Изследване на рак, причинен от въглищен катран - рак: експерименти и хипотези

Първа стъпка: изследване на рак, причинен от въглищен катран
За да се определи произхода на науката в много случаи е много трудно. Това е трудно да се направи, дори и в изучаването на историята на експериментално изследване на раковите заболявания, но, както изглежда, че все още трябва да се идентифицират като конкретна дата през 1775 г. Тогава той е френски лекар Бернар Peyriye всели кучета човешки тумори и е причинил новата "разрастването". Академия на науките и изящни изкуства в Лион изследовател удостоен с първа награда за участието си в проучванията в областта на конкуренцията на "причините за вирус рак." Въпреки това, усърден лекар и да падне жертва академия на грешка: израстъци не са верни тумори, но само gnoynikami- възпалителен оток е трудно да се разграничат от злокачествени тумори, без микроскоп и подходящи бактериологични техники.
Същата година, на английски лекар, Пърсивал Pott публикува съобщение за рак на скротума в коминочистачи. Тези пациенти като деца са били принудени да се изкачи през тесни комини и ги почисти от натрупаната сажди. Pott стигнах до заключението, че той се занимава с рак, и по този начин е първият човек, диагностициран рак като професионално заболяване. Още повече, че е документирано, че ракът може да бъде причинено от външни влияния. "Причинител" при разглеждане на делото, както изглежда, е бил черен, това е, най-малките частици на въглищен прах слепват поради каменовъглен катран.
100 години след немският лекар Pott Фолкман установено, че каменовъглен катран и себе си е в състояние да причини рак. Проучване работници, заети в производството на смоли, се установи, че ракът се развива най-вече върху кожата на ръцете и предмишниците. Но в продължение на почти един век и половина след Pott никого не може да причини рак при животните. Едва през 1915 г.
Японски учени Yamagiwa и Ичикауа съобщи, че предизвикана тези тумори, причинявайки въглищен катран върху кожата на заешки уши. И докато критиците и завистлив вярват, че това съобщение е само още едно доказателство за добре известен факт е, че по същество, японски учени са предприели първата стъпка в експериментални изследвания на злокачествени тумори.

Експериментални изследвания на тумори на Yamagiwa

Преди това е бил известен като спонтанни тумори трансплантирани в подходящ реципиент животни и учени са започнали да се изследват свойствата и поведението на "изкуствени" тумори. Някои от първите трансплантирани тумори като саркома на Дженсън все още служи като тестови обекти в много институти, където се провеждат изследвания на рака. Въпреки това, по същество всички от тези тумори са сред spontannyh- възникват независимо от животното и след това може да расте не само, че животните, които са възникнали, но също и от произволен брой животни, които се преплитат. С други думи, те могат да се разглеждат като живи препарати на патологична музей, а не като представителни примери на растежа на тумора. Да помогне за разрешаване на въпроса за това как и защо има тумор, те не могат.
И все пак тя е на този въпрос е заета съзнанието на много патолози на миналия век. Сред опитите да се даде обяснение на този процес трябва да бъде следното:

1.  Вирхов в работата си &lsquo-&lsquo-Die krankhaften Geschwiilste&rdquo- (1863) настоя рак в крайна сметка се появява в резултат razdrazheniya- характеризиращ се отнася до случаите, описани Мъж.
2.  Kongeym и Ribbert постулира, че в организма са остатъци от ембрионална тъкан, които могат да предизвикат появата на рак.
3.  И накрая, много учени приемат, че туморът, причинени от паразити.

Фолке Henschen, шведски патолог, и свидетел на събитията, описани в своята лекция в памет на Yamagiwa, описан общото настроение: "Бързият напредък в областта на микробиологията до края на ХIХ век. водена много учени да търсят причината за всички видове рак на бактерии инфекция, водорасли, гъби, протозои или нашествието на животни с паразити от различно естество ... Добре си спомням как в Париж на възраст френски учен Борел ме дръпна настрана, надявайки се да убеди като стойността на Ascaris канцерогенен фактор ... Скоро първоначалното паразит хипотеза е бил забравен, но след това се възражда отново, но този път, както знаем, под маската на вирусна хипотеза. "
Това възраждане не трябва да чака дълго: първите вирусни туморите са били открити още през 1908 и 1910 г., но официалната наука се занимава с изследване на раковите заболявания, не придават никакво значение за това ..
На прага на този век специално успех падна на паркинга на хипотезата Kongeyma - Ribberta: &bdquo-Чух как арогантно някои патолози говори за "старите" теорията на дразнене Вирхов като теория, отдръпването в миналото&rdquo-.
Междувременно дразнене Вирхов теория стимулира многобройните опити от страна на изследователите, че причиняват рак експериментално чрез използването на "външни стимули". Опитите са били неуспешни. "Всички тези неуспехи са създали много пораженческо настроение, - обобщи Henshen.- изглеждаше, че ракът не е в състояние да разбере."
При тези обстоятелства, че е лесно да си представите какво се срещна облекчение за учените през 1915 г. съобщение Yamagiwa и Ишикава, "Експериментално изследване на нетипичен епителна пролиферация."

