapów w patogenezie choroby Hodgkina W 40% przypadków typu stwardnienia guzkowego i w jeszcze wyższym odsetku przypadków typu mieszanego stwierdzono obecność genomu EBV (lub transkryptów RNA). Komórki nowotworowe wykazują też ekspresję białka LMP-1. Ryzyko wystąpienia choroby Hodgkina jest nieco wyższe u osób z zakaźną mononukleozą.

Wirus hepatitis B (HBV). Wyniki badań eksperymentalnych na zwierzętach oraz badań epidemiologicznych wskazują na związek HBV z rakiem z komórek

watrobowych (carcinoma hepatocellulare). Najwyższą częstość występowania tego raka stwierdza się w tych krajach Dalekiego Wschodu i Afryki, w których infekcja HBV ma charakter endemiczny. Prawie we wszystkich przypadkach wirusowy DNA jest wbudowany do genomu komórek rakowych. Nie wiadomo jednak dokładnie w jaki sposób HBV przyczynia się do transformacji nowotworowej na poziomie molekularnym ponieważ ani nie wbudowuje się w pobliżu któregokolwiek ze znanych protoonkogenów ani nie koduje onkoprotein. Postuluje się szereg możliwości m.in. podkreślając rolę kodowanego przez wirusa białka HBx, które m.in. wiąże się z białkiem p53 prawdopodobnie inaktywując je. Przewlekłe zapalenie wirusowe wątroby uszkadzając komórki stymuluje równocześnie procesy regenerujące. Związana z tym hiperplazja zwiększa prawdopodobieństwo mutacji w komórkach wątrobowych, które dodatkowo może być zwiększone przez inne czynniki jak np. aflatoksyny (którymi bardzo często są zanieczyszczone produkty spożywane w krajach Afryki i Dalekiego Wschodu). Ten sam mechanizm (mutacje w aktywnej mitotycznie, regenerującej, hiperplastycznej wątrobie) jest prawdopodobnie odpowiedzialny za istniejący również związek między rakiem z komórek wątrobowych a zakażeniem HCV (który jest wirusem RNA).

Wirus herpes mięsaka Kaposiego (ang. Kaposi sarcoma herpesvirus - KSHV), znany również jako wirus herpes typ 8 człowieka (ang. human herpesvirus type
8-HHV-8) jest najprawdopodobniej przenoszony drogą płciową. DNA tego wirusa wykryto w komórkach prawie wszystkich przypadkach mięsaka Kaposiego (również tych nie związanych z infekcją HIV) w połowie limfocytów B we krwi chorych z tym mięsakiem oraz w rzadkim chłoniaku B jam surowiczych, który występuje u nosicieli HIV. KSHV koduje białka homologiczne do białek człowieka promujących proliferację komórek m.in. IL-6, bcl-2, cyklinę D, receptor chemokin związany z białkiem G (który wiąże się z IL-8, która z kolei stymuluje angiogenezę). Również komórki mięsaka Kaposiego produkują szereg cytokin (m.in. TNF-, IL-6), które działają auto- i parakrynnie pobudzając rozrost komórek mięsaka. Nie wiadomo dokładnie co pobudza komórki mięsaka do wydzielania cytokin i czynników wzrostu. Jednym z czynników mogą być zakażone HIV limfocyty CD4+, które wydzielają pewne białka wiążące się z integrynami powierzchni komórek mięsaka co pobudza je do wydzielania angiogennych cytokin. Źródłem tych mediatorów mogą też być zakażone KSHV limfocyty B naciekające mięsaka. Podsumowując, źródłem cytokin pobudzających mezenchymalne komórki mięsaka do rozrostu i tworzenia naczyń są najprawdopodobniej: mezenchymalne komórki zakażone przez KSHV, limfocyty B zakażone przez KSHV oraz limfocyty T-CD4+ zakażone przez HIV. Jednak zakażenie HIV nie jest niezbędne gdyż mięsaki Kaposiego powstają u osób nie zakażonych tym wirusem (różnią się one przebiegiem klinicznym od mięsaków Kaposiego u nosicieli HIV).

Wirusy onkogenne RNA. Wirusy onkogenne RNA należą do retrovirusów. Genom tych wirusów ulega przepisaniu na dwuniciowy DNA i w tej postaci zostaje wbudowany do genomu zakażonej komórki. Genom retrowirusa w postaci DNA nazywamy prowirusem. Wbudowany do DNA komórki replikuje się razem z nim. Wśród wirusów onkogennych wyróżniamy trzy grupy: przewlekle transformujące retrowirusy (wywołują głównie chłoniaki i białaczki u zwierząt po miesiącach a nawet latach), ostro transformujące retrowirusy (wywołują transformację nowotworową in vitro oraz nowotwory u zwierząt, głównie mięsaki, chłoniaki i białaczki w ciągu kilku dni od zakażenia za pomocą v-onc). Do swojego namnażania wymagają udziału wirusa pomocniczego. Do trzeciej grupy zaliczamy retrowirusy transaktywujące. Należy tu jedyny retrowirus człowieka, który najprawdopodobniej odgrywa rolę w patogenezie nowotworu złośliwego człowieka. Jest to wirus ludzkiej białaczki z komórek T typu I (HTLV-1 - ang. Human T-cell Leukemia /lymphoma Virus type 1). Uważa się, że HTLV-1 ma związek z białaczką lub chłoniakiem z komórek T, które występują endemicznie w pewnych rejonach Japonii a wyjątkowo sporadycznie w innych rejonach świata. Do zakażenia człowieka dochodzi przez kontakt seksualny, z mlekiem matki lub kontakt z krwią osoby chorej. Po okresie utajenia obejmującym ok. 20 - 30 lat u ok. 1% zakażonych osób rozwija się białaczka. HTLV-1 wykazuje powinowactwo do CD 4+ limfocytów T. Nie wbudowuje się on w pobliże, żadnego znanego protoonkogenu ani nie posiada onkogenów wirusowych. W transformacji nowotworowej zakażonych limfocytów CD 4+ odgrywa prawdopodobnie rolę gen tax (który stwierdza się w HTLV-1 w dodatku do typowych genów retrowirusów takich jak gag, env, pol) transaktywując inne geny m.in. geny kodujące pewne czynniki wzrostu i cytokiny np. IL-2 i jej receptor. Prowadzi to na drodze autokrynnej stymulacji do nadmiernej (poliklonalnej) proliferacji zakażonych limfocytów CD 4+. W miarę jak w proliferujących limfocytach akumulują się dodatkowe mutacje dochodzi do pełnej transformacji nowotworowej i wyodrębnienia się monoklonalnej populacji limfocytów T (uniezależnionej od IL-2).

Do retrowirusów transaktywujących należą też wirusy HIV-1 i HIV-2, które chociaż same nie są wirusami onkogennymi mogą transaktywować wirusa Epsteina-Barr (związek z chłoniakami z komórek B) lub wirusa HPV (związek z rakiem szyjki macicy). Zakażone przez te wirusy limfocyty CD 4+ oraz makrofagi mogą uwalniać cytokiny i czynniki wzrostu, które mogą oddziaływać na komórki prekursorowe mięsaka Kaposiego.

Helicobacter pylori

Uważa się, że zakażenie bakterią H. pylori może mieć związek z występowaniem chłoniaka żołądka z komórek B i w mniejszym stopniu raka żołądka. Prawdopodobnie zakażenie H. pylori prowadzi najpierw do poliklonalnego a następnie monoklonalnego rozrostu limfocytów B (ale zależnych od limfocytów T). Gdy infekcja H. pylori zostanie wyleczona, ustaje aktywacja limfocytów T i razem z nią rozrost zależnych od nich limfocytów B - chłoniak ulega regresji. Jeżeli w wyniku dodatkowych mutacji proliferujące limfocyty B uniezależnią się od limfocytów T wtedy dochodzi do rozwoju chłoniaka, który nie ulegnie regresji po wyleczeniu zakażenia H. pylori. Wykazano zwiększony indeks proliferacyjny komórek nabłonka błony śluzowej żołądka zakażonego H. pylori co sugeruje, że zakażenie to mogłoby spełniać funkcję promotora, wiodąc do raka pośrednio poprzez wywołanie zapalenia (a z czasem zapalenia zanikowego, metaplazji jelitowej i raka). Są jednak rejony świata o znacznym rozprzestrzenieniu infekcji H. Pylori bez zwiększenia zapadalności na raka żołądka. Sprawa nadal więc nie jest w pełni wyjaśniona.

MOLEKULARNO - GENETYCZNE PODSTAWY CHOROBY NOWOTWOROWEJ

Transformacja nowotworowa jest wynikiem zmian głównie w obrębie czterech różnych klas genów mających wpływ na proliferację komórek:

* proto-onkogenów (czyli genów stymulujących wzrost),

* genów supresorowych transformacji nowotworowej (zwanych też antyonkogenami, które hamują wzrost),

* genów kontrolujących apoptozę (czyli zaprogramowaną śmierć komórki),

* genów regulujących naprawę uszkodzonego DNA (jeżeli naprawa dotyczy właśnie genów należących do którejkolwiek z wyżej wymienionych trzech klas, wówczas geny regulujące naprawę DNA jednocześnie pośrednio wpływają na proliferację komórek).

Stopniowo, w wyniku akumulacji wielu zmian w DNA, nowotwór uzyskuje omówione uprzednio fenotypowe cechy złośliwości w procesie zwanym progresją. Poniżej omówimy podstawowe klasy genów biorących udział w transformacji nowotworowej i ich produkty białkowe.

Onkogeny

W czasie badań nad ostro transformującymi retrowirusami wykryto szereg genów indukujących transformację nowotworową komórek. Nazwano je wirusowymi onkogenami (genami wywołującymi nowotwory) (v-onc). Wkrótce okazało się, że prawie identyczne geny występują w komórkach prawidłowych gdzie są odpowiedzialne za procesy wzrostu i różnicowania komórek oraz pośredniczą w przekazywaniu sygnałów międzykomórkowych, szczególnie w czasie embriogenezy i procesów gojenia. Nazwano je protoonkogenami. W komórkach prawidłowych protoonkogeny występują z częstością 1 kopii na 1 haploidalny genom. Znajdują się one w stanie spoczynku lub ich transkrypcja, spełniając określone funkcje, jest ściśle kontrolowana a produkty białkowe mają bardzo krótki czas półtrwania. Onkogeny retrowirusów (v-onc) nie są pochodzenia wirusowego. Są one nieco zmodyfikowanymi genami prawidłowej komórki, które w przebiegu ewolucji zostały przypadkowo wbudowane do genomu retrowirusa pozostając pod kontrolą jego sygnałów transkrypcyjnych. Często w procesie wbudowywania genów komórkowych do genomu retrowirusa dochodziło do różnych zmian strukturalnych głównie mutacji dlatego v-onkogeny, są bardzo podobne do protoonkogenów komórki ale nie identyczne. Niestety, nic w przyrodzie (i w życiu człowieka) nie ma za darmo. Ostro transformujące wirusy, wbudowując do swojego genomu protoonkogeny komórkowe zyskały zdolność do wywoływania szybkiej transformacji nowotworowej. Koszta tej operacji okazały się jednak duże. W trakcie integracji z genomem komórkowym (czego skutkiem było następnie „porwanie” do swojego genomu protoonkogenów komórkowych) część genów własnych retrowirusów uległa delecji a wirusy te utraciły bezpowrotnie zdolność replikacji. Dlatego (z wyjątkiem wirusa mięsaka Rousa) mogą się one namnażać tylko w obecności wirusa pomocniczego, który dostarcza odpowiednich brakujących białek. Tak więc transformują ostro ale są replikacyjnie ułomne.

Nie wszystkie karcynogenne retrowirusy zawieraja v-onkogeny. Tzw. przewlekle transformujące retrowirusy wywołują transformację nowotworową inaczej a mianowicie za pomocą tzw. mutagenezy insercjonalnej która prowadzi do aktywacji protoonkogenu. Protoonkogen zmienia się w onkogen (c-onc) prowadząc do transformacji nowotworowej, jeżeli genom wirusa (nie zawierającego sekwencji transformujących) zostaje włączony w pobliże protoonkogenu albo wywołuje w nim zmiany strukturalne lub zmienia jego ekspresję pod wpływem swoich promotorów regulujących transkrypcję lub swoich sekwencji wzmacniających. Np. w wyniku integracji wirusa ALV. (ang. Avian Leukemia Virus - wirus białaczki ptasiej) w obrębie protoonkogenu erbB dochodzi do tworzenia receptora dla naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR), który nie posiada części zewnątrzkomórkowej wiążącej ligand (którym jest naskórkowy czynnik wzrostu - EGF). Ponieważ EGFR jest białkiem transbłonowym biorącym udział w transdukcji sygnału po związaniu się ze swoim ligandem, gdy receptor ten nie ma części zewnątrzbłonowej nie jest już wrażliwy na EGF natomiast jest stale (konstytutywnie) aktywowany(tak jakby był na stałe związany z EGF) co prowadzi do transformacji nowotworowej. Na marginesie, przewlekle transformujące retrowirusy (które nic nie „ukradły” z genonu komórki) transformują powoli ale są replikacyjne kompetentne (tzn. nie potrzebują do rozmnażania się wirusów pomocniczych).

Nie tylko retrowirusy zawierają onkogeny (v-onc). Również w DNA z guzów niewirusowego pochodzenia występują onkogeny (c-onc). Okazało się, że DNA wielu nowotworów człowieka (m.in. raków jelita grubego, płuc, białaczek) zawiera aktywowany protoonkogen ras (podobny do v-ras występującego w wirusach mięsaka Harveya i Kirsten). Szereg mechanizmów (o nich poniżej) może prowadzić do aktywacji protoonkogenów czyli do zmiany ich struktury (w następstwie kodowane będą nieprawidłowe białka) lub do zaburzeń ich ekspresji. Aktywowany protoonkogen nazywamy komórkowym onkogenem (c-onc). Każdy wirusowy onkogen oznaczany jest trzyliterowym akronimem (pisanym kursywą) pochodzącym od angielskiej nazwy wirusa, w którym go wykryto. Np. v-sis od simian sarcoma virus. W nazwie protoonkogenu opuszcza się literkę v (np. sis), w nazwie onkogenu dodaje się przedrostek c (np. c-sis). Zidentyfikowano do tej pory około 60 onkogenów, niektóre jak np. c-erbB2 nie występują w retrowirusach. W zależności od funkcji onkoprotein, onkogeny można podzielić na kilka grup. Należą do nich białka jądrowe związane z regulacją proliferacji komórek, cytoplazmatyczne białka przekaźnikowe, czynniki wzrostu, receptory czynników wzrostu.

A zatem, protoonkogeny komórkowe mogą zostać aktywowane i prowadzić do transformacji nowotworowej na dwa sposoby albo przez transdukcję do genomu retrowirusów (powstają v- nc) albo przez zmiany ich struktury i funkcji na miejscu w komórce (powstają c-onc). Do mechanizmów, które prowadzą do aktywacji („niewinnych”) protoonkogenów i ich zmiany w („niebezpieczne”) onkogeny należą: zmiany w strukturze protoonkogenów lub zaburzenia regulacji ich ekspresji. Zmiany w strukturze spowodują syntezę nieprawidłowych strukturalnie i czynnościowo białek (onkoprotein). Wynikiem zaburzeń regulacji ekspresji będzie wzmocnienie lub zmniejszenie sygnałów kontrolujących wzrost i proliferację komórek. Na poziomie komórki, onkogeny prowadzą do transformacji nowotworowej (zmiany fenotypu) w sposób dominujący tzn. do wywołania efektu wystarczy tylko jeden zmutowany allel protoonkogenu. Poniżej omówimy mechanizmy aktywacji protoonkogenów:

1. Mutacje punktowe. Najlepiej zbadanym przykładem aktywacji poprzez mutacje punktowe jest onkogen ras (mechanizm działania patrz str. ...). Mutacje genu ras są najczęstszą zmianą stwierdzaną w dominujących onkogenach nowotworów człowieka. Występują one w 10% - 20% wszystkich nowotworów człowieka np. w 90% raków trzustki i raków z przewodzików żółciowych, w około połowie raków tarczycy, endometrium, jelita grubego a także w części raków płuca i białaczek. Jednak mutacje ras nie są niezbędne w procesie karcinogenezy gdyż nie występują w innych rakach np. w rakach sutka lub szyjki macicy. Innym przykładem aktywacji poprzez punktową mutację jest c-fms w niektórych przypadkach ostrej białaczki szpikowej.

