В настоящее время известно большое количество агентов, вызывающих генетические повреждения клеток и их неопластическую трансформацию. Их можно разделить на следующие категории: химические канцерогены, лучистая энергия, или радиация, онкогенные вирусы. Если ряд химических канцерогенов и определенные виды радиации являются давно доказанными этиологическими агентами, то понимание роли некоторых вирусов в канцерогенезе человека продолжает возрастать. Мы рассмотрим каждую из указанных категорий по отдельности, но следует иметь в виду, что некоторые агенты из разных категорий могут действовать сочетанно и даже облегчать действие друг друга.

Химический канцерогенез. Известны сотни химических препаратов, трансформирующих клетки in vitro и являющихся канцерогенными для лабораторных животных. Некоторые из наиболее мощных препаратов, например полициклические ароматические углеводороды, были получены как экстракты из топлива или как продукты неполного сгорания. Другие же были синтезированы для каких-либо промышленных целей или специально для химического канцерогенеза в эксперименте. Какие-то вещества входят в состав диких растений или микроорганизмов. Значительное количество таких веществ, включая ряд запрещенных ныне лекарственных средств, относятся к реактивам, канцерогенным для человека [11, 14, 27, 43].

Стадии химического канцерогенеза. Мы уже говорили, что канцерогенез — процесс многоступенчатый. Лучше всего это показано на экспериментальных моделях, когда в ходе химического канцерогенеза можно проследить две стадии процесса: инициацию и промоцию. Различия между ними были прослежены в классических опытах с воздействием на кожу лабораторных мышей инициатора (полициклического углеводорода) и промотора (кротонового масла). Из этих исследований потом возникли следующие концепции.

Инициация (первоначальное опухолеродное воздействие) возникает при экспозиции клеток к соответствующей дозе канцерогенного агента, инициатора, взаимодействующего с геномом этих клеток и толкающего их к формированию опухоли. Инициация вызывает стойкое изменение ДНК, мутацию. Это происходит быстро, иногда в течение нескольких часов, имеет необратимый характер и сопровождается развитием генетической «памяти». Даже однократное воздействие инициатора, да еще с какой-либо задержкой промоции, подчас на несколько месяцев, все же приводит к канцерогенезу. Но только одной инициации недостаточно для развития новообразования.

Это развитие обеспечивается уже в стадию промоции, т. е. стадию продвижения и поддержания процесса. Здесь инициированные клетки пролиферируют, завершают процесс трансформации, в данном случае малигнизации, и обретают соответствующий фенотип. Сами по себе промоторы не канцерогенны и в случае применения до инициации никакого опухолеродного эффекта не оказывают. Их воздействие не затрагивает ДНК, а последствия его обратимы. В частности, когда паузы между экспозициями инициированных клеток к промотору слишком велики, то опять же никакой опухоли не возникает. Кроме того, если множественные раздельные дозы инициаторов могут приводить к тем же необратимым изменениям, что и однократная инициация, то для промоторов существует пороговый уровень. Поэтому субпороговые или раздельные дозы с большими паузами между ними не окажут завершающего канцерогенного эффекта.

Концепция об инициации и промоции была подтверждена на очень многих моделях канцерогенеза в печени, мочевом пузыре, молочной железе, толстой кишке и органах респираторного тракта. Нужно сказать, что некоторые реактивы обладают двоякой способностью к инициации и промоции, что не требует применения дополнительных агентов. К числу таких «полных канцерогенов» относится, например, бутил-бутанол-(4)-нитрозамин, обладающий узким уротропным действием и дающий очень высокий процент выхода карцином мочевого пузыря в эксперименте. Но есть и «неполные канцерогены», способные только к инициации. После этого, весьма общего введения в две главные ступени канцерогенеза следует остановиться на каждой из них подробнее [11, 14, 27, 43].

Инициация канцерогенеза. Реактивы, вызывающие опухолеродный эффект, сильно различаются по структуре и включают в себя как естественные, так и синтетические продукты. Они подразделяются на две группы: соединения прямого действия, не требующие химического преобразования для обретения канцерогенных свойств, и вещества непрямого действия, или проканцерогены, требующие метаболической конверсии в организме для выработки конечных канцерогенов, способных к трансформации клеток. Все опухолеродные вещества прямого действия и конечные канцерогены имеют одно общее свойство высокореактивной электрофильности (т. е. имеют атомы с недостающими электронами). Они могут реагировать с нуклеофильными, т. е. богатыми электронами, зонами в клетке. Эти реакции имеют не ферментный характер и приводят к образованию ковалентных аддуктов (добавочных продуктов). Электрофильные реакции могут поражать в клетках-мишенях несколько зон, богатых электронами, включая ДНК, РНК и белки. Иногда это заканчивается летальным повреждением. Но конечно, при инициации взаимодействие не является летальным, а в качестве основной мишени здесь выступает ДНК.

