Роль соматических мутаций в происхождении онкологических заболеваний

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Биологический факультет

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

Роль соматических мутаций  в происхождении онкологических заболеваний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка

группы

 

 

Научный руководитель

 

 

 

Оглавление

 

 

Введение…………………………………………………………………………...3

1.Соматические клетки и мутации в них………………………………………...5

1.1. Генетика соматических клеток………………………………………...…5

1.2. Понятие «соматические мутации»………………………………………..6

1.3. Последствия соматических мутаций……………………………..............7

2.Понятие «опухолевые  клетки и опухоли»………………….…………………9

2.1.Опухолевые клетки………………………………………………...……....9

2.2. Системы контроля  мутантных клеток…………………………………..10

2.3.Доброкачественные и злокачественные опухоли……………………....12

3.Онкологические заболевания…………………………………………………14

3.1.Генетика онкологических заболеваний…………………………...……..14

3.2.Стадии развития рака…………………………………………………..…15

3.3.Причины онкологических заболеваний…………...…………………….16

3.4.Наследуется ли рак?....................................................................................21

4.Виды рака и его  профилактика…………………………………………...…..24

4.1.Роль мутации генов в возникновении рака некоторых органов(молочных желёз, яичников и кишечника)……………………………24

4.2.Наследственный рак желудка: молекулярно-генетические и       клинические аспекты …………………………………………………………....26           

4.3.Профилактика наследственных форм рака…………………..………….29

Заключение……………………………………………………………………….32

Список использованной литературы…………………………………...………33

 

 

 

 

 

Введение

 

Я выбрала тему «роль  соматических мутаций в происхождении  онкологических заболеваний», так как  эта тема актуальна в данное время  в мире.

Среди многочисленных и  широко распространённых мультифакториальных болезней большую группу по числу нозологических форм и частоте возникновения занимают злокачественные новообразования. Клинико-генеалогическим и близнецовым  методами было показано значение наследственных факторов в происхождении злокачественных новообразований в целом. В то же время в этом процессе не менее демонстративно была доказана роль факторов окружающей среды.  

Рак-общий термин для болезней, включающих аномальную или неконтролируемую пролиферацию(размножение) клеток. Новые клетки, не выполняющие никакой полезной функции в организме, называют неопластическими. В случае большинства форм рака неопластические клетки соединяются воедино, образуя опухоли. Доброкачественные опухоли содержат клетки, сходные с нормальными клетками, и поскольку заключены в капсулу из волокон внеклеточного вещества, они остаются локализованными на месте их первичного возникновения. Злокачественные опухоли содержат аномальные клетки, способные отделяться и перемещаться в другие части тела, давая начало новым опухолям.

Существует более 200 различных  форм рака у человека, при этом поражены могут быть различные типы тканей и клеток. Есть три основных класса раковых заболеваний: карциномы, саркомы  и гематологические формы рака. Карциномы- опухоли, которые возникают из эпителиальных клеток, выстилающих внутренние органы или внешнюю поверхность тела (т.е. кожи, внутренней поверхности желудка, протоков молочной железы и лёгких). Саркомы возникают из клеток структур опорно-двигательного аппарата тела (т.е. костей, мышц и хрящей). Гематологические типы рака возникают из клеток крови или их предшественников; они включают лейкемии, лимфомы и миеломы.

Рак не наследуется и  не является инфекционным заболеванием. Рак-это генетическая болезнь, так  как всегда подразумевает изменение  ДНК, но он всегда приобретается соматическими клетками в процессе жизни индивидуума и не переходит следующему поколению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Соматические клетки и мутации в них.
1. Генетика соматических клеток.

Соматическими называют клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Входя в состав разнообразных тканей тела, соматические клетки каждой ткани обладают специфическими структурными, метаболическими и химическими особенностями, которые приобретаются в процессе дифференцировки. Соматические и половые клетки имеют общее происхождение, так как образуются из генетически одинаковых эмбриональных клеток, которые содержат всю генетическую информацию, необходимую для образования клеток различных типов в ходе развития организма. Различные ткани многоклеточных организмов представляют собой популяции клеток, которые могут изменяться с возрастом и в зависимости от состояния организма. Входящие в состав таких популяций клетки в результате дифференцировки приобретают стабильные наследственные свойства соответствующего типа. Эта стабильность сохраняется даже при культивировании in vitro выделенных из организма соматических клеток. Многие генетические процессы, характерные для половых клеток, происходят и в соматических клетках (мутации, хромосомные перестройки, рекомбинации, расщепления, полиплоидизация и др.). Изучение наследственности и изменчивости соматических клеток необходимо для решения многих важных проблем, среди которых особо следует выделить проблему старения, патологии клеток, действия на организм различных физических факторов, а также проблему дифференцировки клеток в онтогенезе и их интеграции в ткани.