2. Amplifikacje genów. Aktywacja protoonkogenu może nastąpić przez zwielokrotnienie liczby kopii prawidłowego protoonkogenu w komórce nawet do kilkuset. W takim przypadku produkt genu jest prawidłowy natomiast znacznie zwiększa się ilość białka. Amplikacja może być widoczna w badaniach cytogenetycznych pod postacią tzw. minipar (ang. double minutes) czyli licznych bardzo małych chromosomów, albo regionów o zatartej strukturze prążkowej (ang. homogenous staining regions - HSR), które występują w chromosomach zawierających wiele kopii onkogenu (Ryc. 8.26.). Np. w 30% - 40% przypadków neuroblastoma można stwierdzić amplifikację N-myc (który normalnie występuje na chromosonie 2p) pod postacią minipar lub HSR zintegrowanych z chromosomami 4,9,13. Amplifikacja erb-B2 występuje w raku sutka, N-myc i L-myc w drobnokomórkowym raku płuca a cykliny D w raku sutka i rakach płaskonabłonkowych. Na ogół amplifikacja protoonkogenów związana jest ze złym rokowaniem.

Translokacje chromosomowe. Translokacje chromosomowe mogą spowodować przeniesienie protoonkogenu w sąsiedztwo promotora lub sekwencji wzmacniających (ang. enhancer) genów czynnych transkrypcyjnie co może spowodować nadekspresję protoonkogenu. Translokacje w pobliżu locus dla genów kodujących łańcuchy immunoglobulin są związane z chłoniakiem złośliwym typu B. Np. w chłoniaku Burkitta (lymphoma Burkitti) najczęściej występuje t (8;14) (q24; q32) (Ryc. 8.27.). W chromosomie 8q24 znajduje się c-myc natomiast na 14q32 umiejscowiony jest gen dla łańcuchów ciężkich immunoglobulin. (IgH). W wyniku translokacji, fragment chromosomu 8 zawierający c-myc zostaje przeniesiony na koniec długiego ramienia chromosomu 14, dokładnie na miejsce 14q32 w sąsiedztwo genu dla IgH co powoduje ciągłą stymulację i nadekspresję c-myc przez znajdujące się z pobliżu sekwencje wzmacniające genu IgH. Translokacja może jednocześnie spowodować mutacje w genach regulatorowych c - myc. Translokacja c-myc z chromosomu 8 jest cechą charakterystyczną chłoniaka Burkitta. Jak wspomniano, najczęściej jest on przenoszony w pobliże locus dla IgH (t(8;14)) ale może też być to locus dla łańcuchów lekkich  lub  (odpowiednio t(2;8), t(8;22)). W chłoniakach grudkowych dochodzi do nadekspresji bcl-2 a w chłoniakach okołogrudkowych (tzw. chłoniaki ze strefy płaszcza grudek chłonnych, ang. mantle zone lymphoma) do nadekspresji genu dla cykliny D1 wskutek odpowiednich translokacji (Tab. 8.7.). Również translokacje obejmujące locus dla receptora antygenu komórek T (TCR) związane są z nadekspresją protoonkogenów w chłoniakach T.

Tab. 8.7. Onkogeny aktywowane przez translokację.

Nowotwór	Translokacja	Zaangażowane geny i ich locus
Chłoniak
Burkitta	(8;14)	c-myc 8q24 - IgH 14q32
okołogrudkowy	(11;14)	cyklina D 11q13 - IgH 14q32
grudkowy	(14;18)	IgH 14q32 - bcl2 18q21
Białaczki
przewlekła szpikowa	(9;22)	c-abl 9q34 - bcr 22q11
ostre (AML, ALL)	(4;11)	AF4 4q21 - MLL 11q23
TALL	(8;14)	c-myc 8q24 - TCR- 14q11
Mięsak Ewinga	(11;22)	FL-1 11q24 - EWS 22q12

AML (acute myeloid leukemia - ostra białaczka szpikowa)

ALL (acute lymphoblastic leukemia - ostra białaczka limfoblastyczna)

TALL (ALL z komórek T)

Translokacja może spowodować fuzję (połączenie) dwóch genów leżących na różnych chromosomach dzięki czemu powstaje gen hybryda będący nowym onkogenem. Przykładem jest chromosom Philadelphia, występujący w przewlekłej białaczce szpikowej i w części ostrych białaczek limfoblastycznych. Występująca tu translokacja t (9;22) przenosi część protoonkogenu c-abl z chromosomu 9 w region chromosomu 22 zwany bcr (ang. break point cluster region (Ryc. 8.28 ). Tym samym c-abl zostaje włączony w jednostkę transkrypcyjną bcr. Powstaje nowy onkogen c-abl-bcr kodujący białko fuzyjne o aktywności kinazy tyrozynowej. W przewlekłej białaczce szpikowej białko to ma masę cząsteczkową 210kD natomiast w ostrej białaczce limfoblastycznej nieco niższą, 180 kD.

Gen MLL (ang. myeloid, lymphoid leukemia) umiejscowiony na 11q23 koduje czynnik transkrypcyjny. Gen ten bierze udział w różnych (ponad 20) translokacjach m.in. w 5% do 10% ostrych białaczek. Również w wielu mięsakach występują specyficzne translokacje, w których udział biorą geny kodujące czynniki transkrypcyjne. Np. gen mięsaka Ewinga (EWS) znajdujący się na 22q12 jest sam czynnikiem transkrypcyjnym i bierze udział w translokacjach z innymi czynnikami transkrypcyjnymi. Translokacje te występują w różnych mięsakach. W samym guzie Ewinga białko fuzyjne kodowane przez gen fuzyjny EWS-FL-1 powoduje nadekspresję c-myc (ponieważ jest transaktywatorem promotora c-myc). Ważniejsze onkogeny aktywowane przez translokację podane są w tabeli N6.

4. Inne zmiany strukturalne protoonkogenów powstałe wskutek np. rekombinacji chromosomowej, delecji lub rearanżacji wewnętrznej.

5. Poddanie protoonkogenu kontroli silnego promtora (np. promotora retrowirusowego wbudowanego w pobliżu lub w obrębie protoonkogenu) lub sekwencji wzmacniającej (np. w związku z niektórymi translokacjami).

Proces powstawania nowotworu jest wieloczynnikowy i wieloetapowy dlatego zazwyczaj wymaga aktywacji więcej niż jednego onkogenu. Aktywacja protoonkogenów może nastąpić już w gametach. Wtedy onkogen będzie znajdował się w każdej komórce organizmu. W takich przypadkach predyspozycje do powstawania nowotworów dziedziczą się dominująco. W ten sposób przenoszony jest c-ret predysponując do wystąpienia gruczolakowatości mnogiej wewnątrzwydzielniczej typu II (MEN II).

Produkty białkowe onkogenów (onkoproteiny).

Jak już wspomnieliśmy protoonkogeny biorą udział w normalnym procesie wzrostu, różnicowania i proliferacji komórek. W takim procesie występuje kilka etapów. Jest on inicjowany przez wiązanie się czynnika wzrostu z jego receptorem w błonie komórkowej. Prowadzi to do pobudzenia receptora i do aktywacji białek przekaźnikowych znajdujących się po wewnętrznej stronie błony komórkowej. Następnie sygnał przeniesiony zostaje do jądra gdzie dochodzi do aktywacji czynników inicjujących transkrypcję DNA. Teraz komórka może wejść w cykl komórkowy zakończony podziałami. W tej kaskadzie wydarzeń biorą udział produkty białkowe różnych protoonkogenów, które należą do kilku czynnościowo różnych klas (Tab. 8.8.).

Tab. 8.8 Onkogeny i onkoproteiny biorące udział w powstawaniu nowotworów człowieka.

Onkoproteiny	Proto - onkogen	Mechanizm aktywacji	Nowotwór
Czynniki wzrostu
PDGF	sis	nadekspresja autokrynna stymulacja	Gwiaździak, mięsak kościopochodny
FGF	hst-1	nadekspresja	Rak żołądka
	int-2	amplifikacja	Rak sutka, pęcherza, czerniak
Receptory czynników wzrostu
EGFR	erb-B1	nadekspresja	Rak płuca (płaskonabłonkowy), rak pęcherza moczowego, raki przewodu pokarmowego. Gwiaździak.
	erb-B2	amplifikacja	Rak sutka, jajnika, żołądka, płuca
	erb-B3	nadekspresja	Rak sutka
GDNFR^a	ret	mutacja rearanżacja	MEN Rak brodawkowaty tarczycy
Białka przekaźnikowe
Kinazy tyrozynowe	src	mutacja	Mięsaki
	abl	translokacja	Przewlekła białaczka szpikowa. Ostra białaczka limfoblastyczna
Białka wiążące GTP	ras	mutacja	Rak jelita grubego, trzustki, płuca, białaczki
Kinazy serynowo/ tyrozynowe	mos	mutacja	Białaczki, mięsaki
Białka jądrowe
Czynniki transkrypcyjne	myc	translokacja	Chłoniak Burkitta
	N-myc	amplifikacja	Neuroblastoma. Rak płuca (drobnokomórkowy)
	myb	mutacja	Białaczki
Czynniki regulujące cykl komórkowy
Cykliny	cyklina D	amplifikacja translokacja	Rak sutka, wątroby, przełyku Chłoniak okołogrudkowy
Kinazy cyklinozależne	CDK 4	mutacja lub amplifikacja	Glejak, mięsak, czerniak
^aGDNFR - ang. glial derived neurotrophic factor receptor

Mogą one więc wykazywać funkcje czynników wzrostu lub ich receptorów, białek zaangażowanych w przekazywaniu (transdukcji) sygnału z błony komórkowej do wnętrza komórki, czynników regulujących transkrypcję DNA oraz regulatorów cyklu komórkowego. Onkoproteiny czyli produkty onkogenów będą to zmienione (wskutek aktywacji protoonkogenów) białka, które przypominają białka kodowane przez protoonkogeny ale na ich syntezę nie mają wpływu czynniki wzrostu. Białka te nie mają także istotnych elementów regulatorowych. Najlepiej podzielić je podobnie jak białka protoonkogenów na grupy w zależności od roli jaką spełniają w procesie proliferacji komórki.

Czynniki wzrostu i ich receptory. Obecnie znanych jest szereg czynników wzrostu np. płytkowy czynnik wzrostu (ang. Platelet Derived Growth Factor - PDGF), czynnik wzrostu fibroblastów (ang. Fibroblast Growth Factor - FGF), czynnik wzrostu naskórka (ang. Epidermal Growth Factor - EGF), insulino-podobny czynnik wzrostu (ang. Insulin-like Growth Factor - IGF), transformujący czynnik wzrostu  i  (ang. Transforming Growth Factor - TGF-, TGF-). Czynniki wzrostu wiążąc się ze swoistymi receptorami w błonie komórkowej uruchamiają kaskadę wydarzeń molekularnych prowadzącą do wzrostu, różnicowania i proliferacji. Jednak sama nadmierna produkcja tych czynników nie jest w stanie spowodować transformacji nowotworowej. Stanowi ona raczej podatną glebę, która zwiększa wydatnie prawdopodobieństwo wystąpienia mutacji i tą drogą przyczynia się do onkogenezy. Natomiast w już istniejącym nowotworze nadprodukcja czynników wzrostu poprzez mechanizm autokrynnej i parakrynnej stymulacji komórek nowotworowych może wydatnie przyspieszyć jego wzrost. Działanie onkogenne mutacji lub nadekspresji genów kodujących czynniki wzrostu należy rozpatrywać w świetle powyższych uwag. Np. gwiaździaki i mięsaki kościotwórcze produkują PDGF za co odpowiedzialny jest c-sis (kodujący jego łańcuch ). Prawdopodobnie dochodzi tu dodatkowo do autokrynnej stymulacji komórek nowotworowych gdyż komórki w/wym nowotworów wykazują również obecność receptorów dla PDGF. W szeregu innych nowotworów również stwierdzamy aktywowane onkogeny kodujące czynniki wzrostu. Np. hst-1 i int-2 (kodujące czynniki podobne do FGF) w rakach żołądka i sutka oraz w czerniakach złośliwych.

Protoonkogeny kodujące receptory czynników wzrostu mogą być aktywowane przez mutacje lub rearanżacje, występuje też nadekspresja tych receptorów, która m.in. może być wynikiem amplifikacji genów. Związek zmian dotyczących receptorów czynników wzrostu z transformacją nowotworową najlepiej zrozumieć na przykładzie EGFR. Podobnie jak inne receptory czynników wzrostu posiada on domenę zewnątrzkomórkową, śródbłonową i wewnątrzkomórkową. Ta ostatnia posiada aktywność kinazy tyrozynowej. Przyłączenie czynnika wzrostu do receptora wywołuje jego krótkotrwałą aktywację prowadzącą do dimeryzacji receptora i autofosforylacji reszt tyrozynowych, która z kolei uruchamia kaskadę reakcji cytoplazmatycznych transdukcji sygnału. Receptory kodowane przez onkogeny wykazują permanentną dimeryzację oraz aktywację receptora bez obecności czynnika wzrostu. Inaczej mówiąc komórka zachowuje się tak jakby była stale aktywowana przez wiązanie się czynnika wzrostu z jego receptorem. Np. w zespole MEN 2A mutacja punktowa domeny zewnątrzkomórkowej protoonkogenu ret powoduje permanentną (konstytutywną) dimeryzację i aktywację receptora GDNF (który jest receptorem o aktywności kinazy tyrozynowej występującym w komórkach neuroendokrynnych takich jak rdzeń nadnercza, komórki C tarczycy lub komórki prekursorowe przytarczyc). W zespole MEN 2B aktywacja receptora jest spowodowana mutacją punktową domeny wewnątrzkomórkowej.

Amplifikacja genu wywołuje nadekspresję receptora co zwiększa wrażliwość komórek na działanie nawet małych ilości czynnika wzrostu. Nadekspresja EGFR dotyczy najczęściej trzech przedstawicieli tej rodziny receptorów tzn. erb B1, erb B2 i erb B3. Nadekspresja erb B1 występuje w większości raków płaskonabłonkowych płuca, rzadziej w rakach przewodu pokarmowego i pęcherza moczowego oraz w astrocytoma. Natomiast nadekspresja erb B2/neu/HER 2 występuje w około 20% gruczolakoraków sutka i jajnika a także w rakach żołądka, płuc i ślinianek. Wykazano, że w rakach sutka jest ona związana ze złym rokowaniem. Nadekspresja erb B3 też występuje w rakach sutka.

W wymienionych wyżej rodzinnie występujących zespołach (str. ......) zmutowany ret przekazywany jest w gametach. Natomiast sporadycznie występujące raki brodawczakowate tarczycy związane są z rearanżacjami ret w komórkach somatycznych. Również mechanizm aktywacji receptora jest tutaj inny. Na skutek rearanżacji ret domenę wewnątrzkomórkową receptora tworzy białko fuzyjne, które jest permanentnie aktywowane.

Białka przekaźnikowe. Szereg różnych biochemicznie białek jest normalnie zaangażowanych w reakcjach cytoplazmatycznych transdukcji sygnału od błony komórkowej do jądra. Zmutowane ich wersje permanentnie pobudzają mitogenezę indukowaną czynnikami wzrostu.

Klasycznym przykładem jest białko p21, produkt genu ras zlokalizowane po wewnętrznej stronie błony komórkowej i należące do białek wiążących nukleotydy guaninowe. W postaci nieczynnej białko to jest związane z GDP (ras - GDP), natomiast w postaci czynnej z GTP (ras - GTP). Czynna postać p21 aktywuje szlak kinaz MAP co ostatecznie prowadzi do aktywacji czynników transkrypcyjnych w jądrze (Ryc. 8.29 jest rysunek). W prawidłowej komórce czynnikiem regulującym działanie białka p21 są białka aktywujące GTPazę (ang. GTPase Activating Proteins - GAPs), które wiążą się z ras - GTP i zwiększają wielokrotnie proces hydrolizy GTP do GDP błyskawicznie unieczynniając białko p21 oraz przekazywanie przez nie sygnału (normalne białko p21 też posiada pewną aktywność GTPazową). Produktem zmutowanego ras jest zmienione białko p21, które co prawda nadal wiąże GAP ale w ślad za tym aktywność GTPazowa ras nie zwiększa się. W efekcie zmutowane białko znajduje się ciągle w aktywnej związanej z GTP postaci i w sposób ciągły przekazuje sygnał indukujący mitogenezę. Komórka zachowuje się jakby stale była stymulowana przez czynnik wzrostu. Jak już wspomniano mutacje punktowe genów z rodziny ras są bardzo charakterystyczne dla niektórych nowotworów np. mutacje Ki-ras w raku trzustki oraz w raku drobnokomórkowym płuca oraz Ha-ras w gruczolakorakach jelita grubego.

