Multi-етап хипотеза на химическа карциногенеза - рак: експерименти и хипотези

Тъй като първите изследвания Yamagiwa ухо заек кожата повече от един път става обект на изследване на изкуствено предизвикано канцерогенеза. Причините за това са очевидни: кожата е лесно да се наблюдава, че е лесно да се работи, както и за прилагане на който и да е канцерогенно вещество е съвсем проста накапване с пипета. Не по-малко важен е фактът, че растежа на тумори може да се наблюдава визуално. Няма нужда от палпация или autopsii- внимателно наблюдение е достатъчно да се установи всяко тумор на гърба на мишка или заек ухо (и ако да, колко).

Експериментирайте Berenblyuma - Mottrama: два етапа в развитието на папиломи

За индуциране на кожни тумори обикновено достатъчни, за да се прилага 0,1 мл от 0,3% разтвор на метил holantrena, бензопирен или dimetilbenzantratsena (DMBA) в ацетон на мишки един или повече пъти по време на предварително обръснатите гърбове. Можете дори да предизвика папиломи и карциноми на една голяма доза, въпреки че процентът на туморна формация в същото време е много ниска. В допълнение към "класически" методи, съществуват методи за образуване на тънки кожни тумори:

1.  Мишките се прилагат към кожата или хранени канцерогенни въглеводороди (25 мкг до 1 мг или обратно, когато хранене) при доза, достатъчно да индуцира туморна над нормалните опитни животни жизнения цикъл.
2.  След това, мишките се прилагат седмично обратно 0.5% разтвор на кротоново масло (масло Croton tiglium тропически растителни семена). След около осем седмици да започне първата видимото папиломен вирус. Ако се прилага кротоново масло, туморът не се случи без канцероген предварително третиране на животните. Следователно, млечка масло при тези обстоятелства, не е канцероген.

Експериментът е извършен първият Mottramom а по-късно се подобри и в голям мащаб сложи Berenblyumom. Доказано е, че комбинацията от две не-канцерогенни компоненти може да доведе до появата на тумори:
Единична подпрагова доза от канцероген +
+ Не-канцерогенни кротоново масло ------------------------------------- тумор.
Това води до сравнение на процеса на заснемане: както е известно, след дълго излагане причинява лека изображение върху фоточувствителен плоча. Въпреки това, обикновено формата се излага само за много кратък период от време ( "подпрагова доза"), за да доведе до латентен образ, а след това има химически проява активира сребърни зрънца сол, за да видим зърно * метално сребро. Ето защо, подпрагова осветление по принцип в комбинация с химически проява води до същия краен резултат като самата обширна изложбата.
Всички по-горе ни позволява да се тълкува Berenblyuma експеримент - Mottrama следва: DMBA или някаква друга канцерогенни въглеводород предизвиква появата на скрити туморни клетки, които след това се проявяват и образуват тумор под влиянието на кротоново масло. Появата на латентни туморни клетки обикновено се нарича инициирането и индуцирането на истински високо туморно - promotsiey1. Започване може да се оприличи подпрагова осветление фотографска плака докато активиране (кротоново масло ефект) съответства на неговия химичен проявление.
Когато за първи път се прояви фотографска плака, и едва след това ние го подлежи на светлина, изображението, разбира се, няма. Berenblyum избран подобен експеримент с канцерогенни кротоново масло и въглеводород и е установено, че двата компонента при излагане на не водят до образуване на тумори в обратен ред.
* Терминът "промоция", което означава "подбуждане", много добре се отразява на процеса, но не са приети в националното научната литература. Съветски изследователи (Р. Д. Kavetsky) Канцерогенеза тази фаза се нарича "активиране". - Прибл. Ед.

Активаторът може да бъде не само от млечка масло

Въпреки че кротоново масло и доведе до откриването на активирането на латентни туморни клетки, не е единственото вещество в състояние на това. Същият ефект може да има препарат "Tween", антралин (1,8,9-3-oksiantratsen) и различни феноли. "Пълен канцерогени", очевидно, може да започне и активиране (например канцерогенни въглеводороди), но с един ниска доза на ограничен започване ефект.
Тази хипотеза прогнозира наличието на вещества, които само могат да инициират, но не е активирана - те могат да се разглеждат като добавите към кротоноВо масло. Това вещество е открито: Оказа се, че е уретан (етилкарбамат), което е чист инициира мишка кожата. При мишки, на гърба на което се обработва с уретан, и в рамките на няколко седмици намазана кротоново масло, видян образуването на папиломи. И един уретан, дори и след продължително прилагане, не води до развитието на тумори на кожата. Така че може да индуцира туморът е ясно комбинация от две не-канцерогенни вещества.