Yamagiwa първата и Ishikawa индуцира експериментални тумори

И двата японски учени прибягват до изключително прост метод: два до три пъти седмично със стъклена пръчка са покрити с въглищен катран от вътрешната страна на ухото на заека. На мястото на смола смазване само три месеца по-късно се появи брадавици израстъци. След това, по-нататъшното разпространение и в крайна сметка почти напълно включеният ухото на животното в раков тумор.
Успех и търпение играе еднаква роля тук: просто дълго прилагане на въглищен катран е позволили на учените да индуцират папиломи и карциноми. Но те се използват в своите експерименти, кучета или морски свинчета, дори и наистина свръхчовешко търпение няма да даде резултати.
Скоро стана ясно, че прости смазване гърба на мишки също води до образуването на тумор - доброкачествени и злокачествени. Това откритие улеснява значително работата на експериментаторите: защото мишката е много по-малки зайци и да ги по-леки, което позволява използването на по-голям брой животни. В допълнение, значително намалява времето, необходимо за появата на тумори време. Всички взети заедно, доведе до факта, че мишките, които са се превърнали в стандарт в изследването на животни raka- Националния онкологичен институт в САЩ са станали дори понякога шеговито по-нататък "Националния институт за мишка."
Следващият въпрос, който се е превърнал учените, се препоръчва: какъв материал в смолата истински индуктор на тумори? Въпреки факта, че мишки са "удобни" експериментален материал, изглежда, че този проблем не може да се повишила, защото смола химия е все още в начален стадий, и в общи линии е известно, че смолата е смес от различни вещества. За съжаление, трудността не е точно това: да се проучи канцерогенните свойства на частично пречистени фракции от смола, той е трябвало да чака в продължение на месеци, преди да се направи заключение за това дали това е една малка част от активните. Да, и многоетапен процес на пречистване, който обикновено се използва при изследване на сложни смеси изключително труден.

Няколко грама 3,4-benzpyrene смола на 2 m

Въпреки тези трудности, английската готвя, Хюит и Haydzher опитва да изолира чист канцероген от каменовъглен катран. В допълнение към търпение, тези учени са имали смелостта и не се разчита на биологичните изпитвания, които ще изискват месеци на чакане, те са използвали физически и химически характеристики. Дори и след това се знае, че всички изследвани смоли имат същото флуоресцентен спектър. Този факт е станал особено важно, когато се установи, че почти същия спектър и има чисто съединение -

7.12 - DIMETILBENZANTRATSEN	антрацен
3,4 бензопирен	1,2 - benzpyrene
1,2: 5,6 - дибензантрацен	1,2: 3,4 - дибензантрацен
3-methylcholanthrene	кризен
Умерен и силен канцероген	SLABOKANTSEROGENNYE или неактивни
полициклични	HYDROCARBONS

1. бензантрацен. Ето защо, на Британските учени биха могли да разчитат на факта, че те ще бъдат в състояние да се разпределят чисто съединение, което в случай на повече късмет ще е канцероген.

По искане на газовите заводи Cook подлага на фракционна дестилация m 2 смола. След многократно дестилация, кристализация и получаването на специфични производни на учените успява изолиране 50 грам (2,5 • 10 ~ 6%!) На някои съединения от тях не са известни. Беше 3,4-benzpyrene, което е установено чрез биологични тестове, се оказа много полезни за проучвания за карциногенност.
Но 3.4-benzpyrene не сред първите чисти канцерогени. През 1929, Cook е синтезирано 1,2,5,6-дибензантрацен (VAD), който също е бил активен канцероген.
И двете съединения - и 3,4-benzpyrene и 1,2,5,6-дибензантрацен - принадлежат към класа на полициклични въглеводороди. Представители на тази група съдържат като основният градивен блок на бензеновия пръстен, който може да бъде комбиниран в полином пръстенни системи в различни комбинации (фиг. 3).