Метаболическая активация канцерогенов. Кроме некоторых алкилирующих и ацилирующих, т. е. образующих гликозиды при взаимодействии со спиртом или уксусной кислотой, агентов прямого действия, которым свойственна электрофильность, большинство химических опухолеродных соединений для превращения в конечные канцерогены требуют метаболической активации. Есть и другие пути метаболизма, которые приводят к инактивации или детоксикации проканцерогенов или их дериватов. Таким образом, канцерогенные потенции какого-либо реактива определяются не только реактивностью, присущей его электрофильному деривату, но также равновесием между метаболической активацией с одной стороны и реакциями инактивации с другой.

Большинство известных канцерогенов метаболизиру- ются с помощью цитохром-Р-450-зависимых монооксигеназ. Известен ряд факторов окружающей среды, или генетических факторов, которые воздействуют на активность этих окислительных ферментов и, следовательно, на потенции проканцерогена. В эксперименте оказалось возможным приводить в соответствие канцерогенность полициклических углеводородов с генетически детерминированными уровнями фермента арилгидрокарбон-гид- роксилазы, участвующего в формировании реактивных метаболитов. В некоторых исследованиях, проведенных на людях, отмечена сходная корреляция между уровнями указанного фермента и частотой рака легкого у курильщиков. Показано также, что некоторые лекарственные препараты, такие как фенобарбитал, стимулирующие микросомальные ферменты, могут усиливать канцерогенез в эксперименте, повышая уровни системы цитохром- Р-450-оксигеназы. Кроме того, многочисленные факторы, такие как возраст, пол, вид организма (человек или лабораторное животное, причем в последнем случае важно, какое именно: скажем, морские свинки интактны к некоторым «традиционным» канцерогенам), а также уровень гормонального статуса и питания, — все это через варианты метаболизма влияет на канцерогенный эффект какого-либо химического соединения.

Молекулярные мишени для химических канцерогенов. Поскольку злокачественная трансформация является результатом мутаций, воздействующих на онкогены, канцеро-супрессорные гены и гены, регулирующие апоптоз, подавляющее большинство соединений-инициаторов обладают мутагенными свойствами. Последние изучаются с помощью широко применяющегося теста мутационного воздействия на бактерию Salmonella typhimurium (Ames test). От 70 до 90% известных химических канцерогенов позитивны по указанному тесту. Кроме того, большинство тех веществ, которые мутагенны in vitro, обладают канцерогенным эффектом in vivo. Из-за высокого соответствия мутагенности и канцерогенности Ames test часто используют для проверки химических реактивов на канцерогенные свойства.

Инициация при химическом канцерогенезе не подразумевает какое-либо единственное изменение ДНК. Более того. Изменения ДНК, вызванные канцерогеном, не обязательно ведут к инициации, т. к. несколько видов повреждений ДНК могут быть репарированы (восстановлены) с помощью клеточных ферментов. Весьма вероятно, что поражения ДНК какими-то агентами из окружающей среды встречаются гораздо чаще, чем злокачественные новообразования. Например, редкое наследственное заболевание — пигментная ксеродерма связана с дефектом репарации ДНК и служит основой для возможного рака кожи при ультрафиолетовом облучении или воздействии некоторыми соединениями.

Несмотря на то, что практически любой ген может стать мишенью для химического канцерогена, в экспериментах на лабораторных грызунах — носителях опухолей часто встречаются мутации гена RAS. Молекулярный анализ этого мутантного гена, выделенного из опухолевых клеток, показал, что изменение нуклеотидной последовательности точно соответствует предсказанному изменению в том сайте, где происходит взаимодействие канцерогена с основаниями ДНК. Отсюда следует, что каждый канцероген вырабатывает молекулярный «отпечаток», который может способствовать мутационному эффекту вещества. Например, в определенных географических зонах развитие гепатоцеллюлярного рака связывают с поглощением грибкового метаболита афлатоксина В1. В других регионах мира этот рак возникает вследствие инфекции вирусом хронического гепатита В. Во всех случаях происходит мутация гена Р53. Однако в зонах, пораженных афла- токсином В1, сайт, в котором происходит мутация, а также изменение оснований в раковых клетках вполне определенны и отличаются от мутаций гена Р53 в тех зонах, которые эндемичны (характеризуются постоянным наличием) по отношению к гепатиту В.