Възпаление и канцерогенеза

И сега се проследи как Berenblyum достигнали до тази хипотеза. Той не започна с количествени съответствия латентни периоди и "Изход" opuholey- просто се интересуват от въпроса: дали дразненето е като такова никакво отношение към канцерогенеза?
Повечето канцерогени е сред веществата, които в достатъчно големи дози да предизвикат дразнене на тъканите, така че това не е празен въпрос. Много учени са имали съмнения, че има ясна връзка между дразнене на тъканите и поява на тумора. Дразнене на кожата се проявява хиперплазия (виж Фигура 52 ..): увеличение в броя на клетъчното делене е предназначен да компенсира загубата на увредените клетки. По този начин, въпроса, който задава Berenblyumom може да се формулира по следния начин: Има ли хиперплазия никакво отношение към канцерогенеза? Тук той пише за него изследователят:
"Ние първо тества за канцерогенност на различни прости стимули. Всички те причинени хиперплазия на кожата на мишки, но не и на образуването на тумори. Очевидно е, дразнене по себе си не е в състояние да канцерогенен ефект.
След това ние използвахме различни не-канцерогенни стимули във връзка с канцероген, за да разберете дали подсилена от допълнително стимулиране за канцерогенен ефект. Резултатите бяха отчайващи. Някои стимули, особено горчица (иприт - токсично вещество, използвано по време на Първата световна война) и кантаридин, когато се прилага в много разредени разтвори може само да предизвика много леко дразнене на кожата, рязко отслабена канцерогенен ефект (т.е. проявява антикарциногенни ефекти), в докато други стимули, особено кротоново масло, рязко увеличава канцерогенен ефект (т.е., при условие kokantserogennoe действие). По-голямата част от стимулите не са имали никакво въздействие. Ето защо, изглежда, че раздразнението не е решаващ фактор в канцерогенезата, дори и ако"има и други, по-ефективни фактори. "
Въпреки Berenblyum реши да направи още един опит:
"В следващата стъпка, провеждане на общия ход на лечението на опитни животни канцероген, ние заменя некарциногенен дразнител канцероген само за кратък период от време ... Като стимул използване кротоноВо масло. Както се оказа, когато се прилага за този въпрос в продължение на няколко месеца преди началото на лечението с канцероген или ускорено развитие на тумор или увеличаване на "изхода" на тумори се наблюдава, докато когато се прилагат след непълен курс на канцерогенни обработка "изход" тумори се е увеличил драстично. "
Този експеримент беше веднага предхожда (протокол) Mottrama експеримент, който като последен логическа връзка в развитието на експериментални системи са довели до следното заключение: появата на рак на кожата - метод на два етапа. Тумори на белия дроб също могат да бъдат предизвикани по време на процедурата, която е най-малко технически се състои от два етапа. Въпреки това, преди да отидете чак до разглеждането на тази експериментална процедура, се връщаме отново към въпроса, поставен в Berenblyum самото си начало: Има ли някакво възпаление, свързано с канцерогенеза, или (в специалния случай на експеримента с рак на кожата) дали хиперплазия kakoe- нищо общо с появата на тумори?
Но въпросът трябва да бъде формулиран, ние трябва да се прави разлика дали нещо на хиперплазия общо с инициирането или активиране. Експерименти с уретан дадено от
най-малко един ясен отговор: хиперплазия никакъв случай не е необходимо за образуването на латентни туморни клетки. След подаване на уретан животни не се наблюдава увреждане на епидермиса или съответните процеси ремонт.
Що се отнася до активирането, не се получават такива ясни резултати. Ето защо, работа със служители Hecker придобили особено значение: изследователите успяха да изолират и идентифицират структурата на няколко активни съставки на млечка масло. Чрез използване на един от тези компоненти (наречена Gekker ТРА) е възможно да се провеждат експерименти върху два етапа карциногенеза на на ясна количествена база. Установено е, че ТРА не само активатор, но и силно възпалително (2 мкг ТРА прилага към гърба на мишката, за да предизвика голяма откъсване на епидермиса и кожата подуване) и хиперпластични фактор.
С новите възможности, използвайки форболови естери в разтвора на проблема: Подробно познаване на молекулярната структура на тези материали позволява техните молекули доста специфичен регулиране и по този начин определят кои компоненти на комплекс молекула определят неговата биологична активност. В тези експерименти могат да се идентифицират съединения, които притежават или само възпалително или само активиране действие. От друга страна, на "чисти" агенти с "чист" kokantserogennym действие все още не са добре познати.

Русе открива два етапа процес в експериментите заешки уши

По това време (1941), когато данните Berenblyum публикувани първите му опити за прилагане на млечка масло върху кожата на мишки, Русе, каза за проведените експерименти върху заешки уши, които му позволяват да се направи същите заключения. Неговите наблюдения са, както следва:

1. При лечението на заешки уши въглищен катран развиват тумори. Ако лечението е прекъснато, в много случаи туморът е изчезнал. Ако отново започнем да обработваме смолата, туморите се появяват на същите места.
2. Re-смола лечение не е единственият фактор, който накара "латентно" тумора: това също допринесе за обработка терпентин или хлороформ, които сами по себе си не са канцерогенни. Туморите възникват в процеса на зарастване на рани. Тирбушон пробиване на отвор в ухото на животното, Rouse причинени развитието на тумора в раната.

И пак се стигна до заключението, че допринасят за образуването на тумори най-малко два процеса:
а) Предизвикване на "латентно" тумор kletok-
б) размножаване на "латентни" клетки и образуването на тези тумори в резултат на не-канцерогенни процес.

Croton масло не може да се счита за "химически тирбушон"

Routh прави наблюдението, че един прост заздравяване на рани след механична повреда значително ускорява растежа на тумора, изглежда, беше да се докоснат до по идея на учените считат, че от млечка масло като един вид "химическа тирбушон". С други думи, от млечка масло трябва да се счита за причина за образуване на рани, изцелението на което е нищо като kokantserogenny процес. Въпреки това, това понятие в противоречие с доказателствата, че много вещества, които причиняват възпаление и да допринесат за развитието на регенеративната хиперплазия ( "лекуване на рани"), който не се kokantserogenami.
Морфологично изследване на кожата се третира с ТРА също показва специфични ефекти: на първо място не е образуване на рана и, следователно, унищожаване на епидермиса клетки. Първо набъбне базалните клетки, включително техните ядра, и след това има силна клетъчна пролиферация (хиперплазия). Множествена делене на клетките не са насочени към лечебни rany- клетки продължават да се разделят дори и при липса на рани. Това рана се образува по-късно, когато откъсната слой на кожата.

За да се пресъздаде пълна картина на двата етапа не е достатъчно

Boutwell е в състояние да споделят по-пълно активиране фаза - развитието на латентни туморни клетки. За тази цел, мишки бяха първоначално третирани с DMBA и след това кротоново масло и терпентин. Експериментални подробности са дадени в диаграмата (фиг. 12).
Така че, терпентин може да играе някои от ефектите на млечка масло, но по-късно, отколкото по-рано. С други думи, той изглежда е в състояние да донесе активирането до края, въпреки че не може да започне. Терминът "преобразуване" за първия етап на активиране Boutwell се предлага. По този начин, той подчерта, че на този етап потенциалните туморните клетки се превръщат в истински "латентни" туморни клетки, които по-късно да се размножават и да даде на тумора. Очевидно е, че специално хиперплазия или заздравяване на рани водят до клетъчна пролиферация, но не тяхната трансформация.

активиране на обратима

Напълно безразличен към всякакви интервали чрез дръжка мишка от млечка масло. Ако общата доза (1.5 мг) се получава изключително малък единични дози и често или обичайната ефективна доза дава много дълги интервали, съгласно Boutwell, и в двата случая, ще има значително намаляване на процента на образуване на тумори.
Това означава, че ефектът от млечка масло е обратим, за разлика от други подобни резултатите от експеримента с ОМВА, сумиране на валидност (говорихме за това по-рано) е правилото.

