Jesteś terapeutą?

Skąd się bierze rak?

W poznaniu genezy raka tkwi odpowiedź na fundamentalne pytanie, jak się go pozbyć. Koncepcji jest kilka, a z każdej z nich wywodzą się inne wskazówki dotyczące wyboru terapii.

01 sierpień 2019
Artykuł na: 23-28 minut
Zdrowe zakupy

Skąd się bierze rak? Dlaczego jedni chorują i umierają na nowotwory, a inni, nawet tacy, którzy za nic mają zdrowy styl życia, nie? Te pytania nurtują naukowców od lat. W poszukiwaniu odpowiedzi na nie powstają kolejne hipotezy.

Rak - zbuntowane komórki

Każdy już słyszał, że na zachorowanie na raka mogą rzutować geny, a dokładnie pewne ich mutacje. Czas i badania pokazały jednak, że spory wpływ na ich uaktywnienie mają nasz styl życia oraz czynniki zewnętrzne. Okazało się, że palenie szkodzi, azbest i niektóre wirusy to kancerogeny, dieta ubogoresztkowa jest toksyczna dla jelit, a nadmierne opalanie może prowadzić do czerniaka.

Naukowcy cały czas szukają jednak praprzyczyny. Tego, co sprawia, że zdrowa komórka schodzi na złą drogę, zmieniając się w zagrażającego naszemu życiu potwora...

Aby do tego doszło, musi przełamać ograniczenia narzucone jej przez ustrój oraz obejść jego mechanizmy kontroli i pokonać system ochronny. Najpierw wyzwala się z okowów rozmnażania na wezwanie i zyskuje zdolność wzrostu w dowolnym otoczeniu. Zbuntowana komórka dzieli się mimo braku "pozwolenia" z zewnątrz, ba, często sama wysyła sygnały to inicjujące. Nie dość na tym, rośnie, nie zważając na sąsiadki. Gdy zdrowe tkanki zaczynają być uciskane przez rozrastający się guz, wysyłają mu ostrzeżenie - zaczynają produkować substancje, które mają go powstrzymać przed kolejnymi podziałami. Jednak nowotwór umie zignorować ich nakazy. Wielokrotne podziały powodują, że część nowych komórek nie ma dostępu do naczyń krwionośnych, a zatem do tlenu i substancji odżywczych. Wtedy włącza się proces apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci.

Jednak zbuntowane komórki, to zdolni hakerzy - nie tylko wyłączają mechanizmy samozniszczenia, ale też potrafią podporządkować sobie okoliczne naczynia krwionośne, tak że te wytwarzają nowe połączenia odżywiające nowotwór. Życie praworządnej (zdrowej) komórki zwykle ograniczone jest do 50-70 podziałów. Nowotworowe umieją manipulować telomerami i kolejny raz obchodzą system, zyskując nieśmiertelność1. Teraz mogą dzielić się w nieskończoność. Już samo to sprawia, że stają się groźne dla swojego żywiciela. Jednak o ich morderczym potencjale decyduje ostatnia umiejętność - atakowanie sąsiednich tkanek oraz rozsiewanie się do odległych rejonów organizmu. To właśnie przerzuty powodują śmierć 9 na 10 chorych.

Niebezpieczna kumulacja

Podział komórkowy polega na powstaniu identycznej kopii pierwowzoru. Składa się ona z ok. 3 mld nukleotydów, z których zbudowane jest DNA. Przy takiej liczbie składników do złożenia nowej spirali kwasu dezoksyrybonukleinowego łatwo o pomyłki. I faktycznie nasze enzymy odpowiedzialne za ten proces robią w zdrowej tkance setki błędów! Na szczęście wtedy wkracza do akcji system autokorekty, który niweluje ok. 99% z nich. Jednak te, które umknęły jego czujnikom, mogą skończyć się zezłośliwieniem nowopowstałej komórki.

Lawrence A. Loeb sprawdził, jak szybko mutacje gromadzą się w niekodujących częściach genu p53. W tkance zdrowej pojawiały się średnio 4 zmiany na 100 mln nukleotydów. Natomiast w nowotworowej - 65-4751.

Na naszą niekorzyść dodatkowo działają 2 czynniki: wiek i własne złe nawyki.

Starzejące się komórki częściej zawierają błędy, a enzymy sklejające DNA dalej popełniają swoje. W pewnym momencie dochodzi do takiego ich nagromadzenia, że systemy naprawcze tracą wydolność. To dlatego w niektórych kręgach naukowych panuje pogląd, że gdybyśmy żyli odpowiednio długo, wszyscy umieralibyśmy na jakiegoś raka.