Инициированные клетки. Выше уже говорилось, что не восстановленные изменения ДНК представляют собой первые важные ступени в процессе инициации. Но для завершения инициации указанных изменений недостаточно. Для того чтобы трансформация ДНК стала фиксированной, т. е. воспроизводилась бы в клетках-потомках, ее шаблон должен проходить репликацию, т. е. копироваться. Поэтому для закрепления инициации клетка, измененная канцерогеном, должна совершить хотя бы один цикл пролиферации. Известно, что в печени многие химические соединения активируются до реактивных электрофильных продуктов, но большинство из них все же не вызывает рак до тех пор, пока гепатоциты еще пролиферируют в течение периода формирования аддуктов ДНК (72-96 часов). В тканях, которые в норме стабильны в пролиферативном отношении, митогенные стимулы могут быть обеспечены самим канцерогенным воздействием, поскольку многие клетки погибают от токсического эффекта опухолеродных химикатов и вследствие этого в переживающих клетках стимулируется регенерация. С другой стороны, пролиферация может быть следствием различных сопутствующих биологических влияний вирусов, паразитов, гормональных или алиментарных факторов [11, 14,27, 43].

Промоция канцерогенеза. Мы уже говорили, что кан- церогенность некоторых соединений повышается по мере последующего применения промоторов (форболовых эфиров, гормонов, фенолов, некоторых лекарственных препаратов), которые сами по себе не являются опухолеродными. Известная стадийность химического канцерогенеза (инициация-промоция) вызывает вопрос: если промоторы не обладают мутагенным эффектом, то как они способствуют формированию опухолей? Хотя действие промоторов плейотропно, индукция клеточной пролиферации является непременным условием промоции. Лучше всего изучен промотор ТФА, т. е. 12-О-тетрадеканоилфор- бол-13-ацетат, форболовый эфир, мощный активатор протеинкиназы С, фосфорилирующей ряд субстратов сигнальной трансдукции. ТФА вызывает также продукцию фактора роста некоторыми клетками. Его способность активировать протеинкиназу С опирается на структурное сходство этого эфира с 1,2-диацилглицерином, физиологическим активатором указанного энзима. Другие промоторы воздействуют на сигнальную трансдукцию с помощью родственного, но отдельного механизма. Они являются ингибиторами протеинфосфатаз и, следовательно, предупреждают дефосфорилирование субстратов, которые в фосфорилированной форме содействуют сигнальной трансдукции.

Итак, если воздействие инициатора может вызвать мутационную активацию онкогена, скажем, гена RAS, то последующий эффект промоторов приводит к пролиферации и клональной экспансии инициированных клеток- мутантов. У таких клеток, особенно после активации гена RAS, запросы в отношении факторов роста уменьшены, и они менее чувствительны к сигналам из микроокружения, тормозящим рост. Вынуждаемый пролиферировать, инициированный клеточный клон претерпевает еще ряд мутаций, прежде чем начинается малигнизация. Хотя промоторы не мутагенны, они все же воздействуют на ДНК. Так, ТФА с помощью свободных радикалов-дериватов кислорода может стать причиной разрывов одной спирали ДНК в некоторых клетках. Предполагается, что такое воздействие форболовых эфиров может окончиться гибелью клеток, которая затем уже в свою очередь регенерационный ответ.

При клеточной пролиферации в принципе возрастает риск мутаций и, следовательно, опухолевой трансформации. Выше говорилось о хронических пролиферативных процессах как факторах риска малигнизации. Таким образом, главное звено промоции — размножение инициированных клеток — сильно облегчает завершение процесса злокачественной трансформации [11, 14, 27, 43].

Химические канцерогены. Мы ограничимся лишь краткой характеристикой важнейших групп инициаторов и промоторов канцерогенеза, уделяя внимание в основном тем веществам, которые вызывают малигниза- цию у человека [И, 14].

