5.1. Полимерный канцерогенез: некоторые исходные факты и положения

Как известно, вокруг полимерных пластинок, имплантированных в ткани животных, например при подкожной имплантации, образуются соединительно-тканные капсулы. Через 3 мес. и более в этих капсулах появляются участки диффузной пролиферации без признаков атипии. В дальнейшем в некоторых из них развиваются предопухолевые изменения и формируются опухолевые узлы, в основном фибросаркомы. Впервые явление полимерного канцерогенеза обна-ружил, по-видимому, Тёрнер (Turner, 1941), который на месте подкожной имплантации бакелитовых дисков у крыс отметил возникновение фибросарком. Большинство же подобных фактов получено позже, в 50-70-х годах ХХ века. Обобщённые данные и соответствующая литература о них содержится в ряде обзорных работ (см., например, Елисеев, Плисс,1977; Мойжесс, 1981). В последующие годы количество серьёзных работ, посвящённых полимерному канцерогенезу, резко уменьшилось, указывая на заметное снижение интереса к этой так и не раскрытой проблеме. Новые единичные сообщения лишь подтвер-ждают факт индукции неоплазм имплантированным полимерным материалом. Так, Накамура с соавт. (Nakamura et al., 1997) вживляли крысам Wistar подкож-но небольшие пластинки из медицинского пропилена, поливинилалкоголь-гидрогеля и полигликолида. В каждой из трёх групп было 50 животных. В течение 2 лет наблюдения опухоли (фибросаркомы) возникли соответственно у 17, 22 и 1 крысы; у интактных крыс за тот же период наблюдения возникла лишь 1 опухоль. Из индуцированных неоплазм получены культивируемые кле-точные линии, которые образовывали опухоли у бестимусных мышей. Сразу же отметим, что в данной главе не рассматриваются давние экспериментальные факты индуцирования опухолей внутренних органов способом обёртывания их целлофановой плёнкой. Как считал Студицкий(1973), после такого обёртывания происходит нарушение тканевой регуляции, гисто- или морфогенетических взаимодействий между органом и окружающими его тканями.

5.1.1. В поисках объяснения указанного выше феномена мы проанализиро-вали известные нам гипотезы. Считая в данном случае химическую и вирусную версии механизма малообоснованными, мы обратили внимание на ряд харак-терных для полимерного канцерогенеза фактов и необходимых условий, кото-рые «подсказали» нам целесообразность привлечения для их понимания кис-лородно-перекисной модели онкогенеза. Сама полимерная пластинка (как и другие инородные тела, особенно химически инертные), по-видимому, непос-редственно в инициации и поддержании процесса канцерогенеза участия не принимает. Она причастна к индукции опухолей косвенно, главным образом как объект атаки макрофагов, которые окружают пластинку, покрывая её неп-рерывным монослоем. Кроме того, пластинка в какой-то мере нарушает энерге-тическое и пластическое обеспечение всех клеток в зоне своего расположения.

Покрывающие пластинку разные специализированные популяции макрофа-гов, последовательно сменяя друг друга по ходу воспаления и репаративной регенерации, секретируют в микроокружение факторы миграции моноцитов в очаг воспаления и усиления синтеза коллагена в фибробластах, коллагеназу и расщепляющие гликопротеины гликозидазы, стимулируют процессы регенера-ции тканей, в том числе капилляров (Маянский, 1982). В комплексе все эти факты позволяют объяснить феномен образования вокруг полимерной плас-тинки капсулы, особенности её слоистой структуры из рядов фибробластов, фиброцитов и зрелого коллагена. С учётом же того, что коллаген является одним из самых сильных стимуляторов функции макрофагов (Бобро, 1992), присутствие его в составе капсулы создаёт, вероятно, в период инициации полимерного канцерогенеза дополнительные условия для перманентного функ-ционирования моноцитов-макрофагов, нейтрофилов и активации контактирую-щих с ними фибробластов. Синтез последними коллагена усиливается, и в результате может возникнуть локальный замкнутый контур регуляции с поло-жительной обратной связью по поддержанию в капсуле высокой активности оказавшихся в ней фагоцитов.