Полицикличните въглеводороди могат да причинят рак, а не само върху кожата

Една подкожна инжекция от 7.12 dimetilbenzan - страция (DMBA), 3,4-benzpyrene (ВР) и други канцерогенни въглеводороди води след относително дълъг латентен период (3-4 месеца, в зависимост от дозата), за да се развие саркома. В тези експерименти, плъховете са много по-чувствителни от мишката.
Когато се прилага подкожно DMBA новородени мишки, има множество лимфом (тумор на лимфните жлези), саркоми и обикновено на мястото на инжектиране рядко се засича. В овариални тумори миши образувани в случаите, когато те се хранят DMBA, интраперитонеално или просто намазват spinu- плъхове като такова лечение предизвиква рак на гърдата. Двете плъхове и мишки повтарят интравенозно приложение на DMBA, освен това, води до развитието на различни левкемии. След подаване на BP наблюдава стомашни и белодробни тумори и левкемии. В хамстери след приложение върху кожата злокачествени меланоми възникнат DMBA (тумор на меланоцитите - клетки синтезират пигмент).
Парадоксално, полициклични въглеводороди и могат да инхибират развитието на рак: например, 3-methylcholanthrene (MX) блокира индукцията на експериментални тумори на черния дроб Z-метил-4-dimethylaminoazobenzene и 2-fluorenilatsetamidom. Милър и Miller проучен подробно ефекта установено, че MX индуцира чернодробни микрозомни ензими, които очевидно прави тези канцерогенни амини до неактивни производни.
Подобно на много канцерогени, полициклични въглеводороди са токсични прекалено голяма доза на умъртвяване експериментални животни. Но дори и при оцелелите животни често са забележими токсичност: некротични петна по кожата на мястото на некроза на кората на надбъбречната жлеза. Възможно е токсичния ефект играе важна роля в канцерогенезата, но ние трябва да се върне към този въпрос.

Теория на механизма на химическа карциногенеза причинени въглеводороди

От голям брой известни няколко полициклични въглеводороди са канцерогенни. Сам бензен, нафтален, антрацен, фенантрен и не канцерогенен. Що се отнася до 3,4-бензопирен и 1,2,5,6-дибензантрацен, TD4 са доста силни канцерогени. (3,4-PD играе специална роля в човешката среда: остатъците от масло горене, отработени газове, прах по улиците, прясно земята в областта, цигарен дим, а дори и пушени продукти съдържат в някои случаи значително количество от канцерогенни въглеводороди.) Изненадващо , 1,2-benzpyrene и 1,2,3,4-бензантрацен, структурно много подобен на двете съединения не са канцерогенни (вж. фиг. 3). Заместени въглеводороди - MX-3, DMBA и 9,10-dimethylanthracene - особено активни, докато 1.2-бензантрацен много малко активни и антрацен, както отбелязахме, както и всички неактивни.
Какви са причините за тези разлики? Възможно е неравно реактивност на тези съединения. С други думи, на химически активни вещества, могат да бъдат канцерогенни. Основните видове реакции, които трябва да се считат, - реакцията на добавяне и реакцията на добавяне zamescheniya- особено важни за обяснение същността на канцерогенни активност. Като пример, помисли за реакцията на полициклични въглеводороди с осмиев тетраоксид:

Механизмът за реакция не е напълно изяснен, но за простота можем да кажем, че двойната връзка е налична в това съединение дава началото на реакцията. Двойните връзки, които реагират по-лесно от други подобни връзка, в тази връзка, често наричани "K-зони". Следващата таблица потвърждава хипотезата, че химически и канцерогенни активност корелира с друг (раздел. 1).
Таблица 1
Реакцията на допълнение в K-зона и канцерогенни активността

Въпреки това, ограниченията на този прост сравнение е поразително: 1,2-бензантрацен, са силно активни, въпреки това не е канцерогенен активност. И все пак идеята за комуникация и химически канцерогенна активност не трябва да се пренебрегва. Имайте предвид, че скоростта на свързване на осмиев тетраоксид отразява само част от широката гама от възможни химически реакции, в които съединението могат да влизат.
На теория Пулман, например, осигурява значително добавяне на така наречените L-области (т.е. области с активни атоми в пара-позиция):
Според теорията, само комбинацията на "активен K-зона" на "неактивен СИ-зона" съединение дава възможност да причини тумор.
През последните години идеята, че epoksid1 канцерогенни въглеводород може да е необходимо междинно реактивна форма е широко разпространена (Sims, Gelboyn, Heidelberger). Такива епоксиди са по-ефективни трансформиращите агенти в тъканна култура от въглеводороди, от които са образувани, и в същото време ин виво не повече са ефективни. Въпреки сложността на проблема, изучаването на епоксиди, както изглежда, ще бъде най-обещаващ подход към изясняването на реактивни форми на въглеводороди.
Въпреки директно определяне на химическата активност на много възможни химични междинни съединения изпитвайки, е непрактично. Изчисленията на вълната механика използвайки молив и хартия или компютър позволяват да се изчисли параметрите, които характеризират качеството, съответстваща на химическата активност на изследваните въглеводороди. Тези изчисления са наречени "вълна" теория на химически канцерогенеза. Въпреки това, във всеки случай ние само постулираме, че се изисква за карциногенеза активен вид на химична реакция, и се опитват да се асоциира с канцерогенни активност предизвикана от изчисления възможност на химически съединения, за да влезе в реакция.