Z kolei nałogi, siedzący tryb życia, zła dieta, którym hołdujemy, indukują i przyspieszają proces nowotworzenia, jednocześnie osłabiając mechanizmy obronne organizmu.

Bibliografia

  1. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Feb 4;100(3):776-81

Rak: gen czy chromosom?

Jedna z najstarszych hipotez dotyczących rozwoju raka zakłada, że mutacja doprowadza do eliminacji wytwarzanego przez gen supresorowy (hamujący powstawanie nowotworów) białka, które dotychczas chroniło genom. Każda komórka ma 2 komplety chromosomów - po jednym od każdego rodzica. Dzięki temu mamy 2 allele (mówiąc prościej: kopie) genów. Wydawać by się mogło zatem, że aby nasz gen supresorowy przestał działać, trzeba wyeliminować obydwa. Jednak okazuje się, że czasem wystarczy utrata jednego allela, by doszło do nowotworzenia. Może to mieć miejsce np. wtedy, gdy jedna kopia nie wystarcza do wytworzenia odpowiedniej ilości ochronnego białka2.

Analizy genomów komórek rakowych pacjentów w różnych stadiach nowotworów dowiodły jednak, że nie tylko mutacje genetyczne leżą u podstaw rozwoju choroby.

Tu odrodziła się teoria wczesnej niestabilności, która zakłada, że główną przyczyną rozwoju raka są komórki aneuploidalne. Zdaniem badaczy wyglądają one, jakby ktoś w ich jądrach komórkowych zdetonował bombę. Pod mikroskopem można zobaczyć w nich duże odcinki sklejonych chromosomów, nadliczbowe chromosomy lub ich brak. Skupiska komórek aneuploidalnych naukowcy odnaleźli w wielu guzach litych.

Już ponad wiek temu niemiecki biolog Theodor Boveri odkrył, że w komórkach rakowych liczba ojcowskich i matczynych chromosomów nie jest równa. Uznał wtedy, że przyczyną choroby mogą być właśnie komórki aneuploidalne3. W 1997 r. (83 lata później) Bert Vogelstein i Christoph Lengauer odkryli, że liczba brakujących lub nadmiarowych chromosomów może się zmieniać i zasugerowali, że to właśnie ta niestabilność może prowadzić do rozrostu guza, jak również mutacji go wywołujących. Pierwotne założenie jest podobne jak w teorii genowej, tzn. naukowcy uznają, że musi istnieć pewna grupa genów nadrzędnych, które warunkują prawidłowe rozmnażanie się komórek. Jeśli jakiś z nich zostanie wyłączony, komórki zaczynają się mylić przy każdym podziale, zniekształcając niektóre chromosomy i doprowadzając do powstania aneuploidalnego potomstwa. To zaś prowadzi do wzrostu o 100 tys. razy ryzyka utracenia jednego z alleli dowolnego genu, w tym supresorowego4. Tezę tę wydają się potwierdzać badania nad przedrakowymi zmianami w przełyku i żołądku oraz gruczolakami jelita grubego, które rzadko ulegają zezłośliwieniu. Jak się jednak okazuje, aż 90% z nich cechują anomalie co najmniej jednego chromosomu, a w ponad połowie brakuje ramienia chromosomu zawierającego gen supresorowy nowotworów APC, powiązany z rakiem jelita grubego5.

Do domknięcia koncepcji amerykańskich badaczy brakuje określenia grupy genów nadrzędnych. Jak dotąd wytypowano kilka, które mogą mieć istotny wpływ na powstawanie zaburzeń chromosomalnych. Jednak ze świata nauki płyną interesujące doniesienia. Uczeni dostrzegają powtarzające się prawidłowości w aneuploidalnych komórkach niektórych nowotworów. Kolejne analizy pokazują stale powtarzające się wzory niezrównoważenia chromosomów. Co ciekawe, częściej dotyczą one nadmiaru materiału genetycznego niż jego niedoboru6,7.

Rak: zepsuta matryca

W walce z rakiem nie bierze się jeńców. Nacieknięte tkanki wycina się z marginesem, by nie przeoczyć żadnej nowotworowej komórki. Usuwa się też najbliższe węzły chłonne, by odciąć rakowi drogę przerzutów. Chodzi o to, by zminimalizować ryzyko odtworzenia się choroby w organizmie. Początkowo medycy sądzili, że groźne są wszystkie znarowione komórki. Jednak kolejne badania dowiodły, że każdy guz ma swoje elitarne jednostki, odpowiadające za jego wzrost i rozsiew - to komórki macierzyste nowotworów. Zła wiadomość jest taka, że powstały z naszej własnej matrycy i czują się u nas, jak u siebie w domu.