При гипоксии митохондрии клеток капсулы, особенно фибробластов внут-реннего её слоя, деградируют (Чернина, Елисеев, 1981), содержание ATP и cAMP в них резко снижается. Кроме того, согласно обоснованному О₂-зависи-мому механизму регуляции количества дыхательных ферментов (Murphy et al., 1984; Suzuki et al., 1998), при гипоксии часть этих ферментов утрачивается на фоне неизменного содержания мтДНК в расчёте на одну митохондрию. С другой стороны, известны данные об индукции гипоксией HIF-1 – фактора транскрипции из семейства PAS-белков, который обеспечивает активацию гена фактора роста эндотелия сосудов (Semenza, 2000). Этот фактор, являясь мито-геном, играет важную роль в физиологическом и патологическом ангиогенезе (см. п. 2.2.1). Показано, в частности, что гипоксическая (1 % О₂) индукция промотора гена ростового фактора эндотелия сосудов опосредуется сайтом связывания специального фактора, индуцируемого условиями гипоксии (Damert et al., 1997), т. е. фактора HIF-1. Таким образом, при последующем новооб-разовании сосудов в капсуле потребление О₂ её клетками остаётся низким. Способность cAMP активировать дыхание (см. п. 2.1.9) не может быть реали-зована из-за малого его содержания даже в тех клетках, где митохондрии имеют лишь слабое повреждение. Так постепенно создаётся одно из условий, приводя-щих к внутриклеточной гипероксии, которая играет в нашей модели ведущую роль. Эти соображения соответствуют давним сведениям о положительной корреляции между ростом капилляров в капсуле и образованием сарком вокруг имплантированных пластмассовых пластинок (Ziche, Gullino, 1981).

Ввиду значимости феномена ангиогенеза (в данном случае в капсуле) уместно ещё раз остановиться на нём и предполагаемой роли в этом процессе макрофагов. С одной стороны, существуют факты индукции ангиогенеза макро-фагами (Koch et al., 1986; см. также Балицкий и др., 1991), который опосре-дуется, по-видимому, продуктами их секреции: TNF-α, NO и некоторыми АФК. Во всяком случае, в очень низких дозах in vivo TNF-α действительно индуци-рует образование кровеносных сосудов в роговице глаза крыс, а in vitro – стимулирует хемотаксис эндотелиальных клеток бычьих капилляров и фор-мирование капилляроподобных каналов из этих клеток. Ангиогенный эффект макрофагов полностью устраняется антителами к TNF-α (Leibovich et al., 1987).

Вероятно, способность к ангиогенезу «придана» макрофагам не случайно, а для целенаправленного и достаточного обеспечения их прежде всего кисло-родом и, следовательно, реализации ими функции разрушения чужеродных веществ с помощью комплекса своих средств, включая наиболее мощное из них – «дыхательный (кислородный) взрыв» (см. п. 2.5.1 и ниже). В этой связи интересны данные о том, что макрофаги обнаруживаются в слабо васкуляризо-ванных зонах опухоли (рака молочной железы) и регулируют там экспрессию фактора роста эндотелия сосудов. Мигрируя в аваскулярные зоны, макрофаги становятся участниками процесса ангиогенеза (Lewis et al., 2000). С другой стороны, известны данные о поражающем действии TNF-α не только на опухолевые клетки, но и на сосуды опухоли. В этом отношении TNF-α выс-тупает как ингибитор ангиогенеза (Сопоцинская, Лисняк, 1988).

О механизме индукции ангиогенеза макрофагальным TNF-α можно пока лишь догадываться по ограниченным сведениям об его ангиогенном действии. Важность этого вопроса и желание приблизиться к его пониманию обязывают рассмотреть сначала некоторые более общие проявления данного полифункцио-нального цитокина. По нашей правдоподобной, как кажется, версии, действие TNF сводится к созданию условий для окислительного митогенеза эндотели-альных клеток, из которых затем формируются капилляры. На такое предполо-жение наводит, в частности, прямое доказательство индукции под влиянием TNF-α реакционноспособных форм О₂ в митохондриях (Goossens et al., 1995). Если для гипероксичных уже клеток опухоли это воздействие будет явно избыточным и потому обусловливающим их окислительный цитолиз, то для нормальных клеток оно должно оказаться ростстимулирующим (Sone, 1987). Ведь в норме процесс размножения клеток связан с ограничением окислитель-ного фосфорилирования, когда вследствие падения утилизации О₂, концентра-ций ATP и cAMP в них обратимо повышаются рО₂ и интенсивность свободно-радикального ПОЛ, необходимые для реализации окислительного митогенеза (см. п. 1.1.1 - 1.1.2).

Нечто подобное может происходить в эндотелиальных клетках, т. е. созда-ние в них фактором некроза опухолей указанных условий путём ингибирования митохондриального дыхания. Следует, однако, иметь в виду, что избыточная пероксидация может быть токсичной и для нормальных клеток. Например, подавление митохондриального дыхания в клетках-мишенях под действием TNF-α может приводить к их лизису, которому предшествуют морфологические изменения (Lancaster et al., 1989). Вероятно, поэтому природой предусмотрен и защитный механизм против TNF, который сам же в порядке отрицательной обратной связи может индуцировать Mn-SOD. Последняя защищает субклеточ-ные структуры, прежде всего сами митохондрии, от вызванного TNF модифи-цирующего действия на них О . Аналогичный защитный эффект вызывают ингибиторы PLA₂ и LOX (Liochev, Fridovich, 1997).

