Исходя из общей картины постепенного выхода из строя тканевого гомеостаза, обнаруживаются промежуточные стабильные состояния опухолевой прогрессии, называемые доброкачественными опухолями. Теоретически можно представить следующие стадии развития опухоли. Первая ступень деградации связана с доброкачественным ростом опухоли, с сохранением до определенной степени нормальной структуры ткани. Вторая ступень деградации тканевого гомеостаэа характеризуется разрушением тканевой структуры и потерей равновесия (баланса) между стволовыми и дифференцированными клетками. При этом нарушается обратная связь, т.е. контроль пролиферации. Таким образом, злокачественность опухоли зависит от стадии деградации тканевой структуры, что коррелирует со степенью дедифференциров-ки клеток, ее целостность определяет нормальное функционирование тканевого контроля. Можно сказать, что в данном случае структура тканевого гомеостаза определяет функцию контроля пролиферации.
Степень дифференцировки клеток определяет силу адгезии между ними и служит барьером для проникновения их в другие ткани, который при эмбрионализации клеток исчезает. Это связано с исчезновением в результате дедифференцировки молекул адгезии на мембране, обусловливающих адгезию в дифференцированных клетках. Иначе говоря, существует закономерная корреляция между пролиферацией клетки, активизацией онкогенов, степенью дедифференцировки, исчезновением молекул адгезии на мембране и метастазированием.
Развитие опухоли принято характеризовать как неустойчивое равновесие между ней и организмом, которое в любой момент может быть нарушено. Неустойчивость такого равновесия, согласно общепринятой точке зрения (Грех, 1971), зависит от ряда факторов, среди которых наиболее изучены: злокачественность, присущая опухоли, степень пассивности среды, в которой она развивается, и выраженность противоопухолевых защитных механизмов.
В тканевой теории этот вопрос получает иное решение: равновесие между опухолью и организмом ставится в зависимость от равновесия, имеющего место внутри опухоли между дифференцированными и стволовыми клетками, которые представляют как бы два полюса полярности тканевой системы. Иначе говоря, равновесие непосредственно зависит от стабильности тканевого гоме-остаза, его структуры. Следовательно, взаимоотношение между опухолью и организмом можно описать как отношение между тканевым гомеостазом, находящимся в процессе разрушения, и теми влияниями, которые оказывает организм на него, а именно нагрузкой на тканевый гомеостаз, которая инициирует повышенную пролиферацию.
Характерно, что низкодифференцированные мелкоклеточные формы рака (и особенно крайне анаплазированный их вариант) характеризуются чрезвычайно бурным метастазированием.
Согласно принятой точке зрения, способность к метастазирова-нпю клетки приобретают не сразу, а постепенно, что соответствует представлению о последовательности 3 — 4 мутаций в онкогенах. С позиции тканевой теории потенциальная способность к метастази-рованию стволовых клеток имеется изначально, что связывается со «злокачественным» фенотипом клоногенных низкодифференциро-ванных клеток. Если выделить клетки из пролиферирующих узлов на начальной стадии канцерогенного воздействия и трансплантировать, то они проявляют типичный злокачественный рост. Однако при прекращении канцерогенного воздействия ткань нормализуется, и опухоль не возникает. Становится ясно, что стволовые клетки обладают злокачественностью при изоляции, т.е. при нарушении тканевого контроля. С этих позиций потенциальная злокачественность стволовых клеток является обратной стороной их характеристик — клоногенности, аутокринного митоза, активных онкогенов.
Анализируя молекулярные основы метастазирования, М.Фельдман и Л.Эйзенбах (1989) подчеркивают, что главной проблемой в лечении рака остается метастазирование, которое заключается в том, что раковые клетки мигрируют по кровеносной и лимфатической системе и дают начало новым опухолям в различных тканях.
Первые указания на то, что клетки одной и той же опухоли могут различаться по способности к образованию метастазов, были получены в 1970-х годах А.Фидлером и М.Крипке, работавшими в Национальном институте рака США (Фельдман, Эйзенбах, 1989). Оказалось, что некоторые клоны образовывали гораздо больше метастазов, чем другие, а некоторые вообще не приводили к раку.
Поиск различий между метастазировавшими и неметастазиро-вавшими клетками прошел несколько этапов. Вначале подозрение пало на фермент коллагеназу типа IV, который «прогрызает» стенки кровеносных сосудов, осуществляя деградацию главного структурного компонента — коллагена IV. Однако выявилось, что типы клонов, различающихся по метастазированию, мало чем различались по уровню синтеза коллагеназы.