Spośród niereceptorowych, cytoplazmatycznych kinaz tyrozynowych tylko nieliczne ulegają permanentnej aktywacji w nowotworach człowieka. Do tych wyjątków należy protoonkogen abl, który ma aktywność kinazy tyrozynowej. Ulega ona zwielokrotnieniu po translokacji t (9;22) i utworzeniu hybrydy abl-bcr (str. ...). Dokładny mechanizm działania genu hybrydowego nie został poznany przypuszczalnie odgrywa on rolę i w stymulacji mitogenezy i w kontroli apotozy.

Białka jądrowe. Produkty białkowe niektórych genów mogą działać jako czynniki transkrypcyjne genów związanych ze wzrostem i proliferacją. Przyłączają się one do specyficznych miejsc DNA i kontrolują transkrypcję sąsiednich genów. A zatem, mutacje genów kodujących czynniki transkrypcyjne mają wpływ destabilizujący na procesy wzrostu i proliferacji istotne w transformacji nowotworowej. Typowym przykładem mogą być geny z rodziny myc: amplifikacja N-myc występuje w neuroblastoma, c-myc w różnych rakach m.in. w rakach sutka, płuca i jelita grubego, L-myc jest amplifikowany w rakach drobnokomórkowych płuc.

W normalnych komórkach, po otrzymaniu przez nie sygnału do podziału następuje przejściowa ekspresja protoonkogenu myc. Jednak aktywacja transkrypcji zależy nie tylko od poziomu produktu protoonkogenu myc ale również od obecności innych białek (tzw. max i mad). Kompleksy myc-max stymulują proliferację, kompleksy mad-max ją hamują. Ta delikatna i ściśle regulowana równowaga zostaje zaburzona w przypadku nadekspresji białka myc lub w przypadku aktywacji myc związanej z translokacją (jak np. w t (8;14) w chłoniakach Burkitta). Na marginesie zauważmy, że myc bierze udział nie tylko w procesach proliferacji ale jego aktywacja przy braku czynników wzrostu może indukować apoptozę.

Do białek jądrowych należą też czynniki regulujące cykl komórkowy. Przechodzenie komórki przez poszczególne fazy cyklu komórkowego jest regulowane przez cykliny i cyklino-zależne kinazy (ang. Cyclin-Dependent Kinases-CDK)(Ryc. 8.30). Nadekspresja tych białek będzie związana ze wzrostem proliferacji co może być jednym z czynników promujących transformację nowotworową. Amplifikacja genu CDK4 występuje w glejakach, czerniakach i mięsakach natomiast nadekspresja genów kodujących cyklinę D występuje m.in. w rakach sutka, wątroby i przełyku oraz w chłoniakach okołogrudkowych.

Geny supresorowe transformacji nowotworowej

Białka kodowane przez geny supresorowe hamują proliferację komórek (podczas gdy onkoproteiny stymulują proliferację). Geny supresorowe

Tab. 8.9. Geny supresorowe w nowotworach człowieka

	Nowotwory związane z mutacjami
Gen	wrodzonymi	somatycznymi
Rb	retinoblastoma osteosarcoma	retinoblastoma osteosarcoma; ca mammae, ca pulmonis
p53	syndroma Li-Fraumeni	większość nowotworów
BRCA-1	ca mammae, ovarii	?
BRCA-2	ca mammae (♂ & ♀)	?
WT-1	tumor Wilmsi	tumor Wilmsi
APC	polipositas adenomatosa familiaris coli; ca coli	ca coli, ventriculi, pancreatis; melanoma
NF-1	neurofibromatosis typu I; sarcomata	schwannoma
NF-2	neurofibromatosis typu II; schwannoma nervi acoustici; meningioma	schwannoma; meningioma
E-kadheryna	rodzinny rak żołądka	ca ventriculi, mammae
receptor TGF- 	?	ca coli

Białka kodowane przez geny nr 1 - 5 są zlokalizowane w jądrze, 6 - 8 w cytoplazmie
a 9 - 10 w błonie komórkowej.

ca - carcinoma

wykazują w komórce recesywny efekt działania. Oznacza to, że obydwa allele genu muszą być inaktywowane czyli musi nastąpić utrata funkcji genu aby rozwinął się nowotwór.

Gen Rb. Gen Rb był pierwszym poznanym genem supresorowym. Jest on umiejscowiony na chromosomie 13q14. Gdy oba allele genu Rb w retinoblaście zostaną inaktywowane lub utracone rozwija się z niego nowotwór złośliwy zwany siatkówczakiem (retinoblastoma). W przypadkach siatkówczaków dziedzicznych (40%) we wszystkich komórkach organizmu brakuje jednego allelu Rb wskutek delecji lub inaktywacji przez punktową mutację. (zmiana dziedziczy się autosomalnie dominująco). Jeżeli teraz wystąpi somatyczna mutacja w drugim (niezmienionym) allelu któregokolwiek retinoblastu (której prawdopodobieństwo jest duże), obydwa allele są inaktywowane i rozwija się nowotwór. W przypadkach sporadycznych somatyczne mutacje (niekiedy pod postacią utraty całego chromosomu 13) muszą wystąpić w obu allelach genu Rb w jednym retinoblaście (prawdopodobieństwo takiego wydarzenia jest małe). Siatkówczaki dziedziczne występują w młodszym wieku, są często wieloogniskowe i obustronne. Dzieci te mają również zwiększone ryzyko wystąpienia osteosarcoma lub innych mięsaków tkanek miękkich. Inaktywację genu Rb stwierdzono też w niektórych innych nowotworach np. w raku drobnokomórkowym płuca lub raku sutka. Badania siatkówczaków na poziomie molekularnym w pełni potwierdziły hipotezę „dwóch mutacji” (ang. two hits) Knudsona, w której zaproponował on przed laty, że występowanie dziedzicznych i sporadycznych postaci siatkówczaka wymaga dwóch odrębnych mutacji. W postaci dziedzicznej pierwsza mutacja jest dziedziczona od jednego z rodziców i dlatego występuje we wszystkich komórkach somatycznych. Druga mutacja zachodzi w jednym z retinoblastów. W postaciach sporadycznych obie mutacje występują w jednym retinoblaście. Dziecko z wrodzonym zmutowanym allelem Rb jest heterozygotą (w locus Rb). Gdy pozostały, normalny allel Rb ulegnie mutacji wystąpi w komórce utrata tej heterozygotyczności. Nie tylko gen Rb ale również inne geny supresorowe identyfikuje się obserwując utratę heterozygotyczności. Gen Rb koduje białko - fosfoproteinę (pRb), która odgrywa kluczową rolę w kontroli cyklu komórkowego. Stopień fosforylacji pRb decyduje o wejściu komórki w cykl komórkowy. W postaci aktywnej (hypofosforylacja pRb) uniemożliwia komórce przejście z fazy G₁ do fazy S cyklu komórkowego. Gdy pRb zostaje inaktywowane przez fosforylację (pRb-P - hyperfosforylacja) komórka może przejść z G₁ do S i dalej aż do fazy M, w której następuje defosforylacja i znowu pRb zostaje w postaci aktywnej. W komórkach spoczynkowych (G₀ , G₁) pRb uniemożliwia replikację przez wiązanie się z czynnikami transkrypcyjnymi z grupy E2F co uniemożliwia aktywację genów zależnych od E2F. W stanie nadmiernej fosforylacji pRb uwalnia E2F, które aktywują transkrypcję genów, niezbędnych do wejścia komórki w fazę S,. Z powyższego wynika, że gdy pRb jest nieobecne w komórce (np. wskutek delecji), komórka w sposób nieskrępowany może wejść w cykl komórkowy. Ale uwolniony w ten sposób E2F (wespół z p53) może również uruchomić program apoptozy. Z drugiej strony mutacje genów, które kontrolują fosforylację pRb (p16, cyklina D, CDK4) mogą wywoływać taki sam efekt jak utrata pRb.

Jedną z podstawowych przyczyn transformacji nowotworowej jest utrata kontroli nad przebiegiem cyklu komórkowego dlatego w większości nowotworów człowieka występują mutacje w przynajmniej jednym z głównych regulatorów cyklu komórkowego jakimi są Rb, CDK-4, cyklina D lub p16.

Gen p53. Gen p53 jest genem supresorowym zlokalizowanym na chromosomie 17p13. Mutacje w tym genie występują w ponad połowie nowotworów człowieka i są naczęściej występującymi zmianami genetycznymi w tych nowotworach. Mutacja w genie p53 może być zmianą wrodzoną (zespół Li-Fraumeni), występuje wówczas w jednym allelu każdej komórki organizmu predysponując do rozwoju nowotworów złośliwych. Zgodnie z hipotezą Kundsona druga mutacja w którejkolwiek komórce organizmu wywołuje utratę heterozygotyczności w locus genu p53. Rzeczywiście, u chorych z zespołem Li-Fraumeni (który dziedziczy się autosomalnie dominująco) występują różne nowotwory najczęściej mięsaki, rak sutka, guzy mózgu, białaczki i raki kory nadnercza. U poszczególnego chorego wystąpić może kilka różnych nowotworów pierwotnych, pojawiają się one w młodszym wieku niż guzy sporadyczne. Chorzy z tym zespołem mają 25 razy większe ryzyko wystąpienia złośliwego nowotworu do 50 r. ż. Znacznie częściej niż zespół Li-Fraumeni stwierdza się mutacje w obydwu allelach p53 w guzach występujących sporadycznie. Występują one w różnych rakach w tym w raku sutka, płuca i jelita grubego. Gen p53 może być inaktywowany (unieczynniony) przez wrodzone lub somatyczne mutacje albo przez wiązanie z niektórymi białkami, które prowadzi do degradacji p53. Do tych białek należą mdm2 oraz białka transformujące niektórych wirusów DNA np. białka E6 wirusów HPV. W niektórych mięsakach występuje nadekspresja mdm2.

Białko p53 występuje w jądrze komórki gdzie wiąże się z DNA wpływając na wiele funkcji komórki m.in. kontroluje transkrypcję szeregu innych genów, wpływa na syntezę DNA i apoptozę. W warunkach fizjologicznych okres półtrwania p53 wynosi tylko ok. 20 min. Białko p53 uniemożliwia wejście w cykl komórkowy tym komórkom, które mają uszkodzony DNA. Dlatego nazywa się je czasem „strażnikiem genomu” lub lepiej, „aniołem stróżem genomu”. Unieczynnienie p53 (np. wskutek mutacji) pozwala komórkom z uszkodzonym DNA wejść w mitozę co prowadzi do propagacji uszkodzenia i dalszych zmian w DNA ułatwiających transformację nowotworową. W przeciwieństwie do pRb, które „stoi przy bramie” punktu kontrolnego normalnego cyklu komórkowego, p53 pojawia się w cyklu komórkowym (jak anioł raczej niż ciągle stojący strażnik) aby go wstrzymać wtedy gdy DNA komórki jest uszkodzone albo przez promieniowanie jonizujące albo działające mutagennie czynniki chemiczne lub promieniowanie ultrafioletowe. Sposób w jaki p53 to robi jest fascynujący. Uszkodzenie DNA powoduje szybki wzrost ilości i aktywację p53, które wiąże się z DNA indukując transkrypcję szeregu genów które biorą udział w naprawie DNA lub apoptozie. Wśród syntetyzowanych białek jest p21/WAF, które hamuje tworzenie kompleksów cyklina/CDK co uniemożliwia fosforylację pRb, które z kolei jest potrzebne aby komórka mogła wejść w fazę S. Dzięki temu cykl komórkowy zostaje zatrzymany w późnej fazie G₁. Drugim syntetyzowanym białkiem jest GADD45 (ang. Growth Arrest and DNA Damage - zahamowany wzrost i uszkodzenie DNA). Białko to również bierze udział w zahamowaniu cyklu w G₁ a jednocześnie w naprawie DNA. Teraz komórka ma dwa wyjścia: albo szybko naprawić uszkodzony DNA i wejść w fazę S albo ulec apoptozie. Nad tymi procesami „czuwa” właśnie p53. Jeżeli naprawa DNA jest udana, p53 aktywuje gen mdm2, którego produkt białkowy wiąże się z nim i powoduje obniżenie poziomu czynnego p53 co otwiera komórce wejście w fazę S. Jeżeli naprawa jest nieudana p53 aktywuje geny indukujące apoptozę (bax i IGF - BP3). Białko kodowane przez bax wiąże i unieczynnia bcl-2 (które jest białkiem hamującym apoptozę).

Tak więc gdy dojdzie do uszkodzenia DNA w normalnej komórce, p53 stymulując aktywację transkrypcji odpowiednich genów zatrzymuje ją w G₁ i kieruje komórkę na drogę naprawy DNA a jeżeli ta się nie uda, na drogę apoptozy (Ryc 8.31 jest rysunek). Dzięki tym mechanizmom nie dochodzi do przeniesienia mutacji na komórki potomne. Mutacje genu p53 najczęściej dotyczą domeny wiążącej się z DNA. W takim przypadku jeżeli mutacja dotyczy obydwu alleli nie dochodzi do indukcji transkrypcji odpowiednich genów a zatem nie ma zatrzymania komórki w fazie G₁, nie ma naprawy DNA, nie ma indukcji apoptozy, natomiast mutacje przeniesione zostają do komórek potomnych prowadząc do transformacji nowotworowej.

Rozszyfrowanie związku p53 z naprawą DNA i apoptozą znalazło praktyczne wykorzystanie w terapii nowotworów. Ponieważ zarówno radio- jak i chemioterapia uszkadzają DNA zgodnie z tym co powiedzieliśmy wyżej nowotwory zawierające prawidłowy gen p53 lepiej reagują na leczenie gdyż komórki z uszkodzonym DNA podlegają apoptozie (np. ostre białaczki u dzieci). Przeciwnie guzy ze zmutowanym p53 są raczej oporne na radio- i chemioterapię (np. raki jelita grubego)

Ryc 8.32.Mikrofoto D ze str 47 atlasu

W sytuacji niedotlenienia, komórki nowotworowe które mają prawidłowe allele p53 ulegają apoptozie, natomiast komórki ze zmutowanym p53 są na apoptozę oporne. Może to mieć znaczenie przy planowaniu terapii z zastosowaniem czynników antyangiogennych.

Gen p73. Gen ten umiejscowiony na chromosomie 1p36, koduje białko o właściwościach zbliżonych do p53. Delecje obejmujące p73 występują w różnych nowotworach m.in. w rakach sutka.

Geny BRCA-1 i BRCA-2

Około 5% do 10% raków sutka występuje rodzinnie i spośród tych w 80% występują mutacje w genach supresorowych BRCA-1 i BRCA-2. W rakach sutka sporadycznych mutacje te występują niezwykle rzadko. Gen BRCA-1 jest umiejscowiony na chromosomie 17q21 a BRCA-2 na 13q12. Osoby które odziedziczyły mutacje w tych genach mają zwiększone ryzyko wystąpienia raka sutka. Dla nosicieli mutacji w BRCA-1 ryzyko to wynosi ponad 70% w wieku 80 lat, występuje też dodatkowo zwiększone ryzyko raka jajnika (30% - 60% w wieku 70 lat) i mniejsze raka jelita grubego i gruczołu krokowego.

Rak sutka w tej grupie występuje średnio około 10 lat wcześniej niż u nosicieli mutacji w BRCA-2. Około 13% raków stanowią raki rdzeniaste i raki o większym stopniu złośliwości. Dla nosicieli mutacji w BRCA-2 ryzyko wystąpienia raka sutka wynosi ponad 60% w wieku 70 lat. Dodatkowo istnieje zwiększone ryzyko wystąpienia raka jajnika, pęcherza moczowego a u mężczyzn raka sutka i gruczołu krokowego. Białka kodowane przez obydwa geny sa białkami jądrowymi. Czynności obydwu genów nie są dokładnie poznane. Przypuszcza się, że mogą być zaangażowane w naprawie DNA i regulacji transkrypcji.

