Сорокин.С.Р
Гр, 2 стом
Тема: Патофизиология опухолевого роста: этиология и патогенез канцерогенеза.
Г. КЛИНИКО-ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАНИЯ
II. Студенты с зачетными книжками, номера которых заканчиваются на цифры 1, 3, 5, 7, 9 должны ответить в развернутом виде на ситуационные задачи 2, 6 по теме «Патофизиология опухолевого роста» из пособия «Сборник клинико-патофизиологических ситуационных заданий».
2.Пациент Ш., 53 лет, заключил договор о прохождении ежегодной диспансеризации в поликлинике по месту жительства. Жалоб не предъявляет, общее состояние удовлетворительное, при объективном осмотре у пациента не выявлено никакой патологии. Однако пациент сообщил, что ранее у его отца в возрасте 55 лет выявили рак толстого кишечника. В амбулаторных условиях пациенту выполнено исследование кала с целью выявления в нем скрытой крови. Проба Грегерсена положительная. При колоноскопии у пациента выявлена аденокарцинома сигмовидной кишки.
О мутации какого (каких) гена (генов) следует думать у пациента Ш.? Ответ обоснуйте. Охарактеризуйте последовательность изменений генетического аппарата эпителиальных клеток кишечника пациента при развитии аденокарциномы сигмовидной кишки. Чем можно объяснить наличие скрытой крови в кале у пациента?
Решение:
Ирина Валерьевна, считаю условие клинической задачи немного некорректным. Объясняю причину в решении.
Положительная реакция кала на скрытую кровь означает, что у человека имеются болезни желудочно-кишечного тракта, вызывающие нарушение целостности слизистой, когда в просвет желудка или кишки выделяется небольшое количество крови. Так как опухоли, первичные и метастатические, вызывают поражения слизистой ЖКТ даже при незначительных размерах, исследование используется на первом этапе выявления опухолей ЖКТ. Особенно важно определение скрытой крови при диагностике рака толстой кишки, поскольку именно при опухолях в данном отделе кишечника скрытое кровотечение начинается на самых ранних стадиях.
В настоящее время выделяют как минимум четыре основных пути канцерогенеза аденокарциномы толстой кишки:
– трансформация аденомы в карциному (1);
– ННПРТ тип (синдром Линча) (2);
– развитие рака «de novo» (3);
– трансформация хронического колита (4).
По условию задачи мы предполагаем ННПРТ тип развития колоректального рака. Однако вероятнее всего сценарий трансформации аденомы в карциному. Аденокарциномы предполагают ангиогенез (после ранних стадий) и, следовательно, отсутствие крови в пробе Грегерсена. Кровь была бы на ранних стадиях аденомы. Таким образом, предполагая первый развитий сценария.
Ответом будет являться синдром Линча. Однако в ответе будут описаны оба механизма патогенеза.
(1) Наиболее распространенный – трансформация аденомы в аденокарциному. Большинство аденом протекают как бессимптомные доброкачественные поражения, которые выявляются случайно при эндоскопическом исследовании. Однако небольшая часть этих опухолей может озлокачествляться, что и является наиболее частой причиной возникновения колоректального рака, через мутацию APC-гена (аденоматозного полипоза толстой кишки) как первого этапа развития рака, мутации протоонкогена RAS (K-RAS) и гена р53.
(1) Механизм:
Механизм, вероятнее всего, связан с действием генов супрессоров. APC-ген связан с возникновением семейного аденоматозного полипоза и вовлечен в регуляцию β-катенина, организацию цитоскелета, апоптоз, контроль клеточного цикла и адгезию. Мутация APC-гена выявляется более чем в 80 % аденом и аденокарцином толстой кишки. APC-белок, локализованный в цитоплазме, связывает свободный фактор транскрипции β-катенин, и вызывает его деградацию. Инактивация APC-гена (мутация) приводит к уменьшению концентрации APC-протеина, что, в свою очередь, приводит к увеличению содержания в цитоплазме β-катенина. β-катенин проникает в ядро, активируя c-myc (фактор транскрипции), циклин D1 (RB-ген) и c-jun гены, что запускает клеточную пролиферацию.
