Komórka - co to jest?
Aby zrozumieć, jak działają nowotwory, musimy wiedzieć, czym są i jak działają komórki. Komórki to nasze podstawowe jednostki, które budują tkanki, z których zbudowane są organy, które z kolei łączą się w układy narządów. Wszystkie układy narządów, współpracując ze sobą, tworzą nas - ludzi. Bez komórki nie byłoby nas.
Każdy narząd składa się z tkanek, zwykle kilku lub choćby kilkunastu różnych - nawet, jeżeli na to nie wygląda.
Na przykład mięsień: tworzy go tkanka mięśniowa, ale także przyczepy i więzadła z tkanki łącznej, żyły i tętnice, wchodzące w skład układu krwionośnego i krew, połączenia neuromuskularne z tkanką nerwową. Sama tkanka mięśniowa zbudowana jest z miocytów - komórek mięśniowych. Każda inna z wymienionych tkanek także składa się komórek. Reklama
Komórka to zatem najmniejsza, najważniejsza "cegiełka" budulcowa, jednak warto wiedzieć, co zachodzi w jej środku. Komórka posiada organella, z których każde zajmuje się własną "pracą" na rzecz komórki. Do przykładów organelli należą aparat Golgiego, rybosom, mitochondrium czy jądro komórkowe. To ostatnie będzie dziś naszym głównym obiektem zainteresowania. Jądro komórkowe odpowiada za funkcjonowanie całej komórki - wewnątrz niego znajdują się histony, na które nawinięte są nici naszego kwasu nukleinowego - DNA, który "rządzi" naszym całym światem.
Dzięki DNA zachodzi ekspresja białek - najważniejszych struktur budulcowych i enzymów, niezbędnych do naszego funkcjonowania. W DNA zakodowany jest zapis tego, jak funkcjonujemy na poziomie molekularnym, co przekłada się na kolejne poziomy - komórki, tkanki, narządy itd, żeby wreszcie stanowić o nas: o tym, jacy jesteśmy, jak się zachowujemy i wyglądamy.
Predyspozycje genetyczne i kontrola cyklu komórkowego
Każda nasza komórka posiada własny cykl komórkowy. Jest to seria zdarzeń, które zachodzą cyklicznie, w której podwajane jest DNA komórki i dochodzi do podziału komórki. Te dwie fazy to najważniejsze elementy cyklu komórkowego, w których DNA zostaje namnożone, a następnie rozdzielone do komórek potomnych. To właśnie proces podziału komórkowego odgrywa kluczową rolę w powstawaniu nowotworów.
Przekształcenie się komórki prawidłowej w nowotworową nazywamy kancerogenezą lub transformacją nowotworową. Zachodzi ona, gdy zaburzone zostają mechanizmy, kontrolujące podział komórkowy. Zaburzenia te są konsekwencją zmian w genach i procesach ich ekspresji.
Ekspresja genu to nic innego, jak odczyt DNA przez odpowiednią "maszynerię" molekularną, prowadzący do przełożenia informacji, zawartej w sekwencji DNA, na wytworzenie odpowiednich białek. Zmiany w genach, zwłaszcza kodujących czynniki kontrolujące cykl komórkowy, w tym rozmnażanie i śmierć komórki, są najważniejsze dla powstania nowotworu. Kancerogeneza jest bardzo złożonym procesem, często długo pozostającym w utajeniu.
W rozwoju nowotworów pierwszą składową są predyspozycje genetyczne, które dzielimy na silne i słabe. Predyspozycje silne to dziedziczne defekty, związane ze zmianami (mutacjami) genów, kodujących mechanizmy naprawy DNA i supresję (hamowanie) namnażania komórki. Predyspozycje słabe są związane z mutacjami genów detoksykacyjnych i stabilizujących DNA. Z biegiem czasu dochodzą do tego mutacje spontaniczne, związane ze starzeniem się komórki i takie, które wywołuje nasze środowisko i/ lub nasze wybory życiowe, np. palenie.
Kancerogeneza - jak to działa?
Kiedy DNA jednej z komórek ulega uszkodzeniu i dochodzi do zmiany w genach naprawczych bądź kontrolujących cykl komórkowy, powstaje pierwsza komórka nowotworowa. Wymyka się ona spod kontroli namnażania DNA i podziałów komórki, co oznacza, iż uzyskuje ona "fenotyp nowotworowy". Tworzy to "tor mutacyjny" - o ile komórka ta się podzieli, powstaną dwie komórki potomne, posiadające fenotyp nowotworowy; następnie cztery, osiem itd.
Ponieważ, jak wspomnieliśmy przed momentem, komórka nowotworowa unika mechanizmów, kontrolujących cykl komórkowy, namnaża się w tempie dużo szybszym niż inne komórki tkanki obok niej. Nazywamy ten etap "promocją nowotworu". Prowadzi to do "oligoklonalnego rozrostu komórek nowotworowych".
