Причины рака
История возникновения болезней, и прежде всего болезней людей преклонного возраста, имеет много общего с катастрофой «конкорда». Здесь никогда нельзя свести все к одной причине, но всегда к серии различных частичных причин, которые в совокупности приводят к болезни.
Поясним на примере. Курение рассматривают как причину рака легких. Почему тогда раком легких заболевает лишь каждый пятый курильщик? Возможно, потому, что четверо из пяти курильщиков уже успели умереть от других болезней, прежде чем у них мог возникнуть рак легких. Некоторые полагают, что если бы эти четверо курильщиков прожили дольше, у них тоже был бы рак легких. Кто-то говорит, что просто одним везет, а другим нет. Но в медицине не бывает случайностей, так как за возникновением болезни всегда скрывается биологический механизм, правда, мы не всегда знаем, какой именно. Как уже было сказано, в этом случае речь не может идти о какой-то одной причине, но о комплексе различных частичных причин.
Рак легких возникает, если клетки начинают безудержно множиться за счет окружающих тканей, образуя в конце концов метастазы в других местах организма. Злокачественные клетки отгораживаются от воздействия окружения, которое при нормальных условиях препятствует росту клеток. Злокачественное воздействие этих клеток становится заметным только тогда, когда возникают дефекты в различных местах ДНК, обязательных для деления клеток. Одного единственного изменения в ДНК, как правило, недостаточно для возникновения рака. Только комбинация специфических повреждений в различных генах делает возможным безудержный рост клеток. Не все повреждения оказываются критическими. Механизм возникновения рака представляют также как multiple-hit-гипотезу. Эти многочисленные сбои в совокупности становятся причиной рака. В сложном процессе возникновения рака курения еще недостаточно, чтобы повредить гены, то есть ДНК клетки. Курильщик уподобляется стрелку, который выстрелом из винтовки пытается поразить цель — ДНК. Но сказанное все же не объясняет, каким образом возникает рак легкого.
Повреждение ДНК — точнее, повреждение генов с закодированной в них информацией о наследственности — одна сторона проблемы; другой ее стороной является восстановление дефектов ДНК. В каждой клетке молекулы ДНК постоянно осуществляется контроль ошибок, и обнаруженные ошибки исправляются. Восстановление молекул ДНК существенно важно для поддержания исправности генов и тем самым для правильного управления клетками, тканями и органами. Так происходит эволюционное действие естественного отбора, но не для всех это одинаково хорошо получается. Половое размножение приводит к различным вариациям у потомков. Недостаточное восстановление ДНК может приводить к проблемам, например, из-за того, что клетки утрачивают свойственные им функции. Однако слишком большой вклад в поддержание исправности ДНК, с целью препятствовать любым возникающим повреждениям, не дает эволюционного преимущества, поскольку мы не созданы для вечности, и в наших детях уже наличествуют неповрежденные копии ДНК. Кроме того, восстановление ДНК-процесс расточительный, идущий за счет инвестиций в другие процессы, например в процесс размножения. Так восстановление ДНК наглядно иллюстрирует теорию «тела на выброс», действие которой здесь прослеживается вплоть до молекулярного уровня. Генетически обусловленные различия восстановления ДНК хорошо объясняют, почему в некоторых семьях рак встречается чаще, и даже в юные годы. Другие же, пусть они даже дымят, как печные трубы, вообще не болеют раком.
Подавляющее большинство заболевающих раком легкого курили. Из чего вовсе не следует, что среди раковых больных нет людей, которые никогда не курили. Есть бесчисленные другие процессы, которые могут повреждать ДНК и вносить помехи в управление клетками. Так, при сжигании глюкозы, благодаря чему клетки получают энергию, образуются кислородные радикалы, которые вызывают серьезные повреждения. ДНК является большой и сложной молекулой, и в ней, в самых различных местах, у каждого из нас, могут возникать разного рода повреждения. Это значит, что каждый из нас не застрахован от своей «собственной» опухоли. В легких пациента могут развиваться отдельные опухоли, и они вовсе не обязательно будут идентичны друг другу. Рак легкого вовсе не одна болезнь. Каждую опухоль вызывает единственное в своем роде сочетание частичных причин, которых в совокупности оказывается вполне достаточно, чтобы привести к раку легкого. Происходит то же, что и при авиационной катастрофе, когда возникает уникальное взаимодействие различных причин.
Поврежденные клетки должны выводиться из организма. Их удаление дает возможность избежать возникновения рака и других болезней. Такой механизм известен под названием апоптоз — программируемой смерти клетки. Возникший в ходе эволюции под воздействием естественного отбора, он заставляет клетку деградировать и распадаться. Апоптоз препятствует тому, чтобы клетка вскрывалась, содержимое ее просачивалось в окружающую ткань и вызывало воспаление. Он следит за тем, чтобы в ходе внутриматочного развития плода удалялись избыточные клетки. Классический пример — рост пальцев плода. Ненужные клетки между косточками удаляются, словно скульптор осторожно отсекает кусочки камня, и мы не появляемся на свет с перепончатыми лапами.
Если ДНК одной из клеток получает сильное повреждение, изнутри включается программа апоптоза. Кроме того, «счетчик» следит за тем, как часто происходило деление клетки и насколько сильно она изношена. Клетки, которые многократно участвовали в процессе деления и, возможно, накопили ошибки в ДНК, возникающие при копировании, из предосторожности удаляются. При каждом делении клетки теломеры, концевые участки молекулы ДНК, укорачиваются. Теломеры являются своего рода рельсами, по которым, как поезд, движется копировальная машина ДНК. Если рельсы слишком короткие, копии не могут быть изготовлены, и деление клетки прекращается.
Поскольку способность клеток к делению является решающей для регенерации тканей, было высказано предположение, что с открытием теломер мы напали на след причины старения. Но оказалось, что это не так. У мышей теломеры длиннее, чем у человека, но стареют они гораздо быстрее. К тому же средняя длина теломер ничего или почти ничего не говорит о продолжительности нашей жизни. Вероятнее всего, теломеры развились как защитный механизм против рака. Некоторые клетки с особыми функциями попадают «под арест», если их теломеры чересчур укорачиваются. Они могут и далее существовать без риска возникновения рака. Судьба других клеток оказывается более жестокой: они удаляются из тканей.