Gen APC (ang. Adenomatous polyposis coli, gruczolakowata polipowatość jelita grubego), W rodzinnej polipowatości u osób, które odziedziczyły jeden zmutowany allel występują setki i tysiące gruczolaków jelita grubego już w drugiej i trzeciej dekadzie życia. Pojawiają się one gdy następuje utrata obydwu alleli genu APC. Następnie szereg dodatkowych mutacji prowadzi do powstania raka w niektórych polipach. W większości sporadycznych gruczolaków i gruczolakoraków występują podobne zmiany na poziomie molekularnym.

Ryc. 8.33. Patogeneza raka jelita grubego.

nabłonek prawidłowy

0x08 graphic

utrata APC na 5q21
(wrodzona lub somatyczna - nabyta)

hiperplazja nabłonka

0x08 graphic

0x08 graphic
utrata metylacji DNA (?)

gruczolak

stadium wczesne

0x08 graphic

0x08 graphic
aktywacja K-ras na 12 p12

gruczolak

stadium pośrednie

0x08 graphic

0x08 graphic
utrata genu supresorowego na 18g

gruczolak

stadium późne

0x08 graphic

0x08 graphic
utrata p53 na 17 p 13

rak

0x08 graphic

0x08 graphic
inne zmiany w wielu genach

przerzuty

Białko APC występuje w cytoplazmie gdzie pełni rolę negatywnego regulatora funkcji przekaźnikowej -kateniny. Inaktywacja APC podnosi poziom -kateniny w cytoplazmie, która przemieszcza się do jądra stymulując proliferację komórki. Mutacje APC lub -kateniny stwierdzono też w czerniakach. Obniżona adhezyjność międzykomórkowa w nowotworach złośliwych może być związana z zaburzeniami wiązania -kateniny z cytoplazmatyczną domeną E-kadheryny.

Gen NF-1. U osób, które odziedziczyły jeden zmutowany allel tego genu rozwija się neurofibromatosis typu I, w której występują liczne nerwiakowłókniaki. Niektóre z nich mogą przekształcić się w neurofibrosarcoma. Białko kodowane przez gen NF-1 aktywuje GTPazę, co ułatwia przejście ras z postaci aktywnej (GTP-ras) w postać nieaktywną (GDP-ras). Gdy NF-1 jest inaktywowany ras pozostaje permanentnie w postaci aktywowanej.

Gen NF-2. Gen NF-2 koduje białko merlinę, które wiąże się z aktyną i z białkiem CD44. Mutacje tego genu prawdopodobnie zaburzają przekazywanie sygnałów na granicy macierz pozakomórkowa - komórka. Wrodzone mutacje tego genu predysponują do rozwoju neurofibromatosis typu II (str. ). W niektórych wyściółczakach (ependymoma) i oponiakach (meningioma) mogą wystąpić somatyczne mutacje obydwu kopii tego genu.

E-kadheryna. Mutacje genu kodującego E-kadherynę lub genów kodujących kateniny, hamują ekspresję E-kadheryny na powierzchni komórek co zmniejsza kohezję międzykomórkową ułatwiając inwazję i występowanie przerzutów m.in. w rakach jelita grubego, przełyku, jajnika, sutka, gruczołu krokowego. U osób, które odziedziczyły mutacje genu E-kadheryny opisano zwiększone ryzyko występowania raka żołądka.

Receptor TGF- (transformujący czynnik wzrostu ). TGF- wiążąc się ze swym receptorem stymuluje syntezę inhibitorów CDK, które hamują cykl komórkowy. Mutacje tego receptora stwierdzono np. w niektórych rakach jelita grubego.

DCC (Deleted in colon carcinoma). Na chromosomie 18q21 jest umiejscowiony gen DCC (ulegający delecji w raku jelita grubego). Nie jest jeszcze wyjaśnione czy jest to gen supresorowy jak dotychczas sądzono. Być może inny gen w tym regionie bierze udział w karcinogenezie raka jelita grubego.

VHL Gen VHL (Von Hippel-Lindau) zlokalizowany jest na chromosomie 3p i koduje białko, które hamuje jeden z etapów syntezy (wydłużanie) RNA. Mutacje tego genu stwierdza się w zespole Von Hippel-Lindau, na który składają się:

* haemagioblastoma cerebelli (et retinae)

* phaeochromocytoma

* carcinoma renis

* cystes renum, pancreatis, hepatis, epididymis

Mutacje genu VHL występują też w sporadycznych rakach nerki.

WT-1. Białko kodowane przez gen WT-1 (na chromosomie 11p13) prawdopodobnie negatywnie reguluje transkrypcję genów stymulujących wzrost. Mutacje tego genu występują we wrodzonych i sporadycznych postaciach guza Wilmsa.

Geny regulujące apoptozę

Proliferacja komórek regulowana jest nie tylko przez omówione powyżej onkogeny i geny supresorowe ale również przez geny regulujące apoptozę. Można je ogólnie podzielić na geny hamujące apoptozę (działają antagonistycznie) np. bcl-2, bcl-xL oraz geny proapoptotyczne (działają agonistycznie) np. bax, bad, bid, bcl-xS).

W transformacji nowotworowej duże znaczenie ma niepohamowana proliferacja, w której istotną rolę odgrywają onkogeny i mutacje genów supresowych. Ale ułatwiać transformację nowotworową może też zahamowanie apoptozy gdyż wydłuża okres przeżycia komórek przez co zwiększa się liczebność populacji komórek narażonych na działanie czynników mutagennych oraz prawdopodobieństwo wystąpienia mutacji w poszczególnych komórkach tej populacji. Np. nadekspresja bcl-2 w limfocytach hamując apotpozę wydłuża ich okres przeżycia zwiększając prawdopodobieństwo wystąpienia postaci grudkowej chłoniaka złośliwego. W ponad 80% tych chłoniaków stwierdza się charakterystyczną translokację t(14;18), która powoduje, że transkrypcyjnie aktywny region 14q32 (gdzie mieszczą się geny kodujące ciężkie łańcuchy immunoglobulin) znajduje się w pobliżu bcl-2 (zlokalizowanego na 18q21). W wyniku tych zmian strukturalnych dochodzi do nadekspresji bcl-2.

Gen bcl-2 jest zlokalizowany na zewnętrznej błonie mitochondriów, w siateczce śródplazmatycznej oraz na błonie jądrowej. Białka z rodziny bcl-2 biorą udział w regulacji aktywacji kaspaz czyli enzymów proteolitycznych, które są egzekutorem wyroku śmierci na komórkę. Kaskada molekularnych wydarzeń, które prowadzą do apoptozy nie jest jeszcze szczegółowo wyjaśniona. Przypuszczalnie białka z rodziny bcl-2 regulują przepływ cytochromu C z wnętrza mitochondrium do otaczającej go cytoplazmy. Może to odbywać się w ten sposób, że bax tworzy kanał w błonie mitochondrium a bcl-2 hamuje tę jego aktywność. Wydaje się, że kluczową rolę w skierowaniu (lub nie) komórki na drogę apoptozy odgrywa stosunek antagonistów do agonistów apoptozy z rodziny bcl-2. Oczywiście czynniki, które wpływają na transkrypcję genów zaangażowanych w procesie apoptozy będą miały wpływ na jego kierunek i przebieg. Np. p53 i c-myc mogą oddziaływać proapoptotycznie, p53 poprzez stymulację syntezy bax a c-myc gdy komórki aktywowane przez ten onkogen nie będą miały wystarczającej ilości czynników wzrostu. Jednak nadekspresja bcl-2 może zahamować apoptozę w komórkach aktywowanych przez c-myc ułatwiając tym samym ich transformację nowotworową.

Geny regulujące naprawę DNA

W czasie replikacji DNA, komórki będące w cyklu komórkowym popełniają błędy, które mogłyby być w fazie M przeniesione na komórki potomne. Z drugiej strony komórki organizmu są stale, w ciągu całego życia, narażone na działanie czynników mutagennych (np. promieniowanie jonizujące, czynniki chemiczne, promieniowanie ultrafioletowe). Uszkodzenia DNA są więc czymś częstym i naturalnym wśród miliardów komórek organizmu człowieka. Na szczęście istnieją sprawne mechanizmy szybkiej naprawy DNA zapobiegające mutacjom, które mogłyby również dotyczyć genów odpowiedzialnych za regulację proliferacji wzrostu i różnicowania komórek. Gdyby nie te mechanizmy, nowotwory występowałyby znacznie częściej i w znacznie młodszym wieku, nie wiadomo czy człowiek mógłby dożyć do okresu umożliwiającego prokreację.

W czasie replikacji DNA pary zasad mogą zostać błędnie sparowane. Za naprawę tych błędów odpowiedzialne są geny naprawcze błędnie sparowanych zasad (ang. mismach repair genes) zwane też genami mutatorami. Geny te dziedziczą się tak jak geny supresorowe ale różnią się od nich tym, że ich produkty białkowe nie wpływają bezpośrednio na proces poliferacji. Mutacje w obrębie tych genów powodują, że wraz z każdym podziałem gromadzą się w komórkach liczne błędy replikacyjne (mutacje) w różnych genach również w genach supresorowych lub w protoonkogenach. Część tych mutacji jest letalna. Inne mogą prowadzić do transformacji nowotworowej. Mutacje genów regulujących naprawę DNA związane są z występowaniem rodzinnie uwarunkowanych zespołów predyspozycji do określonych nowotworów. Jednym z nich jest zespół niepolipowatego raka jelita grubego (zespół Lynch II, znany też pod akronimem HNPCC od ang. Hereditary Non Polyposis Colon Cancer). W zespole tym stwierdzamy rodzinne występowanie raków jelita grubego (głównie kątnicy i części wstępującej), które nie pojawiają się na podłożu polipów gruczolakowatych. Występują tu odziedziczone mutacje w genach hMSH2 (w ok. 50% rodzin), hMLH1 (ok. 30%), hPMS1 lub hPMS2 (ok. 20%). Zmiany dziedziczą się wg „dwumutacyjnej” hipotezy Kundsona tzn. odziedziczona mutacja jednego z w/wym genów znajduje się we wszystkich komórkach, druga mutacja w komórkach nabłonka jelita grubego może prowadzić do transformacji nowotworowej. M.in. dlatego raki jelita grubego w HNPCC występują już poniżej 50 r. życia tzn. wcześniej niż raki sporadyczne. Mutacje w/wym genów mutatorowych u chorych z HNPCC umożliwają m.in. występowanie mutacji genów kodujących bax (skutkiem bedą zaburzenia apoptozy) i receptora dla TGF- (uniemożliwia to hamowanie proliferacji przez działanie TGF-).

Do innych chorób charakteryzujących się rodzinnie występującą podatnością na nowotwory, u podłoża których leżą wrodzone mutacje w obrębie genów naprawczych DNA należą m.in.: ataxia teleangiectasia, xeroderma pigmentosum i zespół Blooma. W ataxia teleangiectasia występuje m.in. nadwrażliwość na promieniowanie jonizujące i podatność na nowotwory układu limfatycznego. Uważa się, że białko kodowane przez gen AT rozpoznaje uszkodzenie DNA wywołane promieniowaniem jonizującym, prowadząc do aktywacji p53 co z kolei wstrzymuje cykl komórkowy dla naprawy DNA. U osoby z mutacją w obu allelach AT cykl komórkowy nie zostaje zatrzymany a komórka dzieli się propagując uszkodzenie DNA. U osób będących heterozygotami można by się spodziewać zwiększonego ryzyka rozwoju nowotworów nawet po małych dawkach (być może nawet diagnostycznych) promieniowania jonizującego. Nadwrażliwość na promieniowanie jonizujące występuje też w zespole Blooma (predyspozycja do nowotworów oraz zaburzenia rozwojowe). W xeroderma pigmentosum stwierdza się nadwrażliwość na promieniowanie ultrafioletowe. Wrodzone mutacje genów naprawy nukleotydów powodują, że wywołane przez promieniowanie UV uszkodzenia DNA nie są naprawiane co prowadzi do rozwoju raka skóry.

Telomery i telomeraza.

Oprócz omówionych powyżej onkogenów, genów supresorowych i mutatorowych, na replikację komórek mają też wpływ telomery i enzym telomeraza. Telomery znajdujące się na końcach chromosomów ulegają skróceniu przy każdym podziale mitotycznym. Gdy zostaną skrócone poza pewną granicę komórka nie może się już dzielić i obumiera. Skracaniu telomerów zapobiega enzym telomeraza, której utrata jest równoznaczna z utratą zdolności komórki do replikacji. W komórkach nowotworowych nie tylko występują zaburzenia omówionych powyżej mechanizmów regulujących wzrost i proliferację. W wielu nowotworach stwierdza się obecność telomerazy lub inne mechanizmy wydłużające telomery co umożliwia nieustaną proliferację komórek nowotworowych.

MOLEKULARNE MECHANIZMY TRANSFORMACJI I PROGRESJI NOWOTWOROWEJ

Karcinogeneza jest procesem wielostopniowym. Zwykle ma miejsce szereg zaburzeń DNA pod postacią aktywacji kilku protoonkogenów, którym towarzyszy utrata funkcji kilku genów supresorowych. Z każdą z tych zmian DNA komórka zyskuje nowe cechy, które wspólnie konstruują fenotyp komórki transformowanej. A zatem w powstaniu i przebiegu nowotworu bierze udział szereg różnych zmutowanych genów. Mogą one ze sobą współpracować. Np. w procesie transformacji nowotworowej fibroblastów oncogen ras pobudza komórki do wydzielania czynników wzrostu natomiast myc unieśmiertelnia komórki uczulając je na te czynniki. Stosunkowo dobrze poznane pod tym względem są molekularne zmiany zachodzące w jelicie grubym na drodze od normalnego nabłonka poprzez adenoma aż do carcinoma. Typowe etapy w patogenezie raka jelita grubego przedstawia ryc 8.33. Mamy tu do czynienia z procesem wieloetapowym, który rozpoczyna się inaktywacją genu supresorowego APC, następnie dochodzi do aktywacji protoonkogenu K-ras, po czym następuje inaktywacja innych genów supresorowych m.in. p53. Na początku tej kaskady wydarzeń molekularnych stoi inaktywacja APC (mutacja APC występuje już w gruczolakach), która uruchamia bezpośrednio proces transformacji nowotworowej.

W rozwoju nowotworu złośliwego wyróżnić można cztery etapy. Pierwszym jest inicjacja transformacji nowotworowej komórki, następnie niekontrolowana proliferacja i klonalny rozrost komórek zainicjowanych. W trzecim etapie komórki nowotworowe naciekają podścielisko i w końcu dają odległe przerzuty. Etap drugi czyli wzrost guza (stymulowany przez promotory) zależy głównie od kinetyki komórek nowotworowych oraz angiogenezy. Ostatnie dwa etapy, które nazywamy progresją są wynikiem heterogenności guza.

Inicjacja transformacji nowotworowej

Białka kodowane przez geny biorące udział w karcynogenezie są zlokalizowane w różnych miejscach komórki

Tab. 8.10. Lokalizacja i funkcja czynników kodowanych przez cztery główne grupy genów biorących udział w karcynogenezie.

