Материал: bkh_polnostyu

генетическойинформации. Теломеры служат для защиты генетического материала хромосом от потерь при репликации и от атак эндонуклеаз.

При репликации молекул ДНК возникает проблема репликации концов (т.е. теломеров). После завершения репликации хромосомы и удаления концевого праимерӑ (или РНК-затравки) 5-концы дочерних цепейДНК остаются недостроенными, т.е. образуется незаполненная брешь. Это происходит потому, что ДНК-зависимая ДНК-полимераза III не может вести синтез концевого участка цепи от 5- к 3-концу. Эта брешь заполняется теломерами, которые синтезируются ферментом теломеразои.̆

Теломераза в качестве простетическойгруппы использует концевую РНК-затравку, которая служит матрицейпри синтезе теломер. Теломераза присоединяет нуклеотид за нуклеотидом к 3-концу вновь синтезированнойдочернейнити ДНК. Теломеры состоят из многократно повторяющихся фрагментов олигонуклеотидов.

Во время деления клетки теломеры теряют от 5 до 20 фрагментов, и с каждым делением становятся короче. Последовательное исчезновение концевых участков приводит к потере генов. Укорочение до определеннойкритическойдлины становится сигналом к прекращению деления. Обычно клетки имеют 20-90 делений(у новорожденных̈ – 80-90 делений, а клетки 70летних делятся только 20-30 раз).

Определенноё число клеточных деленийназывают порогом (лимитом) Хеифликӑ . Поэтому уровень активности фермента в соматических клетках обеспечивает быструю или медленную степень старения или степень роста. В раковых клетках и в зародышевых клетках число деленийне ограничено за счет̈ высокойактивности теломеразы. В большинстве соматических клеток теломераза неактивна, т.к. эти клетки имеют длину теломернойДНК, достаточную для времени жизни еёпотомства. Активность теломеразы в физиологических условиях обнаруживают в клетках с высокойскоростью обновления, таких как лимфоциты, стволовые клетки костного мозга, клетки эпителия, эпидермиса кожи,эмбрион.

8. Теломераза и теломеразный комплекс.

Теломераза в качестве простетическойгруппы использует концевую РНК-затравку, которая служит матрицейпри синтезе теломер. Теломераза присоединяет нуклеотид за нуклеотидом к 3-концу вновь синтезированнойдочернейнити ДНК. Теломеры состоят из многократно повторяющихся фрагментов олигонуклеотидов.

Во время деления клетки теломеры теряют от 5 до 20 фрагментов, и с каждым делением становятся короче. Последовательное исчезновение концевых участков приводит к потере генов. Укорочение до определеннойкритическойдлины становится сигналом к прекращению деления. Обычно клетки имеют 20-90 делений(у новорожденных̈ – 80-90 делений, а клетки 70летних делятся только 20-30 раз).

1.2. Теломерныйкомплекс

У животных и человека на концах линеиных̆ хромосом расположены тысячи консервативных повторов гексодезоксинуклеотидов -ТТАGGG, называемых теломерами, которые позволяют концам хромосом прикрепляться к ядернойоболочке, предотвращают их разрушение и рекомбинации. При каждой репликации длина теломер укорачивается примерно на 120 пар оснований– это явление характерно для соматических (в норме не делящихся клеток, не опухолевых и не эмбриональных клеток). Для соматических клеток при их репликации такое укорочение теломер служит репликометром, т.е. теломеры должны укоротиться до критического размера, чтобы клетка потеряла способность делиться, стареть и подвергаться апопотозу. Иными словами, этот процесс не даёт возможности клетке превратиться в онкологическую, т.е. постоянно делящуюся (бессмертную). Если клетка имеет поврежденную̈ ДНК с её теломерами, должны включиться ген апоптоза Р-53, чтобы такая клетка погибла и не стала бессмертнои.̆

Итак, теломеры состоят из многократно повторяющихся фрагментов олигонуклеотидов. Во время деления клетки теломеры теряют от 5 до 20 фрагментов, становясь короче с каждым делением. Последовательное исчезновение концевых участков приводит к потере генов. Укорочение до определеннойкритическойдлины становится сигналом к прекращению деления.

9. Роль теломеразы в иммортализации.

Существует понятие «активная теломераза»,еёактивность приводит к клеточному бессмертию, индуцируя постоянное клеточное деление, информация об активнойтеломеразе является универсальным маркером онкологических процессов.

Иммортализация – процесс, ведущийк приобретению клеткойспособности делиться неограниченное число раз, не вступая в процесс апоптоза.

