Введение к работе
Актуальность проблемы
Несмотря на многоликость проблемы опухолевого роста, вряд ли вызывает сомнение существенная роль соматического мутагенеза в бластомогенезе. Не менее актуальным представляется вопрос о способности организма поддерживать генетический гомеостаз в популяциях соматических клеток. Эта проблема, на наш взгляд, имеет особый теоретический и практический интерес по двум причинам. Во-первых, бывшая длительное время очень популярной эволюционно-иммунологическая концепция М.F.Burnet (1971), приписывавшая ведущую роль в генетическом гомеостазе и канцерогенезе системе специфического иммунитета, вызывает большие сомнения, которые достигли особой остроты в настоящее время (В.М.Перельмутер, 1983; Р.М.Хаитов и соавт., 2001; В.М.Головизнин, 2001). Очень немногочисленны исследования, посвященные изучению сравнительных аспектов других механизмов генетического гомеостаза – репарации ДНК, программируемой гибели клеток и др. Изучение этих вопросов тем более необходимо, поскольку такой подход позволит не только дать адекватную оценку современным онкоиммунологическим и онко-генетическим концепциям, но и выявить новые способы управления канцерогенезом, что важно для рациональной профилактики и лечения злокачественных опухолей (Н.В. Васильев, 1988). Наиболее перспективным подходом для достижения указанной цели является исследование механизмов, обеспечивающих неодинаковую чувствительность разных видов животных к канцерогенным факторам. Такой подход может помочь в поиске путей управления канцерогенезом исходя из того, каким образом это было достигнуто в ходе эволюции некоторых видов животных, которые отличаются низкой частотой спонтанных опухолей и резистентностью к канцерогенным воздействиям в эксперименте.
Эти данные могут значительно дополнить сведения, полученные при исследовании оппозитных линий мышей. Известно, что колебания частот спонтанных и экспериментальных опухолей у животных разных линий в настоящее время связывают с особенностями обмена, а также с присутствием в геноме определенных линий онкогенных вирусов и мобильных генетических элементов (Худолей В.В., 1979; Percy D.H., Barthold S.W., 2007).
Исследование канцерогенеза и механизмов регуляции цитогенетического гомеостаза у амфибий является весьма удобной моделью для решения указанных проблем, тем более, что земноводные представляют собой одно из ключевых звеньев филогенеза позвоночных (В.В.Худолей, 1992; 1993; 1995), а своеобразный характер таксономического распределния и эволюции противоопухолевой резистентности позволяет переносить полученные выводы на всех позвоночных. Известно, что разные семейства класса земноводных в различной степени поражаются опухолевым ростом - частоты опухолей у жаб (сем.Bufoniae) 2-3 раза меньше, чем у настоящих лягушек (сем. Raniae) (Pliss G.B. et al., 1982; Sakr S.A. et al.,1989; Худолей В.В., 1976, 1993, 1999). Причины, лежащие в основе этих различий, до настоящего времени не ясны (Худолей В.В., 1995, 1999). Исследование механизмов элиминации клеток с поврежденным геномом на модели двух видов, отличающихся по восприимчивости к опухолевому росту после действия генотоксического канцерогена способствует более глубокому пониманию стадии инициации канцерогенеза и механизма малигнизации предраковых состояний, что имеет большое фундаментальное и клиническое значение.
Помимо всего прочего, нужно заметить, что амфибии представляют собой идеальный объект для скрининговых исследований на мутагенность с помощью цитогенетических методов, например, микроядерного анализа (Ильинских Н.Н. и соавт., 1992; Hayes J. et al., 2009; Yin X.H. et al., 2009). Однако проблема образования микроядер в соматических клетках амфибий, как и вообще вопрос о механизмах микронуклеогенеза, остается дискуссионным.
Вполне естественным, с точки зрения вопроса о межвидовых различиях в восприимчивости к опухолевому росту у амфибий, является интерес к изучению частот и гистологического спектра спонтанных опухолей. Спонтанные новоoбразования у амфибий широко изучаются и в настоящее время имеется ряд обобщающих работ, посвященных этой теме (Balls M., Ruben R.H., 1974; В.В.Худолей, 1976; Tsonis P.A. и Tsonis K., 1988 и др.). Внимание исследователей к этой группе животных связано, прежде всего, с перспективами использования низших позвоночных как объектов для изучения условий повышенного риска канцерогенеза, особенно в связи с проблемой индикации бластомогенных агентов во внешней среде, что очень важно в плане решения проблемы первичной профилактики рака (Г.Б.Плисс, В.В.Худолей, 1979; В.В.Худолей, 1975; 1993). Среди работ, посвященных этой проблеме, большинство выполнено на представителях класса костистых рыб, хотя имеется и немало исследований, проведенных на амфибиях (Neucomme S., 1973; Rose, 1976; Г.Б.Плисс, В.В.Худолей, 1979; В.В.Елисеев, В.В.Худолей, 1980; В.В.Худолей, С.П.Боговский, 1982; Г.Т.Кобзарь, С.А.Карлова, 1984; В.В.Худолей, 1993). Согласно полученным данным, имеется зависимость между содержанием нитрозоаминов, их предшественников и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) во внешней среде и частотой опухолей у обитающих в ней организмов. Кроме того, И.А.Велдре и соавт. (1982), а также В.В.Худолей (1981) было установлено, что низшие животные способны накапливать в тканях бластомогенные вещества, обнаружение которых во внешней среде классическими химическими методами представляет определенные трудности из-за низких концентраций. В связи с этим изучение спонтанных опухолей у бесхвостых амфибий имеет значение не только для эволюционной, но и для экологической онкологии.