При изучении наследственности соматических клеток используют различные методы культуры клеток и тканей.

Методы клеточных культур  животных и человека. Позволяют получать и изучать клетки с различным  уровнем плоидности, с хромосомными аберрациями, генными мутациями  и другими изменениями, которые  для целостного организма летальны. Эти методы особенно важны с точки зрения радиационной генетики и химического мутагенеза.

Методы соматической гибридизации. Позволяют совместить в одной клетке геномы разных организмов. Это дает возможность изучать  взаимодействие генетических систем разных биологических видов и использовать гибридные клетки (гибридомы) для получения некоторых веществ (моноклональных антител, вакцин, биологически активных веществ).

Генетические болезни  соматических клеток выделены в отдельную  группу наследственной патологии недавно. Поводом к этому послужило обнаружение при злокачественных новообразованиях специфических хромосомных перестроек в клетках, вызывающих активацию онкогенов (ретинобластома, опухоль Вильмса). Эти изменения в генетическом материале клеток являются этиопатогенетическими для злокачественного роста и поэтому могут быть отнесены к категории генетической патологии. Уже имеются первые доказательства того, что спорадические случаи врождённых пороков развития являются результатом мутаций в соматических клетках в критическом периоде эмбриогенеза. Следовательно, такие случаи можно рассматривать как генетическую болезнь соматических клеток.

2. Понятие «соматические мутации».

Соматические мутации обусловливают мозаичность организма, то есть образование в нём отдельных участков тела, тканей или клеток с отличным от остальных набором хромосом или генов. В клетках развивающегося организма могут возникать соматические мутации всех тех типов, которые наблюдаются в половых клетках: умножения хромосомного набора в целом в результате нормального деления хромосом без последующего деления ядра и клетки, трисомии и моносомии различных хромосом в результате отхождения двух дочерних хромосом к одному полюсу (вместо расхождения их к разным полюсам), потери хромосомы в одной из дочерних клеток в результате её задержки в зоне экваториальной пластинки при делении и т.д.

В соматических клетках  с той или иной частотой имеют  место инверсии (перевороты), делеции (утраты) и транслокации (перестановки) участков хромосом, а также мутации  отдельных генов. Чем раньше в процессе развития организма возникает соматические мутации, тем большее количество клеток-потомков её унаследует при условии, что мутация не убивает клетку-носительницу и не снижает темпов её размножения. Генные соматические мутации проявляются относительно редко, т.к. в подавляющем большинстве случаев функция мутантного гена или выпавшего участка хромосомы компенсируется наличием нормального гомологичного гена или нормального участка в партнёре - гомологе мутантной хромосомы. Проявление некоторых соматических мутаций подавляется соседством нормальной ткани. Наконец, соматические мутации могут не проявиться в силу того, что в данной ткани соответствующий участок хромосомы неактивен. Тем не менее в начале 60-х гг. 20 в. выяснилось важное значение соматических мутаций в патогенезе ненормального развития половой системы, в возникновении самопроизвольных абортов и врождённых  уродств, в канцерогенезе.

3. Последствия соматических мутаций.

Чем раньше в ходе развития организма происходит нарушение  деления соматических клеток, сопровождающееся нерасхождением дочерних хромосом к полюсам ахроматинового веретена, тем более выраженной будет симптоматика заболевания, вызываемого данной анэуплоидией. Нарушение митоза на более поздних стадиях индивидуального развития приводит к локальному мозаицизму, который может не сопровождаться выраженными отклонениями от нормы. В этом случае наиболее опасным является мозаицизм клеток генеративных тканей, из которых с достаточно большой вероятностью организм может образовывать гаметы с аномальным числом хромосом.

