Онковирусы. Механизмы трансформации клеток

Министерство образования и науки Украины

Харьковский Национальный университет им. В. Н. Каразина 
 
 
 
 
 
 
 
 

Онковирусы. Механизмы трансформации клеток. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                           Курсовая работа

По нормативному курсу

                                                                     “Общая вирусология”

                                                              студентки 3 курса

Биологического факультета

                                                                 Заочного отделения

                                                       Слюсарь А.В. 
 
 
 

Научный руководитель:

Орлова О.В. 
 
 
 

2010г.

План 

1. Трансформация клеток вирусами.

2. Опухоли: что это такое?

3. Опухолеродные вирусы.

4. Этиология опухолей.

5. Опухоли, вызванные вирусами.

6. Саркома Рауса.

7. Трансформация клеток ДНК - содержащими вирусами доказательства интеграции вирусного генома.

8. Список  использованной литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ТРАНСФОРМАЦИЯ КЛЕТОК ВИРУСАМИ 

Как уже упоминалось в предыдущих главах, заражение животной  клетки вирусом может привести к одному из двух результатов. Наиболее часто наблюдается цитоцидальная реакция. В этом случае образуется новый вирус, а клетка перестает делиться или даже разрушается. Вирусы, вызывающие цитопатические реакции такого типа, благодаря тому, что они обладают способностью быстро разрушать клетки, приводят к возникновению острых заболеваний. Некоторые вирусы, однако, оказывают совершенно иное действие на клетку. Мы имеем в виду так называемые опухолеродные, или онкогенные, вирусы. Эти вирусы изменяют зараженную клетку таким образом, что она приобретает способность к непрерывному росту и делению. Частота, с которой происходит подобное изменение, зависит как от вируса, так и от клетки. Такая трансформация может закончиться, а часто и действительно заканчивается превращением трансформированной клетки в злокачественную опухолевую клетку, делящуюся бесконтрольно, что приводит к гибели животного.

Подобный процесс, наблюдающийся в культуре клеток животных, был назван трансформацией, о чем можно лишь пожалеть, ибо обычно этот термин используется для описания генотипического изменения какого-либо бактериального штамма вследствие поглощения нуклеиновой кислоты (ДНК) бактерий другого штамма. На наш взгляд, для описания этого явления более подошел бы термин конверсия, применяемый исследователями, работающими с фагами, для описания изменений свойств бактерий, вызываемых фагом. Тем не менее далее для описания конверсии клеток животных, т. е. явления, при котором нормальные клетки животных, зараженные вирусом, переходят в состояние, находясь в котором они обладают способностью к неограниченному росту и во многих случаях отличаются по своей морфологии от исходных, родительских клеток, мы будем использовать термин «трансформация».

Следует подчеркнуть, что пока еще не удалось показать, что какой-либо вирус, обладающий способностью индуцировать злокачественную трансформацию, действительно может вызывать образование опухолей у человека. Однако благодаря несомненному существованию опухолей, индуцированных вирусами, у многих, самых различных животных и крайне важному значению проблемы опухолей человека исследования в области вирусологии опухолей за последнее время очень активизировались. В этой главе мы хотим рассмотреть роль вирусов в образовании злокачественных опухолей. Особое внимание будет при этом уделено анализу явления трансформации клетки, индуцируемой вирусом, о чем мы уже упоминали выше. 
 

2. ОПУХОЛИ: ЧТО ЭТО ТАКОЕ? 

Опухолями, или неоплазмами, называются различного рода аномальные новообразования, возникающие у многоклеточных организмов--растений или животных. Клетки, из которых состоит опухоль, могут на первый взгляд совершенно не отличаться от соответствующих клеток нормальных тканей. Тем не менее опухоли отличаются от патологических гиперплазии отсутствием функциональной координации с остальными клетками (под патологическими гиперплазиями понимают избыточный рост нормальных клеток, как, например, при образовании костной мозоли на месте перелома). Автономный рост клеток, образующих опухоль, фактически превращает опухоль в паразита, живущего за счет остальной части организма. Например, опухоль жировой ткани, или липома, сохраняет жир даже в том случае, когда вследствие заболевания или голодания остальные ткани организма утрачивают почти весь содержащийся в них жир.

