Особености на туморния растеж

Туморът е анормален растеж на телесна тъкан. Туморите могат да бъдат ракови (злокачествени) или не ракови (доброкачествени). Като цяло, туморите се появяват, когато клетките се делят и растат прекомерно в тялото. Обикновено, тялото контролира клетъчния растеж и делене. Новите клетки са създадени, за да заместят старите или да изпълняват нови функции.

Ракът е заболяване, причинено от генетични промени, които водят до неконтролиран клетъчен растеж и образуване на тумори. Основната причина за спорадични (ненаследствени) новообразувания е увреждане на ДНК и геномна нестабилност. Малка част от раковите заболявания се дължат на наследствени генетични мутации. Повечето видове рак са свързани с околната среда, начин на живот, или поведенчески експозиции.

Раковите клетки се държат като независими клетки, растящи без контрол, за да образуват тумори. Туморите растат в серия от стъпки. Първата стъпка е хиперплазия, което означава, че има твърде много клетки, произтичащи от неконтролирано клетъчно делене. Тези клетки изглеждат нормални, но са настъпили промени, които водят до загуба на контрол върху растежа. Втората стъпка е дисплазия, в резултат на по-нататъшен растеж, придружен от необичайни промени в клетките. Третата стъпка изисква допълнителни промени, които водят до клетки, които са още по-необичайни и сега могат да се разпространят върху по-широка област тъкани. Тези клетки започват да губят първоначалната си функция, такива клетки се наричат анапластични. На този етап, тъй като туморът все още се съдържа в първоначалното му местоположение (наречени новообразувания in situ) и не е инвазивен, той не се смята за злокачествен - той е потенциално злокачествен. Последната стъпка се случва, когато клетките в тумора метастазират, което означава, че те могат да нахлуят в околните тъкани, включително кръвта, и да се разпространят на други места. Това е най-сериозният тип тумор, но не всички тумори се развиват до тази точка. Неинвазивните тумори се считат за доброкачествени.

Въпреки че туморните клетки вече не зависят от контролните механизми, които регулират нормалните клетки, те все още се нуждаят от хранителни вещества и кислород, за да растат. Всички живи тъкани са снабдени с капилярни съдове, които въвеждат хранителни вещества и кислород към всяка клетка. Тъй като туморите се увеличават, клетките в центъра вече не приемат хранителни вещества от нормалните кръвоносни съдове. За да осигури кръвоснабдяване за всички клетки в тумора, то трябва да образува нови кръвоносни съдове, за да доставя клетките в центъра с хранителни вещества и кислород. В процес, наречен ангиогенеза, туморните клетки създават растежни фактори, които индуцират образуването на нови капилярни кръвоносни съдове. Клетките на кръвоносните съдове, които се делят на нови капилярни съдове, са неактивни в нормалната тъкан. Обаче, туморите създават ангиогенни фактори, които активират тези кръвоносни съдове да се разделят. Без допълнителната кръв, доставяна от ангиогенезата, туморите могат да растат не по-големи от около половин милиметър.

Без кръвоснабдяване, туморните клетки също не могат да се разпространяват или метастазират в нови тъкани. Туморни клетки могат да преминават през стените на капилярния кръвоносен съд със скорост от около един милион клетки на ден. Обаче не всички клетки в тумора са ангиогенни. Както ангиогенните, така и неангиогенните клетки в тумора се пресичат в кръвоносните съдове и се разпространяват. Въпреки това, не-ангиогенните клетки пораждат пасивни тумори, когато растат на други места. За разлика от тях, ангиогенните клетки бързо се установяват на нови места чрез производство на нови кръвоносни съдове, което води до бързо нарастване на тумора.

Установено е, че онкоген, наречен BCL2, значително увеличава производството на мощен стимулатор на ангиогенезата, спадаща към особености на туморния растеж. Следователно изглежда, че онкогени в туморни клетки могат да причинят повишена експресия на гени, които причиняват ангиогенни фактори. Има поне петнадесет ангиогенни фактора и производството на много от тях се увеличава от различни онкогени. Следователно, онкогени в някои туморни клетки позволяват на тези клетки да произвеждат ангиогенни фактори. Потомството на тези туморни клетки също ще доведе до ангиогенни фактори, така че популацията на ангиогенни клетки ще се увеличи с нарастването на размера на тумора.

Растежът на тумора е резултат от неравновесие на клетъчната пролиферация и загубата на клетките чрез апоптоза. При нормална диференциация строго регулиране на равновесието между тези противоположни пътища е от съществено значение за особености на туморния растеж. Когато експанзията на клетъчната популация в тумора се компенсира от загубата на клетки чрез апоптоза и некроза, дължаща се на неадекватна васкуларизация, туморният растеж е ограничен. Обаче, при васкуларизация този баланс се насочва към увеличаване на клетъчната пролиферация и растежа на тумора. Предполага се, че TGF-p сигнали водят до апоптоза.

Растежът и разширяването на тумора се характеризират с неспособността на локалната васкулатура да доставя достатъчно кислород и хранителни вещества към бързо разцепващите се неопластични клетки. Полученото хипоксично състояние причинява промени в туморните клетки, които могат да доведат до клетъчна стаза или апоптоза или, алтернативно, до реакции, насочени към подобряване на оксигенацията на тъканите. Клоналната селекция, медиирана от хипоксия, е важен биологичен механизъм на прогресиране на тумора и хипоксията медиира селекцията на неопластични клетки с намален апоптотичен потенциал чрез осигуряване на предимство за растежа на клетки с генетични изменения, които нарушават апоптозата. Хипоксията също може да участва в развитието на по-агресивен фенотип и може да допринесе за метастази и резистентност към лечението.

Ангиогенезата и производството на ангиогенни фактори са фундаментални при особености на туморния растеж. Новите съдове насърчават растежа чрез пренасяне на кислород и хранителни вещества и отстраняване на катаболитите. Тези изисквания обаче варират между видовете тумори и се променят в хода на прогресирането на тумора. Ендотелните клетки секретират растежни фактори за туморните клетки и множество от матрикс-разграждащи се протеини, които улесняват туморната инвазия и разширяващата се ендотелна повърхност, също така дава на туморните клетки повече възможности за влизане в кръвообращението и метастази.

Туморогенезата и прогресията на рака е многоетапен процес, който включва четири припокриващи се серии от събития: иницииране, промоция/пролиферация, инфилтрация и метастазиране. Прогресията чрез тези стъпки изисква натрупване на множество геномни мутации, които инициират и поддържат физиологичните процеси, които са в основата на неопластичната клетъчна трансформация и преживяемост.