III. Мутации и канцерогенность

RUSLEKAR.INFO
30.06.2023

Каждая злокачественная опухоль начинается с перерождения одной нормальной клетки собственного организма заболевшего. Переродившаяся клетка приобретает новые свойства и передает их своему потомству. Об этом уже говорилось выше. В биологии в целом и в одном из ее разделов — генетике — скачкообразные изменения наследственных признаков носят название мутаций.

«Термин мутация введен Де Фризом, изучавшим изменчивость и наследственность у растений и определившим мутацию как "скачкообразное изменение наследственного признака"» (Г. Шлегель, «Общая микробиология», 1987).

«В классической генетике мутацией называется скачкообразное изменение наследственно обусловленного признака. Мутации возникают внезапно, без переходных состояний по сравнению с исходной формой признака. Они устойчивы во времени и происходят применительно к одному признаку в различных направлениях. Одна и та же мутация может возникать повторно» (В. Н. Ярыгин, «Биология», 1985).

Биология констатирует: возникают мутации и у высших организмов, в том числе у человека. Хорошо это или плохо?

В специальной и научно-популярной литературе мутации рассматриваются как благо, позволившее эволюции создать все разнообразие животного и растительного мира и максимально приспособить его представителей к условиям обитания.

«Теория Ламарка о наследовании приобретенных адаптивных признаков в отношении высших организмов оказалась несостоятельной. Получила признание теория Дарвина, согласно которой новые типы и виды возникают в результате мутаций, не зависящих от среды, с последующим отбором наиболее приспособленных форм. У высших организмов передающиеся потомкам мутации происходят в половых клетках, в значительной мере защищенных от воздействия среды» (Г. Шлегель, 1987).

«Спонтанной (самопроизвольной) называют мутацию, которая происходит вне прямой связи с каким-либо физическим или химическим фактором внешней среды. Если мутации вызываются намеренно, воздействием на организм факторами известной природы, они называются индуцированными. Агент, индуцирующий мутации, называют мутагеном» (В. Н. Ярыгин, 1983).

Выше приводилась оценка Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ): в 85—90 % случаев возникновение рака у людей вызывают химические факторы окружающей среды. Кроме того, рак провоцируют внешние физические канцерогены и онкогенные вирусы. Следовательно, в абсолютном большинстве случаев в возникновении рака у людей повинны индуцированные в организме мутации, особенно те из них, которые индуцированы химическими мутагенами.

Вообще большинство мутаций генетика считает вредными. К таким вредным мутациям относятся и все перерождения нормальных клеток организма — в злокачественные. Причем такие перерождения могут возникать и спонтанно, т. е. без воздействия внешних канцерогенных факторов, без воздействия внешних мутагенов. Доля полезных мутаций столь мала, что считается допустимым принимать во внимание одну полезную мутацию на миллион вредных. В этом вопросе современная иммунология входит в противоречие с
генетикой, так как вся полезная деятельность иммунной системы в организме построена на многочисленных полезных для этого организма мутациях лимфоцитов.

Разумеется, при таких условиях в ходе эволюции были выработаны определенные способы борьбы с вредными мутациями на клеточном уровне, составляющие естественный антимутационный барьер, ограничивающий проявления мутаций в фенотипе (т. е. совокупности признаков и свойств) особей.

Существует антимутационный барьер и на уровне генотипа — репарация, или коррекция, молекулярных нарушений структуры ДНК. Измененный участок наследственного материала (молекулярные нарушения ДНК, вызываемые различными физическими и химическими факторами) устраняется путем вырезания повреждения «с запасом в обе стороны» из одной нити ДНК с последующим восстановлением вырезанного участка («заплата») этой нити по сохраняющейся второй комплементарной нити ДНК. Такая система репарации защищает человека, например, от повреждений генетического аппарата клеток ультрафиолетовым облучением.

«Эффективность репарации и других антимутационных барьеров с достаточной точностью не определена. Она зависит от природы повреждений ДНК и состояния клеток. Так, в клетках почек сирийского хомячка удаляется до 70 % измененных нуклеотидов» (В. Н. Ярыгин, 1985).

Все ли вредные мутации канцерогенны? Другими словами, можно ли поставить знак равенства между мутагенностью и канцерогенностыо, учитывая, что практически все мутации (кроме иммунологических) вредны?

М. Д. Франк-Каменецкий («Самая главная молекула», 1988) увлекательно описывает историю получения ответа на этот вопрос, важный для проверки на канцерогенность новых химических соединений и, как мы полагаем, не менее важный для теоретических исследований, посвященных раковым заболеваниям и вопросам их профилактики.

Проверки химических веществ на канцерогенность и дорогостоящи, и длительны. Особенно важны такие проверки при испытаниях новых лекарств. Подопытных животных подвергают воздействию испытываемого препарата, после чего длительно следят за ними и одновременно за контрольными животными.

Обширный материал многочисленных трудоемких испытаний химических соединений на канцерогенность послужил Б. Эймсу (Калифорнийский университет, США) основанием для разработки эффективного теста на канцерогенность.

В 1975 г. Эймс предложил проверять химические вещества не на канцерогенность, а на мутагенность.

Для этого уже не было необходимости заниматься с животными и даже с культурой их клеток. Для испытаний годились бактерии, для которых давно разработаны методы быстрого подсчета темпа образования мутаций. Эймс еще усовершенствовал эти методы для проверки гипотезы, согласно которой мутагенность и канцерогенность — одно и тоже.

Эймс не мог использовать для испытаний непосредственные химические соединения, так как было известно, что в ряде случаев рак вызывают не сами химические вещества, а продукты их метаболизма в печени организма. Поэтому Эймс предварительно обрабатывал химические вещества экстрактом из печени животных.

Ученый проверил таким образом триста веществ, известных как канцерогены, и ряд безвредных веществ. Оказалось, что между канцерогенностью и мутагенностью существует очевидная корреляция (зависимость).

Эймс получил убедительные результаты: 90 % канцерогенов оказались также сильными мутагенами и только 13 % соединений, не являющихся канцерогенами, оказывали мутагенное действие.

Метод оказался очень эффективным для массовых испытаний химических соединений. Ведь Эймс с одним только помощником за короткое время испытал 300 соединений, для чего потребовались бы десятилетия труда многих людей при использовании обычных методов.

Результаты работы Эймса таковы: он разработал эффективный и дешевый тест на канцерогенность и попутно показал, что канцерогены вызывают рак именно потому, что изменяют ДНК клетки, ее генетический материал.

Однако не эти результаты работы Б. Эймса будут интересовать нас в дальнейшем. Для нас будет важным практическое равенство мутагенности и канцерогенности: Эймс доказал, что есть достаточно оснований считать каждую мутацию канцерогенной. Именно этот результат работы Б. Эймса используется в наших исследованиях.

Считая практически каждую мутацию в организме человека канцерогенной, необходимо особо оговорить, что это положение не распространяется на мутации в лимфоидных клетках иммунной системы (подробнее об этом см гл.V), которые вообще могут выполнять свои функции именно благодаря полезным в данном случае мутациям.

Просмотров: 4230 Рекомендуем последние новости