Клеточная пролиферация, также выражена мутацией протоонкогена RAS (K-RAS). Точечные мутации K-Ras выявляются в аденомах и аденокарциномах у одних и тех же пациентов, что указывает, таким образом, на участие мутации K-Ras в ранней стадии канцерогенеза. Измененный K-RAS ген кодирует синтез мутировавшего протеина. Этот белок не может повысить собственную, ГТФазную активность RAS, вследствие чего плохо расщепляет связанный с ним ГТФ и продолжительное время находится в активном состоянии. Вследствии этого запускается клеточная пролиферация, подавляется апоптоз и нарушается взаимодействие с компонентами внеклеточного матрикса.
Мутация гена р53 – наиболее важное событие, устанавливающее границу между аденомой и аденокарциномой. Р53 – типичный ген опухолевой супрессии, его мутация выявляется в различных злокачественных новообразованиях, в том числе в 50 % случаев злокачественных опухолей, и редко встречается в аденомах. Как внутреннее, так и внешнее воздействие могут активировать р53, что приводит к увеличению его количества и аресту клеточного цикла в G1-фазе, осуществляя тем самым сверочную точку (checkpoint) (GADD45-Growth Arrest and DNA Damage). Это создает условия для репарации поврежденной ДНК, если это возможно, или через различные другие гены отправляет клетку в апоптоз (Увеличение экспресии гена BAX, гена FAS-рецептора, гена DR5, гена PIG и др.) Таким образом, клетка с поврежденной ДНК не пропускается в следующую стадию клеточного цикла. Мутация гена р53 приводит к накоплению в ядре белка, который не способен выполнять свою функцию и ведет к трансформации аденомы в аденокарциному.
(2) Второй путь канцерогенеза характерен для синдрома Линча.
(2) Механизм:
Механизм развития синдрома врожденного неполипозного рака толстой кишки (НПРКТ) обусловлен дефектами генов, обеспечивающих репарацию неспаренных оснований. Опухоли данных пациентов характеризуются нестабильностью коротких нуклеотидных повторов или микросателлитов. Это формирует петлю, образованную неспаренными основаниями. Большинство микросателлитных последовательностей генома располагаются в некодируемой зоне, и их мутация не приводит к последствиям. Однако в ряде генов микросателлиты находятся в экзонах, и их мутация может привести к злокачественной трансформации клетки. Микросателлитная нестабильность связана с мутацией не менее четырех генов: MSH2, MLH1, PMS2 и MSH6, которые в норме осуществляют репарацию ДНК. Это приводит к нестабильности генома и повреждению протоонкогенов и генов-супрессоров. Мутации в генах репарационной системы неспаренных нуклеотидов ДНК наследуются по аутосомно-доминантному принципу, и поэтому этот механизм будет являться решением клинической задачи.
6. Пациентка В., 65 лет, обнаружила на передней поверхности правой голени «родимое пятно» тёмно-коричневого цвета, возвышающееся над поверхностью кожи, безболезненно, с гладкой поверхностью. Из анамнеза известно, что пациентка ранее многократно отдыхала на курортах. Загорала, не пытаясь защищаться от солнечного излучения, несмотря на светлый цвет кожи. Пациентка обратилась к онкологу. Госпитализирована в онкологический диспансер, где при экстренной биопсии и микроскопии полученных клеток диагностирована меланома. Пациентке выполнено оперативное лечение: удалена кожа с подкожной клетчаткой и регионарными лимфатическими узлами в области передней поверхности голени. При микроскопическом исследовании препарата с удалённой опухолью диагностирована меланома кожи голени II ст. (по Кларку). После выполненного оперативного вмешательства пациентка выписана, ей рекомендовано диспансерное наблюдение у онколога. Спустя год после оперативного лечения при диспансерном осмотре выявлено увеличение пахового лимфатического узла справа до размеров перепелиного яйца. Пациентка вновь госпитализирована, ей выполнена лимфадэнэктомия справа. При микроскопическом исследовании препарата удалённого лимфатического узла в нём обнаружены клетки меланомы. Пациентке выполняется химиотерапевтическое лечение цитостатиками.
