Раковые клетки отличаются от нормальных клеток тем, как они растут, как выглядят и что делают в организме. Несмотря на то, что рак распространен, на самом деле есть много шагов, которые нормальная клетка должна пройти, чтобы стать раковой клеткой.
Эта статья объяснит, чем раковые клетки отличаются от нормальных, здоровых клеток. Он охватывает основные различия между раковыми клетками и нормальными клетками, например, как они растут и взаимодействуют. Он также идет немного глубже, охватывая технические различия между нормальными клетками и раковыми клетками, в том числе то, как они внедряются в ткани организма и «прячутся» от лечения рака.
Основные различия между раковыми и нормальными клетками
Существует много различий между раковыми клетками и нормальными клетками в нераковых (доброкачественных) или раковых (злокачественных) опухолях.
Основные различия между нормальными и раковыми клетками связаны с ростом, общением, восстановлением и гибелью клеток, «липкостью» и распространением, появлением, созреванием, уклонением от иммунной системы, функцией и кровоснабжением.
| Обычные ячейки | Раковые клетки | |
|---|---|---|
| Рост | Остановитесь, когда хватит | Неконтролируемый рост |
| Связь | Отвечать на сигналы других ячеек | Не реагировать на сигналы других ячеек |
| Восстановление/смерть клетки | Состарившиеся/поврежденные клетки восстанавливаются или заменяются | Элементы не ремонтируются и не заменяются |
| Липкость/распространение | Держитесь вместе в выделенной зоне | Может путешествовать в одиночку и по всему телу |
| Внешний вид | Однородный вид под микроскопом | Разные размеры, крупный и темный центр под микроскопом |
| Созревание | Достичь зрелости | Не достигли зрелости |
| Уклонение от иммунной системы | Можно выделить и уничтожить | Может "прятаться" и непрерывно расти |
| Функция | Выполнение назначенных задач | Не удается выполнить назначенные задачи |
| Кровоснабжение | Кровеносные сосуды растут, чтобы обеспечить нормальный рост и помочь в восстановлении | Кровеносные сосуды растут независимо, постоянно «подкармливая» опухоль |
Именно эти различия объясняют рост раковых опухолей и их реакцию на окружающую среду иначе, чем у доброкачественных опухолей.
Рост
Нормальные клетки перестают расти (воспроизводиться), когда их достаточно. Например, если клетки вырабатываются для заживления пореза на коже, новые клетки больше не вырабатываются, когда имеется достаточно клеток, чтобы заполнить отверстие (когда заживление завершено).
Напротив, раковые клетки не перестают расти, когда их достаточно. Раковые клетки быстро размножаются до того, как успеют созреть. Эта продолжающаяся репликация часто приводит к образованию опухоли (скопления раковых клеток).
Каждый ген в организме несет в себе схему, которая кодирует другой белок. Некоторые из этих белков являются факторами роста - химическими веществами, которые заставляют клетки расти и делиться.
Если ген, кодирующий один из этих белков, застрял в положении «включено» в результате мутации (онкогена), белки факторов роста продолжают вырабатываться. В ответ клетки продолжают расти.
Это видео было проверено доктором медицины Дору Полом
Связь
Раковые клетки не взаимодействуют с другими клетками, как это делают нормальные клетки. Нормальные клетки реагируют на сигналы, посылаемые другими соседними клетками, которые говорят: «Вы достигли своей границы». Когда нормальные клетки «слышат» эти сигналы, они перестают расти. Раковые клетки не реагируют на эти сигналы.
Восстановление клеток и гибель клеток (гомеостаз)
Гомеостаз - это способ организма обеспечить правильную работу всех своих процессов. Гомеостаз - это одна из областей, в которой нормальные клетки и раковые клетки сильно различаются.
Для поддержания гомеостаза нормальные клетки либо восстанавливаются, либо умирают (подвергаются апоптозу), когда они повреждаются или стареют. Раковые клетки либо не восстанавливаются, либо не подвергаются апоптозу.
Например, один белок под названием p53 проверяет, не слишком ли повреждена клетка для восстановления, и если да, то советует клетке убить себя. Если этот белок р53 ненормальный или неактивный (например, из-за мутации в гене р53), то старым или поврежденным клеткам разрешается размножаться.
Ген p53 является одним из типов генов-супрессоров опухолей, кодирующих белки, подавляющие рост клеток.
Липкость
Нормальные клетки выделяют вещества, благодаря которым они слипаются в группы. Раковые клетки не могут вырабатывать эти вещества и могут «уплыть» в близлежащие места или через кровоток или систему лимфатических каналов в отдаленные области тела.
Спред
Нормальные клетки остаются в той части тела, к которой они принадлежат. Например, клетки легкого остаются в легких. Некоторым раковым клеткам может не хватать молекул адгезии, которые вызывают липкость, и они способны отделяться и перемещаться через кровоток и лимфатическую систему в другие области тела - они способны распространяться (метастазировать).
После того, как они попадают в новую область (например, в лимфатические узлы, легкие, печень или кости), они начинают расти, часто образуя опухоли, далеко удаленные от первоначальной опухоли.
Внешний вид
Под микроскопом нормальные и раковые клетки могут выглядеть совершенно по-разному. В отличие от нормальных клеток, раковые клетки часто демонстрируют гораздо большую изменчивость в размере клеток: некоторые из них больше, чем нормальные, а некоторые меньше, чем обычно.
Кроме того, раковые клетки часто имеют аномальную форму - как клетки, так и ядра («мозга» клетки). Ядра выглядят больше и темнее, чем нормальные клетки.
Причина темноты в том, что ядра раковых клеток содержат избыток ДНК. Вблизи раковые клетки часто имеют аномальное количество хромосом, которые расположены беспорядочно.
Созревание
Созревают нормальные клетки. Раковые клетки, поскольку они быстро растут и делятся до того, как клетки полностью созреют, остаются незрелыми. Врачи используют термин «недифференцированный» для описания незрелых клеток (в отличие от термина «дифференцированный» для описания более зрелых клеток).
Другой способ объяснить это - рассматривать раковые клетки как клетки, которые не «вырастают» и не специализируются на взрослых клетках. Степень созревания клеток соответствует степени рака. Раки оцениваются по шкале от 1 до 3, где 3 является наиболее агрессивным.
Уклонение от иммунной системы
Когда нормальные клетки повреждаются, иммунная система (через клетки, называемые лимфоцитами) идентифицирует и удаляет их.
Раковые клетки способны ускользать (обманывать) иммунную систему достаточно долго, чтобы вырасти в опухоль, либо избегая обнаружения, либо выделяя химические вещества, которые инактивируют иммунные клетки, которые появляются на месте происшествия. Некоторые из новых иммунотерапевтических препаратов направлены на этот аспект раковых клеток.
Функция
Нормальные клетки выполняют функцию, для которой они предназначены, тогда как раковые клетки могут не функционировать.
Например, нормальные лейкоциты помогают бороться с инфекциями. При лейкемии количество лейкоцитов может быть очень высоким, но, поскольку раковые лейкоциты не функционируют должным образом, люди могут подвергаться большему риску заражения даже при повышенном количестве лейкоцитов.
То же самое можно сказать и о производимых веществах. Например, нормальные клетки щитовидной железы производят гормоны щитовидной железы. Раковые клетки щитовидной железы (рак щитовидной железы) могут не вырабатывать гормон щитовидной железы. В этом случае организму может не хватать гормона щитовидной железы (гипотиреоз), несмотря на увеличенное количество ткани щитовидной железы.
Кровоснабжение
Ангиогенез - это процесс, посредством которого клетки привлекают кровеносные сосуды для роста и питания ткани. Нормальные клетки подвергаются процессу, называемому ангиогенезом, только как часть нормального роста и развития и когда новая ткань необходима для восстановления поврежденной ткани.
Раковые клетки подвергаются ангиогенезу, даже если в росте нет необходимости. Один из видов лечения рака включает использование ингибиторов ангиогенеза - лекарств, которые блокируют ангиогенез в организме, чтобы предотвратить рост опухоли.
Как клетки становятся раковыми?