Czynniki zewnątrzkomórkowe

czynniki wzrostu

PDGF, FGF

Białka błony komórkowej

receptory czynników wzrostu

EGFR, CSF-1R

receptory czynników hamujących wzrost

TGF-R

cząsteczki adhezyjne

kadheryna

Białka podbłonowe

przekaźniki sygnału

ras

inhibitory przekaźników sygnału

NF-1

Cytozol

infibitory przekaźników sygnału

APC

aktywatory transkrypcji

-katenina

Cytoszkielet

NF-2

Mitochondria

Regulatory apoptozy

bcl-2

Jądro

Regulatory cyklu komórkowego

Rb, p53, p16, cykliny, CDK

Regulatory apoptozy

bcl-2, p53

Naprawa DNA

hMLLH1, hMSH2, BRCA-1, BRCA-2

Czynniki transkrypcyjne

myc, fos, myb, jun

Białka kodowane przez protoonkogeny oznaczone są kolorem czerwonym, przez geny supresorowe - zielonym, przez geny regulujące apoptozę żółtym i przez geny naprawcze DNA - niebieskim

W procesie inicjacji komórka nabywa zmiany (mutacje) w DNA. Zmiany w DNA komórki mogą być wywołane przez czynniki chemiczne (inicjatory), wirusy onkogenne, promieniowanie jonizujące lub nadfioletowe. W przypadku czynników chemicznych reaktywe (elektrofilne tzn. reagujące z miejscami bogatymi w elektrony) formy karcynogenów tworzą wiązania kowalencyjne z zasadami DNA i powstają tzw. addukty. Obecność adduktów uruchamia proces naprawy DNA. Jeżeli naprawa jest nieudana dochodzi do apoptozy komórki lub do mutacji, która może być utrwalona po następnym podziale mitotycznym (Ryc 8 34 jest rysunek)

Działanie promieniowania jonizującego wywołuje niestabilność genetyczną, mutacje punktowe lub większe aberracje chromosomowe. UVB również działa mutagennie. Wirusy wbudowują v-onc do DNA komórki. Wywołane przez w/wym czynniki zmiany DNA zostają utrwalone jeżeli nastąpi przynajmniej jeden podział mitotyczny. Komórka z taką permanentną zmianą DNA jest komórką zainicjowaną. Powstałe mutacje mogą dotyczyć protoonkogenów albo genów supresorowych albo regulujących apoptozę lub genów regulujących naprawę DNA. Mutacje te oraz działanie promotorów (niektóre mutacje również spełniają funkcje promotora np. mutacja p53 w karcynogenezie raka jelita grubego w polipowatości rodzinnej) indukują proliferację zainicjowanych komórek. Dochodzi do niekontrolowanej proliferacji, następnych mutacji i ostatecznie do niestabilności genetycznej (szczególnie gdy występują mutacje genów regulujących naprawę DNA).

Wydaje się, że kolejność następujących po sobie mutacji odgrywa rolę w karcynogenezie. Jeżeli pierwszym wydarzeniem jest inaktywacja genu w rodzaju APC (geny te nazywane są w jęz. ang. gatekeeper genes czyli „geny klucznikowe”) to u osób, które odziedziczyły (w komórkach rozrodczych) taką mutację występuje ona w jednym allelu każdej komórki. Potrzeba tylko dodatkowej inaktywacji (mutacji) drugiego allelu (drugi “hit” wg Kundsona) w komórce somatycznej i następuje inicjacja transformacji nowotworowej. Przyjmuje się, że gatekeeper genes są specyficzne dla różnych typów komórek. Dlatego w przypadku odziedziczonej obecności mutacji takiego genu w jednym allelu każdej komórki organizmu, po inaktywacji drugiego allelu nowotwory występują tylko w tej tkance, dla której dany gen jest specyficzny np. retinoblastoma (w siatkówce oka) gdy inaktywacji ulega Rb, carcinoma coli gdy APC, carcinoma renis gdy VHL.

Natomiast gdy odziedziczona mutacja dotyczy tzw. genów opiekuńczych (ang. caretaker genes) jakimi są np. geny mutatorowe odpowiedzialne za naprawę błędnie sparowanych zasad DNA (np. hMSH, hMLH, prawdopodobnie również BRCA-1 i BRCA-2) wtedy dla zapoczątkowania transformacji nowotworowej potrzeba 3 następujących po sobie mutacji somatycznych tzn. mutacji drugiego allelu genu mutatorowego oraz mutacji obydwu alleli genu klucznikowego. Inaktywacja genów mutatorowych nie inicjuje transformacji nowotworowej tylko zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia mutacji w gatekeeper genes oraz w innych genach. Z powyższego wynika, że większe ryzyko wystąpienia nowotworu mają osoby z wrodzoną mutacją jednego allelu „genu klucznikowego”.

Zmiany związane z progresją nowotworową

Końcową fazą transformacji nowotworowej jest progresja czyli stopniowo narastające „zezłośliwienie” komórek nowotworowych związane z wzrastającą w populacji tych komórek niestabilnością genetyczną, selekcją klonów komórek zdolnych do niezależnego ( od czynników wzrostu oraz od regulacji hormonalnej i parakrynnej) wzrostu, angiogenezy i naciekania okolicznych tkanek i błon podstawnych. Niestabilność genetyczna stransformowanych komórek jest najprawdopodobniej wynikiem mutacji genów opiekuńczych (które nie mogą już sprawnie naprawiać błędów replikacji DNA) a także mutacji genu p53. W czasie

klonalnej ekspansji liczba mutacji rośnie, mogą one występować w onkogenach, genach supresorowych i innych ważnych dla proliferacji i różnicowania genach. Jednocześnie odbywa się klonalna selekcja: część komórek zostaje zniszczona przez układ immunologiczny, inne giną w wyniku letalnych mutacji.

Rozchwianie i dezorganizacja genomu komórek nowotworowych jest źródłem heterogenności fenotypowej komórek tworzących nowotwór złośliwy. Jest on zbudowany z subpopulacji (klonów) komórek, które różnią się znacznie stopniem proliferacji, zdolnością do indukowania angiogenezy, naciekania, wzrostu w niekorzystnych warunkach (przy znacznie zmniejszonej ilości czynników wzrostu), wreszcie również zdolnością do dawania przerzutów oraz podatnością na hormono-, chemio-, i radioterapię. Liczne mutacje i aberracje chromosomalne prowadzą do aneuploidii. Akumulujące się w różnych komórkach nowotworowych mutacje powodują, że w procesie progresji powstają klony komórek o różnych cechach na poziomie molekularnym i na poziomie fenotypu morfologicznego i czynnościowego. Chociaż więc nowotwór powstaje z jednej komórki to gdy osiągnie wielkość dostrzegalną klinicznie jest już zbudowany z mozaiki subklonów komórkowych o różnych cechach i właściwościach. To właśnie nazywamy heterogennością nowotworu złośliwego (Ryc 8 35 jest rysunek). Na poziomie morfologicznym heterogenność ta manifestuje się polimorfizmem komórkowym: nie ma dwóch takich samych komórek nowotworowych! Niektóre klony uzyskują duży stopień proliferacji wskutek wydzielania autokrynnie działających czynników wzrostu. W innych komórkach geny kodujące enzymy proteolityczne (np. katepsynę D lub kolagenazę IV) ulegają ekspresji m.in. ułatwiając naciekanie błon podstawnych i podścieliska. Komórki prawidłowe w zetknięciu z peptydami wydzielanymi przez komórki nowotworowe wydzielają czynniki zwiększające inwazyjność komórek nowotworowych. Ostatecznie wraz ze wzrostem guza, selekcja klonalna prowadzi do przetrwania tych subpopulacji komórkowych, które posiadają cechy umożliwiające im wzrost, naciekanie i dawanie przerzutów.

Proces powstania i wzrostu nowotworu ma przebieg wieloletni a jego ostatnim etapem jest stosunkowo krótka faza kliniczna. W wieloetapowym procesie karcynogenezy występują fazy inicjacji, promocji i progresji. Należy zdać sobie sprawę z tego, że zanim nowotwór złośliwy osiągnął rozmiary umożliwiające jego wykrycie rozwijał się on już przez długi okres czasu w tzw. fazie utajenia. Czas utajenia może być różny od kilku lat w przypadku białaczek u ludzi po wybuchu bomby atomowej do 20 a nawet 30 lat u ludzi narażonych na chemiczne czynniki rakotwórcze. Gdyby po pierwszym podziale komórki stransformowanej, wszystkie komórki potomne dzieliły się nadal, wówczas po około 30 podziałach w ciągu 90 dni (długość cyklu komórkowego - 3 dni) powstałby guz o masie ok. 1g, w którym byłoby ok. 10⁹ komórek nowotworowych. Jednakże tzw. frakcja wzrostu (czyli odsetek komórek będących w cyklu komórkowym) w miarę rozwoju guza zmniejsza się. W większości guzów dostępnych badaniu większość komórek nowotworowych znajduje się w fazie G₀ lub G₁, część ulega różnicowaniu (i przestaje się dzielić) wreszcie część ulega martwicy i apoptozie (gdy sieć naczyń nie nadąża za rozwojem guza i brakuje składników odżywczych). Wbrew powszechnemu przekonaniu, w nowotworach złośliwych człowieka frakcja wzrostu przekraczająca 30% należy do rzadkości. W nowotworze złośliwym mamy więc trzy populacje komórek: komórki proliferujące (w cyklu komórkowym) komórki w fazie stacjonarnej (zatrzymane w G₀ lub G₁) oraz komórki obumierające (martwica, apoptoza). (Ryc. 8.36. jest rysunek). Od stosunków ilościowych między nimi zależy szybkość wzrostu guza. Guz rośnie gdy liczba komórek proliferujących przewyższa pozostałe. Np. raki przewodowe sutka wykazujące III stopień złośliwości histopatologicznej, które mają frakcję wzrostu ok. 30% rosną szybko. Inne raki sutka np. raki śluzowe (carcinoma mucinosum) rosną bardzo powoli, przez wiele lat, a ich frakcja wzrostu wynosi zaledwie kilka procent, niekiedy poniżej jednego procenta. Raki drobnokomórkowe płuca maja wysoką frakcję wzrostu i rosną szybko. Natomiast niektóre raki jelita grubego mają niską frakcję wzrostu i rosną bardzo powoli. Tak więc, okres utajenia nowotworu złośliwego będzie różny w różnych guzach ale najprawdopodobniej jest to przynajmniej kilka lat. Również od momentu kiedy guz jest klinicznie widoczny objętość guza podwaja się w różnym tempie np. w większości raków płuc mniej więcej co 2 - 3 miesiące a w niektórych guzach ślinianek co 12 miesięcy. Grupa komórek nowotworowych może rosnąć tylko do średnicy ok. 1 - 2 mm. W większych gniazdach rozwija się niedotlenienie, które prowadzi do apoptozy poprzez aktywację p53. Dlatego do dalszego wzrostu guza potrzebne jest unaczynienie.

Angiogeneza. Komórki nowotworu złośliwego posiadają zdolność indukowania angiogenezy (czyli tworzenia nowych naczyń włosowatych) za pomocą licznych czynników angiogenych. Do najważniejszych z nich należą VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor - czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego) oraz bFGF (basic Fibroblast Growth Factor - zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów). Można je wykazać nie tylko w komórkach nowotworowych ale również podwyższony poziom tych czynników występuje w surowicy krwi i w moczu chorych z niektórymi nowotworami złośliwymi. Czynniki te mogą też być wydzielane przez makrofagi naciekające guz. Powstałymi naczyniami, tlen i składniki odżywcze zostają dostarczone do guza, umożliwiając mu rozwój. Dodatkowo komórki śródbłonka wydzielają polipeptydy takie jak IL-1, GM-CSF lub PDGF lub insulino-podobny czynnik wzrostu, które stymulują komórki rakowe do dalszego wzrostu. Wreszcie, drogą naczyń krwionośnych komórki rakowe mogą dawać odległe przerzuty. Tak więc angiogeneza jest istotnym elementem progresji nowotworu złośliwego.

Komórki nowotworowe mogą też produkować czynniki antyangiogenne (np. trombospondynę 1) lub mogą stymulować inne komórki do wydzielania takich czynników jak angiostatyna (z plazminogenu) lub endostatyna (z kolagenu) o podobnym, antyangiogenym, działaniu. Stopień angiogenezy zależy więc od stosunku czynników angiogennych do antyangiogennych. Mutacja obu alleli p53, który w prawidłowych komórkach indukuje syntezę trombospondyny 1, powoduje obniżenie poziomu tego czynnika stymulując angiogenezę. Raki przedinwazyjne (carcinoma in situ) rosną niekiedy przez kilka lat bez naczyń krwionośnych, pozostając tylko w nabłonku. Dopiero po przekroczeniu błony podstawnej nabłonka i nacieczeniu podścieliska dochodzi w części komórek rakowych albo do utraty inhibitora angiogenezy albo do wzmożonej produkcji czynników angiogennych.

Naciekanie i przerzuty (invasio et metastasis). Nie każdy nowotwór złośliwy, nawet gdy jest klinicznie widoczny (tzn. ma średnicę powyżej jednego cm) musi już zawierać subpopulacje komórek zdolne do przerzutowania, ponieważ tylko niektóre klony posiadają odpowiednią kombinację produktów białkowych genów, która umożliwia przerzutowanie. Niektóre raki sutka (np. carcinoma mucinosum) nie dają przerzutów nawet gdy guz ma średnicę 1 - 2 cm. Wycięcie takiego guza może prowadzić do całkowitego wyleczenia co jest pośrednim dowodem wskazującym, że guz pierwotny nie zawierał subpopulacji komórek zdolnych do przerzutowania (chociaż nie można całkowicie odrzucić możliwości, że zostały one zniszczone przez sprawne mechanizmy przeciwnowotworowe). Z drugiej strony w większości innych nowotworów złośliwych np. w carcinoma microcellulare pulmonis lub osteosarcoma subpopulacje zdolne do przerzutowania są już obecne w guzie w momencie ustalenia rozpoznania.

Na etapie progresji nowotworu złośliwego, w wyniku mechanizmów selekcji i adaptacji dochodzi do powstania subpopulacji komórek nowotworowych o określonych właściwościach biologicznych (np. cechujących się zdolnością do dawania przerzutów). Niestety w mikroskopie świetlnym komórki nowotworu złośliwego charakteryzują się zespołem tych samych cech zwanych cechami złośliwości tak, że nie można powiedzieć (na podstawie obrazu histologicznego guza pierwotnego) czy są w nim obecne subpopulacje zdolne do przerzutowania. Prowadzone obecnie badania na poziomie immunocytochemicznym i molekularnym zmierzają do określenia tych cech. Dlatego ogromny wysiłek badawczy jest obecnie zogniskowany na badaniu tzw. czynników prognostycznych czyli takich cech komórek nowotworowych guza pierwotnego, które m.in. mogłyby być związane ze zdolnością do przerzutowania.

Klon komórek nowotworowych który posiada odpowiednią kombinację produktów genów, które umożliwiają przerzutowanie ma, na szczęście dla chorych z nowotworami złośliwymi, bardzo trudną i najeżoną przeszkodami drogę do pokonania zanim uda mu się uwolnić z ogniska pierwotnego i przenieść w inne miejsce w organizmie dając początek zmianie przerzutowej. Komórki nabłonkowe, które uległy transformacji nowotworowej np. w sutku, rosną najpierw w postaci raka przedinwazyjnego (carcinoma in situ) ściśle związane ze soba cząsteczkami adhezyjnymi (np. E-kadherynami) i otoczone błoną podstawną przewodu. Muszą one najpierw uwolnić się („wyluzować się”) od tych połączeń (poprzez np. zmniejszoną ekspresję E-kadheryn) zmniejszając adhezyjność między sobą. Następnie przyczepiają się do błony podstawnej za pomocą receptorów lamininy znajdujących się na powierzchni komórek rakowych. Im większa inwazyjność komórek tym większa gęstość tych receptorów. W zależności od typu komórek nowotworowych również integryny mogą być wykorzystane jako receptory dla lamininy, fibronektyny i kolagenu macierzy pozakomórkowej. W trzecim etapie komórki nowotworowe muszą przeciskać się między składnikami błony podstawnej i macierzy pozakomórkowej podścieliska. W tym celu same wydzielają enzymy proteolityczne (lub pobudzają makrofagi i fibroblasty do tej aktywności), które rozkładają składniki błony podstawnej lub macierzy pozakomórkowej. Do enzymów tych należą metaloproteinazy np. kolagenaza typu IV (MMP-2), katepsyna D oraz urokinazowy aktywator plazminogenu. Kolagenaza typu IV trawi kolagen typu IV znajdujący się w błonach podstawnych. Za jej istotną rolą przemawia podwyższony poziom tego enzymu w komórkach naciekających nowotwór złośliwy oraz możliwość zahamowania występowania przerzutów u zwierząt transgenicznych zawierających gen inhibitora metaloproteinaz. Pozostałe dwa wymienione powyżej enzymy rozkładają fibronektynę, lamininę oraz białka proteoglikanów (obecne w macierzy pozakomórkowej). Wykazano związek wysokiego poziomu katepsyny D w komórkach rakowych i w surowicy krwi ze złym rokowaniem w raku sutka. (Komórki rakowe mogą również dawać przerzuty z gniazda komórek już naciekających podścielisko i nie otoczonych błoną podstawną. W takim przypadku komórki „wyluzowują się” jak opisano powyżej i przyczepiają bezpośrednio do składników macierzy pozakomórkowej).