Алкилирующие агенты прямого действия — вещества, способные вводить одновалентные радикалы углеводородов жирного ряда (алкилов) в молекулы органических соединений. Они не подвергаются активации и являются слабыми канцерогенами. Тем не менее о них важно знать, т. к. ряд лекарственных противоопухолевых препаратов (циклофосфан, хлорбутин, миелосан и др.) попадают в эту категорию. К сожалению, помимо своего противоопухолевого действия, они могут вызвать лимфомы, лейкемии и ряд других неоплазий. Иными словами, указанные препараты вызывают ятрогенную патологию. Некоторые алкилизирующие агенты, например циклофосфан, являются также сильными иммуноподавляющими средства ми и используются при иммунологических расстройствах, скажем, при ревматоидном артрите и гранулематозе Вегенера. При том, что риск ятрогенного злокачественного процесса от таких агентов невелик, разумное и осторожное их применение считается показанным. И терапевтический, и канцерогенный эффект у алкилирующих агентов обеспечивается разными путями взаимодействия и повреждения ДНК.

Полициклические ароматические углеводороды. К ним относятся вещества с наиболее выраженными канцерогенными свойствами. Они требуют метаболической активации и могут вызывать опухоли в самых различных тканях: в коже, мягких тканях, эпителиях. Интерес к ним подчеркивается еще и тем обстоятельством, что вещества эти образуются при сгорании табака и сигаретной (папиросной) бумаги. Поэтому из многоплановой онкоэтиоло- гической роли полициклических ароматических углеводородов на первое место выступает их роль в возникновении рака легких. Известно также, что частым источником этих веществ для человека являются жареные животные жиры в приготовленной мясной пище, а также копченые мясные и рыбные продукты.

Ароматические амины и азокрасители (соединения с азогруппами и аминогруппами). Опухолеродное действие большинства из этих агентов проявляется в печени, в которой формируются конечные канцерогены при взаимодействии цитохром-Р-450-оксигеназных систем. Поэтому при скармливании лабораторным крысам ацетилами- нофлуорена и азокрасителей возникают гепатоцеллюляр- ные, а не гастроинтестинальные карциномы. Исключение представляет механизм действия бетанафтиламина, выделенного из карцином мочевого пузыря у человека. В прошлом, при старых*технологических схемах, работники резинового и лакокрасочного производств, соприкасавшиеся с анилиновыми красителями, были подвержены риску развития рака мочевого пузыря в 50 раз чаще, чем лица, не имевшие такой профессиональной вредности. Выяснилось следующее. После всасывания бета-нафтила- мин гидроксилируется в активную форму, а затем детоксицируется путем соединения с глюкуроновой кислотой. Организм человека в числе немногих других организмов производит мочевую глюкуронидазу. Поэтому в дальнейшем, при выделении в мочу, нетоксичный коньюгат расщепляется указанным ферментом. При этом снова освобождается электрофильный реагент, который и вызывает рак мочевого пузыря. Некоторые азокрасители производятся для окраски пищевых продуктов: маргарина в масляно-желтый цвет, некоторых видов карамели в различные цвета. Их использование должно регулироваться федеральным законодательством и строго инспектироваться врачами санэпидслужбы.

Канцерогены окружающей среды. Среди примерно 30 известных химических канцерогенов, производимых растениями и микроорганизмами, наиболее важным для человека является афлатоксин В1. Он вырабатывается некоторыми штаммами гриба Aspergillus flavus, который может буйно расти на неправильно хранимых зерне и горохе. В некоторых регионах Африки и Дальнего Востока обнаружено строгое соответствие между содержанием этого гепатоканцерогена в пище и частотой гепатоцеллюляр- ного рака. Следует отметить также и четкую корреляцию между инфекцией вирусом гепатита В и заболеваемостью указанным раком.

Нитрозамины и амиды. Эти канцерогены интересны потому, что существует возможность их образования в желудочно-кишечном тракте человека. В этой связи не исключается их роль в развитии некоторых опухолей, в частности рака желудка. Подобно другим канцерогенам нитрозосо- единения требуют активации в среде организма, что опять- таки связано с микросомальной системой Р-450.

Агенты смешанного типа. Канцерогены обнаружены среди множества других химических соединений. Упомянем те из них, которые играют важную роль в профессиональных вредностях. Так, продолжительная работа с асбестом сопровождается повышением частоты возникновения бронхогенного рака, мезотелиом и карцином желудочно-кишечного тракта. Если курение сопутствует такой работе, то заболеваемость раком бронха приближается к 100% . В некоторых производствах люди контактируют с мономером винилхлоридом, из которого получают полимер поливинилхлорид. Известно, что с первым из них связана высокая частота гемангиосарком печени у лиц, непосредственно связанных с этим веществом. Наконец, хром, никель и некоторые другие металлы, подвергающиеся испарению (и вдыханию) в ряде технологических процессов, вызывают рак легкого, а мышьяк — рак кожи. Ряд иностранных инсектицидов (aldrin, dieldrin, chlordane, полихлорированные бифенилы) канцерогенны для животных.

