Karcynogeneza krok po kroku, czyli jak powstają komórki nowotworowe. Poznaj przyczyny powstawania raka

Do powstania nowotworu może dojść na każdym etapie życia. Choroby nowotworowe częściej atakują osoby dorosłe; około 1% wszystkich nowotworów złośliwych diagnozowanych jest u dzieci. Niektóre nowotwory występują częściej w konkretnej grupie wiekowej, jednak większość zmian nowotworowych to choroby, które mają związek z działaniem różnych czynników zewnętrznych. Część nowotworów złośliwych to schorzenia rozwijające się na skutek wrodzonych predyspozycji rodzinnych oraz nosicielstwa genów, które biorą udział w procesie nowotworzenia.

1. Dlaczego rozwija się rak? Jak powstaje komórka nowotworowa?

Wszystkie przyczyny rozwoju raka, czyli nowotworu złośliwego, nadal nie zostały dokładnie poznane, jednak bardzo wiele wiadomo na temat sposobu powstawania nowotworów. Choroba nowotworowa o charakterze złośliwym, w której przebiegu dochodzi do tworzenia przerzutów, wywodzi się z prawidłowej komórki organizmu.

Bezpośrednią przyczyną raka jest uszkodzenie DNA, do którego może dojść samoistnie lub na skutek działania czynników mutagennych. W przypadku choroby nowotworowej mamy najczęściej do czynienia z procesem długotrwałym – średnio mija kilka lat, zanim ze zmutowanej komórki rozwinie się nowotwór złośliwy w postaci guza.

Wiele chorób nowotworowych rozpoczyna się od łagodnych zmian chorobowych, które są skutkiem początkowych podziałów pierwszej zmutowanej komórki nowotworu. Wczesne wykrycie choroby daje szansę na uniknięcie rozwoju raka, o czym często zapominamy. Z tego względu bardzo ważna jest profilaktyka, dzięki której możliwe jest wykrycie choroby, zanim zmiana nowotworowa o charakterze łagodnym przeobrazi się w raka. W przypadku procesu nowotworowego o charakterze złośliwym moment wykrycia choroby jest kluczowy dla powodzenia leczenia – wczesne wykrycie schorzenia (takiego jak np. rak prostaty, rak płuca, rak szyjki macicy czy innego nowotworu) poprawia rokowania pacjentów, zwiększając szansę na całkowite wyleczenie.

Zarówno rokowania, jak i tempo rozwoju nowotworu, są uzależnione m.in. od rodzaju komórek, z których powstaje zmiana pierwotna. Warto dowiedzieć się więcej na temat procesu rozwoju raka, który dzieli się na trzy etapy.

2. Proces kancerogenezy krok po kroku. Jak powstają komórki nowotworowe?

Karcynogeneza, czyli proces nowotworzenia, może rozpocząć się w każdej tkance organizmu. Na wczesnym etapie zmian w obrębie DNA komórki, które jest nośnikiem informacji genetycznej, możliwe jest uniknięcie rozwoju choroby, bo układ immunologiczny może skutecznie zneutralizować komórkę nowotworową.

Zmiany w obrębie podwójnej helisy DNA powodują, że komórka chora dzieli się w inny sposób niż zdrowe komórki. W obrębie komórek nowotworowych nie zachodzą typowe podziały komórkowe – od momentu, gdy materiał genetyczny ulegnie uszkodzeniu, rozpoczynają się niekontrolowane podziały komórkowe. Nowotwór złośliwy nacieka okoliczne tkanki, rozprzestrzeniając się poza obszar tkanki macierzystej poprzez sieć naczyń krwionośnych i limfatycznych, co skutkuje powstawaniem przerzutów odległych.

Zdolność do naciekania innych tkanek jest charakterystyczna dla nowotworów złośliwych; nowotwory łagodne nie rozprzestrzeniają się poza tkankę macierzystą i nie tworzą przerzutów, jednak nowotwór łagodny może z czasem przeobrazić się w nowotwór złośliwy.

Zgodnie z definicją – karcynogeneza jest procesem, który prowadzi do powstania choroby nowotworowej na skutek różnych zmian genetycznych i epigenetycznych w obrębie zdrowej komórki. Chora komórka dzieli się w niekontrolowany sposób – zmutowanych komórkach cykl komórkowy jest zaburzony, co prowadzi do upośledzenia lub wzmocnienia ekspresji m.in. protoonkogenów i genów supresorowych. Do utraty kontroli nad podziałami komórkowymi dochodzi, gdy protoonkogeny i antyonkogeny ulegają mutacjom.