К механизму проявления связи TNF → ингибирование дыхания → индук-ция АФК в митохондриях → ангиогенез причастны, вероятно, и какие-то дру-гие эффекты TNF, имеющие пролиферативную направленность. Это, прежде всего, активация им PLA₂ и высвобождение из фосфолипидов арахидоновой кислоты, активация LOX-пути метаболизма последней и участие продуктов ферментативной деградации липидов в качестве вторичных мессенджеров для проведения сигналов TNF в клетке (см. Русаков и др., 1993; Liochev, Fridovich, 1997). При повышенной же активности указанных ферментов может возникать даже цитотоксическая для клеток ситуация. В этой связи отметим работу, в которой из чувствительной к TNF клеточной линии L929 выделены устойчивые к нему сублинии, в том числе сублиния С12 (Havakawa et al., 1994). Характер-ная особенность их – наличие дефектов в метаболизме арахидоновой кислоты, стимулируемом TNF. Оказалось, что в клетках С12 уровень экспрессии арахи-донат-селективной PLA₂ цитозоля был значительно ниже, чем в клетках линии L929. Экспрессия же клонированной кДНК для указанной фосфолипазы в кле-тках С12 повышала чувствительность их к цитотоксическому действию TNF. Авторы исследования заключили, что данная PLA₂ играет решающую роль в TNF-индуцируемом цитолизе.

Предыдущий вывод подтверждается и другими работами, показывающими, что ингибиторы PLA₂ защищают клетки от повреждающего действия TNF-α, активаторы же усиливают это действие и выход арахидоновой кислоты (Shiiki et al., 1990; Suffys et al., 1991). Цитотоксический эффект TNF-α блокируют также ингибиторы LOXs и различные перехватчики свободных радикалов. Следовательно, TNF-α причастен к образованию продуктов действия LOXs, которые являются источниками свободных радикалов и перекисей, опосредую-щих цитотоксическое действие TNF (Chang et al., 1992). Если же иметь в виду первично-глобальные факторы, определяющие цитотоксичность TNF, то к таковым, несомненно, относится внутриклеточный уровень рО₂. При гипоксии этот феномен, очевидно, не может и не должен проявляться. Данное положение подтверждается работой, в которой показано, что мышиные клетки L929 в условиях гипоксии были устойчивы к TNF (Park Y.-M. et al., 1992).

Указанные выше продукты цитотоксичны, как уже отмечалось, прежде всего для трансформированных и опухолевых клеток, а в нормальных (эпите-лиальных) они преимущественно ориентированы на активацию митогенеза (Chang et al., 1992). Выбор одного из направлений этого двойственного эффекта зависит, на наш взгляд, от исходных уровней рО_2, ∆ (ПО – АО) и ПОЛ в клетке и степени последующего их возрастания при воздействии TNF. В частности, в эпителиальных клетках in vivo макрофаговый TNF-α так или иначе повышает эти относительно низкие вначале показатели до необходимых для активации окислительного митогенеза и тем самым «работает» на ангиогенез (как и ряд других митогенов – см. п. 2.2.2).

Спектр известных на сегодня эффектов TNF-α стал ещё более обширным в связи с данными о способности его одновременно индуцировать PLA₂, PLC и PLD, а также сфингомиелиназу, что приводит к накоплению продуктов гидро-лиза фосфолипидов – арахидоновой и фосфатидовой кислот, DAG, церамида и др. (Jayadev et al., 1994; Visnjic et al., 1997). В итоге в клетке появляется нес-колько типов липидных мессенджеров, которые, оказывая одновременное влия-ние на биохимические процессы, затрудняют выявление «ключевого» агента (Дятловицкая, Безуглов, 1998). Более того, некоторые из таких мессенджеров индуцируют неоднозначные и противоположные эффекты. Особенно большая и разнообразная информация на этот счёт получена при изучении сфингомиели-нового цикла и его продуктов (церамида и сфингозина), которые в последнее десятилетие привлекают повышенное внимание исследователей. Например, сфингозин в малых концентрациях может играть роль позитивного регулятора клеточной пролиферации, действуя по отличному от протеинкиназного пути (Русаков и др., 1993). Он способен, в частности, активировать DAG-киназу и PLD, что в обоих случаях приводит к генерации в клетках фосфатидовой кис-лоты, обладающей митогенетическими свойствами и активирующей синтез ДНК (Lavie, Liscovitch, 1990). В то же время сфингозин и церамид обладают ярко выраженным проапоптозным действием при непосредственном контакте с клеткой (см. Алесенко, 1998).

