Skąd się biorą nowotwory złośliwe?

W warunkach fizjologicznych każda komórka organizmu bierze udział w cyklu komórkowym, czyli kolejnych podziałach, rozdzielonych okresami międzypodziałowymi. W rezultacie nieustannie pojawiają się nowe komórki, które zastępują komórki „zużyte”, likwidowane w procesie apoptozy. W organizmie dorosłego człowieka liczba nowopowstałych komórek jest zbliżona do liczby komórek ginących w procesie apoptozy, podczas gdy w organizmach rosnących podziały komórek przeważają nad ich degradacją. Tempo podziału komórek jest również zależne od tkanki, w skład której one wchodzą. Dla przykładu, komórki nerwowe przestają się dzielić po urodzeniu i dlatego niemożliwa jest ich regeneracja. Natomiast przez całe życie bardzo intensywnie dzielą się komórki nabłonka wielowarstwowego płaskiego, budującego naskórek, który ulega ciągłemu złuszczaniu i wymianie. Wreszcie komórki nabłonka jajnika dzielą się cyklicznie, by w zależności od fazy cyklu jajnikowego umożliwiać formowanie i dojrzewanie kolejnych pęcherzyków jajnikowych, a komórki tkanki łącznej mnożą się w miarę potrzeby, np. by uzupełnić ubytek spowodowany zranieniem.

Cykl komórkowy składa się z 4 podstawowych etapów (Rysunek). Etap pierwszy (faza G1) to faza przygotowawcza. W jej trakcie komórka przygotowuje się do mającego nastąpić podziału, przyswajając dostępne substancje odżywcze i powiększając swoją objętość. Kiedy komórka jest już wystarczająco duża, rozpoczyna się faza S – podwajania materiału genetycznego. W tej fazie znajdujący się w jądrze komórkowym kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) zostaje powielony. W rezultacie powstaje kopia materiału genetycznego, która znajdzie się w komórce potomnej. Kiedy jest ona gotowa, rozpoczyna się bezpośrednie przygotowanie komórki do podziału, czyli faza G2. W jej trakcie komórka uzyskuje ostatnie cechy niezbędne do podziału na dwie komórki potomne. Ukoronowaniem cyklu komórkowego jest faza M, czyli mitoza. Jej istotą jest podział komórki na dwie identyczne komórki potomne, które mogą wejść w kolejny cykl komórkowy.

Rysunek. Schemat prawidłowego cyklu komórkowego.

Jak widać, cykl komórkowy jest zjawiskiem niezwykle skomplikowanym i wymagającym precyzyjnych mechanizmów kontrolnych. Regulacja cyklu komórkowego zachodzi przy udziale genów, wśród których można wyróżnić 3 grupy: 1) protoonkogeny, 2) geny supresorowe i 3) geny naprawcze DNA, zwane też genami mutatorowymi. Protoonkogeny indukują kolejne podziały komórkowe, podczas gdy geny supresorowe działają przeciwstawnie do nich, powodując przejście komórki w fazę spoczynkową cyklu komórkowego. Funkcją genów naprawczych DNA jest natomiast usuwanie defektów w obrębie DNA, które mogą się pojawiać w wyniku cyklicznego powielania materiału genetycznego komórki.

Pod wpływem oddziaływania na komórki organizmu różnego rodzaju czynników rakotwórczych, czyli kancerogenów, może dochodzić do pojawienia się defektów (mutacji) w obrębie genów kontrolujących cykl komórkowy. W rezultacie dochodzi do upośledzenia funkcji zmutowanego genu i do zaburzenia cyklu podziałowego danej komórki. Zazwyczaj pierwsza mutacja pociąga za sobą kolejne, dotyczące wszystkich grup genów kontrolujących cykl komórkowy. Tym samym dotychczas prawidłowa komórka wchodzi na tzw. tor mutacyjny, dla którego charakterystyczne są intensywne i niekontrolowane podziały. W rezultacie powstaje pokolenie komórek różniących się w różnym stopniu od wyjściowej tkanki i tworzących nowotwór złośliwy.

Proces tworzenia się nowotworu, czyli tzw. karcynogeneza, w przypadku większości nowotworów litych (tworzących guzy lub nacieki) zajmuje minimum 20 lat. W tym czasie pod wpływem oddziaływania czynników rakotwórczych dochodzi do pojawienia się pierwszej mutacji w obrębie genów kontrolujących cykl komórkowy (faza inicjacji), rozwija się klon nieprawidłowych, intensywnie dzielących się komórek (faza promocji), które z czasem uzyskują zdolność naciekania sąsiednich tkanek i narządów oraz przerzutowania, czyli przemieszczania się po organizmie, głównie za pośrednictwem naczyń krwionośnych i chłonnych (faza progresji).

Niektóre osoby dziedziczą po przodkach mutacje w obrębie genów kontrolujących cykl komórkowy. W takich sytuacjach mówi się o dziedzicznej predyspozycji do zachorowania na nowotwór złośliwy.