Инвазия опухоли: механизмы и последствия

Посещение врача часто сопровождается тревогой, особенно когда есть риск обнаружения новообразования. Несмотря на широкое распространение онкологических заболеваний, детальное понимание механизмов их развития отсутствует у многих. Это незнание усиливает страх перед возможным диагнозом. В рамках данной статьи будут подробно объяснены механизмы формирования и прогрессирования онкологических процессов, что позволит понять, почему рак настолько опасен для человека.

Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru

Строение тканей с точки зрения формирования опухолевого процесса

Чтобы понять, как развивается опухоль, важно ознакомиться с базовым строением тканей в человеческом организме. Основа эпителиальных тканей, независимо от их локализации в теле, представлена схожей структурой:

• Базальная мембрана представляет собой неклеточный слой, который выполняет роль границы между различными слоями клеток.
• Ростковый слой включает в себя клетки, активно участвующие в делении. Расположенные непосредственно на базальной мембране, эти клетки способствуют обновлению ткани. Именно мутации в генетическом материале этих клеток могут привести к развитию опухоли.
• Слой созревающих клеток состоит из клеток, которые по мере дифференциации перемещаются к поверхности ткани, теряя при этом способность к делению и приобретая характерные для данной ткани свойства.
• Поверхностный слой — это внешний слой зрелых клеток, отвечающий за выполнение специфических функций ткани.

В зависимости от типа ткани, между ростковым и поверхностным слоями могут находиться дополнительные слои, но основной принцип устройства остается неизменным: клетки, обладающие потенциалом к делению, располагаются у самого основания. В процессе созревания они поднимаются вверх, постепенно теряя способность к делению и адаптируясь к выполнению определенных функций.

Доброкачественные и злокачественные опухоли: в чем разница?

Тип новообразования, будь то доброкачественное или злокачественное, зависит от характера мутаций и клеток, в которых они происходят. Доброкачественные опухоли развиваются из клеток, прошедших высокую степень дифференциации. Они мало отличаются от нормальных клеток ткани, из которой они произошли, сохраняя большинство их характеристик. Такие опухоли растут относительно медленно и не обладают способностью к метастазированию, ограничиваясь механическим давлением на окружающие ткани или перекрытием просвета органов.

В контрасте с доброкачественными, злокачественные новообразования возникают в результате мутаций в клетках, которые не прошли должную дифференциацию. Они характеризуются быстрым ростом и агрессивным поведением, в том числе способностью к инвазии и метастазированию. Злокачественные опухоли "питаются" за счет ресурсов организма, активно расходуя их для своего роста и распространения, что делает их особенно опасными.

Ход злокачественного процесса обычно делится на четыре стадии:

1. Стадия предопухоли (предраковое состояние), характеризуется начальными изменениями в клетках, которые могут увеличиваться в размерах и изменять свою форму.
2. Стадия неинвазивной опухоли, или рак на месте (рак in situ), где измененные клетки продолжают созревать и перемещаться вверх по слоям ткани, несмотря на уже имеющихся изменений в их структуре и свойствах.
3. Стадия инвазивного роста наступает, когда опухоль начинает прорастать сквозь базальную мембрану, выходя за пределы своего первоначального местоположения.
4. Стадия метастазирования означает распространение раковых клеток по телу и формирование вторичных опухолей.

Что такое инвазия опухоли?

Термин инвазия происходит от латинского слова "invasio", обозначающего нашествие или нападение. В контексте онкологии, инвазия описывает процесс, при котором раковые клетки проникают через базальную мембрану и прорастают в соседние ткани и органы. Этот процесс является характерным для злокачественных новообразований, открывая путь для дальнейшего распространения опухоли в организме.

Инвазия — это первый шаг к метастазированию, то есть формированию вторичных очагов рака в отдаленных от первичной опухоли органах и тканях. Основополагающим для метастазирования является способность опухоли формировать собственную сеть капилляров, обеспечивающую ее питание и рост. Этот процесс начинается, когда масса опухолевых клеток достигает размера в 1-2 мм в диаметре.

Инвазивные опухоли в процессе роста отличаются повышенной устойчивостью к лечению, включая химиотерапию и облучение. Это связано с их способностью временно прекращать деление, что делает стандартные методы борьбы с ними менее эффективными.

Факторы, определяющие степень инвазивности опухоли

Инвазивный потенциал злокачественной опухоли, то есть её способность проникать через базальную мембрану и распространяться в окружающие ткани, определяется рядом ключевых факторов:

• Высокая скорость деления. Интенсивное размножение клеток опухоли и растущее внутреннее давление оказывают механическое воздействие на базальную мембрану, что ведет к её разрушению и, как следствие, к проникновению раковых клеток в новые ткани.
• Способность клеток мигрировать. Клетки опухоли обладают способностью к миграции, направляясь к областям с высоким содержанием кислорода и питательных веществ, а также к участкам с более нейтральным уровнем pH.
• Слабые межклеточные связи. Слабость связей между злокачественными клетками облегчает их отделение от основной массы опухоли и последующую миграцию в кровоток или лимфатическую систему.
• Выработка лизосомальных ферментов. Злокачественные опухоли вырабатывают ферменты, способные разрушать здоровые клетки и межклеточное вещество, тем самым способствуя проникновению раковых клеток в соседние ткани.

Эти факторы в комплексе определяют способность злокачественной опухоли преодолевать естественные барьеры тела и распространяться, что является ключевым элементом в оценке стадии и агрессивности онкологического процесса.