Niszcząc macierz pozakomórkową komórki nowotworowe migrują w kierunku naczyń chłonnych lub krwionośnych. W tej podróży pomagają im produkty rozpadu kolagenu i proteoglikanów, które stymulują angiogenezę i proliferację komórek nowotworowych oraz mają działanie chemotaktyczne. Jednocześnie komórki nowotworowe wydzielają autokrynnie działające czynniki stymulujące ich ruchliwość np. tymozynę 15 lub czynnik wzrostu hepatocytów (którego receptor jest kodowany przez protoonkogen met). Teraz pozostaje tylko degradacja błony podstawnej naczynia włosowatego i komórki nowotworowe znajdują się w świetle naczynia gdzie z prądem krwi mogą być roznoszone do odległych narządów. We krwi komórki nowotworowe tworzą grupy (zwiększona ekspresja cząsteczek adhezyjnych), do których przyczepiają się komórki krwi a szczególnie płytki krwi. Takie grupy komórek wędrują z prądem krwi, przyczepiają się do śródbłonka, migrują przez ścianę naczynia i błonę podstawną i dają początek ognisku przerzutowemu. W tych procesach znowu biorą udział receptory lamininy, integryny oraz enzymy proteolityczne. Wykazano, że zwiększona ekspresja cząsteczki adhezyjnej CD44 na komórkach rakowych może mieć związek z tendencją do występowania przerzutów. Trzeba jeszcze dodać, że w czasie pobytu komórek rakowych w świetle naczynia czyhają na nie komórki efektorowe układu immunologicznego.

Miejsce występowania przerzutów częściowo zależy od anatomicznego umiejscowienia ogniska pierwotnego gdyż grupy komórek rakowych mogą zatrzymać się w pierwszej napotkanej sieci naczyń włosowatych np. przerzuty raków narządów przewodu pokarmowego często występują w wątrobie. Ale możliwe są i inne mechanizmy. Np. na powierzchni komórek śródbłonka w narządzie docelowym mogą znajdować się ligandy, które wiążą się z cząsteczkami adhezyjnymi na powierzchni komórek nowotworowych. Lokalne warunki mogą uniemożliwiać komórkom rakowym zagnieżdżenie się w danym narządzie i dlatego osiedlają się w innych miejscach. Na istnienie mechanizmów ułatwiających kolonizację pewnych narządów przez przerzuty z określonych ognisk pierwotnych wskazują obserwacje kliniczne. Wiadomo, że raki gruczołu krokowego, nerki lub raki pęcherzykowe tarczycy „lubią” dawać przerzuty do kości a ponad 50% raków płuc daje przerzuty do nadnerczy.

Ekspresja niektórych genów, tzw. genów supresorowych przerzutowania może mieć związek z właściwościami tworzenia przerzutów. Prawdopodobnym kandydatem jest gen nm23. Wprowadzony do komórek nowotworowych powoduje on zniesienie zdolności do dawania przerzutów. Jest on nieaktywny w nowotworach z licznymi przerzutami (np. w rakach sutka z licznymi przerzutami stwierdza się niski poziom białka kodowanego przez nm23)), natomiast występuje w postaci aktywnej w nowotworach złośliwych bez przerzutów lub z pojedynczymi przerzutami. Jednak wyniki badań klinicznych różnych nowotworów człowieka nie są jednoznaczne stąd dokładne określenie roli nm23 pozostaje kwestią otwartą.

Opisano jeszcze dwa inne prawdopodobne supresorowe geny przerzutowania, obydwa zlokalizowane na chromosomie 11. KAI-1, który hamuje przerzuty w raku gruczołu krokowego i KiSS-1 w melanoma malignum.

CZYNNIKI PREDYSPONUJĄCE DO ROZWOJU NOWOTWORÓW ZŁOŚLIWYCH.

W procesie karcynogenezy odgrywają rolę (a często współpracują) czynniki zewnętrzne, środowiskowe oraz czynniki endogenne czyli cechy organizmu gospodarza. Do czynników endogennych należą:

* predyspozycje dziedziczne

* wiek

* płeć

* dieta

* rasa.

Dziedziczne predyspozycje do rozwoju nowotworów złośliwych.

Predyspozycje dziedziczne są funkcją poziomu zachorowalności na nowotwory w całej populacji. Ekspresja genów predyspozycji do chorób nowotworowych rośnie wraz ze stopniem narażenia na czynniki egzogenne i tzw. czynniki „stylu życia”. Np. umieralność z powodu raka płuca (który w ponad 80% jest związany z paleniem papierosów) jest różna wśród krewnych (rodzice, rodzeństwo) osób niepalących i krewnych palaczy papierosów. W tej ostatniej grupie śmiertelność z powodu raka płuca jest 4 razy większa.

Nowotwory dziedzicznie uwarunkowane stanowią prawdopodobnie ok. 5 - 10% wszystkich nowotworów. Jednakże predyspozycje genetyczne mogą mieć pośredni wpływ na częstość występowania nowotworów indukowanych egzogennymi karcynogenami. Np. dziedzicznie uwarunkowany polimorfizm genów metabolizujących karcynogeny do ich aktywnych, elektrofilnych postaci (np. genów kodujących cytochrom P-450, str. ...) może mieć wpływ na podatność na raka płuca u palaczy tytoniu.

Dziedziczne predyspozycje do rozwoju nowotworów złośliwych można podzielić na cztery grupy:

Zespoły wynikające z dziedziczenia mutacji w genach supresorowych;
Zespoły wynikające z dziedziczenia mutacji genów kontrolujących naprawę uszkodzonego DNA;
Predyspozycje wynikające ze zwiększonej wraźliwości na karcynogeny;
Predyspozycje związane z endogenną promocją nowotworów.

Predyspozycje do rozwoju nowotworów w zespołach z mutacjami w genach supresorowych przekazywane są w sposób autosomalny dominujący (odziedziczona mutacja w jednym allelu predysponuje) ale geny supresorowe działają recesywnie tzn. do utraty funkcji potrzebne są mutacje w obudwu allelach. W zespołach tych predyspozycja do rozwoju nowotworów jest bardzo silna. Np. u nisicieli mutacji w genie Rb ryzyko wystąpienia retinoblastoma jest zwiększone 10000 razy. Również prawie wszyscy osobnicy z rodzinną, gruczolakowatą polipowatością jelita grubego będą mieli raka jelita grubego do 50 r. ż. W omawianych zespołach penetracja i ekspresja genów jest różna a predyspozycje ograniczone są do nowotworów w określonych umiejscowieniach (zostały omówione przy opisie poszczególnych genów supresorowych, str. ...). Występują też często charakterystyczne cechy fenotypowe np. liczne gruczolaki jelita w rodzinnej polipowatości.

Zespoły związane z dziedziczeniem mutacji genów kontrolujących naprawę uszkodzonego DNA (Tab. 8.11.) charakteryzują się niestabilnością DNA i niestabilnością chromosomalną.

Tab. 8.11. Zespoły dziedzicznie uwarunkowanych predyspozycji do rozwoju nowotworów człowieka.

Zespół	Gen/lokalizacja	Predyspozycje do nowotworów
Mutacje w genach supresorowych
1. Rodzinny siatkówczak	Rb/13q13	retinoblastoma, osteosarcoma; inne
2. Rodzinna gruczolakowata polipowatość jelita grubego	APC/5q21	ca coli, str. ...
3. Zespół von Hippel-Lindau	VHL/3p25	str. ....
4. Nerwiakowłókniakowatość t.I	NF1/17q12-22	str. ...
5. Nerwiakowłókniakowatość t.II	NF2/22q12	str. ...
6. MEN I	MEN1/11q13	str. ...
7. MEN II	Ret/10q11	str. ...
8. Dziedziczny rak sutka	BRCA1/17q21 BRCA2/13q12-13	str. ...
9. Zespół Li-Fraumeni	p53/17p13	str. ...
Mutacje w genach naprawczych DNA
10. Niedokrwistość Fanconiego	niestabilność chromosomowa	str. ...
11. Zespół Blooma	niestabilność chromosomowa	str. ...
12. Ataxia teleangiectasia	AT/11q22-23	str. ...
13. Xeroderma pigmentosum	niestabilność chromosomowa	str. ...
14. HNPCC	hMSH2/2p16 hMLH1/3p21 inne	ca coli, str. ...

Zespoły 1 - 9 wynikają z dziedziczenia (autosomalnego dominującego) mutacji w genach supresorowych, 10 - 13 z dziedziczenia (autosomalnego recesywnego) a zespół 14 z dziedziczenia autosomalnego dominującego mutacji genów kontrolujących naprawę uszkodzonego DNA.

ca - carcinoma

Zespoły charakteryzujące się łamliwością chromosomów takie jak niedokrwistość Fanconiego, zespół Blooma cechują się obecnością wad wrodzonych, zaburzeń hematologicznych oraz predyspozycjami do rozwoju nowotworów głównie białaczek i chłoniaków już w wieku dziecięcym. W niekorwistości Fanconiego występują różne wady rozwojowe (kości, serca, nerek), plamy barwnikowe na tułowiu, niedokrwistość aplastyczna oraz białaczka. Zespół Blooma charakteryzują rozszerzenie naczyń włosowatych skóry, opóźnienie rozwoju fizycznego, predyspozycja do rozwoju białaczek i nowotworów przewodu pokarmowego. W ataxia teleangiectasia stwierdzamy postępującą ataksję (postępująca utrata komórek Purkinjego w móżdżku), rozszerzenie naczyń włosowatych skóry twarzy, małżowin usznych i spojówek, nadwrażliwość na promieniowanie jonizujące oraz predyspozycję do chłoniaków, białaczek i nowotworów mózgu. W xeroderma pigmentosum występuje predyspozycja do wystąpienia raków kolczysto- i podstawnokomórkowych skóry oraz do czerniaka złośliwego. W w/wym zespołach mutacje dziedziczą się w sposób autosomalny recesywny (u nosicieli dwóch zmutowanych alleli). Zespół dziedzicznego niepolipowatego raka jelita grubego (HNPCC) jest chorobą, w której mutacje w genach mutatorowych dziedziczą się autosomalnie dominująco.

Predyspozycje wynikające ze zwiększonej wrażliwości na karcynogeny wynikają z polimorfizmu genów kodujących enzymy, które są zaangażowane w metabolizowaniu i wydalaniu karcynogenów. Większość karcynogenów chemicznych nie uszkadza DNA bezpośrednio. Dopiero w wyniku metabolizacji w organizmie (m.in. oksydacji) powstają z nich aktywne związki, które są zdolne do uszkadzania DNA. Związki te z kolei ulegają detoksyfikacji (np. poprzez acetylację). Przedłużona ekspozycja na aktywne pochodne karcynogenów (w wyniku zwiększonej metabolizacji lub zmniejszonej detoksyfikacji) zwiększa ryzyko wystąpienia nowotworu. Monooksydazy i hydroksylazy zależne od cytochromu P-450 kontrolujące aktywację wielu karcynogenów mogą zwiększać ryzyko zachorowania na raka płuca. Np. aktywny allel genu P4501A1 (kodujący monooksydazę benzopirenu) zwiększa ryzyko zachorowania na raka płuca kilkakrotnie. Rak płuca występuje ok. 6 razy częściej u ludzi szybko metabolizujących debrizochinę co zależy od hydroksylazy debrizochiny kodowanej przez gen CYP2D6. Hydroksylaza arylowa, kodowana przez gen CYP1A1 aktywuje prokarcynogeny należące do policyklicznych węglowodorów aromatycznych. Osoby z różną aktywnością tego enzymu mają różną zapadalność na raka płuc. Od aktywności transferazy acetylowej (kodowanej przez gen NAT) zależy aktywacja i detoksykacja amin aromatycznych a to wiąże się z występowaniem raka pęcherza i jelita grubego.

Predyspozycje związane z nadmiarem endogennych promotorów procesu nowotworowego. Czynniki wzrostu i ich receptory, cytokiny, limfokiny oraz niektóre hormony działając autokrynnie i parakrynnie mogą pełnić rolę promotorów w procesie transformacji nowotworowej a tym samym umożliwiać powstawanie nowotworów wywołanych innymi karcynogenami (tzw. inicjatorami). Dziedziczna predyspozycja do rozwoju raka przełyku jest związana ze zwiększoną ekspresją EGFR, do chorób autogresyjnych i niektórych nowotworów z TNF i IL-1 a do chłoniaków z nadekspresją IL-6 (w zespołach z dziedzicznie uwarunkowaną hipogammaglobulinemią). Na znaczenie zaburzeń hormonalnych wskazuje występowanie nowotworów gonad we wrodzonych zespołach z dysgenezją gonad.

Wiek

Częstość występowania nowotworów wzrasta wraz z wiekiem, chociaż niektóre nowotwory występują w sposób charakterystyczny w pewnych grupach wiekowych, np. nowotwory wieku dziecięcego (neuroblastoma, tumor Wilmsi, rhabdomyosarcoma, leucaemia acuta retinoblastoma). Spośród wielu postulowanych przyczyn do najbardziej prawdopodobnych należą:

Postępująca wraz z wiekiem niesprawność mechanizmów efektorowych „nadzoru immunologicznego”.
Wraz z upływem czasu komórki stają się bardziej wrażliwe na działanie karcynogenów ze względu na akumulujące się mutacje.
Zwiększone ryzyko kumulacji działania karcynogenów.
Długi okres czasu, który upływa od momentu inicjacji w karcynogenezie chemicznej do wystąpienia klinicznych objawów przesuwa pojawienie się nowotworów na późniejsze lata.

Płeć

Różnice w występowaniu nowotworów u mężczyzn i kobiet są związane albo z wpływami hormonalnymi (np. rak sutka) albo z czynnikami „stylu życia” (np. różnice w paleniu tytoniu mają odzwierciedlenie w różnej zapadalności na raka płuc).

Dieta

Czynniki dietetyczne wpływają na ryzyko wystąpienia nowotworu w różny sposób. Dieta wywołująca szybszy pasaż przez jelita skraca czas ekspozycji błony śluzowej na karcynogeny i prokarcynogeny pokarmowe. Dieta ubogobiałkowa ma protekcyjne znaczenie w stosunku do niektórych karcynogenów. Dieta wysokotłuszczowa zwiększa ryzyko wystąpienia raka sutka i jelita grubego. Czynniki „stylu życia”, które wpływają na ryzyko występowania poszczególnych nowotworów są omówione w odpowiednich rozdziałach części szczegółowej.

Rasa

Różnice rasowe w częstości występowania nowotworów zwykle wiążą się z różnym „stylem życia”, dietą, geograficzną lokalizacją, nie zawsze więc są łatwe do uchwycenia. Np. większa częstość występowania raka jamu ustnej w Indiach i w Azji Południowo-Wschodniej związana jest nie z różnicami rasowymi a ze zwyczajem żucia betelu i palenia papierosów zapalonym końcem do wnętrza jamy ustnej. Niska zapadalność na raka skóry u osób rasy czarnej jest oczywiście związana z protekcyjnym działaniem malaniny w skórze.

MECHANIZMY PRZECIWNOWOTWOROWE

Zapoznaliśmy się z mechanizmami odgrywającymi rolę w transformacji nowotworowej. Zważywszy, że od urodzenia człowiek narażony jest na „morze karcynogenów”, które mogą oddziaływać na miliardy komórek, prawdopodobieństwo transformacji nowotworowej pojedynczych komórek jest bardzo duże. Muszą więc istnieć bardzo efektywne mechanizmy zabezpieczające przed transformacją nowotworową komórki, jak również umożliwiające niszczenie komórek nowotworowych, skoro nowotwory występują stosunkowo rzadko w większości przedziałów wieku pomimo ciągłego narażenia na działanie czynników karcynogennych w powietrzu, wodzie i pożywieniu. Chociaż w nowotworach dziedzicznie uwarunkowanych, w których jedna zmiana (mutacja) w DNA występuje we wszystkich komórkach organizmu, nowotwory występują we wcześniejszym wieku, tym niemniej jest to zwykle kilka, kilkanaście a niekiedy kilkadziesiąt lat, w których - można się domyślać - mechanizmy przeciwnowotworowe uniemożliwiały rozwój nowotworu złośliwego.