Ale od początku. Choć przywykliśmy do myśli, że jedynie wątroba ma zdolności regeneracyjne, prawda jest taka, że nasz organizm stale się odnawia. Odbudowuje skórę, kości, jelita i naczynia krwionośne. Stare tkanki umierają, a nowe zajmują ich miejsce. Jest to możliwe dzięki komórkom macierzystym, które produkują świeże na miarę potrzeb. Gdy taka komórka się dzieli, jedna przyjmuję rolę macierzy, zaś druga - potomka (nazywa się ją wtedy fachowo progenitorową). Dalsze podziały tej drugiej są ściśle limitowane i doprowadzają do wykształcenia wyspecjalizowanych, zróżnicowanych tkanek. Natomiast komórki macierzyste pozostają niezmienione i dysponują zdolnością samoodnowy, co sprawia, że mogą dzielić się w nieskończoność - podobnie jak nowotworowe. Co więcej, geny zarządzające funkcjonowaniem komórek macierzystych są również zaangażowane w procesy kancerogenezy. Te podobieństwa naprowadziły onkologów na kolejny trop w śledztwie dotyczącym korzeni raka. A co, jeśli zaburzenie funkcjonowania komórek macierzystych leży u jego źródeł?

Nim pojawiły się organizmy złożone, ich jednokomórkowi protoplaści byli wieczni. Rozmnażali się przez podział. Dopiero powstanie płci zmieniło ten stan rzeczy. Wtedy nieśmiertelność komórek stała się niebezpieczna i niepotrzebna. Gdyby bowiem każda z nich mogła się dzielić, by uzupełnić deficyty kadrowe wśród swoich pobratymców, proces ten byłby bardziej obciążony ryzykiem błędu, a zatem i nowotworzenia. Dlatego bezpieczniejsze było ograniczenie liczby tych zdolnych do podziału do niewielkiej grupy komórek macierzystych. Takie rozwiązanie zmniejszało ryzyko mutacji i transformacji nowotworowej. Jednak pozostała ciemna strona medalu. Jeżeli już dojdzie do uszkodzenia i mutacji w komórce macierzystej, nowotwór zyskuje wszystkie jej uprawnienia, a zatem nieograniczoną liczbę podziałów, zdolność samoodnowy i nieśmiertelność. Teoria zezłośliwienia komórek macierzystych doczekała się potwierdzenia w przypadku białaczki szpikowej8.

Z kolei prowadzone nad szpiczakiem badania Kanadyjczyków dowiodły, że w guzie, podobnie jak w organizmie, panuje układ hierarchiczny - tylko niektóre komórki mogą się dzielić9. Powstałe z nich potomstwo szybko traci zdolność proliferacji. W 2003 r. zespół z University of Michigan zidentyfikował szczególny podtyp komórek w ludzkim raku piersi. Wszczepienie zaledwie 100 z nich myszom z niesprawnym układem odpornościowym wystarczało do szybkiego rozwoju nowotworu, podczas gdy inne komórki, przeszczepiane z tych samych guzów, nie powodowały choroby10. Kolejne odkrycia pozwoliły ustalić, że m.in. w przypadku raków prostaty, płuca, jelita grubego, trzustki, jajnika oraz czerniaka wystarczy, że z pogromu ocaleje niewielka liczba nowotworowych komórek macierzystych, aby skutecznie się odbudował.

Nisza

Jak się okazuje, na inicjację i rozwój nowotworu znaczący wpływ ma środowisko tkankowe, czyli nisza, w której znajduje się guz. W trakcie badań nad komórkami macierzystymi ustalono, że sygnały dostarczane przez otaczające tkanki oraz macierz międzykomórkową mają podstawowe znaczenie dla utrzymywania tożsamości przez komórkę i ukierunkowanie jej dalszego rozwoju. I tak np. komórki macierzyste hodowane in vitro muszą uzyskiwać z pożywki sygnały nakazujące pozostanie w stanie niezmienionym, w przeciwnym razie domyślnym trybem dla nich jest proliferacja i różnicowanie.

Z badań wynika, że nisze komórek macierzystych są otoczone przez specyficzne komórki, które oddzielają je od reszty organizmu. Komórki-matki w większości wypadków pozostają w nich przez całe życie, natomiast ich potomstwo (komórki progenitorowe) opuszcza bezpieczne schronienie. Gdy nie ma już potrzeby podziału, nisza wysyła sygnał spoczynkowy. Wtedy komórki macierzyste odpoczywają. Podobny mechanizm wydaje się zachodzić w nowotworach. Gdy badacze przenieśli komórki macierzyste z onkogennymi mutacjami do nietypowej dla nich niszy, nie wytwarzały one guza. I odwrotnie: zdrowe komórki macierzyste przeszczepione do tkanki uszkodzonej, np. przez promieniowanie, dawały początek rakowi1. Jak więc okazuje się, w onkoprewencji istotne jest zadbanie o dobry stan naszych nisz. Pozostaje pytanie, jak to zrobić?