Клетки опухоли обязательно должны проитй иммортализацию, обоидя̆ запрограммированную гибель – апоптоз, наступающийв результате критического укорочения теломер. Т.о. активная теломераза → имортализация (бессмертие) → опухоль.

В норме, в соматическойклетке укорочение теломер – это регулятор клеточнойпролиферации, поддерживающийуровень делящихся и стареющих клеток.

Клетка перестает делиться и подвергается апоптозу, когда укорочение теломер становится критическим – это называется лимитом Хеифликӑ , т.е. это максимальное укорочение теломер, не приводящее к апоптозу, но останавливающее пролиферацию.

Время существования культуры соматических клеток конечно и определяется количеством делений(≈ 60). Барьер в 60 деленийпреодолевают в норме стволовые клетки. Леонард Хеифлик̆ установил это в 60-х

гг. XX в.

Т.о. образуется следующиймеханизм:

1.Старая клетка (или с поврежденнойДНК) → больше коротких теломер → апоптоз → лимит Хейфлика преодолен.

2.Нормальные клетки – уровень размера теломер контролируется, не преодолевая критического укорочения (лимита Хейфлика).

3.Опухолевая клетка –нет клеток с укороченными теломерами, клетка не отмирает, а постоянно размножается. Нет лимита Хеифликӑ .

В 1971 г. А.Оловников предложил теломерную гипотезу старения (укорочения теломер, ведущую к апоптозу) и высказал предположение о наличии специализированнойферментнойсистемы, контролирующейи поддерживающейдлину теломер ДНК.

Фермент, способныйувеличивать длину теломерных последовательностейДНК, был выделен Э.Блекберном и Э.Греидером̆ в 1984 г. из культуры жгутиковых простеиших̆ Tetrahynemathermophilia. Этот фермент был назван теломеразой(telomere – terminaltransferase).

10, Физические, химические и бнологические агенты, вызываюцие возникновение опухолей.

- Химические факторы Вещества ароматической природы (полициклические и гетероциклические ароматические углеводороды, ароматические амины), некоторые металлы и пластмассы обладают выраженным канцерогенным свойством благодаря их способности реагировать с ДНК клеток, нарушая ее структуру (мутагенная активность). Канцерогенные вещества в больших количествах содержатся в продуктах горения автомобильного и авиационного топлива, в табачных смолах. При длительном контакте организма человека с этими веществами могут возникнуть такие заболевания, как рак легкого, рак толстого кишечника и др. Известны также эндогенные химические канцерогены(ароматические производные аминокислоты триптофана), вызывающие гормонально зависящие опухоли половых органов.

- Физические факторы Солнечная радиация (в первую очередь ультрафиолетовое излучение) и ионизирующее излучение также обладает высокой мутагенной активностью. Так, послеаварии

Чернобыльской АЭС отмечено резкое увеличение заболеваемости раком щитовидной железы у людей, проживающих в зараженной зоне. Длительное механическое или термическое раздражение тканей также является фактором повышенного риска возникновения опухолей слизистых оболочек и кожи (рак слизистой рта, рак кожи, рак пищевода). Также есть давнее мнение А.А. Белостоцкого, что чисто механические факторы могут быть причиной почти любого вида рака. Избыточное или наоборот, недостаточное, механическое воздействие на ткани могло бы приводить к изменениям в тканях (изменения во взаимодействии клетки с другими клетками и с внеклеточным матриксом), которые и приводят к канцерогенезу

- Биологические факторы+Доказана канцерогенная активность вируса папилломы человека в развитии рака шейки матки, вируса гепатита B в развитии рака печени, ВИЧ — в развитии саркомы Капоши. Попадая в организм человека, вирусы активно взаимодействуют с его ДНК, что в некоторых случаях вызывает трансформацию собственных протоонкогенов человека в онкогены. Геном некоторых вирусов (ретровирусы) содержит высокоактивные онкогены, активирующиеся после включения ДНК вируса в ДНК клеток человека.

11.Характеристика опухолевых клеток.

Дифференцированные клетки соблюдают границы ткани и не вторгаются в сопредельныетерритории, подчиняясь правилу контактного торможения. При трансформации это свойство утрачивается.

Клетки опухолей, как правило, имеют округлую или звёздчатую форму и крупнее, чем нормальные. В них изменено ядерно-цитоплаз-матическое соотношение, имеет место полиплоидия (состояние, при котором ядро содержит 3 и большее число гаплоидных наборов хромосом) или анэуплоидия, когда число хромосом изменяется и становится не кратным гаплоидному набору. Они могут расти, не прикрепляясь к поверхности из-за сниженной способности к адгезии, и образовывать мультислои.