Pewne dane pośrednie pozwalają przypuszczać, że nowotwory człowieka mogą zawierać antygeny zdolne wywołać reakcję układu immunologicznego. Opisano, choć rzadkie, lecz dobrze udokumentowane, spontaniczne regresje różnych nowotworów. Występowały one czasami w powiązaniu z powikłaniami zapalnymi, co sugerowało możliwy mechanizm immunologiczny. Znane są przypadki samowyleczenia przerzutów po chirurgicznym usunięciu nowotworu pierwotnego. Udokumentowano przypadki niewystępowania przerzutów pomimo obecności dużej liczby komórek nowotworowych we krwi. Choriocarcinoma - złośliwy nowotwór wywodzący się z trofoblastu łożyska - zawiera alloantygeny (izoantygeny) uwarunkowane genami ojca, ponieważ nabłonek łożyska, będący produktem zapłodnionego jaja, otrzymuje antygeny zgodności tkankowej zarówno od matki, jak i od ojca. Nowotwór ten, dawniej nieuleczalny, daje się dzisiaj wyleczyć stosunkowo łagodną chemioterapią. Wskazuje to na możliwość istnienia u chorej z choriocarcinoma odpowiedzi immunologicznej zdolnej do niszczenia komórek nowotworowych, gdy tylko ich szybki wzrost zostanie nieco zahamowany chemioterapią. Choriocarcinoma może również wywodzić się z multipotencjalnych komórek gonad lub reszt tkanki embrionalnej rozproszonych wzdłuż środkowej linii ciała. Te nowotwory nie dają się wyleczyć chemioterapią i zwykle prowadzą do zgonu. Autoprzeszczepy nowotworów u ludzi, wykonane za zgodą pacjentów, w większości zostają odrzucone. Na podstawie badań histopatologicznych zwrócono uwagę na zależność rokowania od nacieków z limfocytów w utkaniu raka rdzeniastego sutka, niektórych nowotworów przewodu pokarmowego i zwojaka zarodkowego współczulnego (neuroblastoma). Im więcej nacieków z limfocytów w tych nowotworach, tym lepsze rokowanie. Postać ziarnicy złośliwej z małą liczbą limfocytów rokuje źle. Niektóre przypadki neuroblastoma ulegają spontanicznemu (lub pod wpływem chemioterapii) „dojrzewaniu”, przechodząc w łagodniejszą postać z duża liczbą komórek zwojowych (ganglioneuroblastoma).

Antygeny związane z nowotworami. Pewne cechy powierzchni komórek nowotworowych do tego stopnia różnią się od cech charakterystycznych dla komórek prawidłowych, że mogą wywołać reakcję układu immunologicznego gospodarza. Te swoiste antygeny nowotworowe wykazano u zwierząt doświadczalnych za pomocą technik transplantacyjnych, metod serologicznych i metod biologii molekularnej. Okazało się przy tym, że nowotwory indukowane dużymi dawkami karcynogenów były bardziej immunogenne. Antygeny te dzielimy na swoiste antygeny nowotworowe (SAN), które występują tylko na komórkach nowotworowych (a są nieobecne na komórkach prawidłowych) i antygeny towarzyszące nowotworom (ATN), które występują na komórkach nowotworowych ale także, czasem tylko w małych ilościach na niektórych komórkach prawidłowych. W większości są to antygeny różnicowania. Do antygenów związanych z nowotworami należą białka kodowane przez niezmienione geny (których ekspresja została tylko ujawniona w komórkach nowotworowych), białka kodowane przez zmutowane geny oraz białka kodowane przez geny, które uległy amplifikacji.

Nowotwory wywołane czynnikami chemicznymi lub fizycznymi u zwierząt charakteryzują się indywidualnością antygenową, tzn. są swoiste dla poszczególnych nowotworów. Zwierzęta uodpornione przeciw nowotworowi A nie będą uodpornione przeciw nowotworowi B, nawet jeżeli ten ostatni był wywołany przez ten sam chemiczny karcynogen u tego samego zwierzęcia i ma taki sam obraz histopatologiczny. Nawet dwa lub trzy różne nowotwory wywołane równocześnie u tego samego zwierzęcia tym samym chemicznym karcynogenem mogą mieć różne swoiste antygeny nowotworowe. SAN, które znajdują się w komórkach nowotworowych i są prezentowane na ich powierzchni przez cząsteczki MHC klasy I mogą zostać rozpoznane i wywołać odpowiedź ze strony cytotoksycznych CD8+ limfocytów T. Do SAN można zaliczyć tzw. antygen MAGE-1 (ang. melanoma antigen - 1). Występuje on w ok. 40% czerniaków złośliwych oraz w rakach żołądka, wątroby, płuca, przełyku i pęcherza moczowego (Co prawda jest on obecny w komórkach jądra ale ponieważ komórki rozrodcze nie mają cząsteczek MHC nie może więc być prezentowany). Peptyd MAGE-1 prezentowany na powierzchni komórek nowotworowych w/wym różnych nowotworów wywołuje reakcję cytotoksycznych CD8+ limfocytów T. Fakt ten może być wykorzystany w immunoterapii. Wykryto szereg innych podobnych antygenów (BAGE, GAGE, RAGE), których ekspresja występuje selektywnie tylko w niektórych nowotworach (a nie występuje na komórkach prawidłowych z wyjątkiem jądra i MHC negatywnych komórek siatkówki w przypadku RAGE).

W przeciwieństwie do genów MAGE-1, których ekspresja nie ma związku z mutacjami w komórkach nowotworowych, szereg antygenów występuje selektywnie tylko w nowotworach w których wystąpiły mutacje w protoonkogenach lub genach supresorowych. Oczywistym jest, że produkty białkowe zmutowanych genów takich jak K-ras, p53, CDK4 lub hybrydy abl-bcr są obecne tylko w komórkach nowotworowych (nie ma ich w komórkach prawidłowych). Mogą one in vitro wywołać odpowiedź cytotoksycznych limfocytów T ale niestety takiej reakcji in vivo dotychczas nie wykazano. Cytotoksyczne limfocyty T mogą również rozpoznać na komórkach nowotworowych antygeny pochodzenia wirusowego np. białko E7 wirusa HPV-16 i zniszczyć komórki raka płaskonabłonkowego szyjki macicy, zawierające ten typ wirusa.

Przykładem ATN, które występują w komórkach nowotworowych ale niestety również w odpowiadających im komórkach prawidłowych jest enzym tyrozynaza, występujący w komórkach melanoma oraz w melanocytach. Specyficzne cytotoksyczne limfocyty T niszczą nie tylko komórki czerniaka ale również melanocyty. Opisano przypadki spontanicznej regresji czarniaka, której towarzyszyła depigmentacja skóry.

Białko kodowane przez c-erbB-2/HER2 występuje w prawidłowych komórkach sutka i jajnika ale w tak śladowych ilościach, że cytotoksyczne limfocyty T go „nie widzą”. Komórki raków sutka i jajnika, w których nastąpiła amplifikacja genu zawierają tak dużo białka kodowanego przez ten gen, że cytotoksyczne limfocyty T mogą je niszczyć.

Szereg antygenów występujących w komórkach nowotworowych nie różni się od takich samych białek występujących w komórkach prawidłowych na odpowiednim etapie różnicowania się tkanek, z których te nowotwory się wywodzą np. PSA w rakach gruczołu krokowego i w prawidłowym jego nabłonku. Cząsteczkę CD10 (tzw. antygen CALLA), która występuje wcześnie w procesie dojrzewania limfocytów B można stwierdzić w białaczkach i chłoniakach typu B. Podobnie szereg antygenów embrionalnych (ulegających ekspresji w tkankach embrionalnych ale nie w tkankach dojrzałych) ponownie ujawnia się w nowotworach. Do najbardziej znanych należą AFP oraz CEA. Wymienione antygeny nie mają znaczenia w zwalczaniu nowotworu natomiast znalazły zastosowanie w diagnostyce (patrz wyżej).

Reakcja immunologiczna gospodarza na antygeny związane z nowotworem może mieć znaczenie zarówno w karcynogenezie, jak i w immunoterapii. W reakcji przeciwnowotworowej bierze udział odpowiedź immunologiczna typu komórkowego, typu humoralnego oraz odpowiedź komórkowa zależna od przeciwciał. Odpowiedź komórkowa polega na bezpośrednim cytotoksycznym działaniu aktywnych immunologicznie komórek na komórki nowotworowe. Odgrywa ona największą rolę w immunologicznej reakcji skierowanej przeciw nowotworom. Komórkami odgrywającymi istotną rolę są komórki NK (ang. Natural Killers - naturalnie (spontanicznie) cytotoksyczne), limfocyty T i makrofagi. Odpowiedź immunologiczna typu humoralnego ma mniejsze znaczenie. Może ona brać udział w niszczeniu komórek nowotworowych poprzez aktywację komplementu lub poprzez zjawisko cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał. Przeciwciała opłaszczają komórki nowotworowe a komórki efektorowe (makrofagi, komórki NK, limfocyty T) poprzez wiązanie fragmentów Fc tych przeciwciał warunkują efekt cytotoksyczny. Niektóre przeciwciała zastosowano już w fazie I badań klinicznych np. R24 w leczeniu czerniaka lub 17-1A w terapii raka jelita grubego.

Komórki NK. Są to duże ziarniste limfocyty CD56⁺ CD3^- CD16^-/+ posiadające spontaniczną zdolność zabijania komórek nowotworowych szczególnie tych, które mają obniżoną liczbę cząsteczek MHC klasy I. Tak więc komórki NK wywołują lizę tych komórek nowotworowych, które nie posiadając cząsteczek MHC klasy I nie zostały rozpoznane przez cytotoksyczne limfocyty T. Komórki NK mogą wywierać efekt cytotoksyczny bezpośrednio (za pośrednictwem znajdujących się w ich ziarnistościach azurofilnych perforyny i esteraz serynowych zwanych granzymami) lub pośrednio biorąc udział w cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał. Aktywowane pod wpływem IL-2 komórki NK (tzw. Komórki LAK) są znacznie bardziej „agresywne”. Immunoterapia za pomocą aktywowanych i namnożonych komórek NK in vitro nie znalazła jeszcze trwałego miejsca w klinice chociaż u zwierząt stwierdzono cytotoksyczne działanie komórek NK w stosunku do komórek nowotworowych wielu nowotworów.

Cytotoksyczne limfocyty T. Limfocyty Tc CD8⁺ zabijają komórki rozpoznając antygeny połączone z własnymi cząsteczkami MHC klasy I. Głównym ich zadaniem jest niszczenie komórek zakażonych przez różne mikroorganizmy np. wirusy a także nowotworów, w powstawaniu których wirusy (takie jak np. HPV lub HBV) biorą udział. Tzw. limfocyty TIL (ang. Tumor Infiltrating Lymphocytes) czyli limfocyty naciekające nowotwór zawierają duży odsetek limfocytów Tc swoistych w stosunku do antygenów nowotworowych. Terapia limfocytami TIL polega na tym, że izoluje je się z nowotworu chorego, następnie (podobnie jak limfocyty LAK) inkubuje in vitro z IL-2 (wzrasta ich liczba i aktywność cytotoksyczna) a następnie podaje je się choremu razem z dużymi dawkami IL-2. Limfocyty TIL są niekiedy 100 razy skuteczniejsze od limfocytów LAK. Ten sposób leczenia nowotworów chociaż obiecujący nie znalazł na razie szerokiego zastosowania, głównie ze względu na małą skuteczność, poważne objawy uboczne i wysokie koszty. Można zwiększyć skuteczność wbudowując geny kodujące odpowiednie cytokiny (np. TNF) do limfocytów TIL.

Makrofagi. Aktywatorem makrofagów jest IFN-γ (interferon γ) wydzielany przez komórki NK i limfocyty T. Aktywowane makrofagi zabijają komórki nowotworowe przez reaktywne utleniacze o właściwościach toksycznych (śmierć typu apoptozy) lub za pomocą TNF. Ten ostatni może hamować proliferację komórek, indukować ich różnicowanie (np. białaczek szpikowych) lub wywoływać cytolizę. Oprócz bezpośredniego oddziaływania na komórki nowotworowe, TNF pobudza przeciwnowotworową odpowiedź immunologiczną oraz zwiększa przyleganie monocytów, neutrofilów i limfocytów do śródbłonka, zwiększa przepuszczalność śródbłonka i powoduje jego uszkodzenie, a także indukuje właściwości prokoagulacyjne. W rezultacie m.in. dochodzi do krwotocznej martwicy nowotworu.

Warto zwrócić uwagę, że TNF może niestety również zwiększać ryzyko tworzenia się przerzutów w niektórych nowotworach być może poprzez zwiększanie adhezji komórek nowotworowych do śródbłonka. TNF stymuluje też proliferację komórek przewlekłej białaczki typu B oraz białaczki włochatokomórkowej. Wbrew oczekiwaniom, TNF nie ma większego znaczenia w leczeniu nowotworów człowieka być może ze względu na swoją dużą toksyczność. Bardziej obiecujące są próby transfekcji genu TNF do limfocytów TIL lub skojarzone leczenie za pomocą TNF z innymi cytokinami np. IL-2 lub IFN-γ.

Nadzór immunologiczny. Układ immunologiczny prawdopodobnie pojawił się dopiero u kręgowców być może ze względu na konieczność rozpoznawania i niszczenia komórek nowotworowych powstających w organizmie. Według koncepcji „nadzoru immunologicznego” (ang. immunosurveillance) Burneta komórki nowotworowe powstają u kręgowców znacznie częściej niżby to wynikało z liczby ujawnionych klinicznie nowotworów. Znajdują się one jednak pod stałą kontrolą mechanizmów immunologicznych, które prowadzą do ich szybkiego rozpoznania i niszczenia. System nadzoru immunologicznego można uważać za jeszcze jeden mechanizm kontrolny, umożliwiający utrzymanie homeostazy kręgowców. Uszkodzenie lub niesprawność (nawet czasowa) tego systemu powoduje, że powstałe komórki nowotworowe, mnożąc się, mogą osiągać taką liczbę (zwykle ok. 10⁵ - 10⁸), przy której nawet sprawny układ immunologiczny nie jest już w stanie sobie z nimi poradzić. Szereg obserwacji przemawia za istnieniem „nadzoru immunologicznego”.

Zmniejszona odporność immunologiczna spotykana normalnie u bardzo młodych lub bardzo starych zwierząt albo wywołana doświadczalnie przez naświetlania promieniami Roentgena lub usunięcie grasicy w okresie noworodkowym, wiąże się ze wzrostem częstości występowania nowotworów. Częstość występowania nowotworów złośliwych u chorych z wrodzonymi niedoborami immunologicznymi jest zwiększona 200 razy w stosunku do ich występowania w populacji.Na przykład chorzy z agammaglobulinemią typu Brutona są bardzo podatni na występowanie białaczek. Dużą częstość występowania chłoniaków stwierdzono u chorych z ataxia teleangiectasia lub z zespołem Wiskotta i Aldricha. Znaczne zmniejszenie odporności humoralnej lub komórkowej stwierdza się w nowotworach układu limfatycznego, ale także u chorych z niektórymi innymi nowotworami.

Również u chorych z AIDS oraz u chorych leczonych przewlekle środkami immunosupresyjnymi (po przeszczepach narządów) częściej występują nowotwory złośliwe, w większości chłoniaki typu B (immunoblastyczne). Nie wiadomo czy zwiększona częstość występowania chłoniaków u osób z immunosupresją nie ma większego związku ze stosowanymi lekami u tych chorych lub z występującą u nich często infekcją EBV. Jednak u większości chorych z najczęściej występującymi nowotworami złośliwymi nie stwierdza się objawów niedoborów immunologicznych. Muszą więc istnieć mechanizmy, które umożliwiają komórkom nowotworowym „wyprowadzenie w pole” nadzoru immunologicznego. Szereg procesów immunologicznych może sprzyjać rozwojowi nowotworu. Może to nastąpić zarówno w początkowym, jak i w końcowym okresie odpowiedzi immunologicznej gospodarza. W początkowym okresie immunogenami nowotworowymi są swoiste antygeny nowotworowe. Budowa tych antygenów, ich właściwości fizykochemiczne, ilość i stopień ujawnienia na powierzchni komórki mają duże znaczenie dla wywołania odpowiedzi immunologicznej. W przeciwieństwie do zwierzęcych nowotworów przeszczepialnych nowotwory występujące spontanicznie wywołują bardzo słabą reakcję immunologiczną lub nie wywołują jej wcale.

