Гибель культуры фибробластов

Было предположено (М. М. Виленчик, 1979), что в период, непосредственно предшествующий гибели культуры фибробластов, ДНК становится в такой степени нестабильной, что в ней накапливается значительное число повреждений, а это приводит к индукции «дополнительных» механизмов репарации, сходных с хорошо известной «SOS-репарацией» ДНК у бактерий. Но такая система репарации функционирует с ошибками и поэтому может быть ответственна за превращение нормальных клеток в опухолевые. Изложенная концепция подкрепляется результатами сравнительного исследования изменений в процессе пассирования биологических свойств диплоидных фибробластов легких мышей и их ДНК.

Переход клеток в состояние, когда их митотический потенциал резко возрастает, может быть связан с «суперкомпенсационной» реакцией клетки на возросшую нестабильность ДНК, и эта реакция включает активацию дополнительных, особых механизмов репарации ДНК. Эти особые свойства механизмов репарации ДНК могут быть связаны, в частности, с тем, что такие механизмы являются древними и включаются лишь в определенных условиях. В соответствии с такой концепцией находятся следующие положения о роли репарации ДНК в канцерогенезе и о связи проблем эволюции и канцерогенеза. С одной стороны, в канцерогенезе, вероятно, имеет значение индукция в клетках «SOS-репарации», включающей индукцию механизмов репарации, аналогичных механизмам SOS-репарации у бактерий. С другой стороны, анализ особенностей метаболизма опухолевых клеток по сравнению с нормальными показывает, что в процессе канцерогенеза опухолевые клетки приобретают некоторые биохимические свойства, характерные для прокариотических клеток. Это касается особенностей регуляции синтеза белка и деления клеток, репарации ДНК и способности к неограниченному делению.

Приобретение диплоидными клетками такой способности, вероятно, имеет критическое значение и в отдаленных эффектах излучений в радиационном канцерогенезе. Если повторно облучать диплоидные человеческие фибробласты эмбрионального происхождения ионизирующим излучением, то наряду с уменьшением митотического потенциала популяции клеток («радиационное старение» на клеточном уровне in vitro), у некоторых клеток обнаруживаются изменения как числа, так структуры хромосом, свидетельствующие об увеличении вследствие старения и облучения нестабильности ДНК и хромосом. При дальнейшем культивировании клеток они не погибают, а приобретают способность осуществлять большое число делений или даже неограниченный митотический потенциал. О том, что в результате облучения клетки, пассируемые in vitro, становятся опухолевыми, свидетельствует появление у исходно нормальных клеток человека следующих свойств, характерных для трансформированных клеток: митозы в конфлюентных культурах; образование колоний с относительно гладкими краями; увеличение эффективности клонирования и способности образовывать колонии в мягком агаре; снижение зависимости роста культуры от сыворотки; в ее стационарной фазе — значительно большая концентрация клеток и, наконец, приобретение клетками способности образовывать опухоли при трансплантации.

Возвращаясь к вопросу о влиянии возраста на чувствительность целостного организма к трансформирующему действию излучений, отметим, что анализ отдаленных биологических эффектов у переживших атомные бомбардировки в Японии также показывает, что относительный риск для облученных в период развития организма выше, чем во взрослом состоянии, но у взрослых людей величина относительного риска в существенной степени не зависит от возраста. Однако это не означает, что чувствительность к канцерогенному действию излучений не изменяется с возрастом. Можно полагать, что она возрастает, но не обнаруживается, так как с возрастом увеличивается частота спонтанных опухолевых заболеваний. Поэтому относительная величина риска оказывается как будто бы независимой от возраста взрослого человека.

Что касается наследуемых эффектов у детей, чьи родители пострадали от атомной бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки, то у них не обнаружено таких эффектов, даже если родители обследованных детей получили среднюю дозу облучения (на гонады) около 0,5 Зв. На основании этих и других данных эксперты ООН по генетическому действию излучений принимают, что для редко-ионизирующего излучения доза, удваивающая частоту мутаций у человека, составляет 1 Зв или даже больше. Но поскольку существует корреляция между канцерогенной и мутагенной активностями среди различных факторов, то из приведенных данных, казалось, следует и другое положение — о высокой резистентности эмбрионов к канцерогенному действию излучений.