12. Онкогены, протоонкогены, гены-супрессоры опухолей.

13. Механизмы неопластической трансформации. Инвазия и метастазировиние.

Трансформация нормальной ткани в опухолевую осуществляется в основном в три этапа:

Первый этап - собственно неопластическое превращение клетки, дающей гетерогенную популяцию дочерних клеток, т. е. образование зоны неопластических клеток до появления видимых разрастаний, обозначаемых как предопухолевое состояние.

Доказано, что большинство опухолей происходит из одной единственной клетки, подвергшейся неопластическому превращению (клоновое происхождение). Превращение совершается в относительно незрелых элементах тканей. Основу этой стадии составляют наследственно закрепленные отклонения в функционировании генетического аппарата клетки, вызванные либо мутацией, либо эпигеномными нарушениями. Изменяется ход реализации генетической информации. Имеет существенное значение также фон - внутренняя среда организма (состояние нервной системы, иммунологической защиты, гормонального баланса, возраста, обмена веществ и др.), который либо способствует, либо препятствует реализации действия онкогенных факторов.

Второй этап - дальнейшее размножение клеток предопухоли, прогрессия с образованием опухолевых узлов. Несколько опухолевых очагов могут появиться одновременно, независимо один от другого, каждый из них результат размножения одной клетки иногда разного гистогенеза.

Вследствие естественного отбора в гетерогенной популяции опухолевых клеток выживают клетки быстро растущие, наделенные большей автономностью, независимостью от локальных ростовых факторов, лучше приспособленные к неблагоприятным условиям среды (гипоксия, низкая концентрация глюкозы, некоторых ионов и т. п.), обладающие наименьшей антигенностью (т. е. резистентностью к иммунной защите организма).

Третий этап - дальнейшая прогрессия, приобретение свойств, обязательных для злокачественного новообразования.

а. Инвазия.

•Характеризуется инфильтрирующим ростом опухоли (способностью распространяться в окружающие ткани, в том числе в сосуды).

•Осуществляется вследствие:

а) потери контактной ингибиции (продолжающийся рост при соприкосновении с другими клетками);

6) снижения экспрессии адгезивных молекул, в результате чего опухолевые клетки могут расти отдельно друг от друга, не образуя комплексов;

в) изменения (увеличение, уменьшение, извращение функции) рецепторов к компонентам экстрацеллюлярного матрикса. В частности, увеличение экспрессии рецепторов к ламинину (компоненту базальных мембран) на определенном этапе способствует проникновению опухолевых клеток в базальные мембраны;

г) выделения клеточных протеаз (коллагеназы, эла-стазы и пр.), разрушающих экстрацеллюлярный матрикс.

•Распространение опухолевых клеток из первичной опухоли в другие органы с образованием вторичных опухолевых узлов — метастазов.

•Осуществляется различными путями:

1)лимфогенно;

2)гематогенно;

3)имплантационно (чаще по серозным оболочкам при прорастании опухоли в серозные полости); +4) периневрально (в ЦНС по току цереброспинальной жидкости).

• Многоступенчатый процесс (метастатический каскад), этапы которого (при основных формах метастазирования) представлены:

а) ростом и васкуляризацией первичной опухоли (опухоли менее 0,1—0,2 см собственных сосудов не имеют), появлением опухолевого субклона, способного к метастазированию;

б) инвазией в просвет сосуда (интравазация);

в) циркуляцией и выживанием опухолевого эмбола в кровотоке (лимфотоке);

г) прикреплением к стенке сосуда на новом месте и выходом в ткани (экстравазация); осуществляется с помощью рецепторных механизмов;

д) преодолением тканевых защитных механизмов и формированием вторичной опухоли

14. Понятие о ПЦР. Применение метода ПЦР в лабораторной практике.

ПЦР – это получение множества копийспецифического фрагмента ДНК в пробирке invitro. Основу ПЦР составляет многократное образование копийопределенного участка ДНК, катализируемое ДНКполимеразои.̆ Реакция позволяет увеличить концентрацию заведомо известнойпоследовательности ДНК в пробе (что позволяет провести его детекцию) за счет многочисленных копийinvitro – этот процесс называют амплификациеи.̆

15. Основные этапы проведения ПЦР. Понятие о репликации и амплификации.