Промоторы химического канцерогенеза. Некоторые промоторы могут способствовать развитию рака у человека. Выше мы говорили, что они по крайней мере так же важны, как и инициаторы. Это подтверждается тем, что клетки, инициированные при экспозиции к канцерогенам окружающей среды, безвредны до тех пор, пока не подвергнутся повторным промоторным воздействиям. Например, после введения лабораторным животным уротропного канцерогена применение сахарина или цик- ламатов оказывало промоторный эффект на развитие рака мочевого пузыря. Являются ли эти вещества промоторами или инициаторами для человека, остается неясным, и надежных доказательств их канцерогенного действия пока нет. В качестве промоторов для экспериментальных опухолей печени могут служить гормоны, в частности эстрогены. И у человека продолжительный прием диэтилстильбестрола способствует возникновению постменопаузальной карциномы эндометрия, а также рака влагалища. Наконец, длительное потребление в большом количестве животного жира повышает риск развития рака толстой кишки. Это может быть связано с увеличением синтеза желчных кислот, которые действуют в качестве промоторов на экспериментальных моделях [И, 14].

Радиационный канцерогенез. Лучистая энергия, будь то ультрафиолетовые лучи или солнечный свет, ионизирующее электромагнитное облучение или радиация элементарными частицами, может трансформировать in vitro фактически все типы клеток и вызывать in vivo опухоли в эксперименте и у человека. Известно, что ультрафиолетовые лучи служат причиной злокачественных новообразований кожи, а разные виды ионизирующей радиации медико-терапевтического, профессионального и военного происхождения являются этиологическими факторами в происхождении многих разных опухолей. Хотя роль лучистой энергии в возникновении онкологических заболеваний у человека относительно мала, все же общеизвестное скрытое ее действие и эффект накопления требуют очень долгих периодов наблюдения и затрудняют оценку значения для патологии человека. Ведь только теперь, спустя почти полвека после атомных бомбардировок, стала ясной повышенная частота карцином молочной железы у японских женщин, получивших в детстве большие дозы радиации. Более того. Возможный усиливающий или дополнительный эффект этих доз на другие канцерогенные воздействия расширяет зону канцерогенного риска для таких лиц. Что касается воздействия ультрафиолетовых лучей на ДНК, то оно отличается от такового при ионизирующей радиации [11, 27, 28].

Ультрафиолетовое излучение. Современные эпидемиологические данные свидетельствуют о том, что ультрафиолетовая часть солнечного света является причиной высокой частоты плоскоклеточного рака, базальноклеточной карциномы и злокачественной меланомы кожи. Степень риска зависит здесь от типа ультрафиолетовых лучей, времени экспозиции и уровня развития пигментации меланином, образующим в эпидермисе светопоглощающий слой. Лица европейского происхождения со светлой кожей, многократно подвергающейся загару без ожога, живущие в зонах, где много солнца, например в Австралии, близко к экватору, отличаются самой высокой частотой возникновения меланом кожи. Ультрафиолетовую часть солнечного спектра можно разделить по длине волны лучей на три диапазона: UVA (320-400 нм), UVB (280-320 нм) и UVC (200-280 нм). Считается, что только лучи диапазона UVB имеют значение для канцерогенеза в коже. В то же время диапазон UVC, несмотря на свои сильные мутагенные свойства, не имеет серьезного значения, поскольку отфильтровывается озоновым слоем Земли. Что касается диапазона UVA, который еще недавно расценивался как безвредный, то выяснилось, что его лучи канцерогенны для лабораторных животных, и потому интерес к нему, как возможному опухолеродному агенту для человека, значительно возрос.