Цель работы
Исследовать роль механизмов поддержания генетического гомеостаза в обеспечении межвидовых различий в восприимчивости к опухолевому росту на модели бесхвостых амфибий, а также получить морфологические данные о спонтанных опухолях у этих животных.
Задачи работы
-
Получить данные о спонтанных опухолях у двух видов бесхвостых амфибий с разной восприимчивостью к опухолевому росту (остромордая лягушка, Rana arvalis и серая жаба, Bufo bufo).
-
Выяснить, существуют ли различия в морфологических изменениях и интенсивности мутагенеза в печени и костном мозге при действии метилнитрозомочевины у трех видов бесхвостых амфибий, принадлежащих к семействам (настоящие жабы, Bufoniae и настоящие лягушки, Raniae), различающимся по частотам возникновения спонтанных и индуцированных опухолей.
-
Путем изучения динамики элиминации аберрантных клеток, а также ее связи с митотической активностью, интенсивностью фагоцитоза и содержанием макрофагов в селезенке после введения ломустина выявить роль и возможные механизмы генетического гомеостаза, обеспечивающие видовые различия в устойчивости к опухолевому росту.
-
Выяснить отношения между образованием микроядер, особенностями цитологического состава, морфологии клеточных элементов и митотической активностью в тканях печени и костного мозга жаб и лягушек в норме и при действии метилнитрозомочевины.
Научная новизна
-
Показано, что элиминация клеток с повреждениями метафазных хромосом у животных с меньшей видовой предрасположенностью к развитию опухолей (Bufo bufo) происходит гораздо быстрее, чем у более предрасположенного к опухолевому росту вида того же класса (R.arvalis).
-
Установлено, что макрофаги серой жабы активно поглощают клетки с цитогенетическими аберрациями и их число в селезенке, в отличие от макрофагов остромордых лягушек, находится в обратной зависимости с частотой клеток с микроядрами.
-
Показано, что гибель клеток с морфологическими признаками апоптоза не является механизмом, способным обеспечивать конститутивную противоопухолевую резистентность у амфибий.
-
Обнаружено, что микроядра у амфибий при действии алкилирующих агентов типа метилнитрозомочевины (широко используемых в клинике в качестве противоопухолевых препаратов и в эксперименте – в роли канцерогенов) образуются преимущественно путем интерфазной деминуции хроматина;
-
Показано, что у амфибий с разной конститутивной восприимчивостью к опухолевому росту введение канцерогенов индуцирует разное число полиплоидов среди спленоцитов (у Rana arvalis их число было в 8 раз больше, чем у Bufo bufo).
-
В работе впервые исследованы причины, лежащие в основе межвидовых различий в противоопухолевой резистентности у бесхвостых амфибий, дано объяснение особенностям таксономического распределения поражаемости опухолевым ростом в эволюционном ряду. Оно исходит из закономерностей параллельной эволюции и позволяет говорить о сходстве механизмов противоопухолевого надзора у всех позвоночных, в том числе млекопитающих и человека, обладающих одинаковым уровнем конститутивной резистентности к опухолям, независимо от дивергентного положения;
-
Впервые описан ряд спонтанных опухолей у земноводных, одни из которых (пигментированная фибропапиллома у серой жабы) не имеют аналогов среди опухолей человека, другие (случаи хронического миелолейкоза у остромордой лягушки и эритромиелоза у серой жабы), напротив, заполняют пробел в сравнительной онкологии человека и низших позвоночных;
-
Показано, что у амфибий гельминтозная инвазия не играет роли в возникновении спонтанных опухолей легких у амфибий. Этот факт должен быть учтен концепциями, трактующими роль гельминтозной инвазии как важного фактора в развитии некоторых опухолей, в том числе у человека.
Практическая значимость
В работе впервые описано несколько новых гистологических типов опухолей, на диагностику которых необходимо обращать внимание при использовании земноводных для индикации канцерогенов во внешней среде, а также при проведении экспериментальных работ онкологической направленности на этих животных. Полученные данные об особенностях механизма образования микроядер у амфибий необходимы для правильной интерпретации данных микроядерного теста на мутагенность, который широко используется в качестве одного из экспресс-методов выявления потенциальных канцерогенов (Худолей В.В.,1999). Что касается данных о способности макрофагов серых жаб устранять клетки с цитогенетическими нарушениями, то будущие исследования должны определить сферу возможного приложения этих данных.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Большей устойчивости к канцерогенным воздействиям у животным одного филогенетического уровня (бесхвостые амфибии) соответствует более высокая эффективность элиминации аберрантных клеток.
-
Существуют отличия в реакции макрофагальной системы на клетки, содержащие цитогенетические нарушения у земноводных, различающихся по естественной (конститутивной) восприимчивости к возникновению опухолевого роста;
-
Гибель клеток с морфологическими признаками апоптоза не является механизмом, способным обеспечивать конститутивную противоопухолевую резистентность у амфибий.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 8 статей журналах, рекомендуемых ВАК и 1 монография.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 130 страницах. Работа состоит из введения, обзора литературы, главы о материалах и методах исследования, главы результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов (заключения), выводов, списка использованной литературы, включающего 207 источников, в том числе 129 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 3 таблицами и 35 рисунками, в том числе 5 графиками, 6 схемами и 26 макро- и микрофотографиями.