Следует подчеркнуть, что степень паразитического воздействия опухолей на организм у разных опухолей различна. Например, доброкачественными неоплазмами называют такие опухоли, которые растут, не разрушая активно соседние органы, не нарушают обмена веществ организма и не обладают способностью образовывать метастазы (метастазами называются вторичные опухоли, образующиеся вследствие миграции опухолевых клеток по организму и имплантации этих клеток в другие органы). Обычная доброкачественная опухоль, как, например, липома или фиброма, служит главным образом механической помехой, поскольку в процессе роста она оттесняет другие органы. Переход от доброкачественной к злокачественной опухоли, в просторечии называемой раком, совершается почти незаметно. Раковые опухоли представляют собой неоплазмы, обладающие рядом характерных свойств. К их числу относятся быстрый рост клеток, инвазия и разрушение клетками опухоли нормальных органов и тканей и образование метастазов. Существенной особенностью клеток раковых опухолей являются частые и обычно аномальные митозы.

Необходимо подчеркнуть, что не следует смешивать способность опухоли к неограниченному локальному росту со способностью клеток опухоли инвазировать другие ткани и разрастаться среди них. Раковые опухоли человека обладают как первым, так и вторым свойством. Различие между этими двумя свойствами можно продемонстрировать и в эксперименте, используя тканевые культуры. Так, было показано, что клетки культуры можно трансформировать таким образом, что в культуре они растут неограниченно, но при имплантации в организм животного вызывают образование лишь локальных опухолей. Некоторые линии трансформированных клеток при дальнейшем культивировании in vitro приобретают свойства истинных злокачественных клеток. При имплантации их в организм животного они не только образуют опухоль в месте имплантации, но и вызывают образование метастазов в различных органах и тканях организма.

Опухолевые клетки родственны нормальным клеткам и часто осуществляют ряд специфических функций, секреторных или иных, свойственных клеткам тканей, из которых они произошли, несмотря на отсутствие координации между ними и нормальными компонентами организма. Например, уже давно были обнаружены опухоли поджелудочной железы, образующие избыточное количество инсулина. Более того, в ряде случаев было показано, что опухоли специализированной ткани, например легкого, вдруг начинают секретировать гормон свойственный нормальному организму и обычно продуцируемый совершенно другой специализированной тканью, например паращитовидной железой. Следовательно, клетки опухоли могут не только сохранить или утерять способность к осуществлению специфических функций, но и приобрести способность осуществлять новые функции, не выполняемые родительской тканью. 

3. Опухолеродные вирусы 

По аналогии с родительскими тканями принято различать два типа опухолей, гистологически отличающихся друг от друга: опухоли эпителиальные и опухоли соединительной ткани. В качестве примера эпителиальных опухолей можно привести папилломы, эпидермальные опухоли (б том числе обычные бородавки), а также аденомы, или опухоли желез. Из опухолей соединительной ткани можно назвать хондромы -- опухоли хрящей, остеомы -- опухоли костей и много других. Даже в случае наиболее атипичных раковых опухолей можно уловить некоторые черты сходства между тканевой организацией опухоли и тканевой организацией какой-либо нормальной ткани. Сказанное справедливо как в отношении эпителиальных злокачественных опухолей, или карцином, состоящих из опухолевых клеток эпителиального происхождения и стромы -- неопухолевой соединительной ткани, так и в отношении злокачественных опухолей соединительной ткани, называемых обычно саркомами. Способность образовывать опухоли является свойством, присущим клеткам как таковым. Опухолевые клетки, выращиваемые в культуре, сохраняют свои особенности. При пересадке подходящему хозяину такие клетки воспринимаются его организмом как «свои» и вызывают образование опухолей.

Пересадка опухолей в другой организм является одним из главных методов экспериментальной онкологии. При пересадке опухолей млекопитающим сохраняют силу все ограничения, которые следует иметь в виду при пересадке нормальных тканей. Известно, что гетерологичные трансплантаты не «воспринимаются» организмом. В конечном счете за отторжение ответственны генетические факторы, вследствие действия которых в ответ на пересадку гетерологичного трансплантата организм сразу же отвечает токсической реакцией, а через некоторое время -- образованием антител к чужеродным тканям. Однако если пересадка осуществляется, например, в мозг или переднюю камеру глаза, а также в куриный эмбрион , т. е. в системы, в какой-то мере изолированные от всего организма и характеризующиеся пониженной способностью к образованию антител, а, возможно даже и меньшей эффективностью других механизмов, ответственных за резистентность, то приживаются и гетерологичные трансплантаты, причем взятые не только от животных другого вида, но и другого рода. Вообще же для того, чтобы успешно перевивать опухоли на лабораторных животных, необходимо располагать высокоинбредными, так называемыми чистыми линиями животных, получаемыми путем повторного скрещивания между сибсами. 