Ультрафиолетовые лучи оказывают на клетки целый ряд воздействий. Они тормозят деление, инактивируют ферменты, вызывают мутации и в достаточной дозе убивают клетки. Непосредственно канцерогенный эффект этих лучей связан с образованием в ДНК пиримидиновых димеров. Если не происходит репарации, то эти димеры приводят к более крупным ошибкам транскрипции и, в некоторых случаях, к малигнизации. Эксперименты показывают, в механизм малигнизации вовлечено больше процессов, чем только одни мутации, вызванные ультрафиолетовым светом. Здесь еще одновременно ослабляются силы клеточного иммунитета. Приложимо ли это к человеку, точно не Известно, но предполагается, что указанные мутации отражают механизм инициации, а иммунные изменения — действие потенцирующих субстанций или же промоторов.

Как и другие канцерогены, лучи диапазона UVB вызывают мутации онкогенов и тумор-супрессорных генов. В частности, мутантные формы генов RAS и Р53 определяются и при раке кожи у человека, и при раках, индуцированных лучами UVB в эксперименте. Эти мутации встречаются, главным образом, в дипиримидиновых последовательностях ДНК и отражают генетические повреждения, вызванные указанными лучами и имеющие этиологическое значение для малигнизации [11, 27, 28].

Ионизирующая радиация. Электромагнитное излучение (рентгеновские и гамма-лучи), а также воздействие частиц (альфа-, бета-частицы, протоны, нейтроны) являются канцерогенными. Этому есть многочисленные доказательства, поэтому мы ограничимся несколькими примерами. У многих исследователей, первыми работавших с рентгеновскими лучами, возникли злокачественные опухоли кожи. Шахтеры, трудившиеся на урановых рудниках в Европе и в районе Скалистых гор в США, заболевали раком легкого в десятки раз чаще, чем их коллеги из каменноугольных шахт. У жителей Хиросимы и Нагасаки, переживших в 1945 году атомную бомбардировку, поначалу была высокая заболеваемость лейкемией (острый и хронический миелоцитарный вариант), отмеченная после среднего латентного периода в 7 лет. В дальнейшем возросла частота карцином молочной железы, толстой кишки, щитовидной железы и легких.

Даже медико-терапевтическое облучение обладает канцерогенным эффектом. Вот примеры ятрогенной лучевой патологии. Лица, получающие в младенчестве или детстве лечебные дозы радиации на зону головы и шеи, страдают затем в 9% случаев раком щитовидной железы. Бытовавшая ранее практика лечения артрита позвоночника (анкилозирующего спондилита) с помощью облучения привела впоследствии к 10-12-кратному повышению заболеваемости таких пациентов лейкемией.

Обследование жителей Маршалловых островов, облученных при случайной поломке водородной бомбы, показало наличие в их щитовидной железе радиоактивного йода. Не менее 90% детей в возрасте до 10 лет, живших на одном из этих островов, имели через 15 лет аденоматозные узлы в щитовидной железе, которые у 5% детей ма- лигнизировались.

Вероятность озлокачествления при ионизирующей радиации неодинакова для разных органов. Чаще всего возникают лейкемии (кроме хронической лимфоцитарной формы, по неизвестным причинам эта форма почти никогда не вызывается облучением). Следующими тоже частыми поражениями, хотя только у молодых лиц, являются опухоли щитовидной железы. Реже встречается «радиационный рак» молочной железы, легких и слюнных желез. В противоположность названным органам, кожа, кости, желудочно-кишечный тракт относительно устойчивы. Тем не менее следует помнить, что клетки каждой ткани могут быть трансформированы в раковые под воздействием радиации [11, 27, 28].

Дефекты репарации ДНК. При изучении редких наследственных заболеваний с дефектами репарации ДНК приоткрылись некоторые стороны тех молекулярных процессов, которые вмешиваются в ответ клеток на радиацию. Указанные заболевания включают такие аутосомно-ре- цессивные процессы, как пигментная ксеродерма, синдром Блума (сочетание недоразвития скелета, гипофизарной карликовости, гипогонадизма и др.), атаксия-телеангиэктазия (мозжечковые нарушения координации и равновесия, очаговые расширения капилляров конъюнктивы и кожи, пневмонии и др.), анемия Фанкони. Все вместе они характеризуются гиперчувствительностью к одному или нескольким агентам, повреждающим ДНК, а также предрасположением к малигнизации. Больные с пигментной ксеродермой обладают высокой фоточувствительностью, у них часто развивается рак кожи в местах, экспониро