Следует ещё иметь в виду, что результаты действия TNF-α зависят от типа или одновременно нескольких типов экспрессируемых его рецепторов. Напри-мер, в одной из работ (Higuchi, Aggorwal, 1994) были идентифицированы два разных типа рецепторов – р60 и р80. Сигналы, возбуждаемые при взаимодей-ствии с ними TNF, индуцировали всегда определённые, но совершенно раз-личные процессы. Действие TNF-α зависит также от типа клеток-мишеней, присутствия его рецепторов, концентрации TNF-α в тканях или от наличия других медиаторов, способных влиять на активность этого цитокина. Совокуп-ность указанных выше факторов определяет многофункциональность TNF-α с широким спектром действия на кроветворные и некроветворные клетки. Как известно теперь, к числу плейотропных активностей TNF-α относятся: подав-ление роста опухолевых клеток; стимуляция пролиферации фибробластов, В-клеток и тимоцитов; активация фагоцитарных и эндотелиальных клеток; индукция синтеза PGs, а также регуляция экспрессии онкогенов, факторов тран-скрипции (Novakovic, Jezersek, 1995). При действии макрофагального TNF-α на клетки эндотелия некоторые из вышеназванных его эффектов стали, по-види-мому, необходимыми для реализации определённых составляющих ангиогенез дискретных этапов, которых сейчас насчитывают 6 (Fox et al., 1996).

Ангиогенез в капсуле может индуцироваться и оксидом азота, продуцируе-мым активированными макрофагами, поскольку способен, как и TNF-α, инги-бировать митохондриальное дыхание (см. ниже) и тем самым поддерживать дисбаланс ∆ (ПО – АО) на уровне, необходимом для окислительного митоге-неза клеток эндотелия. В этом плане интересно отметить, что VEGF вызывает ангиогенез через образование NO (Ziche et al., 1997). Во время регенерации повреждённого участка сосудистой стенки (после удаления эндотелия из фраг-ментов аорты крыс Sprague-Dawley) усиливается экспрессия эндотелиальной NO-синтетазы, которая по краям этого участка транслоцирует в плазматичес-кую мембрану (Poppa et al., 1998). С другой стороны, обращают на себя внимание факты, связанные с предупреждением NO тромбообразования (Val-lance et al., 1992). Действия NO против адгезии и агрегации тромбоцитов, при сопоставлении с причастностью его к новообразованию сосудов или их регене-рации, представляются естественными: зачем создавать новые кровеносные пути и восстанавливать их после повреждения, если они не будут защищены от возникновения в них тромбоцитарных тромбов. Образование же последних, как известно (см. п. 1.7.1.4), происходит при участии свободнорадикальных про-цессов окисления липидов и различных их продуктов – изооксилипинов, в част-ности изопростанов. Например, было показано (Minuz et al., 1998), что 8-эпи-простагландин F_2α дозозависимо индуцирует активность тромбоцитов, снижая антиадгезивные и антиагрегационные эффекты NO.

5.1.2. Следующим необходимым условием для развития полимерного кан-церогенеза представляется секреция макрофагами и нейтрофилами АФК и дру-гих биоокислителей не только внутрь фагосомы, но и в окружающую их среду, о чем частично уже говорилось в п. 5.1.1. Действительно, АФК (в частности О ), продуцируемые NADPH-оксидазами в плазматической мембране фаго-цитов и некоторых клеток нефагоцитарного типа, могут распространяться на соседствующие клетки и проникать в циркулирующую кровь (Morré et al., 2000). Проявляя в норме токсический эффект в отношении биологических анти-генов, АФК бессильны перед имплантированной в ткань полимерной пластин-кой. Выделяемые прежде всего макрофагами, а также содержащими NADPH-оксидазу нефагоцитарными клетками О , NO, OH˙ и различные перекиси (Li W.-G. et al., 2001) оказываются направленными теперь против собственных клеточных элементов капсулы и эндотелиальных клеток мелких сосудов. При этом наиболее «подготовленными» для опухолевой трансформации будут, оче-видно, клетки, где эти воздействия сочетаются с предварительно созданной в них по указанному выше механизму гипероксией.

Особенно опасен радикал OH˙, который образуется при взаимодействии О и H₂O₂ между собой и с ионами железа (меди) согласно известным реакциям:

О + Fe³⁺ → Fe²⁺ + O₂;

Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + OH˙ + OHˉ;

О + H₂O₂ → OH˙ + OHˉ + O₂.

Радикал OH˙ способен активировать PLA₂ (Дубинина, 1989), создавая тем самым соответствующее субстратное обеспечение для протекания в клетках-мишенях липидной пероксидации на повышенном уровне. Инородное тело как источник постоянного привлечения и раздражения макрофагов непрерывно поддерживает эту канцерогенную пероксигеназную ситуацию в различных участках капсулы. Постоянное пополнение этих мест активированными макро-фагами, пусть и обладающими продолжительным жизненным циклом, необхо-димо, так как определённый процент их повреждается в создаваемой ими же лизисной обстановке, несмотря на достаточно высокий у них внутриклеточный уровень антиоксидантной защиты. По-видимому, фагоциты, адгезированные на целостной полимерной пластинке, как и на некоторых видах минеральных волокнистых частиц, реализуют цитотоксичность по отношению к самим себе в основном через свою наружную мембрану, запуская в ней процессы образова-ния АФК и липоперекисей и создавая тем самым на поверхности этой мемб-раны высокий градиент «взрывоопасных» продуктов (Маянский, 1991), т.е. путём, предназначенным в норме для ликвидации внефагоцитарных антигенов. Выходит, для достижения этой важной иммунологической цели какое-то коли-чество макрофагов и нейтрофилов жертвуется организмом.