Wirusy onkogenne i chemiczne czynniki karcynogenne u zwierząt działają okresowo immunosupresyjnie. Mogą więc one uszkadzać działanie mechanizmów „nadzoru immunologicznego” w początkowym, krytycznym okresie rozwoju nowotworu. Selekcja klonów komórkowych o obniżonej antygenowości powoduje, że są one mało wrażliwe na cytotoksyczne mechanizmy efektorowe. Szereg mechanizmów określanych mianem ułatwienia immunologicznego sprzyja rozwojowi nowotworu. Np. wolne antygeny nowotworowe i fragmenty błon komórek nowotworowych mogą blokować swoiste cytotoksyczne limfocyty T. Reaktywność komórek efektorowych może też być blokowana przez kompleksy antygen-przeciwciało. Komórki niektórych raków z komórek wątrobowych i czerniaków posiadają Fas ligand i działają cytotoksycznie na limfocyty T z ekspresją Fas. Komórki nowotworowe mogą produkować czynniki działające immunosupresyjnie (np. TGF-). Same czynniki rakotwórcze również mogą oddziaływać immunosupresyjnie. Jeżeli komórki nowotworowe prezentują antygen przez cząsteczki MHC klasy I bez jednoczesnej obecności cząsteczek współstymulujących, limfocyty T nie tylko nie ulegają uczuleniu ale mogą ulec apoptozie.

„Nadzór immunologiczny” nie jest jedynym mechanizmem kontroli rozwoju procesu nowotworowego. Odgrywają tu rolę także mechanizmy pozaimmunologiczne, jak np. zjawisko zahamowania kontaktowego lub wpływ hormonów w guzach układu dokrewnego.

OBJAWY KLINICZNE ZWIĄZANE Z NOWOTWOREM ZŁOŚLIWYM.

Nowotwory złośliwe mogą być przyczyną różnorakich objawów klinicznych w zależności od ich wielkości i umiejscowienia. Np. złośliwe glejaki mózgu mogą powodować wzrost ciśnienia śródczaszkowego i jego następstwa. Nowotwory złośliwe często są źródłem krwotoków np. z dróg rodnych (rak szyjki lub trzonu macicy), do przewodu pokarmowego (rak żołądka lub jelita grubego), krwioplucia (rak płuca), krwiomoczu (rak pęcherza moczowego lub nerki). Nowotwory złośliwe mogą ulegać owrzodzeniu i wtórnym infekcjom. Mogą też spowodować niedrożność jelit (rak jelita grubego). Mięsaki tkanek miękkich często rosną jako wyczuwalne guzy.

W odróżnieniu od w/wym objawów „lokalnych” w przebiegu nowotworów złośliwych mogą występować objawy ogólne. Należą do nich tzw. zespoły paraneoplastyczne oraz wyniszczenie nowotworowe.

ZESPOŁY PARANEOPLASTYCZNE

Zespoły te występują u ok. 10% chorych z nowotworami złośliwymi. Są to zespoły objawów klinicznych, które nie są związane z umiejscowieniem nowotworu ani z obecnością przerzutów ani z wydzielaniem hormonów charakterystycznych dla tkanki z której nowotwór się wywodzi. Objawy te są następstwem: 1) wydzielania ektopowego peptydów lub innych czynników (np. wydzielania hormonów przez nowotwór, który nie wywodzi się z narządów endokrynnych), 2) działania przeciwciał generowanych przeciw komórkom nowotworowym, 3) innych przyczyn do dzisiaj niejasnych. Ważniejsze zespoły paraneoplastyczne i ich przypuszczalne przyczyny oraz główne nowotwory, w których występują podane są w tab.

Tab. 8.12. Zespoły paraneoplastyczne i ich przyczyny.

Zespoły	Przyczyny
Endokrynopatie
Zespół Cushinga	ACTH
Hypoglikemia	Insulina
Hiperkalcemia	Peptyd podobny do hormonu przytarczyc; TNF-, IL-1, TGF-
Policytemia	Erytropoetyna
Zespół karcinoidu	Serotonina, bradykinina
Zmiany naczyniowe
Zakrzepica żylna	Czynniki aktywujące krzepnięcie krwi
Zapalenie wsierdzia	Nadkrzepliwość
zakrzepowe niebakteryjne
DIC
Inne
Zespół nefrotyczny	Kompleksy immunologiczne
Dermatomyositis	?
Acanthosis nigricans	?
Myasthenia	Mechanizmy immunologiczne
Neuropatie obwodowe	Mechanizmy immunologiczne

Tab. 8.13. Ważniejsze nowotwory złośliwe, w których występują zespoły paraneoplastyczne.

Zespoły³	Raki							Mięsaki
	płuca¹	trzustki	sutka	nerki	jajnika	wątroby	żołądka
Zespół Cushinga	+	+
Hipoglikemia						+		+
Hiperkalcemia	+		+	+	+
Policytemia				+		+
Zespół karcinoidu		+					+
Zakrzepica żylna²	+	+
Dermatomyositis	+		+
Acanthosis nigricans	+						+
Myasthenia	+

¹ Szczególnie w raku drobnokomórkowym, w raku płaskonabłonkowym często występuje

hiperkalcemia.

² Występuje też w innych rakach.

³ Zespół nefrotyczny oraz neuropatie obwodowe występują w różnych rakach; Zakrzepowe niebakteryjne zapalenie wsierdzia występuje w rakach bardzo zaawansowanych. DIC może wystąpić w raku gruczołu krokowego i w ostrej białaczce promielocytarnej.

Do najczęstszych należy hiperkalcemia. (Może ona również towarzyszyć przerzutom do kości lub szpiczakowi mnogiemu ale wtedy nie stanowi zespołu paraneoplastycznego). Wśród endokrynopatii najczęściej występuje zespół Cushinga. Spotykamy go często w drobnokomórkowych rakach płuc. Zespół Trousseau (thrombophlebitis migrans) najczęściej występuje w raku trzustki i płuca. Endocarditis marantica (endocarditis thrombotica non bacterialis) pod postacią drobnych bezbakteryjnych zakrzepów włóknikowych występuje w końcowym okresie wyniszczających chorób nowotworowych. Znajomość symptomatologii zespołów paraneoplastycznych jest ważna ze względu na to, że są one niekiedy pierwszym objawem choroby nowotworowej, mogą prowadzić do błędnych rozpoznań i niepotrzebnych badań a także mogą powodować poważne dolegliwości a czasem zgon chorego.

WYNISZCZENIE NOWOTWOROWE (cachexia neoplasmatica).

U chorych z postępującą, rozsianą chorobą nowotworową często obserwujemy duży spadek wagi ciała, utratę łaknienia, ogólne osłabienie, niedokrwistość. Zespół tych objawów nazywamy wyniszczeniem nowotworowym. Ma on duży wpływ na stan ogólny chorego. Z kolei stan ogólny chorego jest jednym z ważniejszych czynników w diagnostyce onkologicznej i planowaniu terapii. Istnieją różne skale oceny stanu ogólnego. Najczęściej stosowanymi są pięciostopniowa (0 - 4) skala WHO oraz jedenastostopniowa skala Karnofsky'ego.

Utrata łaknienia i zmniejszona ilość spożywanych pokarmów nie są wystarczającymi czynnikami, które mogłyby tłumaczyć rozwój kacheksji obserwowany w chorobie nowotworowej, nawet w nowotworach przewodu pokarmowego (w których z zasady występują trudności w odżywianiu). Istnieją podstawowe różnice pomiędzy kacheksją a głodzeniem. W tym ostatnim obserwujemy adaptacyjne obniżenie metabolizmu oraz utratę głównie tkanki tłuszczowej ze względnym oszczędzeniem mięśni. W kacheksji natomiast metabolizm jest zwiększony oraz dochodzi do utraty zarówno tkanki tłuszczowej jak i mięśniowej.

Uważa się, że kacheksja jest wynikiem działania cytokin wytwarzanych przez guz i przez organizm gospodarza. Za rozwój kacheksji jest odpowiedzialny głównie TNF- (wraz z innymi cytokinami takimi jak IFN-γ i IL-1) nazywany też kachektyną. Obniża on lipogenezę przez zmniejszenie aktywności lipazy lipoproteinowej w tkance tłuszczowej (ale nie w wątrobie i w sercu) a także poprzez hamowanie syntezy innych enzymów np. syntetazy kwasów tłuszczowych i karboksylazy acetylo-CoA zaangażowanych w syntezie tłuszczów. TNF- produkowany jest głównie przez makrofagi i monocyty (prawdopodobnie również przez komórki nowotworowe). Najsilniejszym bodźcem do jego wytwarzania są lipopolisacharydy ścian bakteryjnych (endotoksyny). Towarzyszące nowotworom nawracające zakażenia bakteryjne mogą być dodatkowym czynnikiem wzmagającym kacheksję.

STOPIEŃ ZAAWANSOWANIA KLINICZNEGO NOWOTWORU (ang. staging)

Z wyjątkiem chłoniaków, ziarnicy złośliwej i drobnokomórkowego raka płuca, do oceny stopnia zaawansowania nowotworu stosuje się system TNM. System ten (uwzględniając również specyfikę narządu), oparty jest generalnie o ocenę trzech cech: T (tumor - guz), N (ang. nodes - węzły chłonne) i M (metastases - przerzuty). T1 oznacza guzy małe, zwykle < 2 cm, guzy większe oznacza się odpowiednio większymi cyframi. Tis - oznacza zmianę in situ. Liczby dodawane do N oznaczają stopień zajęcia regionalnych węzłów chłonnych i ocenę ich ruchomości względem podłoża. Np. w odniesieniu do raka sutka N0 oznacza węzły chłonne pachowe niewyczuwalne, N1 - powiększone ruchome, N2 - powiększone nieruchome, N3 - zmienione (np. w badaniu KT) węzły przymostkowe.

M0 oznacza brak wykrywalnych przerzutów odległych, M1 istnienie tychże.

Tak więc u chorej z rakiem sutka T1N2M0 oznacza, że guz w sutku ma średnicę
< 2 cm, węzły chłonne pachowe są powiększone i nieruchome, nie stwierdza się odległych przerzutów. Ocena TNM stanowi podstawę planowania terapii i ma duże znaczenie w rokowaniu. Istnieją też inne niż TNM systemy oceny stopnia zaawansowania choroby nowotworowej szczególnie w USA.

Ryc. N2. Cytologiczne cechy złośliwości w komórkach rakowych (mikro)

Ryc. N3. Dysplasia w nabłonku szyjki macicy (mikro)

Ryc. N5. CIN III (Ry CD str. 151 przewodnika)(mikro)

Ryc. N7. Dysplasia ventriculi (mikro)

Ryc. N8. Oligo (mini) biopsja błony śluzowej oskrzela (mikro)

Ryc. N9. Komórki raka jajnika w rozmazie z płynu z jamy otrzewnej (mikro)

Ryc. N10. Komórki raka płaskonabłonkowego w rozmazie z plwociny (mikro)

Ryc. N11. Rozmaz cytologiczny z części pochwowej szyjki macicy (mikro)

Ryc. N12. Wymaz szczoteczkowy z oskrzela. Widać komórki raka drobnokomórkowego płuca

Ryc. N13. Wymaz szczoteczkowy ze zmiany w jelicie grubym. Widać komórki gruczolakoraka

Ryc. N14. Biopsja aspiracyjna cienkoigłowa raka brodawkowatego tarczycy (mikro z przewodnika)

Ryc. N15. Ker, Des, LCA przykłady

Ryc. N16. PSA w raku prostaty (mikro z przewodnika)

Ryc. N17. Calcitonina z przewodnika

Ryc. N18. Flow

Ryc. N19. Image ER

Ryc. N20. LSC

Ryc. N26. Fig 8- 29 (str., 286) z Robbinsa

N - myc & HSR

Ryc. N27. Translokacja chromosomowa w chłoniaku Burkitta.. Fig 8 - 38 (str. 285) z Robbinsa

Ryc. N28. Translokacja chromosomowa w przewlekłej białaczce szpikowej. Fig 8 - 28
(str. 285) z Robbinsa

Ryc. N30. Cykl komórkowy Fig. 8 - 27 z Robbinsa, str. 284

Ryc. N32. p53 z przewodnika

Ryc. 8.36. Subpopulacje komórek nowotworowych, które mają wpływ na szybkość wzrostu guza. Większość komórek jest w fazie G_o lub G₁. W miarę jak komórki będące w cyklu ulegają martwicy lub apotozie (np. pod wpływem chemio- radioterapii), komórki z G_o lub G₁ Porównanie statystyk polskich i amerykańskich wskazuje, że u kobiet w Polsce rak sutka i rak płuca występują prawie dwukrotnie rzadziej niż w USA (odpowiednio, 19% vs 31% i 7,7% vs 13,1% w strukturze zachorowań). Natomiast rak szyjki macicy rozpoznawany jest w Polsce niemal trzykrotnie częściej niż w USA (7,6% vs 2,6%). U mężczyzn w Polsce rak stercza wykrywany jest niezwykle rzadko a w USA bardzo często podczas gdy rak żołądka odwrotnie (odpowiednio, 5,5% vs 41,5% i 7,2% vs 1,8% w strukturze zachorowań). Wyniki badań statystycznych należy jednak oceniać krytycznie nie tracąc z pola widzenia czynników, które mogą mieć istotny wpływ. Różnice zapadalności na w/wym nowotwory w Polsce i USA mogą być rzeczywiste ale możliwym jest, że wyniki badań statystycznych odzwierciedlają raczej różnice w poziomie profilaktyki i diagnostyki tych nowotworów. Analizując dane statystyczne warto też pamiętać, że statystyki amerykańskie spośród nowotworów złośliwych skórnych uwzględniają tylko czerniaka złośliwego, nie biorą natomiast pod uwagę (ok. 1 miliona) innych nowotworów skóry głównie raka podstawnokomórkowego i kolczystokomórkowego, które to zmiany w statystykach polskich są uwzględnione.

wchodzą w cykl komórkowy i zaczynają się dzielić.

Anaplasia, dokładnie oznacza odróżnicowanie. Dawniej sądzono, że komórki zróżnicowane ulegają odróżnicowaniu w czasie transformacji nowotworowej. Dzisiaj uważa się raczej, że nowotwory powstają z komórek macierzystych, które są obecne we wszystkich tkankach.

Zespół cytohistologicznych cech złośliwości w piśmiennictwie angielskim zwanych anaplazją, w piśmiennictwie polskim często nazywa się cechami atypii. Wprowadza to duże zamieszanie terminologiczne gdyż określenia „atypia” lub „komórki atypowe” w piśmiennictwie wielu krajów nie odnoszą się do zmian nowotworowych i nie zawsze mają to samo znaczenie w odniesieniu do morfologicznych zmian mikroskopowych. Inaczej mówiąc nie każda komórka atypowa jest komórką nowotworową, natomiast każda komórka nowotworowa jest atypowa. Z drugiej strony anaplazja jest pojęciem biologicznym a nie morfologicznym albowiem ściśle biorąc oznacza ona zachowaną zdolność mnożenia się wraz z zatrzymaniem różnicowania (dojrzewania) komórki. Aby więc uniknąć zamieszania w niniejszej monografii stosujemy jednoznaczne określenie: cechy złośliwości.

Określenie „dysplazja” ma w patologii również inne znaczenia. Dysplazja włóknista kości (dysplasia fibrosa ossium) oznacza nienowotworowe zaburzenie dojrzewania i przebudowy tkanki kostnej (str......). W odniesieniu do zaburzeń rozwojowych dysplazja oznacza zaburzenie organizacji komórkowej. Zmiany włóknisto - torbielowate sutka (laesiones fibroso-cysticae mammae) dawniej niesłusznie nazywano dysplazją łagodną sutka (patrz str.......).

Am J Obstet Gynecol 72:1063, 1956.

W Polsce cytodiagnostykę aspiracyjną wprowadził prof. Stanisław Woyke.

Dane epodemiologiczne dotyczące Polski zaczerpnięto z „Nowotwory złośliwe w Polsce w
1996 r.” W. Zatoński i J. Tyczyński (red.). Centrum Onkologii - Instytut im. Marii Skłodowskiej - Curie, Warszawa, 1999.