иницииране е необратима

Продължителността на интервала от време, считано от датата на започване преди лечението кротоново масло не е толкова важно. Латентната периода на тумор и изход са еднакви - в случай на активиране веднага и след 40 седмици. Това означава, че инициирани клетките да останат и, ако мога така да се изразя, "очаквам" сигнал от млечка масло. Тази стабилност е наистина поразителен, в продължение на 40 седмици от населението на епидермални клетки често напълно заменени и генерирането на клетки, третирани с канцерогенно, е отдавна са заменени с нови клетки. Следователно, модифицираният генетична информация потенциал на туморните клетки да бъдат многократно пренаписана.
Въпреки това, този извод не е задължително, тъй като модифицираните клетки могат да бъдат в тъканите и да бъдат експулсирани от процеса на постоянна клетъчна регенерация. При този вариант обаче изглежда малко изкуствено, изглежда по-вероятна хипотеза е същият процес, изцяло признава пълна промяна на епидермалните клетки. Фиг. 13 показва двата модела, различна пространствена ориентация на митоза. Модел B го прави лесно да се обясни защо броя на раковите центрове в продължение на дълъг период от време остава постоянна и защо дори постоянни изход фигура тумори, задържани след една година. Въпреки това, този модел има един недостатък: това е възможно, това е абсолютно погрешно.

Cell разделение в епидермиса МИШКАТА
Фиг. 13.
Моделът изглежда по-вероятно, тъй като "муха" за напитките на клетката, както е показано на картинката, има наистина под микроскоп (Иверсен). Според Булоу, мишка епидермален митоза ориентирани, обикновено, така че двете дъщерни клетки остават в базалния слой ", вероятно се дължи на увеличаване на налягането само клетки в външните слоеве се екструдира, където започва кератин синтеза." Авторадиографските проучвания също предполагат модел А. Iversen маркиран епидермални клетки в S-фаза тимидин белязан с тритий, и последвано от изместване на марка. Установено е, че само 10% от белязани клетки веднага мигрират към горните слоеве, преобладаващата част от тях остава след митоза в базалния слой. Карачай Iversen потвърждава наблюдението чрез авторадиография.
Моделът също може да се обясни защо броят на скрити туморни клетки (средно) не се променят с времето. Въпреки това е възможно, че "изцеди" случайни скрити туморни клетки съгласно горния механизъм на повърхността и се губи, но повечето от скритите туморни клетки в теорията на вероятностите остава в базалния слой. С други думи, по-дълъг от периода преди лечението на кротоново масло, големите колебания в изходния може тумори ozhidat- това означава, че броят на тумор-носещите животни трябва да се намали. Всъщност, какво се е случило в един случай от четирите известни автори.

Универсалността на два етапа хипотеза се поставя под въпрос

Експерименти на зайци и мишки кожата ухо са сред най-важните но не единствен пример за двустепенни експерименти. Huggins направени следните забележителен опит: една група плъхове от щама, който никога не е била наблюдавана спонтанни саркоми, сусамово масло подкожно (обичайно използвани носители за мастноразтворими съединения). Друга група получава methylcholanthrene (MX) с храна. Нито една от експерименталните групи животни, не развиват тумори. Но ако плъховете се хранят на MX, инжектирани със същия сусамово масло, след това на мястото на инжектиране са развили саркома. Това предполага, че влезе в канцероген храна превръща някои клетки на съединителна тъкан в скритите туморните клетки, които след това са активирани в резултат на възпаление, причинено от масло инжектиране.
Въпреки всичко по-горе, индукцията на тумори в съответствие със схемата за двуетапно е малко вероятно да се намери универсален експериментална употреба. Ако по-нататъшно развитие на левкемия и могат да следват тази схема, за предизвикване на хематом задоволително двустепенна система все още не е намерен. Дори кожата на мишки не могат да се разглеждат само като кожата: например, кожата на опашката е стабилен по отношение на дългосрочно лечение на DMBA и ухо кожа предотвратява тумори за смазване на машини за шприцоване, ако в същото време да се хранят животното DMBA. При плъхове, на стандартни процедури двустепенни за индуциране на тумори, дадоха отрицателни резултати.
Ако DMBA или диетилнитрозамин (DAN) се инжектира в подпрагова дози хамстери, и след това да ги даде инхалира праха от железен оксид (хематит), след това разработена бронхиален рак. Същите резултати се получават при използването втория етап като активен агент "noncarcinogenic" серен диоксид.

