Пермская государственная медицинская академия, г. Пермь

В течение последних нескольких десятилетий увеличился риск генотоксического действия факторов, загрязняющих окружающую среду в индустриально развитых странах. Неоднозначность проблемы влияния экологических факторов на здоровье человека проявляется в вопросах наследственной предрасположенности части популяции населения к различным видам карцином, которые в 15% случаев связаны с генетическими дефектами [1]. Одним из примеров наследственной предрасположенности к онкологическим заболеваниям является колоректальный рак (КРР) [2]. За 37 лет «грубый» показатель заболеваемости раком прямой кишки в Пермской области вырос более чем в 4 раза – с 4,2 на 100 000 населения в 1965 году до 17,7 в 2003 году, а в 2001 году он составил 19,2 на 100 000 населения. Заболеваемость раком ободочной кишки прослежена нами за 29 лет. За этот период она увеличилась с 4,7 на 100 000 населения в 1974 году до 16,3 в 2003 году, т.е. в 3,5 раза. И вновь самый высокий уровень заболеваемости раком ободочной кишки пришелся на 2001 год – 18,9 на 100 000 населения. Ежегодный прирост равен 11,4%.
Установлено, что неблагоприятным генетическим фоном для развития спорадических онкологических заболеваний КРР является дефект системы репарации некорректно спаренных оснований ДНК или мисметч репарации [1]. В клетках человека белки систем репарации играют основную роль в сохранении стабильности генома во время митоза. Дефекты систем репарации или дефициты белков репарации приводят к накоплению мутаций в клетках человека и играют важную роль в онкогенезе. Субстратом системы мисметч репарации являются повреждения прекурсоров нуклеотидов, ошибки репликации и последствия генетической рекомбинации. К основному типу субстрата мисметч репарации относятся ошибочно спаренные основания в ДНК, которые могут возникать в результате алкилирования или окисления нуклеотидов химическими и физическими факторами [1, 2]. Мутантные гены мисметч репарации в соматических клетках человека стимулируют нестабильность микросателлитной последовательности и формируют мутаторный фенотип клеток. Клетки с мутаторным фенотипом характеризуются высокой частотой генетических изменений. Установлено, что 5 % случаев заболевания связано с генетическими аномалиями в хромосомах 17 или 18 и 30 % случаев вызвано соматическими мутациями в генах мисметч репарации. В США частота аллеля, ответственного за КРР, составляет 1:200 [2]. Раковые клетки отличаются от нормальных качественными и количественными характеристиками хромосом (трисомия и анеуплоидность). Дефекты мисметч репарации сопровождаются не только нарушением механизма контроля цикла клеточного деления, но и аномальной конфигурацией хромосом. Принимая во внимание такие известные характеристики соматических клеток, дефектных по мисметч репарации, как резистентность к алкилирующим соединениям, высокая частота спонтанных мутаций и аномальные хромосомальные характеристики клеток, с целью выявления наследственной формы КРР была проведена предварительная работа, в которой были поставлены следующие задачи: 1) получение культур клеток нетрансформированной (N) и трансформированной (C) ткани десяти больных КРР; 2) изучение резистентности клеток к алкилирующему соединению (циклофосфамид, 100 мкг/мл) и комбинированному действию ультрафиолетового излучения (предварительно прогретая в течение 30 мин УФ-лампа, облучение в течение 20 сек на расстоянии 30 см) и 5-бромурацила (БУДР, 50 мкг/мл); 3) проведение цитологического анализа клеток линий N и С; 4) гистологическое исследование образцов тканей больных.
При выполнении работы было получено 2 линии культур клеток от каждого из десяти больных КРР: «N» линия из нетрансформированной ткани на расстоянии 10 см от опухоли и «С» линия из трансформированной ткани. При воздействии УФ и циклофосфамида у 2 больных (2 и 8 больной) отмечалось снижение колонеообразования. Совместное действие ультрафиолетового излучения и БУДР усиливает более чем в 20 раз колонеобразующую активность пяти линий клеток, полученных из трансформированных тканей больных. Резистентность к алкилирующему соединению отмечена только в одной культуре клеток - умеренно дифференцированная аденокарцинома, с элементами высокой степени дифференциации и присутствием «перстневидных» клеток, выявленных в результате гистологического анализа. В результате цитологической работы было установлено, что культуры клеток, полученные из нетрансформированной ткани, имеют высокую митотическую активность. Среди геномных аномалий наиболее часто встречается анеуплоидия. Среди аббераций хроматидного типа встречаются дицентрики (рис. 1А) и хромосомы с аномальной конфигурацией (рис. 2Б). Количество метафазных пластинок с набором хромосом от 37 до 47 составляет от 3 до 5 % в культурах N клеток, полученных от больных с умеренно дифференцированной аденокарциномой с наличием перстневидных клеток (1 случай) и низкодифференцированной аденокарциномой с инвазивным ростом и наличием ядерного полиморфизма (1 случай). Сопоставление полученных экспериментальных данных с известными положениями концепции механизма мисметч репарации в эукариотической клетке позволило сделать следующее заключение:
Резистентность к ультрафиолетовому излучению и БУДР пяти из 10 линий культур трансформированных клеток может быть обусловлена дефектами мисметч репарации.
Резистентность как к УФ+БУДР, так и циклофосфамиду свидетельствует о присутствии в клетках генов мутаторов мисметч репарации (одна линия клеток из пяти).
Степень дифференциации аденокарциномы не отражает принадлежность к наследственно детерминированному типу заболевания.
Наличие митозов в гистологических препаратах, высокая митотическая активность клеток в культуре, наличие анеуплоидных и полиплоидных клеток и присутствие хромосомных аберраций являются общими характеристиками для всех пяти линий культур клеток, резистентных к УФ+БУДР.
В двух из десяти случаев РКК клетки здоровой ткани кишечника, характеризующиеся высокой частотой спонтанных хромосомных аберраций, могут иметь дефект системы мисметч репарации. Основными факторами, стимулирующими процесс мутагенеза в этих клетках, являются алкилирующие соединения и оксиданты.
Рис. 1. Хромосомные аберрации в N клетках. А – дицентрик, Б – хромосома с аномальной конфигурацией

Список литературы:
1. Fishel, R., Kolodner, R. D. Identification of mismatch repair genes and their role in the development of cancer / R. Fishel, R. D. Kolodner // Cur. Opinion in Genetics & Develop. 1995. - №5. - P. 382-395.
2. Clues to the pathogenesis of familial colorectal cancer / L. A. Aaltonen, P. Peltomaki, F. S. Leach, P. Sistonen, L. Pylkkanen, J.-P. Mecklin, H. Jarvinen, S.M. Powell, J. Jen, S.R. Hamilton, G.M. Petersen, K.W. Kinzler, B. Vogelstein, A. de la Chapelle // Science. 1993. - V. 260. - P. 812-816.