Bibliografia

  1. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Feb 4;100(3):776-81

Rak: błąd systemu

Konieczność uzupełnienia i połączenia w spójną całość teorii na temat genezy nowowtworów jest kluczowa, by w ostatecznej rozgrywce odnieść sukces. Dlatego Amerykański Narodowy Instytut ds. Badania Raka ufundował placówki, w których zespoły złożone z naukowców różnych specjalności, przyglądają się nowotworom z nowej perspektywy. Tak na Arizona State University spotkali się kosmolog Paul Davies, australijski astrobiolog Charley Lineweaver oraz kanadyjski onkolog Mark Vincent. W swojej pracy zwrócili uwagę na 2 fakty:

  • jako że proces nowotworzenia występuje również u zwierząt i roślin, musiał wyewoluować setki milionów lat temu, jeszcze przed pojawieniem się człowieka;
  • a konkretnie wtedy, gdy środowisko na Ziemi było bardziej kwasowe i zawierało znacznie mniej tlenu, a świat zamieszkiwały jednokomórkowce. Jak już wspomniano, dzięki rozmnażaniu przez podział były one zasadniczo nieśmiertelne. To uległo zmianie, gdy powstały wielokomórkowe organizmy. Wtedy szansą na przetrwanie gatunku stały się komórki rozrodcze. Zatem pozostałe - somatyczne - nie musiały być już wieczne. W związku z tym, zdaniem badaczy, ich zdolność do podziału została jedynie wyciszona, a nie wyeliminowana. Gdy czynniki środowiskowe zagrażały zdrowiu, komórki somatyczne były zdolne do włączenia systemu reprodukcji. Wtedy zaczynały się zachowywać jak organizmy jednokomórkowe, które musiały proliferować, aby przetrwać. Gdy teraz z jakiejś przyczyny następuje wzbudzenie rezerwowego systemu bezpieczeństwa, dochodzi do rozwoju raka11.

Dotrzeć do korzeni nowotworów

Na razie leczymy nowotwory nieco na oślep. Chwytamy, co mamy pod ręką i trzymamy kciuki, by zadziałało. Oczywiście wiemy już, że niektóre raki można pokonać, wyłączając białka aktywowane przez onkogeny, a włączając te kodowane przez geny supresorowe. Wiemy też, że niektóre guzy są oporne na konkretne leki. Jednak to wciąż za mało. Ciągle musimy się dowiedzieć, jak zapobiegać aneuploidii komórek (podobno pomagają w tym niewielkie dawki aspiryny). Niektórzy badacze są zdania, że należałoby sprawdzić, jakie substancje chemiczne zawarte w żywności oraz lekach mogą się do niej przyczyniać12.

Fakt, że nowotwory mogą być wytworem nieprawidłowych komórek macierzystych, wskazuje na konieczność poszukiwania narzędzi, które pozwoliłyby skutecznie je namierzać i niszczyć, w ten sposób nie dopuszczając do rozrostu guzów. Wiadomo już, że glejaki odradzają się, bowiem ich komórki macierzyste są niewrażliwe na promieniowanie.

Trzeba też rozszyfrować strategie nowotworu, które pozwalają mu na obejście naszych systemów obronnych i mechanizmów kontroli. Wystarczyłoby wtedy zmusić jego komórki do apoptozy lub zakazać im wzrostu. Mamy już pewne sukcesy na tych polach. Uczeni z University of Rochester zidentyfikowali unikatowe cechy komórek macierzystych podejrzewanych o wywoływanie ostrej białaczki szpikowej (AML) i dzięki temu zniszczyli je, stosując odpowiednio dobrane leki na bazie złocienia. Roślina ta zawiera związek chemiczny, który potrafi zmusić nowotworowe komórki macierzyste do apoptozy13.

Trwają też próby wytrenowania naszych własnych przeciwciał oraz komórek układu odpornościowego do rozpoznawania nowotworowych komórek macierzystych. Badacze z Bostonu znaleźli antyciało, które potrafi zatrzymać rozwój takich komórek czerniaka14.