Сформулируйте свои представления о причинах и механизмах возникновения злокачественной опухоли кожи (меланомы) у пациентки В. Какие условия могли способствовать возникновению у нее меланомы? Охарактеризуйте роль ультрафиолетового излучения в механизмах опухолевой трансформации эпителиальных клеток, содержащих меланин. Как называется появление клеток меланомы в правом лимфатическом узле после удаления очага опухоли кожи голени? Каковы механизмы этого явления?
Решение:
Мелано́ма — злокачественная опухоль, развивающаяся из меланоцитов — пигментных клеток, продуцирующих меланины. Наряду с плоскоклеточным и базальноклеточным раком кожи относится к злокачественным опухолям кожи. Преимущественно локализуется в коже, реже — сетчатке глаза, слизистых оболочках (полость рта, влагалище, прямая кишка). Одна из наиболее опасных злокачественных опухолей человека, часто рецидивирующая и метастазирующая лимфогенным и гематогенным путём почти во все органы. Особенностью является слабая ответная реакция организма или её отсутствие, из-за чего меланома зачастую стремительно прогрессирует.
Исходя из условия, главным канцерогенным фактором является УФ излучение. Считается, что УФ излучение вызывает мутации туморсупрессорных генов р53 (см выше), р16 и р15.Риск заболевания меланомой находится в прямой зависимости не только от длительности, но и от интенсивности солнечного воздействия. Даже относительно кратковременное, но сильное УФ% излучение может обеспечить высокий канцерогенный эффект, способствуя меланомагенезу различными путями. Вызванные УФИ мутации встречаются в генах, участвующих в развитии меланомы. Мутации в рецепторе cKIT, генах NRAS (NRAS – протоонкогены, представители семейства белков RAS. Белки RAS являются первыми участками цепочки, которая приводит к активации сигнальных путей тирозинкиназы и затем к мутации генов.) и BRAF(киназа B-Raf участвует в формирование внутриклеточных сигналов, направленных на клеточный рост) возникающих на подверженных УФ излучению участках кожи. Наиболее частым событием при меланоме является мутация в гене BRAF. Интересно отметить, что наиболее часто (до 80-90%) эта мутация представлена одним вариантом – V600L, т.е. заменой валина на лизин в положении 600. Это приводит к постоянной активации белка и, соответственно, к независимости клетки от пролиферативных сигналов извне. Ультрафиолетовое излучение инактивирует белок-супрессор опухолей p16INK4A p53, тем самым способствуя прогрессированию меланомы. Ультрафиолетовое излучение способствует инвазивному росту меланомы, ее метастазированию и изменению фенотипа.
Метастазирование состоит из 4 этапов:
1) Потеря межклеточных контактов
Опухолевые клетки утрачивают контакты с близлежащими опухолевыми клетками из-за уменьшения экспресии Е-кадгеринов на их поверхности
2) Деградация базальной мембраны и соединительной ткани
Опухолевые клетки секретируют ферменты разрушающие компоненты межклеточного вещества (коллагеназа 4 типа, катепсин Д и др.). Секреция протеиназ может происходить и нормальными клетками, стимулированная опухолевыми.
3) Прикрепление опухолевых клеток к белкам внеклеточного матрикса
На поверхности опухолевых клеток увеличивается количество рецепторов для ламинина и интегринов, что позволяет им эффективно связываться с ламинином, фибронектином, коллагеном и витронектином.
4) Миграция опухолевых клеток
Опухолевые клетки приобретают способность к передвижению, стимулированную аутокринной продукцией этих клеток факторов, активирующих их мотильность. Эти же факторы образуются в результате протеолиза межклеточного вещества (см выше).
Метастазировашие в кровеносный сосуд опухолевые клетки (большая подкожная вена ноги), взаимодействует с белыми клетками крови, формируя эмболы, состоящие из опухолевых клеток. Тробмоциты защищают опухолевые клетки от иммунного ответа организма (NK-клетки), и позволяют мигрировать в лимфатическую систему, метастазируя в в паховый лимфоузел и формируя новый очаг опухоли.