ванных на солнце. Молекулярные механизмы дегенеративных изменений в коже, облученной солнцем, а также опухоли этого органа связаны с врожденной неспособностью к репарации ДНК в зонах повреждения ультрафиолетовыми лучами. Выше мы говорили, что эти лучи индуцируют формирование пиримидиновых димеров. Так вот, у больных пигментной ксеродермой имеется заметный дефицит эксцизионной репарации пиримидиновых димеров (эксцизионная репарация — это замена одноцепочечного участка двухцепочечной ДНК с поврежденными основаниями путем синтеза последовательности, комплементарной той, которая имеется в сохранившейся цепи). Пигментная ксеродерма генетически гетерогенна и насчитывает как минимум семь разновидностей. Каждая из них обусловлена мутацией в одном или нескольких генах, вовлеченных в нуклеотидную эксцизионную репарацию. Что касается атаксии-телеангиэктазии, то она связана с дефектом ответа на повреждение от ионизирующей радиации и с большим риском развития злокачественных лимфом. Она тоже гетерогенна и имеет шесть генетических вариантов. Больные с анемией Фанкони предрасположены к лейкемиям, прогрессивной апластической анемии и подчас обнаруживают врожденные пороки развития. Их клетки крови особенно чувствительны к перекрестно-связующим агентам ДНК, предположительно в результате недостаточности ферментов, удаляющих межспиральные перекрестные связи, возникающие под воздействием генотоксических продуктов. От всех названных заболеваний отличается синдром Блума. Лица с этим синдромом особо чувствительны к различным агентам, повреждающим ДНК (ультрафиолетовые лучи, радиация). Дефекты репарации ДНК имеют у них более распространенный характер. У таких больных клетки характеризуются необычайно высокой частотой явно спонтанного обмена сестринскими хроматидами (копиями хромосом, образующимися при репликации). Обмен этот происходит, по-видимому, в результате некоторых нарушений в лигировании ДНК (т. е. образовании фосфодиэфирной связи между двумя основаниями одной цепи ДНК, разделенными разрывом). Лица с синдромом Блума страдают тяжелым иммунодефицитом, отставанием в росте и предрасположенностью к разным формам злокачественных новообразований. Поскольку эта патология является наследственной по ауто- сомно-рецессивному типу, можно сделать вывод, что у таких больных обе копии соответствующих генов репарации ДНК подвергаются мутации или инактивации. В этой связи гены, вовлеченные в репарацию ДНК, могут рассматриваться как тумор-супрессорные гены [11, 27, 28].

Вирусный канцерогенез. Множество ДНК- и РНК-содер- жащих вирусов являются опухолеродными для большого количества подопытных животных: от амфибий до приматов. Определенные формы злокачественных новообразований у людей тоже имеют вирусное происхождение. Мы затронем несколько наиболее изученных вирусов, туморогенных для человека [11, 19].

Опухолеродные ДНК-содержащие вирусы. Несколько представителей этой группы вызывают опухоли у животных. Часть из них, например аденовирусы, туморогенны только для лабораторных животных, другие же, скажем вирус папилломы быков, является причиной добро- и злокачественных новообразований у своих естественных носителей. Из многочисленных вирусов, патогенных для людей, интерес для нас в данном случае представляют три вида: вирус папилломы человека (HPV), вирус Эпстайна- Барра (EBV) и вирус гепатита В (HBV) — вызывающие злокачественные опухоли. Но прежде, чем на них остановиться, следует высказать ряд общих положений о трансформации, выполняемой ДНК-содержащими вирусами.

Трансформирующие ДНК-содержащие вирусы формируют стабильный комплекс с клеточным геномом хозяина. Интегрированный вирус не способен к завершению своего репликационного цикла, поскольку последовательности вирусных генов, необходимых для такого завершения, прерваны в ходе интеграции вирусной ДНК в геном хозяина. В трансформации клетки играют важную роль только те вирусные гены («ранние гены»), которые подверглись ранней транскрипции в течение жизненного цикла вируса. Они экспрессированы в трансформированных клетках.

Вирус папилломы человека (HPV). К настоящему времени известны примерно 65 генетически отчетливых типов HPV. Некоторые из них, например 1, 2, 4 и 7, вызывают плоскоклеточные папилломы (бородавки). HPV могут индуцировать отдельные виды рака, в частности плоскоклеточные карциномы шейки матки, а также аноректальной и генитальной зоны. Эпидемиологические исследования убеждают в том, что агент рака шейки матки передается половым путем и первым подозреваемым здесь является HPV. Примерно у 85% больных инвазивным плоскоклеточным раком, а также карциномой in situ или сильно выраженной дисплазией найдены последовательности ДНК от HPV типов 16, 18, реже 31, 33, 35 и 51. В то же время для генитальной папилломы набор агентов более узок и включает типы «малого риска»: HPV-6 и HPV-11.