Jeżeli rację mają naukowcy z Arizony, to oznacza, że frontalny atak na komórki rakowe zmobilizuje je do kolejnych podziałów w celu przetrwania. Zatem zamiast je atakować, trzeba rozbroić bombę. Davies, Lineweaver i Vincent sugerują, że pomocne mogą być tlenoterapia oraz ograniczenie zakwaszającego organizm pacjenta cukru w diecie. Jak się okazuje, takie działania przynoszą sukcesy. Poddane zwiększonemu stężeniu tlenu komórki białaczki zamierały.

Są to wciąż jednak jedynie wygrane bitwy. Faktem jest, że dopiero kompleksowe poznanie procesów prowadzących do powstania i rozwoju nowotworów pozwoli nam skutecznie z nimi walczyć. Dopóki to się nie stanie, trudno będzie wyrwać raka z korzeniami.

Colostrum - wsparcie antyrakowych bakterii

Możliwe, że o zachorowaniu na raka lub uniknięciu rozwoju nowotworu decyduje skład mikroflory jelitowej. Jak dotąd potwierdzono, że istnieje taka korelacja w przypadku raka jelita grubego. Chorzy cierpiący z jego powodu mają inny mikrobiom niż ludzie zdrowi - w ich jelitach panoszą się drobnoustroje z rodzaju Streptococcus i Enterococcus, a znacznie mniej jest bakterii Roseburia i Lachnospiraceae, które produkują m.in. maślany. Związki te pomagają hamować stany zapalne oraz powstrzymują procesy nowotworzenia. Naukowcy znaleźli też dowody na to, że bytująca w naszych jelitach Escherichia coli u osób chorych na raka ma dodatkową pulę genów odpowiedzialnych za produkowanie kolicyny - związku, który uszkadza nici DNA. To zaś, jak już wiemy, może prowadzić do mutacji i rozwoju nowotworu.

Wspieranie dobroczynnych bakterii produkujących maślany oraz odpowiednia dieta w przypadku raka jelita grubego uważane są za najlepszą formę profilaktyki. Do pro- i prebiotyków warto dodać colostrum. W siarze bydlęcej zidentyfikowano ok. 250 składników aktywnych. Do najważniejszych należą immunoglobuliny wzmacniające układ immunologiczny i laktoferyna, czyli glikoproteina wiążąca żelazo. Wykazano, że reguluje ona skład mikroflory jelitowej noworodków, hamując wzrost patogennych szczepów (jak E. coli i Enterobacteriaceae), a wspierając kolonizację tymi pożądanymi (np. Lactobacillus i Bifodobacterium)1.

To jednak nie wszystko, są już dowody, że bydlęca laktoferyna wywiera działanie cytotoksyczne na komórki włókniakomięsaka, czerniaka i raka okrężnicy, a także hamuje proliferację komórek raka płuc2. Inne składniki colostrum, takie jak immunoglobuliny czy PRP, stymulują pracę układu odpornościowego, zwiększają produkcję czynnika martwicy nowotworów (TNF-α) oraz interferonu gamma, który z kolei aktywuje komórki NK (naturalnych zabójców) oraz usprawnia działanie limfocytów T.

Bibliografia

  1. Dig Dis Sci 2003; 48: 1324-1332
  2. J Diary Sci 2013; 96: 2095-2106; Anticancer Res m2002; 22: 2703-2710

Artykuł pt. "Złamać enigmę" ukazał się w numerze Marzec 2019 miesięcznika "O Czym Lekarze Ci Nie Powiedzą" >>

Bibliografia

  1. N Engl J Med. 2002 Nov 14;347(20):1593-603
  2. Oncotarget. 2017 Mar 14;8(11):17628-17642.
  3. at Rev Mol Cell Biol. 2009 Jul; 10(7): 478-487
  4. Nature. 1998 Dec 17;396(6712):643-9
  5. Gastroenterology. 2010 Jun; 138(6): 2059–2072
  6. Cancer Cell, Volume 11, Issue 1, January 2007, Pages 1-3
  7. Chirurgisches Forum 2002 (pp.77-79)
  8. N Engl J Med 2004; 351:657-667
  9. J Natl Cancer Inst. 1971 Feb;46(2):411-2
  10. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Apr 1; 100(7): 3983-3988
  11. https://goo.gl/mJGPqA
  12. Cancer Genet Cytogenet. 2000 Jun;119(2):83-93
  13. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Dec 10;99(25): 16220-5. Epub 2002 Nov 25
  14. Pigment Cell Melanoma Res. 2008 Feb;21(1):39-5
Artykuł należy do raportu
Metody leczenia raka
Zobacz cały raport
Wczytaj więcej
Zapisz się i odbierz wybrany magazyn gratis!
Zapisz się i odbierz prezent
Nasze magazyny
Copyright © AVT 2020 Sklep AVT