Другими агентами, индуцирующими данный вид канцерогенеза, могут являться хлорноватистая кислота (HOCl) или её диссоциированная форма – гипохлорит-анион (OClˉ). Они продуцируются in vivo активированными моно-цитами-макрофагами и нейтрофилами по реакции

H₂O₂ + H⁺ + Clˉ → HOCl + H₂O,

катализируемой ферментом миелопероксидазой (см. Панасенко и др., 1997). Эти сильные окислители и хлорирующие агенты способны реагировать с ненасыщенными фосфолипидами и свободными жирными кислотами, образуя необходимые для канцерогенеза продукты ПОЛ.

Важным фактором, способствующим развитию процесса канцерогенеза является, несомненно, и NO, который также продуцируется in vivo активи-рованными макрофагами. Ввиду низкой молекулярной массы, электрической нейтральности и ограниченного взаимодействия с водой, NO быстро проникает через цитоплазму и биомембраны и влияет одновременно на многие биологи-ческие функции (Серая, Нарциссов, 2002). В частности, он хорошо известен как активатор гуанилатциклазы и, следовательно, как агент, повышающий уровень cGMP в клетках. Последний, в свою очередь, в отличие от cAMP выступает обычно в роли стимулятора пролиферации клеток (см. п. 2.3.2). Таким образом, секретируя NO, макрофаги могут создавать в клетках-мишенях капсулы «про-лиферативные» условия, необходимые для их опухолевой трансформации. В этом смысле имеющиеся данные о канцерогенности NO и активации им роста опухолей (см. Jenkins et al., 1995 и др.) выглядят теперь убедительнее, хотя отдельные факты об антипролиферативном и цитотоксическом действии высо-ких концентраций NO тоже имеются (MacMicking et al., 1997; Винк и др., 1998).

В настоящее время более значимыми, однако, представляются другие эффекты NO, которые так или иначе могут рассматриваться как причастные к отстаиваемому нами кислородно-перекисному механизму канцерогенеза. Во-первых, это касается способности NO ингибировать митохондриальное дыхание клеток (Koivisto et al., 1997; Nishikawa et al., 1997; Giulivi, 1998), причём конкретно известны ингибируемые им ферменты дыхательной цепи и их комплексы, в частности цитохромоксидаза (Scharpe, Cooper, 1998; Poderoso et al., 1999), комплексы I и IV (Clementi et al., 1998; Moncada, 2000). Механизм ингибирования цитохромоксидазы не совсем ещё ясен, но, предположительно (Torres, Wilson, 1999), он сводится к конкуренции между NO и О₂ за связывание с гемом данного фермента. Ингибирование ферментного комплекса I обуслов-лено, вероятно, S-нитрозилированием его тиолов (Clementi et al., 1998; Mon-cada, 2000). Изучение же прямого действия NO на синтез ATP в изолированных митохондриях мозга крысы показало, что NO (4 мкМ) обратимо ингибирует такой синтез и что это связано с его способностью окислять восстановленный цитохром с (Brookes et al., 1999). Во-вторых, торможение функций митохон-дрий NO-зависимыми механизмами, снижая потребление О₂, повышает уровень внутриклеточного рО₂, что должно приводить к увеличению образования АФК. Данные о возникновении в таких случаях избыточного по АФК состояния действительно имеются (Poderoso et al., 1996; Mohazzab-H. et al., 1997). В тре-тьих, радикал NO, взаимодействуя с О и О₂, приводит к образованию более сильных окислителей. Этот процесс подробно изложен в ряде обзоров (Мень-шикова, Зенков, 1997; Винк и др., 1998; Тейлор и др., 1998; Murphy, 1999).

Все указанные процессы реализуются, прежде всего, в близко расположен-ных к инородному телу слоях клеток. И это естественно. NO, продуцируемый покрывающими это тело активированными микрофагами, подавляет дыхание в первую очередь клеток капсулы вокруг инородного тела, а также неактивиро-ванных ещё макрофагов (Brown et al., 1998), увеличивая тем самым количество гипероксичных изнутри таких эффекторов. Гетерогенность же клеток капсулы приводит к тому, что одни из них подвергаются совместному цитотоксическому действию окислительного стресса (АФК) и NO, а в других – уровень ∆ (ПО – АО) возрастает до значений ∆_К, способствующих развитию процесса канце-рогенеза (см. п. 1.1.2 и 1.6.2).