Sinkantserogenez: канцерогени могат взаимно да заменят помежду си

С откриването на голям брой различни канцерогенни химикали, учените започнаха да се питат дали спусъците са приведени в движение всички тези вещества общ механизъм, водещ до развитието на тумори. Канцерогени могат да бъдат намерени между различните класове химични съединения, като полициклични ароматни въглеводороди, ароматни амини и нитрозамини. Уретан е минималната последователност на амид и естер и тиокарбамид - урея е серен атом вместо кислороден атом.
Такива мултиплетност физикохимични свойства показват, че индукцията на, по-специално чрез въвеждане хепатоми или DAB DAN се среща в две напълно различни начини. Това твърдение обаче се опровергава напълно експеримент. С едновременно хранене на двете канцерогени достатъчно 60% от минималната доза на всяко съединение да причини подуване (пчела). Следователно DAN до голяма степен може да се замени DAB.
И това не е изолиран случай. На 30-0-те години Haydzher и треска показват взаимозаменяемост на 3,4-бензопирен и DMBA, и Фредерик Freksa (1940) установяват, че methylcholanthrene може да замени benzpyrene и обратно. Това е приемливо, че са тясно свързани вещества, като например въглеводороди, могат да се използват взаимозаменяемо в това отношение. Въпреки това, дори съвсем различни вещества (4-нитрохинолин-М-оксид, и 3-methylcholanthrene) съгласно Nakahara, могат да заместят всяка друга в индуцирането на рак на кожата.
От особен интерес са успешни опити за предизвикване на рак на кожата в същото време лечението с химически канцерогени и радиация. Hoshino et въведена в подпрагови дози от 4-нитрохинолин-N-оксид и едновременно подлага (3-облъчване 90Sr- докато животни развиват папиломи и карциноми фибросаркома. Въз основа на тези данни, Авторите заключават, че 4-нитрохинолин-1CH- оксид и (3 облъчва притежават качествено еквивалент активност.
Bumblebee въз основа на собствения си опит стигна до следното заключение: "сумиране на канцерогенни ефекти показват, че една атака място канцерогенен фактор
в клетка трябва да бъде строго fiksirovannym- друго сумиране не може да се обясни. "
(В експеримент Hoshino, има един важен детайл: безразличен, когато се инжектира 4-нитрохинолин-оксид на 1 час преди или след излагане.)
Възможно е взаимозаменяемостта на канцерогени не е възможно на всички етапи на канцерогенезата. Според хипотезата Berenblyuma и Раут, това трябва да означава, че различните канцерогени основните ефекти са напълно различни, но в същото време канцерогени имат една обща черта - способността да се активира.

Sinkantserogenez и kokantserogenez: не само въпрос на терминология

Концепция sinkantserogeneza (Bauer) и kokantserogeneza концепция синоним само на пръв поглед. Под sinkatserogenezom разбере синергично действие на канцерогени, а под kokantserogenezom включва фактори, които допринасят за канцерогенеза, но сами по себе си не са канцерогенни. Така че, от млечка масло - kokantserogennoe вещество, което само по себе си не е канцерогенен.
В тесния смисъл на думата, млечка масло е канцерогенен: във високи дози, може да получи достатъчно голям процент от формирането на папиломи. Croton масло е смес от много вещества, и е възможно, активиращи и канцерогенни свойства принадлежат на различните компоненти. Именно поради тази причина Hecker фракционира кротоново масло в опит да се идентифицират и да се характеризира свойствата на чисти съединения. Но дори и той не е в състояние да отговори на първоначалния въпрос, тъй като чист активатор във високи дози все още показа слабо канцероген.
В резултат на следното заключение е направено: двустепенни експерименти са по същество специален случай sinkantserogeneza- сме свидетели на взаимодействието на различни канцерогени, различаващи се само в естеството на действието - усилващо или сумиране. Ако се придържаме към тази гледна точка, между началото и активирането няма особена разлика. Това, обаче, е в пълно противоречие с фактите, изложени по-горе, и те показват, че
започване за разлика от активиране е необратима. Освен това, както вече споменахме, появата на тумора зависи от редица фактори влияят на последователността. Например, обработка преди кротоноВо заявление масло канцероген ефект няма. Накрая предполагаеми канцерогенни кротоново масло и чисти компоненти могат лесно да бъдат обяснени - експериментално трудно да се изключи спонтанно образуване на тумори, произтичащи от такива фактори като ултравиолетово лъчение или космическите лъчи. Croton масло само проявява спонтанно индуцирана латентни туморни клетки.

заключение

химическа индукция на папиломи на пример мишка кожата може да бъде разделена на две фази (стъпка етап). В първия (започването) се индуцира чрез т.нар скрит тумора kletki втората (активиране) на клетки се размножават и произвеждат тумори.
Активирането може да се осъществи под влиянието на не-канцерогенна субстанция на най-известните от тях са от млечка масло. Иницииране разлика активиране е необратим.
Въпреки това, две стъпки хипотеза не пасва на всички пилотни схеми.