4. ЭТИОЛОГИЯ ОПУХОЛЕЙ

Канцерогенные вещества

В чем же причина того, что какая-то клетка или группа клеток организма животного приобретает способность к неопластическому росту и превращается в опухоль? Обычно мы не знаем, почему это происходит, и говорим в таких случаях о спонтанной опухоли. Известно, однако, что ряд агентов может вызвать образование неоплазм в эксперименте и некоторые из них, несомненно, играют роль и в образовании опухолей, встречающихся в естественных условиях.

К числу наиболее хорошо изученных агентов такого рода относится группа циклических углеводородов (например, метилхолантрен, 3,4-бенз-пирен, 1,2,5,6-дибензантрацен). Нанесение этих соединений, например на кожу, в очень большом числе случаев вызывает образование опухолей. Многие химически индуцированные опухоли: подобны опухолям, образующимся спонтанно. Однако таким путем были получены и опухоли, которые ранее никогда не наблюдались. Возможно, это объясняется тем, что подобные опухоли спонтанно возникают крайне редко. Например, при введении одного из таких канцерогенных веществ крысе в ряде органов возникают изменения, которые вначале невозможно отличить от хронического воспаления, но затем более или менее быстро образуются истинные неоплазмы, а часто и раковые опухоли. В неоплазме канцерогены не содержатся, но клетки, ее образующие, тем не менее изменяются необратимо.

Из числа исследований, посвященных изучению химических канцерогенов, наибольшую известность, вероятно, получила работа, показавшая, что конденсат табачного дыма может вызвать образование у животного опухолей того же гистологического типа, что и бронхогенная карцинома человека. Эти данные согласуются с результатами массовых статистических исследований, показавших наличие связи между курением и увеличением частоты рака легкого.

Уже давно существует мнение, что, кроме химических канцерогенов, определенную роль в образовании опухолей играют некоторые физические факторы, и в первую очередь ультрафиолет и рентгеновские лучи. Ряд экспериментальных исследований, посвященных изучению влияния этих факторов на образование опухолей у животных, как и несколько превосходных статистических исследований, документально продемонстрировали увеличение частоты ряда злокачественных заболеваний у лиц, подвергавшихся интенсивному воздействию радиации. Известно, что компонентом клетки, наиболее чувствительным к действию радиации, является ее нуклеиновая кислота, а изменения свойств клетки, ответственные за ее превращение из нормальной в опухолевую, передаются по наследству от родительской клетки дочерним. Поэтому многократно предпринимались попытки выявить различия между нуклеиновыми кислотами опухолевых и соответствующих нормальных клеток. Однако пока не удалось установить каких-либо важных различий. Единственным исключением явилось обнаружение несколько большего относительного содержания метилированных оснований в нуклеиновых кислотах, выделенных из опухолевых клеток.

Попытки использовать химические или физические канцерогены для изучения в эксперименте механизма канцерогенеза пока не дали сколько-нибудь существенных результатов, ибо при помощи этих агентов не всегда удается индуцировать рак in vitro. Так, начальную стадию взаимодействия между нормальной клеткой и вызывающим образование опухолей химическим или физическим агентом, в результате которого эта клетка превращается в опухолевую, изучить на клеточном уровне так и не удалось. Поскольку это ограничение не относится к опухолеродным вирусам, изучение вирусного канцерогенеза приобрело большую популярность. Необходимо подчеркнуть, однако, что при работе с доступными пока системами вирус -- клетка частоту трансформации нормальных клеток в раковые все еще точно контролировать не удается. Тем не менее эти системы намного лучше, чем любые другие системы, предлагавшиеся до сих пор для изучения in vitro канцерогенного действия химических и физических агентов. 

5. ОПУХОЛИ, ВЫЗВАННЫЕ ВИРУСАМИ