В организме есть белки, которые регулируют рост клеток. Ваша ДНК несет гены, которые являются основой для белков, вырабатываемых в организме.
Некоторые из этих белков являются факторами роста - химическими веществами, которые заставляют клетки делиться и расти. Другие белки останавливают (подавляют) рост.
Мутации в определенных генах, например, вызванные табачным дымом, радиацией, ультрафиолетовым излучением и другими канцерогенами, могут приводить к аномальному производству белков. Может быть произведено слишком много или недостаточно. Иногда белки ненормальны и функционируют по-разному.
В норме каждый день в организме делится примерно три миллиарда клеток. Когда во время любого из этих делений происходят «аварии» при размножении этих клеток (например, вызванные генами или канцерогенами окружающей среды), это может создать клетку, которая может мутировать еще больше и превратиться в раковую клетку.
Тем не менее, есть несколько «контрольных точек», которые необходимо обойти, чтобы клетка стала раковой:
- Клетке нужны факторы роста, которые побуждают ее расти, даже если в этом нет необходимости.
- Клеткам приходится уклоняться от белков, которые заставляют клетки прекращать рост и умирать, когда они становятся ненормальными.
- Клетке необходимо уклоняться от сигналов от других ячеек,
- Клеткам необходимо потерять нормальную «липкость» (молекулы адгезии), которую производят нормальные клетки.
Для возникновения раковой клетки требуется сочетание аномалий, а не одна мутация или белковая аномалия. На самом деле нормальной клетке очень трудно стать раковой, что может показаться удивительным, учитывая, что каждый третий человек заболевает раком в течение жизни.
Технические различия между раковыми и нормальными клетками
Этот список содержит дополнительные различия между здоровыми и раковыми клетками.
Уклонение от подавления роста
Нормальные клетки контролируются супрессорами роста (опухоли). Существует три основных типа генов-супрессоров опухолей, которые кодируют белки, подавляющие рост.
- Один тип заставляет клетки замедляться и прекращать деление.
- Другой тип отвечает за фиксацию изменений в поврежденных клетках.
- Третий тип отвечает за упомянутый выше апоптоз.
Мутации, которые приводят к инактивации любого из этих генов-супрессоров опухоли, позволяют раковым клеткам беспрепятственно расти.
Инвазивность
Нормальные клетки прислушиваются к сигналам соседних клеток и перестают расти, когда они вторгаются в близлежащие ткани (что называется контактным торможением). Раковые клетки игнорируют эти клетки и вторгаются в близлежащие ткани.
Доброкачественные (нераковые) опухоли имеют фиброзную капсулу. Они могут упираться в близлежащие ткани, но не проникают в другие ткани и не смешиваются с ними.
Раковые клетки, напротив, не признают границ и вторгаются в ткани. Это приводит к появлению пальцевидных выступов, которые часто отмечаются при рентгенологическом сканировании раковых опухолей. Слово «рак» на самом деле происходит от латинского слова «краб», которое используется для описания крабоподобной инвазии рака в близлежащие ткани.
Источник энергии
Нормальные клетки получают большую часть своей энергии (в форме молекулы, называемой АТФ) посредством процесса, называемого циклом Кребса, и лишь небольшое количество своей энергии - посредством другого процесса, называемого гликолизом.
Многие типы раковых клеток производят свою энергию посредством гликолизанесмотря на присутствие кислорода (феномен Варбурга). Таким образом, обоснование гипербарической оксигенации ошибочно. Иногда гипербарический кислород может вызывать рост рака.
Смертность/Бессмертие
Нормальные клетки смертны, то есть имеют срок жизни. Клетки не предназначены для вечной жизни, и, как и люди, в которых они присутствуют, клетки стареют. Исследователи начинают изучать так называемые теломеры, структуры, удерживающие ДНК вместе на концах хромосом, с точки зрения их роли в развитии рака.
Одним из ограничений роста нормальных клеток является длина теломер. Каждый раз, когда клетка делится, теломеры становятся короче. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетка больше не может делиться и умирает.
Раковые клетки нашли способ обновить теломеры, чтобы они могли продолжать делиться. Фермент, называемый теломеразой, удлиняет теломеры, чтобы клетка могла делиться бесконечно, по сути, становясь бессмертной.