Молекулярный анализ, проведенный на тканях такого рака и папилломы, вскрыл различия, которые могут иметь отношение к трансформирующей активности вирусов. При папилломе и дисплазии геном HPV поддерживается в эписомальной (неинтегрированной) форме, тогда как при раке вирусная ДНК обычно интегрирована в геном клеток пациента. Полагают, что такая интеграция играет важную роль в малигнизации. Несмотря на то, что сайты интеграции выбираются случайно (при разных типах рака вирусная ДНК определяется в различных частях генома хозяина), вид уже произошедшей интеграции носит клональный характер. Иными словами, в клетках какого-либо конкретного рака все сайты интеграции иден тичны. Такого не было бы, если бы HPV был только пассивным агентом, поражающим клетки после трансформации. При изучении раковых опухолей, вызванных HPV, было обнаружено то место, в котором происходит прерывание ДНК в ходе ее интеграции. Оно довольно постоянно и почти всегда находится внутри открытой рамки считывания Е1 /Е2 вирусного генома. Поскольку район Е2 вирусной ДНК в норме подавляет транскрипцию «ранних» вирусных генов Е6 и Е7, его прерывание сопровождается сверхэкспрессией белков Е6 и Е7 в вирусах HPV-16 и HPV- 18.

Опухолеродные потенции этих вирусов как раз и соотносят с указанными продуктами двух «ранних» вирусных генов. Белок Е7 связывается с недофосфорилированной формой белка тумор-супрессорного гена RB, возможно изолирует ее, тогда как белок Е6 связывается с продуктом гена Р53 и облегчает его расщепление. Степень родственности или сходства этих вирусных белков с продуктами тумор-супрессорных генов варьирует в зависимости от опухолеродных способностей HPVs. Белки генов Е6 и Е7, дериваты вирусов «большого риска» (типы 16, 18, 31) связываются с близко родственными RB и Р53, в то время как продукты таких же генов у вирусов «малого риска» (типы 6 и 11) связываются при небольшом сходстве.

Несмотря на то, что из приведенных данных вытекает важная роль определенных типов HPV в патогенезе рака у человека, следует отметить, что если в кератиноциты, взятые от людей, перенести in vitro ДНК от HPV 16, 18 или 31 типов, то клетки становятся бессмертными, однако при введении животным они не формируют опухолей. Котрансфекция (сочетанный перенос) указанной ДНК с мутантным геном RAS приводит к полной трансформации (малигнизации) клеток. Эти сведения убеждают в том, что HPV, как фактор канцерогенеза, действует в тканях человека не один. Здесь вероятны другие сочетанные генетические изменения или воздействия.

Вирус Эпстайна-Барра (EBV) входит в семейство вирусов герпеса и участвует в патогенезе четырех видов опухолевых процессов у человека: африканской формы лимфомы Беркитта; В-клеточных лимфом при подавлении иммунитета, в частности при инфекции вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), а также пересадке органов; некоторых вариантов болезни Ходжкина (лимфогранулематоз); карцином назофарингеальной области. Рассмотрим кратко связь действия EBV с указанными видами опухолей.

Известно, что EBV поражает эпителиальные клетки полостей носа, гортани и уха, а также В-лимфоциты. Он проникает в клетку с помощью молекулы CD21, которая экспрессирована на перечисленных клетках. Внутри В-лимфоцитов линейный геном EBV превращается в форму эписомы (или плазмиды, т. е. самостоятельной кольцевой внехромосомной молекулы ДНК) в клеточном ядре. Поражение В-клеток носит скрытый характер, ибо репликации вируса не происходит, а клетки не погибают. Латентно поражаемые В-клетки при выращивании in vitro становятся бессмертными и обретают способность к безудержному размножению. Молекулярные механизмы, обеспечивающие такие качества, сложны. В процесс вовлечены: латентный мембранный белок LMP-1, предотвращающий апоптоз путем взаимодействия с геном BCL-2; ген EBNA-1, поддерживающий вирус в скрытом состоянии; ген EBNA-2, активирующий несколько вирусных и клеточных генов, важных для роста В-клеток. Рассмотрим теперь роль EBV в индукции В-клеточных опухолей.

В настоящее время лимфома Беркитта, возникающая из В-лимфоцитов, является самой