В цитированных выше работах были указаны, в частности, реакции:

1. NO + O → ONOO‾;

2. ONOO‾ + H⁺ → ONOOH → OH˙ + NO₂;

3. 2 NO + O₂ → 2 NO₂; 2 NO₂ ↔ N₂O₄ NO + NO + 2 H⁺;

4. NO₂ + N₂O₄ NO + 2 NO + 2 H⁺;

5 NO + NO₂ ↔ N₂O₃ 2 NO + 2 H⁺.

Образующийся по реакции (1) пероксинитрит ONOO‾ также способен ингиби-ровать митохондриальное дыхание (Xie, Wolin, 1996; Sharpe, Cooper, 1998), а по реакции (2) из него может образоваться весьма реакционноспособный ради-кал OH˙ (Freeman, 1994). В физиологических условиях NO взаимодействует с молекулярным О₂ с образованием NO₂, который в водных растворах раз-лагается по реакциям (3-5) на сильные окислители – анионы NO и NO (Меньшикова, Зенков, 1997). Все названные окислители индуцируют и про-цессы ПОЛ. Следовательно, продуцируемый макрофагами NO и его производ-дные, будучи направлены против клеток собственного организма (MacMicking et al., 1997), в данном случае – клеток вокруг имплантированного полимерного материала, вполне могут участвовать в индуцировании канцерогенеза по кисло-родно-перекисному механизму. В каких-то случаях этот механизм не будет срабатывать, поскольку в ряде радикальных окислительных реакций NO выс-тупает как антиоксидант, ловушка пероксидных радикалов (Hogg, Kalyana-raman, 1999) и может иингибировать пролиферацию определённых типов клеток (MacMicking et al., 1997). Так, сочетанное действие NO и пероксидных радикалов на опухолевые клетки подавляет цитотоксический эффект этих радикалов, повышая устойчивость клеток к воздействию свободнорадикальных агентов (Загребельная, Кондакова, 2000).

Некоторые факторы, подавляющие продукцию NO активированными мак-рофагами, могут оказывать антипролиферативное и антиканцерогенезное дей-ствия. Одним из таких факторов может быть IL-10. На примере нормальных макрофагов мыши было показано, что он подавляет секрецию ими оксида азота (Wu, Zhang, 1995). Нестероидный противовоспалительный и противоопухоле-вый агент куркумин также ингибирует синтез NO активированными макро-фагами (Brouet, Ohshima, 1995). В эту схему трудно укладываются данные, полученные, правда, на нейтрофилах, о способности оксида азота инактиви-ровать NADPH-оксидазу с последующим нарушением выработки клетками O (Rodenas et al., 1998). Если такой эффект характерен для всех видов фагоцитов, то ингибирование синтеза NO должно увеличивать продукцию O , т. е., с нашей точки зрения, «работать» на индукцию канцерогенеза, но по отношению к уже гипероксичным опухолевым клеткам результат должен быть цитотокси-ческим. Вообще же, не исключено, что указанное выше действие NO в рамках локального контура регулирования с отрицательной обратной связью носит защитный характер или является частью системы циклического производства O в фагоцитах, в котором имеются стадии подготовки, включения, активного функционирования и отключения.

С постулируемой циклически устанавливающейся внутрифагоцитарной ги-пероксией коррелирует ряд феноменов, в частности, накопление в эффекторных клетках витамина А (Шарманов, 1978) и, по-видимому, других ретиноидов и каротиноидов. Последние, как известно, могут участвовать во внутриклеточном депонировании О₂, обусловленном особенностью их молекулярной структуры. Являясь непременным компонентом мембран клетки или прочно связываясь с ними, каротиноиды выполняют функции своего рода рессивера, аккумулятора или сглаживающего фильтра: при гипероксии они накапливают О₂, возвра-щая его при гипоксии. Применительно же к эффекторным клеткам биоло-гический смысл этого феномена обусловлен, несомненно, необходимостью выполнения ими специальных защитных функций. Для целенаправленного и надёжного осуществления «кислородного взрыва» фагоциты должны иметь определённую достаточно ёмкую систему депонирования О₂, способную высво-бождать его при активации этих клеток.

По названным выше причинам О₂-депонирующим свойством обладают, вероятно, и некоторые ретиноиды. Под их влиянием усиливаются фагоци-тарная функция и активность лизосомного аппарата, возрастает адаптационная способность макрофагов (Бахшинян, Белоусова, 1998). Нами предполагается, что ретиноиды и другие О₂-депонирующие соединения могут быть, как и неко-торые внутриклеточные ферменты (Torres et al., 1999), локализованы на эле-ментах цитоскелета, в частности, на микротрубочках и актиновых филаментах. При расстройстве последних указанная функция ретиноидов дезорганизуется и соответственно снижается продукция АФК активированными макрофагами. Стабилизация же цитоскелета, например таксолом, должна противодействовать этому. Действительно, макрофаги линии RAW264.7, культивируемые с таксо-лом, дозозависимо повышали стимулируемое форболовым эфиром образова-ние О , которое предупреждалось при обработке клеток колхицином (Pae et al., 1998). Усиление под влиянием таксола генерации О в данном случае мы склонны объяснять стабильным функционированием на целостном цитоскелете соединений по депонированию и высвобождению О₂ в циклически работающем макрофаге. Митохондрии макрофага, также прикреплённые к микротрубочкам и потому не имеющие проблем с адресной доставкой к ним О₂, по существу, конкурируют с О₂-депонирующими «устройствами», но из-за своей малочис-ленности практически не могут влиять на результаты действия указанной системы депонирования и высвобождения О₂.