Типы инвазии

Существует несколько форм инвазии, каждая из которых характеризуется специфическими механизмами миграции и взаимодействия с окружающей средой:

1. Групповая (коллективная) миграция предполагает движение клеток опухоли группами, сохраняя при этом межклеточные связи. Этот процесс позволяет клеткам сохранять организованность и эффективно преодолевать препятствия во внеклеточном матриксе.
2. Индивидуальная миграция может происходить посредством различных механизмов:
   • Амебоидная миграция характеризуется высокой пластичностью и способностью клеток к быстрому изменению формы, что напоминает движение амеб. Этот тип миграции позволяет клетке опухоли эффективно проникать через узкие межклеточные связи.
   • Мезенхимальная миграция включает в себя более сложные морфологические изменения, при которых клетка приобретает вытянутую форму с четко выраженными передним и задним концами.

На рисунке представлены разные типы миграции раковых клеток. А – индивидуальная миграция амебоидным механизмом. Видно, что клетка ведет себя как амеба. Б – мезенхимальный тип миграции, когда клетка поляризуется, у нее обозначается передний и задний конец. В – групповая (коллективная) миграция.

Инвазия раковых клеток в сосуды

После успешного проникновения через базальную мембрану, раковые клетки начинают процесс интравазальной инвазии, проникая внутрь сосудистой системы. Этот процесс чаще всего вовлекает артерии, но также могут попадать в венозное русло и лимфатическую систему, осуществляя так называемую лимфоваскулярную инвазию.

Особенностью сосудов, питающих злокачественное новообразование, является их неполноценная структура: наличие различных дефектов, щелей и истончений в базальной мембране. Эти аномалии упрощают задачу раковым клеткам при преодолении сосудистых барьеров. Подобная структурная уязвимость обусловлена либо уменьшенным синтезом компонентов базальной мембраны, либо активностью ферментов, способствующих её разрушению. Эти факторы в совокупности способствуют легкому проникновению раковых клеток в сосудистую систему, обеспечивая их распространение по организму и увеличивая риск формирования метастазов.

Периневральная инвазия

Термин периневральная инвазия может встретиться при различных видах рака, включая опухоли простаты, поджелудочной железы, толстой и прямой кишки. Это явление описывает процесс, при котором раковые клетки не просто прикрепляются к нервным волокнам, но и распространяются вдоль них, проникая в окружающие ткани.

Инвазивная опухоль уникальна тем, что её клетки перемещаются на значительные расстояния от исходного опухолевого узла, тем самым увеличивая риск распространения опухоли и усложняя лечебный процесс.

Циркуляция раковых клеток в системе кровотока и экстравазация

После того как раковая клетка успешно проникает в кровоток (после лимфоваскулярной инвазии), она обволакивается фибрином и тромбоцитами, формируя микроэмболы, в центре которых находится опухолевые клетки. В таком состоянии клетки распространяются по кровеносной системе, но не все из них способны выжить в условиях кровотока из-за иммунной атаки, турбулентности потока и механических повреждений. Тем не менее, приблизительно 80% этих клеток сохраняют способность к размножению даже после деформации.

Экстравазация — следующий критический этап, во время которого раковые клетки покидают сосуды, чтобы сформировать метастатические очаги в новых тканях. При этом процессе задействуются те же ферменты, что и при первоначальной инвазии через базальную мембрану. Экстравазация является ключевым моментом в процессе метастазирования, подчеркивая сложность борьбы с распространением злокачественных опухолей.

Резюме

Ключевые аспекты, которые необходимо знать об инвазивной опухоли, включают следующее:

• Инвазия представляет собой процесс, в ходе которого раковые клетки проникают через базальную мембрану ткани, прорастая в соседние ткани. Этот процесс является характерным исключительно для злокачественных новообразований.
• Основную роль в механизме инвазии играют лизирующие ферменты. Они способны не только разрушать неклеточные структуры, но и разрывать связи между здоровыми клетками, включая выстилку сосудов, что облегчает проникновение раковых клеток в новые ткани.
• Инвазия лежит в основе метастазирования — процесса формирования вторичных опухолевых очагов, удаленных от первичной опухоли.
• Концепция лимфососудистой инвазии описывает процесс, при котором опухолевые клетки распространяются по лимфатическим и кровеносным сосудам, способствуя метастазированию рака на ранних этапах его развития.

Список литературы:

1. Кушлинский Н.Е., Немцова М.В. "Молекулярные механизмы опухолевого роста" Медицинские новости, № 9 (240), 2018, стр. 29-37.
2. Кушлинский Н.Е., Немцова М.В. "Молекулярно-биологические характеристики злокачественных новообразований" Вестник Российской академии медицинских наук, т. 69, № 1-2, 2018, стр. 5-15.
3. Титов К.С., Ротин Д.Л., Казаков А.М., Щербакова Е.А. "Роль интегринов в инвазии и метастазировании злокачественных опухолей кожи" Злокачественные опухоли, № 1 (17), 2018, стр. 5-9.
4. Мельников Е.А., Габдуллин М.М., Байкеев Р.Ф., Габдуллина Г.Н. "Морфометрические характеристики колоректального рака в зависимости от инвазии опухоли, наличия региональных и отдаленных метастазов" Образовательный вестник «Сознание», т. 8, № 11, 2020, стр. 505.
5. Крахмаль Н.В., Завьялова М.В., Денисов Е.В., Вторушин С.В., Перельмутер В.М. "Инвазия опухолевых эпителиальных клеток: механизмы и проявления" Acta Naturae (русскоязычная версия), т. 7, № 2 (25), 2015, стр. 18-31.
6. Мнихович М.В. "Межклеточные и клеточно-матриксные взаимодействия в опухолях: современное состояние проблемы" Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова, № 3, 2023, стр. 161-171.