Полициклични въглеводороди свързват протеини

Ултравиолетовата светлина полициклични въглеводороди осигуряват силна флуоресценция от синьо и бяло до бяло-жълто. Използването на този високо чувствителен метод за определяне Е. Милър през 1951 г. заключи, че 3,4-benzpyrene в миши кожата свързани протеини. Неговите експерименти бяха продължение на по-ранни експерименти, в които е възможно да се открие свързването на канцерогенни азо чернодробни протеини (вж. Стр 55). Очевидно е, канцерогени свързват протеини е орган, в които те индуцират тумор.
zanis диол. - Прибл. Транс.
Heidelberger продължава експерименти, използвайки радиоактивни въглеводороди. Получените на пръв поглед резултатите са разочароващи: разтворими кожни протеини се свързват не само канцерогенни, но също така не-канцерогенни въглеводороди. Това означава, че реакцията на свързване канцероген протеини не могат да се считат основни в карциногенезата. Въпреки това, новите експерименти отново предизвикаха интерес "свързващи протеини": Abel & Heidelberger разделени разтворими миши кожни протеини чрез електрофореза в нишестен гел електрофореза и е установено, че канцерогенни въглеводороди преференциално се свързват с определена фракция слабо основен протеин, докато noncarcinogenic съединения се свързват голям брой различни фракции.
Експериментите могат да значително разширяване на химически теорията на тумори: очевидно е, че е важно не само да химическата активност на канцерогенно, но също така и химическата активност на партньор му в реакцията, в този случай, определен клас на протеини.

Протеините могат да бъдат регулатори на растежа

Millers вече предполагат, че не всички видове азобагрила свързани протеини, а само тези, които регулират растежа. Приемайки тази хипотеза, като основа, ние можем да изградим един много прост модел на ракова клетка: загубата на вещество, което регулира растежа, това автоматично води до неконтролирано делене на клетките. Деактивиране канцерогени "регулиране" belki- последния, от своя страна, не могат да бъдат заменени. Така че има туморни клетки, в които тези протеини са постоянно отсъства. Преди 20 години това обяснение, никой не може да не предизвика недоумение, защото по това време мнозина повярваха, че този протеин е отговорен за собственото си възпроизводство (протеинова матрица, в синтеза на протеини). Въпреки това, в съответствие със съвременните учени - становище по същество, което става догма - за възпроизвеждане на специфичната структура на протеините, отговорни нуклеинови киселини. По този начин, протеините са изпуснати към второто ниво в йерархията клетка. Но в този случай защо канцерогени не реагират с нуклеинови киселини, особено на ДНК?

Полициклични въглеводороди взаимодействат с ДНК

За дълго време изследователи са били в състояние да демонстрират свързване на канцерогенни въглеводороди с ДНК в миши кожата. Причината за това е много прост: свързването е обект на относително малък брой молекули, които могат да бъдат идентифицирани само с помощта на съединенията, имащи висока радиоактивност. Но дори и в този случай трябва да бъдат изключително внимателни, за да извърши процедура за измерване, за откриване на изключително ниски нива на радиация.
Brookes и Lawley първи демонстрира убедително, че полициклични въглеводороди свързват ДНК. Освен това, те са установили, че свързването и канцерогенни активност корелира с друг, въпреки че goshma Heidelberger и не може напълно възпроизвеждат каза корелация. живеем в специална глава от реакцията на ДНК свързващ канцероген (стр. 238), тъй като изисква подробно обсъждане. А сега нека се обърнем към друг клас канцерогенни химикали - ароматни амини.

заключение

Първите експериментални тумори при използване на химическо вещество, наречено Yamagiwa и Ichikawa (рак при зайци, предизвикана от каменовъглен катран, 1915). Показано е, че основният фактор е смола канцерогенни полициклични въглеводороди, сред които са добре известни 3,4-benzpyrene и 3-methylcholanthrene. Но не всички имат канцерогенни полициклични въглеводороди aktivnostyu- малки промени в структурата на молекули способни да инхибират канцерогенна активност (вж 3,4-benzpyrene и 1,2-benzpyrene).
и бяха направени опити да се установи връзка между карциногенност и химическа активност на тези въглеводороди. Въпреки това, в допълнение към химическата активност, трябва да се вземат предвид и реактивността на реакцията партньор тези потенциални партньори могат да бъдат протеини, РНК и ДНК.
Какви са компонентите на смолата да причинят рак, ние знаем много добре, но как го правят, не е ясно.