Karcynogeneza jest procesem długotrwałym, który powoduje zaburzenia w funkcjonowaniu komórki – komórki nowotworu nieustannie się dzielą i nie obumierają, co sprawia, że układ immunologiczny nie jest w stanie zwalczyć choroby. Od momentu rozpoczęcia się procesu nowotworzenia do momentu wystąpienia objawów chorobowych może minąć kilka lat. Szacuje się, że wzrost guza o średnicy 1 cm trwa około 5 lat, jednak niektóre nowotwory, np. rak krwi, mogą doprowadzić do poważnego zagrożenia życia w kilka tygodni lub miesięcy.

Choć diagnozowanych jest wiele różnych nowotworów, to karcynogeneza w każdym przypadku przebiega podobnie. Proces ten przebiega w sposób ciągły i nie ogranicza się do jednego etapu – wyróżniamy trzy etapy karcynogenezy.

3. Etapy karcynogenezy, czyli proces tworzenia komórek nowotworowych

Pierwszy etap procesu nowotworzenia to inicjacja – ten etap karcynogenezy rozpoczyna się w momencie powstania pierwszej komórki, w której pojawiła się mutacja. Kolejny etap nowotworzenia to promocja – ten etap karcynogenezy charakteryzuje się większym tempem zmian w obrębie zmutowanej komórki. Trzeci etap karcynogenezy to progresja – na etapie progresji dochodzi do uzłośliwienia zmiany – chore komórki są zdolne do pobierania tlenu i substancji odżywczych z naczyń krwionośnych.

W sporym uproszczeniu – przebieg karcynogenezy powoduje, że prawidłowa komórka na skutek pierwszej mutacji zmienia się w tzw. komórkę zainicjowaną, na którą działają różne czynniki przyśpieszające oraz czynniki zwalniające tempo rozwoju choroby. Ważne geny, które pozwalają utrzymać stabilność genetyczną komórki, a także hamują proces karcynogenezy, o ile nie dochodzi w ich obrębie do mutacji, to m.in. gen TP53, gen RB1, gen APC i geny BRCA1 i BRCA2. Działanie onkogenne, czyli przyśpieszające rozwój choroby ma m.in. gen SIS, gen HST i gen RET.

Zmutowana komórka daje początek kolejnym komórkom, które różnią się od komórek zdrowych pod względem m.in. rozmiaru i kształtu, a także przebiegu poszczególnych etapów cyklu komórkowego. Chora komórka nie odbiera w prawidłowy sposób sygnałów z organizmu lub nie reaguje na nie w odpowiedni sposób. Co więcej, zmutowane komórki nowotworu, dzielą się w sposób niekontrolowany oraz nie różnicują się zgodnie ze swoim przeznaczeniem.

Zmutowane komórki nie są redukowane dzięki naturalnym procesom regulacyjnym organizmu – znacznie szybciej się dzielą, niż obumierają – co sprawia, że układ immunologiczny staje się nieefektywnym narzędziem obrony przed rozwojem choroby. Na etapie promocji mamy do czynienia z nowotworem łagodnym.

Kolejny etap karcynogenezy, czyli progresja, sprawia, że komórki nabywają fenotyp złośliwy, przeobrażając się w nowotwór złośliwy (rak), który może pobierać tlen i substancje odżywcze, a także jest zdolny do tworzenia przerzutów odległych. Co ważne – przebieg karcynogenezy jest podobny w przypadku wszystkich nowotworów, jednak poszczególne rodzaje raka mogą w krótszym lub dłuższym czasie zacząć wywoływać objawy i dawać przerzuty. W nowotworach złośliwych zmiany chorobowe mogą zacząć wywoływać objawy choroby w krótkim czasie od rozpoczęcia się procesu nowotworzenia. Zmiany łagodne, które nie uległy uzłośliwieniu, nie rozprzestrzeniają się poza tkankę macierzystą i nie dają przerzutów, co sprawia, że często są wykrywane przypadkowo.

4. Przyczyny powstawania nowotworów (komórek nowotworowych)

Na proces karcynogenezy, który rozpoczyna się w DNA komórki, mają wpływ różne czynniki modyfikowalne i niemodyfikowalne. Zaliczamy do nich:

• czynniki biologiczne – wirusy onkogenne (np. wirus HPV) i niektóre bakterie np. Helicobacter pylori;
• czynniki chemiczne – np. alkohol etylowy, związki obecne w tytoniu, związki z nawozów sztucznych i środków ochrony roślin, a także arsen, benzen i azbest;
• czynniki fizyczne – promieniowanie UV słońca oraz promieniowanie UV emitowane przez różne urządzenia, a także promieniowanie jonizujące.

Powyższe czynniki karcynogenne mogą zarówno być bezpośrednią przyczyną mutacji, jak i stanowić dodatkowy czynnik, który powoduje przyśpieszenie rozwoju nowotworu.