Иногда возникающие  соматические мутации являются причиной появления злокачественных новообразований. Как правило, в основе лежит повреждение  ДНК, вызываемое внутренними факторами (нарушением процессов репликации, репарации или рекомбинации) или внешними воздействиями (ионизирующей радиацией, химическими мутагенами или вирусами). Одним из результатов такого повреждения ДНК может оказаться появление клона клеток, обладающего дефектами регуляции клеточного размножения, что приводит к опухолевому росту.

Причиной злокачественного разрастания ткани могут быть также нарушение митоза и неравноценное  распределение хромосом между дочерними  клетками с возникновением анэуплоидий  или хромосомных аберраций. Это  вызывает либо гибель клеток, либо приводит к появлению клонов, способных к неконтролируемому росту. В злокачественных образованиях обычно встречаются субклоны, имеющие разные кариотипы, что свидетельствует о множественных аномалиях митоза в клетках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Понятие «опухолевые клетки и опухоли».
1. Опухолевые клетки.

Человеческий организм состоит примерно из 100 триллионов клеток. Изменение этого количества всегда физиологически оправданно. Например, при воспалении увеличивается число  белых клеток крови (лейкоцитов), которые  противостоят возбудителям инфекции. При интенсивных физических нагрузках возрастают количество мышечных клеток и мышечная масса. Процесс поддержания оптимальной численности клеток — клеточный гомеостаз — осуществляет сложная система контроля клеточных делений (пролиферации) и клеточной гибели.

В здоровом и нормально  функционирующем организме ежесекундно  погибает огромное количество клеток, столько же образуется вновь. Но иногда процесс клеточного гомеостаза выходит  из-под контроля и возникает опухоль.

Опухолью называют патологическое разрастание ткани, состоящее из качественно измененных (атипичных) по морфологии, степени дифференцировки и характеру роста клеток. Не всякое увеличение объема ткани представляет собой опухоль. Отек, например, связан не с разрастанием клеток, а с накоплением межклеточной жидкости, гипертрофированные мышцы культуриста — адаптация организма к длительным физическим нагрузкам. Эти изменения преходящие: после снижения мышечных нагрузок дополнительная ткань подвергается инволюции (то есть рассасывается). Появление опухоли с адаптацией не связано, и инволюции она не подвержена. Опухоль, в отличие от нормальной ткани, не имеет выраженной структуры, ее строение в той или иной степени беспорядочно. Она образована клетками, которые не завершают дифференцировку и несут признаки юных, а часто и эмбриональных форм.

 

2. Системы контроля мутантных клеток.

Процесс клеточного деления  очень сложен и таит в себе немало опасностей, связанных с возникновением и закреплением соматических мутаций, то есть мутаций, возникающих в соматических клетках. Чтобы избежать такой беды, в организме существует система генетического самоконтроля клеток. Известно по крайней мере четыре контрольные (или сверочные) точки, в которых происходит анализ правильной последовательности событий репликативного цикла. Если что-то прошло не так, то пролиферация временно останавливается, а если повреждение не удается исправить, включается программа клеточной гибели, которая не позволит мутантным клеткам размножаться. Ключевую роль в этом процессе играет белок р53, который часто именуют «стражем генома», а постоянно функционирующий ген ТР53 относят к опухолевым супрессорам (тормозящим развитие опухолей). Но насколько он важен для опухолевой супрессии, пока неясно. С одной стороны, возникновение инактивирующих мутаций в гене ТР53 или полное прекращение его экспрессии (нокаут гена) вызывают дестабилизацию генома: формируется так называемый мутаторный фенотип клетки, при котором частота появления и накопления мутаций резко возрастает. Если мутация гена ТР53 получена по наследству от родителей, она присутствует во всех клетках организма и сопровождается развитием синдрома Ли-Фраумени, при котором еще в детстве возникают множественные опухоли. Такие пациенты редко доживают до совершеннолетия. Однако, как показали масштабные генетические исследования, проведенные в лабораториях разных стран, лишь чуть более половины всех исследованных злокачественных опухолей человека различной локализации и стадии развития несут мутации в гене ТР53; клетки же второй половины исследованного массива синтезируют нормальный белок р53, что, впрочем, не мешает им быть злокачественными!