Система окислительного разрушения антигенов работает, скорее всего, циклически. При контакте эффекторной клетки с чужеродным веществом включается неизвестный пока механизм быстрого высвобождения запасённого О₂, создавая на какой-то период внутрифагоцитарную гипероксию, а при учас-тии полифосфоинозитидной системы и PKC активируется NADPH-оксидаза. Кстати, с представлением о О₂-депонирующей системе и её необходимости внутри фагоцитарных клеток согласуется и недавнее сообщение (Kobayashi, Seguchi, 2001): в нейтрофилах показана исключительно внутриклеточная локализация NADPH-оксидазы, механизмы связи которой с плазматической мембраной и выделения О описываются авторами. Это утверждение отлича-ется от ранее приводившихся в литературе данных о расположении NADPH-оксидазы относительно плазматической мембраны. Во всяком случае, предпо-лагаемая нами система депонирования О₂, как поставщика этих молекул в периодическом (циклическом) режиме, и потребляющая О₂ NADPH-оксидаза внутри фагоцитов представляются вполне «логичными» структурно-функцио-нальными образованиями, предназначенными для выполнения специальных функций, в том числе защитных против антигенов.

После «разрядки», т. е. выдачи определённой порции О и его производ-ных и снижения рО₂ в клетке до некоторого предельно обусловленного уровня, вся указанная система переходит в режим «подзарядки» – интенсивного неми-тохондриального потребления и депонирования О₂ с отключением NADPH-оксидазы. Этот циклический процесс, по-видимому, сопряжён с упомянутым в п. 2.3.12 «простагландиновым» механизмом, поскольку фагоцитарные клетки, в том числе моноциты и макрофаги, способны, как и опухолевые клетки, синте-зировать продукты окисления арахидоновой кислоты, в частности PGEs. Пос-ледние через соответствующие рецепторы могут активировать аденилатцик-лазу, стимулировать cAMP и cAMP-зависимое дыхание митохондрий. Неболь-шое количество этих органелл может, вероятно, лишь частично разряжать гипероксическое и пероксигеназное состояния, периодически притормаживая тем самым процессы гиперактивации и фагоцитоза. В этом смысле каждый фагоцит функционирует как саморегулирующаяся единица (Маянский, 1986).

Саморегуляция реализуется в пульсирующем режиме через систему PGE-cAMP, которая тормозит почти все эффекторные функции макрофагов (Маянский, 1991). Например, обработка макрофагов in vitro PGE₂, быстро (в те-чение 5 мин) приводившая к 10-кратному подъёму в них уровня сAMP, специ-фически снижала долю макрофагов, фагоцитирующих апоптозные нейтрофилы человека, причём эффект прямо зависел от концентрации PGE₂. Проникающие через клеточную мембрану аналоги cAMP дибутирил-cAMP и 8-бром-cAMP также ингибировали фагоцитоз указанных нейтрофилов (Rossi et al., 1998). Периоды падения активности фагоцитов и рефрактерности их к стимулам используются, очевидно, для «подзарядки», когда часть потребляемого О₂ временно накапливается в депонирующих структурах.

Таким образом, иммунологическая активность каждой отдельно взятой стимулированной эффекторной клетки, в частности макрофага, в принципе кратковременна, после чего макрофаг становится рефрактерным к активи-рующему воздействию (Суслов, 1990) до момента готовности к следующей разрядке. Значит, в любой момент времени количество макрофагов (например, в неопластической ткани), способных отвечать на активирующий агент, всегда будет значительно меньше всей присутствующей там их популяции. Тем не менее, некоторое множество активированных эффекторных клеток, функциони-рующих по указанному принципу одновременно и не синхронно, в сумме воспринимается как источник непрерывной генерации АФК. По-видимому, макрофаги действуют так, выполняя свою обычную защитную функцию, которая в случае индуцируемого инородными телами канцерогенеза является фактической причиной его развития.

Потенциально опасная после активации пероксигеназная ситуация в сис-теме моно- и полинуклеарных фагоцитов и их предшественников вызвала необ-ходимость в соответствующей антиоксидантной их защите, хотя и с некоторым ограничением генерации ими АФК (Шарманов, 1986). «Кислородный взрыв» происходит на фоне повышенной антиоксидантной активности, что позволяет фагоцитам сохранять высокую функциональную активность. И всё же, несмо-тря на более надёжную антиоксидантную защиту, часть нейтрофилов и макро-фагов может поражаться при указанном взрыве (Маянский, 1991). Увеличение содержания АФК в этих клетках сопровождается разрушением основных анти-оксидантных ферментов, в частности GPX (Осипов и др., 1990; Кулинский, Колесниченко, 1993).