Возможность «спрятаться»
Многие люди задаются вопросом, почему рак может рецидивировать спустя годы, а иногда и десятилетия после того, как кажется, что он исчез (особенно с такими опухолями, как рак молочной железы с положительным рецептором эстрогена). Существует несколько теорий о том, почему рак может рецидивировать.
В целом считается, что существует иерархия раковых клеток, при этом некоторые клетки (раковые стволовые клетки) обладают способностью сопротивляться лечению и бездействовать. Это активная область исследований, и она чрезвычайно важна.
Геномная нестабильность
Нормальные клетки имеют нормальную ДНК и нормальное число хромосом. Раковые клетки часто имеют аномальное число хромосом, и ДНК становится все более аномальной по мере развития множества мутаций.
Некоторые из них являются драйверными мутациями, то есть они вызывают трансформацию клетки в раковую. Многие из мутаций являются мутациями-пассажирами, то есть они не имеют прямой функции для раковой клетки.
Для некоторых видов рака определение наличия драйверных мутаций (посредством генетического тестирования) позволяет поставщикам использовать таргетные препараты, специально нацеленные на рост рака.
Разработка таргетных методов лечения рака с мутациями EGFR, таких как ингибиторы EGFR, является одной из наиболее быстро развивающихся и прогрессирующих областей лечения рака.
Могут ли раковые клетки отличаться от других раковых клеток?
Учитывая множество различий между раковыми и нормальными клетками, вам может быть интересно, есть ли различия между самими раковыми клетками. То, что может существовать иерархия раковых клеток, некоторые из которых имеют разные функции, чем другие, является основой дискуссий о стволовых клетках рака, как обсуждалось выше.
Мы до сих пор не понимаем, как раковые клетки могут скрываться годами или десятилетиями, а затем снова появляться. Некоторые считают, что «генералы» в иерархии раковых клеток, называемые раковыми стволовыми клетками, могут быть более устойчивыми к лечению и иметь способность бездействовать, когда другие раковые клетки-солдаты уничтожаются с помощью таких методов лечения, как химиотерапия.
В настоящее время мы рассматриваем все раковые клетки в опухоли как идентичные, но вполне вероятно, что в будущем лечение будет учитывать некоторые различия раковых клеток в отдельной опухоли.
Обзор
Некоторые различия между нормальными и раковыми клетками хорошо известны, в то время как другие были обнаружены совсем недавно и менее понятны.
Многие люди разочаровываются, задаваясь вопросом, почему мы до сих пор не нашли способ остановить все виды рака на своем пути. Понимание многих изменений, которые претерпевает клетка в процессе превращения в раковую, может помочь объяснить некоторые сложности. Это не один шаг, а множество, которые в настоящее время решаются по-разному.
Для исследователей понимание того, как раковые клетки функционируют иначе, чем нормальные клетки, закладывает основу для разработки методов лечения, предназначенных для избавления организма от раковых клеток без повреждения нормальных клеток.
Кроме того, рак - это не отдельное заболевание, а сотни различных заболеваний. И даже два одинаковых по типу и стадии рака могут вести себя совершенно по-разному. Если бы в комнате находились 200 человек с раком одного типа и стадии, то с молекулярной точки зрения у них было бы 200 различных видов рака.
Слово из Веривелла
По мере того, как становится все больше известно о том, что делает раковую клетку раковой клеткой, становится все более ясно, как остановить размножение этой клетки и, возможно, даже сделать ее превращение в раковую клетку.
Прогресс в этой области уже достигнут, поскольку разрабатываются таргетные методы лечения, которые различают раковые клетки и нормальные клетки по своему механизму.
Исследования в области иммунотерапии столь же увлекательны, поскольку эксперты находят способы «стимулировать» иммунную систему делать то, что она уже умеет делать - находить и уничтожать захватчиков.
Выяснение того, как раковые клетки «маскируют» себя и прячутся, привело к улучшению лечения и, что необычно, к полной ремиссии у некоторых людей с наиболее запущенными солидными опухолями.