Основная версия М.Фельдмана и Л.Эйзенбах состояла в том, что метастазирующие и неметастазирующие клетки в различной степени распознаются иммунной системой — Т-киллерами. Данная гипотеза учитывает разницу другой группы молекул, располагающихся на поверхности клеток и участвующих в обычном иммунном распознавании. Это так называемые молекулы главного комплекса гистосовместимости МНС (от англ, major histocompatibility complex). Молекулы МНС — это гликопротеины, играющие роль отпечатков пальцев, поскольку их структура уникальна. Однако является ли этот фактор единственным? Чтобы получить ответ, понадобилось сравнить количество метастазов, возникающих у мышей с подавленной иммунной системой после трансплантации им клеток метастазирующих и неметаста-зирующих клонов. Если соотношение различных молекул МНС является единственным фактором, определяющим способность к образованию метастазов, то количество метастазов в обоих случаях должно быть одинаковым. Действительно, неметастазирующие клетки образовали метастазы в легких, однако метастазирующие клетки у тех же животных давали больше метастазов. Авторы сделали вывод, что потенциальная способность к метастазирова-нию зависит еще от какого-то другого свойства клетки.
Поиск ответа перешел в другое русло: к исследованию продуктов онкогенов. Так, онкогены туе в клетках карциномы присутствовали в необычайно большом числе копий (до 60 копий на клетку), однако степень амплификации в метастазирующих и в неметастазирующих клетках оказалась близкой и поэтому не была связана с различиями.
Другой онкоген, называемый fos, вызвал большой интерес. В не-метастазирующих и в слабо метастазирующих клонах его экспрессия наблюдалась, а в активно метастазирующих — нет. Выяснилось, что активность гена fos связана с изменениями молекул МНС. При индуцировании созревания лейкозных клеток человека, так что они превращались в макрофаги, происходила экспрессия гена fos и вслед за этим на поверхности появлялись антигены МНС. Таким образом, были установлены связи между экспрессией генов МНС, онкогенами fos и способностью клеток к образованию метастазов. Однако авторы поставили задачу определить специфические свойства метастазируюших клеток, не связанные с их иммуногенностью. И в конце концов это удалось. Нашелся неидентифицированный ген, который экспрессируется преимущественно в метастазирующих клонах карциномы 3LL и саркомы ТЮ.
С помощью ДНК-зонда, позволяющего выделить экспрессию онкогена fms, который кодирует расположенный на поверхности клетки рецептор фактора роста, стимулирующего созревание клеток крови, было обнаружено, что этот ген кодирует белок более крупный, чем продукт онкогена fms, но близкий по структуре к нему. Может быть, неидентифицированный ген кодирует рецептор фактора роста? Исследование мембран метастазирующих клеток показало, что они действительно обладают биохимическими свойствами, типичными для поверхностных рецепторов факторов роста. В дальнейшем было показано, что в метастазирующих клетках экс-прессируется ген, близкий к онкогену fms. Авторы предполагают, что этот ген кодирует рецептор фактора роста специально для ткани легкого. Становится понятным, почему одни клетки лучше, чем другие, образуют опухоли: они несут рецептор для фактора роста, что способствует их пролиферации. Учитывая, что клоногенные стволовые клетки обладают аутокринным митозом, наличие рецептора к Φ Ρ означает автономность деления.
Таким образом, на основе длительных экспериментов авторы пришли к выводу, что степень метастазирования зависит от пролиферативных (клоногенных) свойств клеток. Данная идея хорошо вписывется в тканевую модель, поскольку клоногенность клеток связана со степенью дифференцировки, низкодифференцирован-ные клетки обладают высокой клоногенностью. В экспериментах было показано: при дифференцировке лейкозных клеток происходила экспрессия онкогена, характерного для зрелых клеток, и одновременно наблюдалось снижение метастазирующих свойств. Установлена зависимость между активностью онкогена fms и наличием рецептора фактора роста. Следовательно, получило подтверждение положение, согласно которому злокачественность определяется пролиферативным потенциалом клетки, коррелирующим с низкой степенью дифференцировки, наблюдаемой у стволовых клеток, и наличием рецепторов к факторам роста.
Вывод о том, что злокачественность коррелирует с низкой степенью дифференцировки, подтверждают следующие данные. Изучая клетки экспериментальных опухолей (спонтанный рак молочной железы у мышей), дававших метастазы и неметастази-ровавших, Хайсман (1980) показал, что в клетках опухолей, давших метастазы, более выражен неспецифический синтез белка, т.е. синтез белка в свободных рибосомах (полирибосомах), предназначенный для внутренних нужд клетки. В отличие от этого, в клетках неметастазировавших опухолей преобладал синтез белка, происходящий в связанных рибосомах и отражающий специфическую деятельность клетки (продукция антител, различного рода секретов). Таким образом, данные подтверждают, что злокачественность выражена у низкодифференцированных клеток.