5.1.3. Существенным моментом в индукции канцерогенеза системой «ино-родное тело – макрофаги» является образование замкнутых контуров с положи-тельной обратной связью по поддержанию состояния активации макрофагов и устойчивому производству ими повышенных концентраций проканцерогенных АФК. Речь идёт, по существу, о том же «порочном круге» (Владимиров и др., 1991), схема которого воспроизведена и в цитированном выше обзоре Мень-шиковой и Зенкова (1997). После дополнения применительно к обсуждаемому нами варианту патологии указанная схема может быть представлена в нес-колько ином виде (см. ниже). В дальнейшем в порядке её совершенствования в ней должны найти отражение и другие достаточно принципиальные факты. Особый интерес среди таковых представляют данные о том, что как АФК (см. п. 1.1.2), так и NO и его производные (Ванин, 1998 и др.) способны экспрес-сировать ряд важных белков и ферментов на транскрипционном и трансляци-онном уровнях, повышать или подавлять их активность, в том числе и тех, которые влияют на пролиферацию и канцерогенез.

Таким образом, вероятность индукции опухолевой трансформации клеток близлежащих к инородному телу тканей, прежде всего капсулы, значительно возрастает в связи с секрецией макрофагами различных агентов, особенно АФК, NO и продуктов их реакции. Они прямо или косвенно поддерживают активированное состояние фагоцитов, стимулируют васкуляризацию, изменяют биоэнергетику, подавляя митохондриальное дыхания и создавая начальные условия для гипероксии и пероксигенации. В результате обеспечивается устой-чивое повышение дисбаланса ∆ (ПО – АО) в клетках сначала до «пролифера-тивного» уровня ∆_П (ПО – АО), а затем и до «канцерогенного» ∆_К (ПО – АО). Это, в свою очередь, способствуют экспрессии ряда белков и ферментов, их активации или инактивации – изменениям, часть из которых причастна к канцерогенезу.

АКТИВАЦИЯ МАКРОФАГОВ И ВОСПАЛЕНИЕ

ВОКРУГ ИНОРОДНОГО ТЕЛА

Стимуляция Повышенная

фибробластов Миграция продукция

Иммунные макрофагов АФК и NO

Синтез комплексы Индукция

коллагена Хемоаттрак- канцерогенеза

танты в клетках

Антигены вокруг ино-

ПОЛ родного тела

Окисление

белков

С вышеизложенными представлениями согласуются давние сведения о том, что имплантация тефлоновых пластинок под кожу животным приводит к повы-шению в окружающих малигнизирующихся тканях концентрации свободных радикалов за счёт активации процессов гликолиза и ПОЛ на фоне снижения интенсивности дыхания (Саприн, 1974). Эти же условия внутри капсулы, сог-ласно кислородно-перекисной модели бластомогенеза, благоприятствуют при-живлению и размножению попадающих в неё опухолевых клеток. Вероятно, поэтому прививаемость этих клеток в соединительнотканную капсулу и ско-рость появления в ней опухолевых узлов значимо выше, чем при подкожном введении. А капсула, лишённая пластинки на 1-й и 2-й стадиях латентного периода, вообще не индуцируют развитие опухолей (Мойжесс, 1981), поско-льку вместе с пластинкой удаляется покрывающий её монослой макрофагов – генератор канцерогенных кислородно-перекисных продуктов. Удаление плас-тинки на завершающем этапе латентного периода не предотвращает развитие сарком ввиду запоздалости этой акции, т. е. достигнутые к данной стадии степень индукции и условия для самоподдержания новообразовательного про-цесса в капсуле обеспечивают образование сарком независимо от присутствия указанного генератора.

Среди наиболее интересных закономерностей полимерного канцерогенеза исследователи отмечают также зависимость частоты образования опухолей от размера и формы имплантируемых платинок (см. обзоры: Елисеев, Плисс, 1977; Мойжесс, 1981). Принципиальными, на наш взгляд, представляются давние сведения о том, что пластинки с шероховатой поверхностью вызывают сар-комы в меньшем количестве и за более длительное время, чем такие же пластинки с гладкой поверхностью. Например, через одинаковый срок (13 мес.) пластмассовые диски, поверхность которых была шероховатой, вызывали саркомы в 5 раз реже, чем диски с гладкой поверхностью (Bates, Klein, 1966).

Общие положения нашей версии «макрофагового» канцерогенеза вкратце отражены на рис. 23. Здесь же схематически показано как при участии АФК и пероксидов могут вызываться некоторые известные эффекты макрофагов, в том числе индукция ангиогенеза. Функциональная же схема полимерного канцеро-генеза на базе этих эффектов приведена в конце п. 5.2 (см. рис. 24).