W organizmie człowieka większość komórek znajduje się w fazie spoczynku (G0 w cyklu komórkowym). Dopiero ich pobudzenie przez niektóre czynniki aktywuje cykl komórkowy i komórka może przejść do podziału. Procesami tymi zarządzają protoonkogeny. Jest to grupa >500 genów regulatorowych, które kontrolują cykl komórkowy. Wśród nich wyróżnia się:
regulatory cyklu komórkowego,białka kontrolujące apoptozę (planowaną śmierć komórki),białka naprawcze (naprawiające uszkodzoną strukturę DNA),białka najważniejsze dla budowy i rozwoju komórki.
Mutacje zachodzące w tej grupie genów promują rozwój nowotworów, a protoonkogeny, które zmutowały, nazywamy onkogenami.
Komórki zmutowane na drodze progresji nowotworowej tracą zdolność do rozpoznania sygnałów hamujących podziały komórkowe i z każdym podziałem ich mechanizmy naprawcze również ulegają uszkodzeniu. Ułatwia to postępowanie nowotworzenia. W kolejnym etapie komórki "przyciągają do siebie" naczynia krwionośne, które zaczynają się rozrastać, aby dostarczać im niezbędne substancje do rozwoju i namnażania. Komórki nowotworowe uciekają spod nadzoru immunologicznego i nabywają umiejętności naciekania i przerzutów. W ten sposób powstaje w pełni rozwinięty nowotwór.
Dlaczego powstają nowotwory?
Z biegiem czasu nasze komórki, podobnie, jak my sami, starzeją się, a adekwatnie na odwrót: to my starzejemy się, ponieważ nasze komórki się starzeją.
Każdy kolejny podział komórki to dodatkowe prawdopodobieństwo mutacji spontanicznej lub indukowanej przez nasze środowisko i wybory. Nakładają się one na predyspozycje genetyczne. Z czasem mutacje sumują się, a maszyneria naprawcza naszego DNA zwalnia. Najistotniejszym genem, który ulega mutacji, promując rozwój nowotworów, jest p53.
W naszych komórkach p53 jest najważniejszym kontrolerem cyku komórkowego - supresorem podziałów komórkowych. Gdy ulegnie on mutacji, komórka zmutowana ma nieograniczony zakres podziałów komórkowych. Ponad połowa wszystkich guzów nowotworowych posiada mutację właśnie w genie p53. Jest to nasz "zepsuty hamulec". jeżeli dojdzie do dodatkowej mutacji w protookogenie (p. wyżej), będzie to jak "zacięty pedał gazu": nasze komórki rozpędzą się w podziałach komórkowych, które nie będą miały końca, prowadząc do rozwoju nowotworu.
Zwykle, gdy dochodzi do uszkodzenia i niekontrolowanego rozrostu komórki, nasze mechanizmy komórkowe indukują apoptozę - zaplanowaną śmierć komórki. Mutacja w genie p53 wywołuje szereg następstw, dochodzi przez nią m.in. do zahamowania działania białka Bcl-2.
Bcl-2 stanowi białko, które pośrednio kontroluje apoptozę, a komórki ze zmienionym jego wariantem unikają "zaplanowanego samozniszczenia", uciekając mechanizmom, kontrolującym apoptozę, przez co stają się niemożliwe do zabicia naszymi własnymi siłami.
Co ciekawe, dopiero pobudzenie angiogenezy (unaczyniania) tkanek tworzącego się nowotworu umożliwia jego "zezłośliwienie", czyli powstanie nowotworu złośliwego - zdolnego do przerzutów - raka.
W związku z tym nowotwory nie występują u roślin: ich komórki otoczone są twardą ścianą komórkową, która okala błonę komórkową, co zapobiega wrastaniu unaczynienia do zdeformowanych komórek. Zwierzęta, w tym ludzie, cechują się komórkami otoczonymi samą błoną komórkową, co umożliwia i zdecydowanie upraszcza mechanizm angiogenezy.
Czy jesteśmy w stanie uniknąć nowotworu?
Odpowiedź jest prosta: nie jesteśmy. Możemy zadbać o swoje życiowe wybory: środowisko, w którym żyjemy, nawyki żywieniowe, uzależnienia itd. Nie jesteśmy jednak w stanie kontrolować ani naszej genetyki, ani spontanicznego powstawania mutacji w związku ze starzeniem się organizmu. Czy to oznacza, iż nie mamy po co dbać o siebie? Absolutnie nie! Wybierając lepiej tam, gdzie możemy wybrać, zmniejszamy prawdopodobieństwo zachorowania.
Źródła:
J. V. Chamray, Biologia - 50 idei, które powinieneś znać, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 2024.
Praca zbiorowa, Interna Szczeklika 2023, Medycyna Praktyczna, Kraków 2023.
CZYTAJ TAKŻE:
