Телефон:
ДВИЖЕНИЕ ЗА ЗДОРОВЫЙ ОБРАЗ ЖИЗНИ

Все про Геомалин

В 1944 году канадский исследователь Д.Р. Коман,  с помощью микро-

манипулятора и калиброванных стеклянных микроигл научился измерять силу

сцепления клеток друг с другом. Тогда же им и было установлено, что сила

сцепления клеток в опухоли в 10 раз меньше, чем  исходных нормальных

тканей. Сразу стало ясно, что это отличие опухоли очень существенно для  

способности к метастазированию. Но прошло ещё 10 лет, прежде чем

 было выяснено, что это же отличие опухоли от нормальной ткани ответственного

и за самые фундаментальные свойства опухоли – её способности к инвазивному

росту и автономному, бесконтрольному со стороны организма делению

клеток.

                В 1953-1956 годах группа английских исследователей во главе с  М.

Аберкромби обнаружила, что нормальные клетки в культуре при встрече

прекращают взаимное движение и не делятся более. Клетки же опухолей при

встрече стабильного контакта не образуют, продолжают движение и беспрепятс-

твенно  делятся.

              Ещё ранее было установлено, что клетки эмбриональных тканей

позвоночных обладают свойством тканево специфической адгезии – т.е. в

суспензии «умеют» различать «своих» от «чужих», образуя агрегаты только со

своими клетками. Свойство специфической адгезии, вероятно, весьма древнее:

 клетки губок – самых примитивных и древних многоклеточных организмов, так же

 способны при контакте отличать представителей своего вида от чужого.

                Таким образом, к началу 60 годов, когда я и Алёна Модянова, моя первая

дипломница, приступили к изучению отличий межклеточных контактов нормальных

и опухолевых тканей, было понятно, что эти отличая должны иметь

прямую связь с самыми фундаментальными свойствами опухолей.

                Такая краткая историческая справка должна помочь читателю

почувствовать научную атмосферу того времени и понять причину нашей

 увлечённости – было ясное понимание, близости к разгадке природы

опухоли, механизмов, обеспечивающих её основные свойства: инвазивный

рост, способность к автономному росту и метастазированию.

                Теперь надо рассказать о свойствах межклеточных контактов.

Сделаю я это на примере контакта клеток печени. Это был наш первый

и главный объект исследования. И на то была веские причины: в отделе, руково-

димом Леоном Манусовичем Шабадом, в котором мы работали, велись

исследования химического канцерогенеза печени, была богатая коллекция

перевивных опухолей печени (гепатом) различной степени злокачественности и

большой набор генетически чистых линий мышей, у которых с существенно

разной вероятностью (от 0,1% до 100%) возникали спонтанные опухоли этого

органа. Одним словом было с чем сравнить свойства нормального контакта

клеток. Кроме того, у мышей и крыс очень удобно вызывать реакцию регенерации

печени и, следовательно, контакты клеток в опухолях можно сравнить не

только с контактами нормальной ткани в покое, но и с таковыми при её интенсивной

пролиферации (делении клеток). Надо ещё иметь в виду, что контакты клеток

в печени по строению своему и многим свойствам похожи на контакты клеток

 эпителиальных тканей других органов.

                Чтобы читателю легче было воспринять последующий материал, приведу

описание простейших опытов.  Насколько прочны межклеточные контакты в печени,

 и как можно их разрушить? Если разрезать печень на мелкие кусочки (2-3 мм.),

поместить их в питательную среду (среда 199) и, аккуратно надавливая на них

резиновой пробкой, (эта процедура называется мацерированием) попробовать

получить суспензию – ничего не получиться: клетки будут разрушены,

в суспензии останутся только ядра клеток и их обломки. Но, если приготовить 199

среду без кальция и проинкубировать  в ней кусочки печени 40-50 минут, то при

 такой же процедуре мацерирования получается хорошая суспензия жизнеспособных

клеток печени (гепатоцитов).

 Кальций не могут заменить для поддержания прочности контакта

 другие  двухвалентные ионы: магний, марганец, кадмий, стронций.

Значит дело не только в заряде иона, важен и его радиус.

(у кальция он 0,97 ангстрем, у магния – 0,67, ……), как видно - требования к величине

радиуса иона весьма строги. Присутствие кальция необходимо для поддержания

прочности межклеточного контакта, в его отсутствии контакт настолько ослабевает,

при давлении на ткань разрушается он, а мембраны клеток остаются целыми. В

присутствии кальция – разрываются клеточные мембраны, т.к. контакты оказываются

 прочнее. Воспроизведя метод Комана, мы получили количественную оценку

прочности сцепления клеток печени – 0,1 мг на клетку. После инкубации в среде

 без кальция эта величина уменьшается до 0,01 мг.

                Если после 40 минутной инкубации кусочков печени в бескальциевой

среде в неё добавить физиологическую концентрацию кальция (10 в минус 3 –ьей

степени моль), то через 0,5 часа прочность сцепления восстановится. Но, если

инкубация в бескальциевой среде длится более 1,5 часов – добавление кальция

не способно восстановить прочность сцепления клеток. Было естественно

 предположить, что за эти 50-60 минут из пространства межклеточного

межклеточного контакта вымывается нечто, что в норме вместе с кальцием

образует прочный «цемент», своеобразный клей, который и определяет

основную долю силы сцепления клеток, при этом «геометрия» химических групп,

этого «клея», связывающих кальций должна быть строго определённой. Всё

говорило в пользу представления о макромолекулярной природе «клея».

                Эту гипотезу было не трудно проверить: пропустив через сефадекс

среду, в которой  1,5 часа инкубировались кусочки печени, мы выделили

фракцию, содержащую макромолекул молекулярной массой 50-70 тысяч дальтон.

Сконцентрировав эту фракцию в 10-15 раз, мы получили активное начало, способное

восстанавливать прочность сцепления клеток печени, при добавление её вместе

с кальцием к кусочкам печени, пролежавшим в среде  без кальция более 1,5 часов!

Так впервые был выделен межклеточный клей, названный нами контактин. Пока

всё это кажется мало интересным.

                Но когда, мы таким же способом выделили контактины из тканей лёгкого

и почек, то оказалось, что действие контактинов строго органо специфично. А когда

выделили контактины из печени крыс, курицы и даже карпа, то оказалось, что они

способны восстанавливать контакты, также как и мышиный контактин. Это уже

интересно: строгая органная специфичность и полное отсутствие специфичности

даже у представителей разных классов.

                Необычной оказалась и дозовая зависимость эффекта: она имела колоколо-

образный вид. Эти факты наводили на такие предположения:

1)      Контактины ответственны за органо специфическую адгезию и это очень

 древняя и консервативная система;

2)      Механизм действия самого контактина можно уподобить пауку со мно-

гими  «лапами»: когда концентрация молекул становится слишком велика

«паук» связывается с рецепторами мембран только «одной лапой» и

не может осуществить склеивание противолежащих мембран.

 

На этом этапе работы к нам присоединилась, только что

закончившая кафедру химии природных соединений хим –фака МГУ,

 биохимик, Виктория Ямскова.     Увидавши однажды, как я мучаюсь,

     с сефадексами, выделяя контактин, она сказала: давай я помогу тебе несколько

     дней. Эти несколько дней растянулись на сорок с лишним лет.    

 Тканево специфические адгезионные факторы стали

     главной научной работой её жизни. И именно в первую очередь

 её упорству и таланту мир обязан тем, что сейчас располагает полным

набором виоргонов (виоргон - компонент контактина, обладающий

свойством тканевоспецифической адгезии и очень удобный, с технологи-

ческой точки зрения), представляющим ткани всех основных органов.

Но вернёмся к первым двадцати пяти годам нашей совместной деятельности, когда

 мы работали рука об руку и работы проводились с ещё с не фракционированным

 контактином. Целесообразно подробнее остановиться на свойствах именно

 контактина, а не на его отдельных фракций, так как весь объём биофизических

 и биологических исследований был выполнен только на неразделённом

 контактине.  На свойствах контактина следует остановиться ещё и

потому, что ведь именно цельный контактин, а не его фракции обеспечивает

нормальный контакт в природе.

                Довольно скоро от начала работ был получен и высокоочищенный контактин.

Нам очень повезло: сульфат аммония осадил все белки, находившиеся в растворе,

содержавшим контактин, кроме самого контактина. И вот с этим-то высоко

 очищенным контактином был проведён основной объём исследований.

                Вспомним: при установлении контакта клетки перестают делиться (точнее

они не вступают в синтез ДНК). Было естественно проверить, как влияют контактины

на синтез ДНК в культуре клеток и в организме. Оказалось, что контактины временно

и обратимо в  тканево специфично подавляют синтез ДНК и в культуре и в

организме. Этот эффект тканево специфичен и наступает он 5-6 часов, после того

как произошло, вызванное добавлением контактина, усиление межклеточных

контактов. И дозовые зависимости обоих эффектов одинаковы. Следовательно,

именно контактины являются теми, давно искомыми эндогенными факторами,

подавляющими бесконтрольное со стороны организма деление клеток! Такие

 факторы были «заочно» названы кейлонами и их безуспешно искали исследователи

 разных стран более 20 лет. И вот кейлоны найдены – это контактины. И удаётся

естественно связать два явления: контактное торможение движения и деления.
С этого момента у нас исчезли всякие сомнения в том, что мы на верном пути к

разгадке тайны опухолевой трансформации и механизма опухолевого роста.

                Здесь надо рассказать о структуре межклеточного контакта эпителиаль-

ных тканей. Они организованы однотипно: плотное соединение отделяет меж-

клеточное пространство от внеклеточной среды. Непосредственно дальше «вглубь»

контакта расположено щелевидное соединение, которое обеспечивает обмен

молекулами между клетками. Далее идёт, так называемое, «простое соединение».

В области простого соединения мембраны соседних клеток отстоят друг от друга

на расстоянии 150 ангстрем. Простое соединение занимает 90% всей площади

контакта. В семидесятые-восьмидесятые годы изучение контактов стало модным:

более десятка межнациональных групп исследователей «разобрали» на молекулы

плотное и щелевидное соединения, научились идентифицировать эти молекулы

посредством иммунно-химических методов. Но область простого соединения

оставалась как бы пустой: там иммунно-химических методов там ничего не было

 обнаружено.

                В конце 70 годов мы начали сотрудничать с кафедрой медицинского

Института Днепропетровска, руководимой проф. В.И. Архипенко. С нашей подачи

сотрудник этой кафедры В.Ф. Ушаков разработал электронно-микроскопический

метод, который позволил выявить тонкую структуру простого соединения.

Для этого он создавал через кровеносную систему перфузируемой печени

дозированное гидростатическое давление – при этом, контактирующие

мембраны соседних клеток расходились не однородно: удалось обнаружить

высоко адгезивные участки, в которых мембраны не расходились под давлением

50-70 мм. водяного столба.

          Метод Ушакова позволил воочию «увидеть» контактин. После перфузии печени

бес кальциевым раствором высоко адгезивных участков не обнаруживалось.

Но после добавления контактина высоко адгезивные участки образовывались и были

такими же, как и в контакте до его разрушения. Так было показано, что контактин

формирует высоко адгезивные участки простого соединения, которые и определяют

в основном его поочность.

                Возникает естественный вопрос: почему же контактин и высоко адгезивные

участки не были обнаружены иммунно-химическими методами? Ответ прост:

контактин, не осаждаемый высокими концентрациями сульфата аммония, относится

к S-100 белкам, которые обладают очень низкой иммуногенностью и к тому же не

аллергенны.

                А как можно понять, что контактин, образуя ВАУ, обеспечивая прочность

контакта и структурируя простое соединение, препятствуют вступлению клеток

 в стадию синтеза ДНК?

                Применив метод измерения кинетики затухания фосфоресценции при

комнатной температуре, разработанный д.б.н. В.М. Мажулем, нам удалось

показать, что контактин вызывает фазовый переход всей мембраны,

отделяющей внутреннюю среду от внеклеточной жидкости. Т.о. изменение

фазового состояния мембраны меняет граничные условия для всей управляющей

системы клетки и переключает её из режима деления в режим специализирован-

ной работы.

          Теперь читатель имеет достаточное представление о структуре и свойствах

 контакта нормальных эпителиальных клеток, истории и методах выявления

 этих свойств и механизме, посредством которого изменение контакта управляет её размножением. Самое время вернуться к проблемам возникновения опухоли и

изменения контактов по мере опухолевой прогрессии.

                Коллекция генетически чистых линий, резко отличающихся по вероятности

возникновения опухолей, описанные выше методы изучения межклеточного

контакта и контактин позволили выявить, когда появляются самые ранние отличия

в ткани предрасположенной к возникновению опухоли. Заметим, что опухоли

возникают во второй половине жизни. Когда мышата рождаются сила сцепления

клеток у всех линий одинакова. Но через 2 недели, у тех линий, у которых

спонтанные опухоли этого органа возникают редко (менее 0,1%) сила сцепления

клеток возрастает в 4-5 раз, а  у -  высоко раковых  (вероятность возникновения

опухоли почти 100%) – остаётся такой, какой была при рождении. Т.е. предраспо-

ложенность к возникновению опухоли формируется вскоре после рождения и

определяется тем, что нормальных контактов между клетками не образуется.

                Если это так, то нельзя ли эту предрасположенность устранить: инъекция

животному контактина высоко раковой линии способна временно восстановить

нормальную величину силы сцепления клеток, образовав в зоне «простого

соединения» обычное число высоко адгезивных участков. Но можно ли сделать так,

чтобы это состояние контакта у животных высоко раковой линии было устойчиво?

Оказывается можно и весьма просто! Совместно с дипломницей Алёны Модяновой,

О.А. Бочаровой был поставлен такой опыт: двух недельным мышатам высоко

раковой линии ежедневно вводили контактин, всего десять уколов. И этого

оказалось достаточным, чтобы сила сцепления клеток устойчиво восстановилась

до нормы, было нормальное число ВАУ  в течение всей последующей жизни и,

 главное, спонтанных опухолей возникло в разы меньше, и возникли они только

у тех животных, у которых сила сцепления клеток к концу жизни всё же

опустилась ниже порога устойчивости ткани к канцерогенезу!

                Далее Бочаровой удалось получить ещё один замечательный результат.

Оказалось, что не только контактин способен, будучи введён в критический

период, когда в норме формируется прочный межклеточный контакт, предотвращать

возникновение опухолей во второй половине жизни. Этим свойством обладает и

один из наиболее эффективных адаптогенов – радиола розовая или золотой корень.

Если его вводить то же в течение 10 дней двух недельным мышатам, у них форми-

руется нормальный контакт и опухолей возникает гораздо меньше. Но такой устой-

чивый эффект можно получить только, воздействуя на контакты в критический

 период. Во взрослом состоянии удавалось получить только временное вос-

становление структуры и прочности контакта.

           Свойства межклеточных контактов, их прочность играют очень важную роль

и на последующих этапах развития опухолей. Ограничимся лишь кратким

перечнем основных фактов.

                Было показано, что все химические канцерогены и промоторы канцеро-

генеза  (так называют вещества, не способные сами по себе вызывать опухоли, но

многократно увеличивающие их выход  после даже однократного нанесения

канцерогена) обязательно снижают прочность сцепления клеток ниже порога

устойчивости (И.М. Колотыгина).

                Каждому этапу прогрессии опухоли (прогрессией опухоли называют

последовательное возрастание её злокачественности) соответствует

дискретное ослабление силы сцепления клеток. По степени ослабления

контакта и разрушения его структуры можно указать и переход опухоли

в стадию, когда резко возрастает вероятность метастазирования.

                Скорость роста опухоли определяется долей клеток, обладающих

способностью к автономному  делению. Эту долю называют пролифера-

тивным пулом опухоли. Так вот пролиферативный пул опухоли образуют

имеющие слабые межклеточные контакты.

                В 90-ые годы профессор А.И. Агеенко и его сотрудник Ерхов обнаружили, что

 в эмбриональных тканях на поверхности клеток существует молекулярный комплекс,

названный ЭПА-10, который определяет свойство контактной стимуляции деления.

Этот комплекс появляется и в опухоли, причём уже на стадии предрака, когда

клетки с характерными для опухоли особенностями метаболизма есть, но они рас-

сеяны по ткани и не образовали ещё сплошной опухолевой ткани. Эта стадия

естественно не может быть обнаружена методами, которые основаны на опреде-

лении различий в плотности (УЗИ, Рентген, томография). Не обнаруживается эта

стадия и с помощью принятых онкомаркёров типа ПСА, СА-1-15 и др. Но эта стадия

однозначно определяется методами регистрирующими изменение энергетического

метаболизма (например, глубинная радиотермометрия – РТМ) и посредством Ро-

теста – иммунологического способа определения ЭПА-10 антигена, разработанного

А.И. Агеенко и …Ерховым.

                В последнем абзаце отмечен заключительный штрих изменения

межклеточных контактов в ходе нормального онтогенеза и при

опухолевом перерождении: в эмбриональном периоде развития

активные тогда гены продуцируют поверхностный эмбриональный

антиген (ЭПА-10), который определяет свойство контактной стимуля-

ции деления клеток. Вскоре после рождения, при переходе ткани органа

на «взрослый» тип функционирования, активность генов продуцирующих

ЭПА-10 прекращается, включаются гены продуцирующие контактиныы,

формируются контакты, характерные для постэмбрионального онтогенеза

 и клетки приобретают свойства контактного торможения движения и деления.

При опухолевой трансформации происходит обратный процесс: активируются

эмбриональные гены, продуцирующие ЭПА-10, подавляются гены ответственные

за синтез контактинов, клетки утрачивают свойство контактного торможения

 деления и движения. Ткань приобретает свойства инвазивного роста и автономного

деления клеток – т.е. становится злокачественной опухолью.

                Таким образом, мы видим, что исследование свойств и изменений

межклеточных контактов позволило не только понять механизмы формиро-

ния устойчивости к опухолевому перерождению и опухолевого роста, но и

получить важные для практики результаты. Важнейшими из них являются:

1)      Создание Ро-теста, метода, позволяющего по капельки крови

определять наличие в организме опухолевого процесса, даже

на стадии предрака и осуществлять мониторинг при лечении;

2)      Выявлять по механическим свойствам ткани (например, акусти-

ческим методом) состояние предрасположенности к опухолевой

трансформации и устранять её с помощью контактинов или

других веществ в раннем детстве.   

 

 

 

 

 

 

                  

 

 

          

 

 

 

мембраны

 

       

 

               

 

 В 1944 году канадский исследователь Д.Р. Коман,  с помощью микро-

 

манипулятора и калиброванных стеклянных микроигл научился измерять силу

сцепления клеток друг с другом. Тогда же им и было установлено, что сила

сцепления клеток в опухоли в 10 раз меньше, чем  исходных нормальных

тканей. Сразу стало ясно, что это отличие опухоли очень существенно для  

способности к метастазированию. Но прошло ещё 10 лет, прежде чем

 было выяснено, что это же отличие опухоли от нормальной ткани ответственного

и за самые фундаментальные свойства опухоли – её способности к инвазивному

росту и автономному, бесконтрольному со стороны организма делению

клеток.

                В 1953-1956 годах группа английских исследователей во главе с  М.

Аберкромби обнаружила, что нормальные клетки в культуре при встрече

прекращают взаимное движение и не делятся более. Клетки же опухолей при

встрече стабильного контакта не образуют, продолжают движение и беспрепятс-

твенно  делятся.

              Ещё ранее было установлено, что клетки эмбриональных тканей

позвоночных обладают свойством тканево специфической адгезии – т.е. в

суспензии «умеют» различать «своих» от «чужих», образуя агрегаты только со

своими клетками. Свойство специфической адгезии, вероятно, весьма древнее:

 клетки губок – самых примитивных и древних многоклеточных организмов, так же

 способны при контакте отличать представителей своего вида от чужого.

                Таким образом, к началу 60 годов, когда я и Алёна Модянова, моя первая

дипломница, приступили к изучению отличий межклеточных контактов нормальных

и опухолевых тканей, было понятно, что эти отличая должны иметь

прямую связь с самыми фундаментальными свойствами опухолей.

                Такая краткая историческая справка должна помочь читателю

почувствовать научную атмосферу того времени и понять причину нашей

 увлечённости – было ясное понимание, близости к разгадке природы

опухоли, механизмов, обеспечивающих её основные свойства: инвазивный

рост, способность к автономному росту и метастазированию.

                Теперь надо рассказать о свойствах межклеточных контактов.

Сделаю я это на примере контакта клеток печени. Это был наш первый

и главный объект исследования. И на то была веские причины: в отделе, руково-

димом Леоном Манусовичем Шабадом, в котором мы работали, велись

исследования химического канцерогенеза печени, была богатая коллекция

перевивных опухолей печени (гепатом) различной степени злокачественности и

большой набор генетически чистых линий мышей, у которых с существенно

разной вероятностью (от 0,1% до 100%) возникали спонтанные опухоли этого

органа. Одним словом было с чем сравнить свойства нормального контакта

клеток. Кроме того, у мышей и крыс очень удобно вызывать реакцию регенерации

печени и, следовательно, контакты клеток в опухолях можно сравнить не

только с контактами нормальной ткани в покое, но и с таковыми при её интенсивной

пролиферации (делении клеток). Надо ещё иметь в виду, что контакты клеток

в печени по строению своему и многим свойствам похожи на контакты клеток

 эпителиальных тканей других органов.

                Чтобы читателю легче было воспринять последующий материал, приведу

описание простейших опытов.  Насколько прочны межклеточные контакты в печени,

 и как можно их разрушить? Если разрезать печень на мелкие кусочки (2-3 мм.),

поместить их в питательную среду (среда 199) и, аккуратно надавливая на них

резиновой пробкой, (эта процедура называется мацерированием) попробовать

получить суспензию – ничего не получиться: клетки будут разрушены,

в суспензии останутся только ядра клеток и их обломки. Но, если приготовить 199

среду без кальция и проинкубировать  в ней кусочки печени 40-50 минут, то при

 такой же процедуре мацерирования получается хорошая суспензия жизнеспособных

клеток печени (гепатоцитов).

 Кальций не могут заменить для поддержания прочности контакта

 другие  двухвалентные ионы: магний, марганец, кадмий, стронций.

Значит дело не только в заряде иона, важен и его радиус.

(у кальция он 0,97 ангстрем, у магния – 0,67, ……), как видно - требования к величине

радиуса иона весьма строги. Присутствие кальция необходимо для поддержания

прочности межклеточного контакта, в его отсутствии контакт настолько ослабевает,

при давлении на ткань разрушается он, а мембраны клеток остаются целыми. В

присутствии кальция – разрываются клеточные мембраны, т.к. контакты оказываются

 прочнее. Воспроизведя метод Комана, мы получили количественную оценку

прочности сцепления клеток печени – 0,1 мг на клетку. После инкубации в среде

 без кальция эта величина уменьшается до 0,01 мг.

                Если после 40 минутной инкубации кусочков печени в бескальциевой

среде в неё добавить физиологическую концентрацию кальция (10 в минус 3 –ьей

степени моль), то через 0,5 часа прочность сцепления восстановится. Но, если

инкубация в бескальциевой среде длится более 1,5 часов – добавление кальция

не способно восстановить прочность сцепления клеток. Было естественно

 предположить, что за эти 50-60 минут из пространства межклеточного

межклеточного контакта вымывается нечто, что в норме вместе с кальцием

образует прочный «цемент», своеобразный клей, который и определяет

основную долю силы сцепления клеток, при этом «геометрия» химических групп,

этого «клея», связывающих кальций должна быть строго определённой. Всё

говорило в пользу представления о макромолекулярной природе «клея».

                Эту гипотезу было не трудно проверить: пропустив через сефадекс

среду, в которой  1,5 часа инкубировались кусочки печени, мы выделили

фракцию, содержащую макромолекул молекулярной массой 50-70 тысяч дальтон.

Сконцентрировав эту фракцию в 10-15 раз, мы получили активное начало, способное

восстанавливать прочность сцепления клеток печени, при добавление её вместе

с кальцием к кусочкам печени, пролежавшим в среде  без кальция более 1,5 часов!

Так впервые был выделен межклеточный клей, названный нами контактин. Пока

всё это кажется мало интересным.

                Но когда, мы таким же способом выделили контактины из тканей лёгкого

и почек, то оказалось, что действие контактинов строго органо специфично. А когда

выделили контактины из печени крыс, курицы и даже карпа, то оказалось, что они

способны восстанавливать контакты, также как и мышиный контактин. Это уже

интересно: строгая органная специфичность и полное отсутствие специфичности

даже у представителей разных классов.

                Необычной оказалась и дозовая зависимость эффекта: она имела колоколо-

образный вид. Эти факты наводили на такие предположения:

1)      Контактины ответственны за органо специфическую адгезию и это очень

 древняя и консервативная система;

2)      Механизм действия самого контактина можно уподобить пауку со мно-

гими  «лапами»: когда концентрация молекул становится слишком велика

«паук» связывается с рецепторами мембран только «одной лапой» и

не может осуществить склеивание противолежащих мембран.

 

На этом этапе работы к нам присоединилась, только что

закончившая кафедру химии природных соединений хим –фака МГУ,

 биохимик, Виктория Ямскова.     Увидавши однажды, как я мучаюсь,

     с сефадексами, выделяя контактин, она сказала: давай я помогу тебе несколько

     дней. Эти несколько дней растянулись на сорок с лишним лет.    

 Тканево специфические адгезионные факторы стали

     главной научной работой её жизни. И именно в первую очередь

 её упорству и таланту мир обязан тем, что сейчас располагает полным

набором виоргонов (виоргон - компонент контактина, обладающий

свойством тканевоспецифической адгезии и очень удобный, с технологи-

ческой точки зрения), представляющим ткани всех основных органов.

Но вернёмся к первым двадцати пяти годам нашей совместной деятельности, когда

 мы работали рука об руку и работы проводились с ещё с не фракционированным

 контактином. Целесообразно подробнее остановиться на свойствах именно

 контактина, а не на его отдельных фракций, так как весь объём биофизических

 и биологических исследований был выполнен только на неразделённом

 контактине.  На свойствах контактина следует остановиться ещё и

потому, что ведь именно цельный контактин, а не его фракции обеспечивает

нормальный контакт в природе.

                Довольно скоро от начала работ был получен и высокоочищенный контактин.

Нам очень повезло: сульфат аммония осадил все белки, находившиеся в растворе,

содержавшим контактин, кроме самого контактина. И вот с этим-то высоко

 очищенным контактином был проведён основной объём исследований.

                Вспомним: при установлении контакта клетки перестают делиться (точнее

они не вступают в синтез ДНК). Было естественно проверить, как влияют контактины

на синтез ДНК в культуре клеток и в организме. Оказалось, что контактины временно

и обратимо в  тканево специфично подавляют синтез ДНК и в культуре и в

организме. Этот эффект тканево специфичен и наступает он 5-6 часов, после того

как произошло, вызванное добавлением контактина, усиление межклеточных

контактов. И дозовые зависимости обоих эффектов одинаковы. Следовательно,

именно контактины являются теми, давно искомыми эндогенными факторами,

подавляющими бесконтрольное со стороны организма деление клеток! Такие

 факторы были «заочно» названы кейлонами и их безуспешно искали исследователи

 разных стран более 20 лет. И вот кейлоны найдены – это контактины. И удаётся

естественно связать два явления: контактное торможение движения и деления.
С этого момента у нас исчезли всякие сомнения в том, что мы на верном пути к

разгадке тайны опухолевой трансформации и механизма опухолевого роста.

                Здесь надо рассказать о структуре межклеточного контакта эпителиаль-

ных тканей. Они организованы однотипно: плотное соединение отделяет меж-

клеточное пространство от внеклеточной среды. Непосредственно дальше «вглубь»

контакта расположено щелевидное соединение, которое обеспечивает обмен

молекулами между клетками. Далее идёт, так называемое, «простое соединение».

В области простого соединения мембраны соседних клеток отстоят друг от друга

на расстоянии 150 ангстрем. Простое соединение занимает 90% всей площади

контакта. В семидесятые-восьмидесятые годы изучение контактов стало модным:

более десятка межнациональных групп исследователей «разобрали» на молекулы

плотное и щелевидное соединения, научились идентифицировать эти молекулы

посредством иммунно-химических методов. Но область простого соединения

оставалась как бы пустой: там иммунно-химических методов там ничего не было

 обнаружено.

                В конце 70 годов мы начали сотрудничать с кафедрой медицинского

Института Днепропетровска, руководимой проф. В.И. Архипенко. С нашей подачи

сотрудник этой кафедры В.Ф. Ушаков разработал электронно-микроскопический

метод, который позволил выявить тонкую структуру простого соединения.

Для этого он создавал через кровеносную систему перфузируемой печени

дозированное гидростатическое давление – при этом, контактирующие

мембраны соседних клеток расходились не однородно: удалось обнаружить

высоко адгезивные участки, в которых мембраны не расходились под давлением

50-70 мм. водяного столба.

          Метод Ушакова позволил воочию «увидеть» контактин. После перфузии печени

бес кальциевым раствором высоко адгезивных участков не обнаруживалось.

Но после добавления контактина высоко адгезивные участки образовывались и были

такими же, как и в контакте до его разрушения. Так было показано, что контактин

формирует высоко адгезивные участки простого соединения, которые и определяют

в основном его поочность.

                Возникает естественный вопрос: почему же контактин и высоко адгезивные

участки не были обнаружены иммунно-химическими методами? Ответ прост:

контактин, не осаждаемый высокими концентрациями сульфата аммония, относится

к S-100 белкам, которые обладают очень низкой иммуногенностью и к тому же не

аллергенны.

                А как можно понять, что контактин, образуя ВАУ, обеспечивая прочность

контакта и структурируя простое соединение, препятствуют вступлению клеток

 в стадию синтеза ДНК?

                Применив метод измерения кинетики затухания фосфоресценции при

комнатной температуре, разработанный д.б.н. В.М. Мажулем, нам удалось

показать, что контактин вызывает фазовый переход всей мембраны,

отделяющей внутреннюю среду от внеклеточной жидкости. Т.о. изменение

фазового состояния мембраны меняет граничные условия для всей управляющей

системы клетки и переключает её из режима деления в режим специализирован-

ной работы.

          Теперь читатель имеет достаточное представление о структуре и свойствах

 контакта нормальных эпителиальных клеток, истории и методах выявления

 этих свойств и механизме, посредством которого изменение контакта управляет её размножением. Самое время вернуться к проблемам возникновения опухоли и

изменения контактов по мере опухолевой прогрессии.

                Коллекция генетически чистых линий, резко отличающихся по вероятности

возникновения опухолей, описанные выше методы изучения межклеточного

контакта и контактин позволили выявить, когда появляются самые ранние отличия

в ткани предрасположенной к возникновению опухоли. Заметим, что опухоли

возникают во второй половине жизни. Когда мышата рождаются сила сцепления

клеток у всех линий одинакова. Но через 2 недели, у тех линий, у которых

спонтанные опухоли этого органа возникают редко (менее 0,1%) сила сцепления

клеток возрастает в 4-5 раз, а  у -  высоко раковых  (вероятность возникновения

опухоли почти 100%) – остаётся такой, какой была при рождении. Т.е. предраспо-

ложенность к возникновению опухоли формируется вскоре после рождения и

определяется тем, что нормальных контактов между клетками не образуется.

                Если это так, то нельзя ли эту предрасположенность устранить: инъекция

животному контактина высоко раковой линии способна временно восстановить

нормальную величину силы сцепления клеток, образовав в зоне «простого

соединения» обычное число высоко адгезивных участков. Но можно ли сделать так,

чтобы это состояние контакта у животных высоко раковой линии было устойчиво?

Оказывается можно и весьма просто! Совместно с дипломницей Алёны Модяновой,

О.А. Бочаровой был поставлен такой опыт: двух недельным мышатам высоко

раковой линии ежедневно вводили контактин, всего десять уколов. И этого

оказалось достаточным, чтобы сила сцепления клеток устойчиво восстановилась

до нормы, было нормальное число ВАУ  в течение всей последующей жизни и,

 главное, спонтанных опухолей возникло в разы меньше, и возникли они только

у тех животных, у которых сила сцепления клеток к концу жизни всё же

опустилась ниже порога устойчивости ткани к канцерогенезу!

                Далее Бочаровой удалось получить ещё один замечательный результат.

Оказалось, что не только контактин способен, будучи введён в критический

период, когда в норме формируется прочный межклеточный контакт, предотвращать

возникновение опухолей во второй половине жизни. Этим свойством обладает и

один из наиболее эффективных адаптогенов – радиола розовая или золотой корень.

Если его вводить то же в течение 10 дней двух недельным мышатам, у них форми-

руется нормальный контакт и опухолей возникает гораздо меньше. Но такой устой-

чивый эффект можно получить только, воздействуя на контакты в критический

 период. Во взрослом состоянии удавалось получить только временное вос-

становление структуры и прочности контакта.

           Свойства межклеточных контактов, их прочность играют очень важную роль

и на последующих этапах развития опухолей. Ограничимся лишь кратким

перечнем основных фактов.

                Было показано, что все химические канцерогены и промоторы канцеро-

генеза  (так называют вещества, не способные сами по себе вызывать опухоли, но

многократно увеличивающие их выход  после даже однократного нанесения

канцерогена) обязательно снижают прочность сцепления клеток ниже порога

устойчивости (И.М. Колотыгина).

                Каждому этапу прогрессии опухоли (прогрессией опухоли называют

последовательное возрастание её злокачественности) соответствует

дискретное ослабление силы сцепления клеток. По степени ослабления

контакта и разрушения его структуры можно указать и переход опухоли

в стадию, когда резко возрастает вероятность метастазирования.

                Скорость роста опухоли определяется долей клеток, обладающих

способностью к автономному  делению. Эту долю называют пролифера-

тивным пулом опухоли. Так вот пролиферативный пул опухоли образуют

имеющие слабые межклеточные контакты.

                В 90-ые годы профессор А.И. Агеенко и его сотрудник Ерхов обнаружили, что

 в эмбриональных тканях на поверхности клеток существует молекулярный комплекс,

названный ЭПА-10, который определяет свойство контактной стимуляции деления.

Этот комплекс появляется и в опухоли, причём уже на стадии предрака, когда

клетки с характерными для опухоли особенностями метаболизма есть, но они рас-

сеяны по ткани и не образовали ещё сплошной опухолевой ткани. Эта стадия

естественно не может быть обнаружена методами, которые основаны на опреде-

лении различий в плотности (УЗИ, Рентген, томография). Не обнаруживается эта

стадия и с помощью принятых онкомаркёров типа ПСА, СА-1-15 и др. Но эта стадия

однозначно определяется методами регистрирующими изменение энергетического

метаболизма (например, глубинная радиотермометрия – РТМ) и посредством Ро-

теста – иммунологического способа определения ЭПА-10 антигена, разработанного

А.И. Агеенко и …Ерховым.

                В последнем абзаце отмечен заключительный штрих изменения

межклеточных контактов в ходе нормального онтогенеза и при

опухолевом перерождении: в эмбриональном периоде развития

активные тогда гены продуцируют поверхностный эмбриональный

антиген (ЭПА-10), который определяет свойство контактной стимуля-

ции деления клеток. Вскоре после рождения, при переходе ткани органа

на «взрослый» тип функционирования, активность генов продуцирующих

ЭПА-10 прекращается, включаются гены продуцирующие контактиныы,

формируются контакты, характерные для постэмбрионального онтогенеза

 и клетки приобретают свойства контактного торможения движения и деления.

При опухолевой трансформации происходит обратный процесс: активируются

эмбриональные гены, продуцирующие ЭПА-10, подавляются гены ответственные

за синтез контактинов, клетки утрачивают свойство контактного торможения

 деления и движения. Ткань приобретает свойства инвазивного роста и автономного

деления клеток – т.е. становится злокачественной опухолью.

                Таким образом, мы видим, что исследование свойств и изменений

межклеточных контактов позволило не только понять механизмы формиро-

ния устойчивости к опухолевому перерождению и опухолевого роста, но и

получить важные для практики результаты. Важнейшими из них являются:

1)      Создание Ро-теста, метода, позволяющего по капельки крови

определять наличие в организме опухолевого процесса, даже

на стадии предрака и осуществлять мониторинг при лечении;

2)      Выявлять по механическим свойствам ткани (например, акусти-

ческим методом) состояние предрасположенности к опухолевой

трансформации и устранять её с помощью контактинов или

других веществ в раннем детстве.   

 

 

 

 

 

 

                  

 

 

          

 

 

 

мембраны

 

       

 

               

 

 

 

 

                 

 

               

   0       В 1944 году канадский исследователь Д.Р. Коман,  с помощью микро-

 

манипулятора и калиброванных стеклянных микроигл научился измерять силу

сцепления клеток друг с другом. Тогда же им и было установлено, что сила

сцепления клеток в опухоли в 10 раз меньше, чем  исходных нормальных

тканей. Сразу стало ясно, что это отличие опухоли очень существенно для  

способности к метастазированию. Но прошло ещё 10 лет, прежде чем

 было выяснено, что это же отличие опухоли от нормальной ткани ответственного

и за самые фундаментальные свойства опухоли – её способности к инвазивному

росту и автономному, бесконтрольному со стороны организма делению

клеток.

                В 1953-1956 годах группа английских исследователей во главе с  М.

Аберкромби обнаружила, что нормальные клетки в культуре при встрече

прекращают взаимное движение и не делятся более. Клетки же опухолей при

встрече стабильного контакта не образуют, продолжают движение и беспрепятс-

твенно  делятся.

              Ещё ранее было установлено, что клетки эмбриональных тканей

позвоночных обладают свойством тканево специфической адгезии – т.е. в

суспензии «умеют» различать «своих» от «чужих», образуя агрегаты только со

своими клетками. Свойство специфической адгезии, вероятно, весьма древнее:

 клетки губок – самых примитивных и древних многоклеточных организмов, так же

 способны при контакте отличать представителей своего вида от чужого.

                Таким образом, к началу 60 годов, когда я и Алёна Модянова, моя первая

дипломница, приступили к изучению отличий межклеточных контактов нормальных

и опухолевых тканей, было понятно, что эти отличая должны иметь

прямую связь с самыми фундаментальными свойствами опухолей.

                Такая краткая историческая справка должна помочь читателю

почувствовать научную атмосферу того времени и понять причину нашей

 увлечённости – было ясное понимание, близости к разгадке природы

опухоли, механизмов, обеспечивающих её основные свойства: инвазивный

рост, способность к автономному росту и метастазированию.

                Теперь надо рассказать о свойствах межклеточных контактов.

Сделаю я это на примере контакта клеток печени. Это был наш первый

и главный объект исследования. И на то была веские причины: в отделе, руково-

димом Леоном Манусовичем Шабадом, в котором мы работали, велись

исследования химического канцерогенеза печени, была богатая коллекция

перевивных опухолей печени (гепатом) различной степени злокачественности и

большой набор генетически чистых линий мышей, у которых с существенно

разной вероятностью (от 0,1% до 100%) возникали спонтанные опухоли этого

органа. Одним словом было с чем сравнить свойства нормального контакта

клеток. Кроме того, у мышей и крыс очень удобно вызывать реакцию регенерации

печени и, следовательно, контакты клеток в опухолях можно сравнить не

только с контактами нормальной ткани в покое, но и с таковыми при её интенсивной

пролиферации (делении клеток). Надо ещё иметь в виду, что контакты клеток

в печени по строению своему и многим свойствам похожи на контакты клеток

 эпителиальных тканей других органов.

                Чтобы читателю легче было воспринять последующий материал, приведу

описание простейших опытов.  Насколько прочны межклеточные контакты в печени,

 и как можно их разрушить? Если разрезать печень на мелкие кусочки (2-3 мм.),

поместить их в питательную среду (среда 199) и, аккуратно надавливая на них

резиновой пробкой, (эта процедура называется мацерированием) попробовать

получить суспензию – ничего не получиться: клетки будут разрушены,

в суспензии останутся только ядра клеток и их обломки. Но, если приготовить 199

среду без кальция и проинкубировать  в ней кусочки печени 40-50 минут, то при

 такой же процедуре мацерирования получается хорошая суспензия жизнеспособных

клеток печени (гепатоцитов).

 Кальций не могут заменить для поддержания прочности контакта

 другие  двухвалентные ионы: магний, марганец, кадмий, стронций.

Значит дело не только в заряде иона, важен и его радиус.

(у кальция он 0,97 ангстрем, у магния – 0,67, ……), как видно - требования к величине

радиуса иона весьма строги. Присутствие кальция необходимо для поддержания

прочности межклеточного контакта, в его отсутствии контакт настолько ослабевает,

при давлении на ткань разрушается он, а мембраны клеток остаются целыми. В

присутствии кальция – разрываются клеточные мембраны, т.к. контакты оказываются

 прочнее. Воспроизведя метод Комана, мы получили количественную оценку

прочности сцепления клеток печени – 0,1 мг на клетку. После инкубации в среде

 без кальция эта величина уменьшается до 0,01 мг.

                Если после 40 минутной инкубации кусочков печени в бескальциевой

среде в неё добавить физиологическую концентрацию кальция (10 в минус 3 –ьей

степени моль), то через 0,5 часа прочность сцепления восстановится. Но, если

инкубация в бескальциевой среде длится более 1,5 часов – добавление кальция

не способно восстановить прочность сцепления клеток. Было естественно

 предположить, что за эти 50-60 минут из пространства межклеточного

межклеточного контакта вымывается нечто, что в норме вместе с кальцием

образует прочный «цемент», своеобразный клей, который и определяет

основную долю силы сцепления клеток, при этом «геометрия» химических групп,

этого «клея», связывающих кальций должна быть строго определённой. Всё

говорило в пользу представления о макромолекулярной природе «клея».

                Эту гипотезу было не трудно проверить: пропустив через сефадекс

среду, в которой  1,5 часа инкубировались кусочки печени, мы выделили

фракцию, содержащую макромолекул молекулярной массой 50-70 тысяч дальтон.

Сконцентрировав эту фракцию в 10-15 раз, мы получили активное начало, способное

восстанавливать прочность сцепления клеток печени, при добавление её вместе

с кальцием к кусочкам печени, пролежавшим в среде  без кальция более 1,5 часов!

Так впервые был выделен межклеточный клей, названный нами контактин. Пока

всё это кажется мало интересным.

                Но когда, мы таким же способом выделили контактины из тканей лёгкого

и почек, то оказалось, что действие контактинов строго органо специфично. А когда

выделили контактины из печени крыс, курицы и даже карпа, то оказалось, что они

способны восстанавливать контакты, также как и мышиный контактин. Это уже

интересно: строгая органная специфичность и полное отсутствие специфичности

даже у представителей разных классов.

                Необычной оказалась и дозовая зависимость эффекта: она имела колоколо-

образный вид. Эти факты наводили на такие предположения:

1)      Контактины ответственны за органо специфическую адгезию и это очень

 древняя и консервативная система;

2)      Механизм действия самого контактина можно уподобить пауку со мно-

гими  «лапами»: когда концентрация молекул становится слишком велика

«паук» связывается с рецепторами мембран только «одной лапой» и

не может осуществить склеивание противолежащих мембран.

 

На этом этапе работы к нам присоединилась, только что

закончившая кафедру химии природных соединений хим –фака МГУ,

 биохимик, Виктория Ямскова.     Увидавши однажды, как я мучаюсь,

     с сефадексами, выделяя контактин, она сказала: давай я помогу тебе несколько

     дней. Эти несколько дней растянулись на сорок с лишним лет.    

 Тканево специфические адгезионные факторы стали

     главной научной работой её жизни. И именно в первую очередь

 её упорству и таланту мир обязан тем, что сейчас располагает полным

набором виоргонов (виоргон - компонент контактина, обладающий

свойством тканевоспецифической адгезии и очень удобный, с технологи-

ческой точки зрения), представляющим ткани всех основных органов.

Но вернёмся к первым двадцати пяти годам нашей совместной деятельности, когда

 мы работали рука об руку и работы проводились с ещё с не фракционированным

 контактином. Целесообразно подробнее остановиться на свойствах именно

 контактина, а не на его отдельных фракций, так как весь объём биофизических

 и биологических исследований был выполнен только на неразделённом

 контактине.  На свойствах контактина следует остановиться ещё и

потому, что ведь именно цельный контактин, а не его фракции обеспечивает

нормальный контакт в природе.

                Довольно скоро от начала работ был получен и высокоочищенный контактин.

Нам очень повезло: сульфат аммония осадил все белки, находившиеся в растворе,

содержавшим контактин, кроме самого контактина. И вот с этим-то высоко

 очищенным контактином был проведён основной объём исследований.

                Вспомним: при установлении контакта клетки перестают делиться (точнее

они не вступают в синтез ДНК). Было естественно проверить, как влияют контактины

на синтез ДНК в культуре клеток и в организме. Оказалось, что контактины временно

и обратимо в  тканево специфично подавляют синтез ДНК и в культуре и в

организме. Этот эффект тканево специфичен и наступает он 5-6 часов, после того

как произошло, вызванное добавлением контактина, усиление межклеточных

контактов. И дозовые зависимости обоих эффектов одинаковы. Следовательно,

именно контактины являются теми, давно искомыми эндогенными факторами,

подавляющими бесконтрольное со стороны организма деление клеток! Такие

 факторы были «заочно» названы кейлонами и их безуспешно искали исследователи

 разных стран более 20 лет. И вот кейлоны найдены – это контактины. И удаётся

естественно связать два явления: контактное торможение движения и деления.
С этого момента у нас исчезли всякие сомнения в том, что мы на верном пути к

разгадке тайны опухолевой трансформации и механизма опухолевого роста.

                Здесь надо рассказать о структуре межклеточного контакта эпителиаль-

ных тканей. Они организованы однотипно: плотное соединение отделяет меж-

клеточное пространство от внеклеточной среды. Непосредственно дальше «вглубь»

контакта расположено щелевидное соединение, которое обеспечивает обмен

молекулами между клетками. Далее идёт, так называемое, «простое соединение».

В области простого соединения мембраны соседних клеток отстоят друг от друга

на расстоянии 150 ангстрем. Простое соединение занимает 90% всей площади

контакта. В семидесятые-восьмидесятые годы изучение контактов стало модным:

более десятка межнациональных групп исследователей «разобрали» на молекулы

плотное и щелевидное соединения, научились идентифицировать эти молекулы

посредством иммунно-химических методов. Но область простого соединения

оставалась как бы пустой: там иммунно-химических методов там ничего не было

 обнаружено.

                В конце 70 годов мы начали сотрудничать с кафедрой медицинского

Института Днепропетровска, руководимой проф. В.И. Архипенко. С нашей подачи

сотрудник этой кафедры В.Ф. Ушаков разработал электронно-микроскопический

метод, который позволил выявить тонкую структуру простого соединения.

Для этого он создавал через кровеносную систему перфузируемой печени

дозированное гидростатическое давление – при этом, контактирующие

мембраны соседних клеток расходились не однородно: удалось обнаружить

высоко адгезивные участки, в которых мембраны не расходились под давлением

50-70 мм. водяного столба.

          Метод Ушакова позволил воочию «увидеть» контактин. После перфузии печени

бес кальциевым раствором высоко адгезивных участков не обнаруживалось.

Но после добавления контактина высоко адгезивные участки образовывались и были

такими же, как и в контакте до его разрушения. Так было показано, что контактин

формирует высоко адгезивные участки простого соединения, которые и определяют

в основном его поочность.

                Возникает естественный вопрос: почему же контактин и высоко адгезивные

участки не были обнаружены иммунно-химическими методами? Ответ прост:

контактин, не осаждаемый высокими концентрациями сульфата аммония, относится

к S-100 белкам, которые обладают очень низкой иммуногенностью и к тому же не

аллергенны.

                А как можно понять, что контактин, образуя ВАУ, обеспечивая прочность

контакта и структурируя простое соединение, препятствуют вступлению клеток

 в стадию синтеза ДНК?

                Применив метод измерения кинетики затухания фосфоресценции при

комнатной температуре, разработанный д.б.н. В.М. Мажулем, нам удалось

показать, что контактин вызывает фазовый переход всей мембраны,

отделяющей внутреннюю среду от внеклеточной жидкости. Т.о. изменение

фазового состояния мембраны меняет граничные условия для всей управляющей

системы клетки и переключает её из режима деления в режим специализирован-

ной работы.

          Теперь читатель имеет достаточное представление о структуре и свойствах

 контакта нормальных эпителиальных клеток, истории и методах выявления

 этих свойств и механизме, посредством которого изменение контакта управляет её размножением. Самое время вернуться к проблемам возникновения опухоли и

изменения контактов по мере опухолевой прогрессии.

                Коллекция генетически чистых линий, резко отличающихся по вероятности

возникновения опухолей, описанные выше методы изучения межклеточного

контакта и контактин позволили выявить, когда появляются самые ранние отличия

в ткани предрасположенной к возникновению опухоли. Заметим, что опухоли

возникают во второй половине жизни. Когда мышата рождаются сила сцепления

клеток у всех линий одинакова. Но через 2 недели, у тех линий, у которых

спонтанные опухоли этого органа возникают редко (менее 0,1%) сила сцепления

клеток возрастает в 4-5 раз, а  у -  высоко раковых  (вероятность возникновения

опухоли почти 100%) – остаётся такой, какой была при рождении. Т.е. предраспо-

ложенность к возникновению опухоли формируется вскоре после рождения и

определяется тем, что нормальных контактов между клетками не образуется.

                Если это так, то нельзя ли эту предрасположенность устранить: инъекция

животному контактина высоко раковой линии способна временно восстановить

нормальную величину силы сцепления клеток, образовав в зоне «простого

соединения» обычное число высоко адгезивных участков. Но можно ли сделать так,

чтобы это состояние контакта у животных высоко раковой линии было устойчиво?

Оказывается можно и весьма просто! Совместно с дипломницей Алёны Модяновой,

О.А. Бочаровой был поставлен такой опыт: двух недельным мышатам высоко

раковой линии ежедневно вводили контактин, всего десять уколов. И этого

оказалось достаточным, чтобы сила сцепления клеток устойчиво восстановилась

до нормы, было нормальное число ВАУ  в течение всей последующей жизни и,

 главное, спонтанных опухолей возникло в разы меньше, и возникли они только

у тех животных, у которых сила сцепления клеток к концу жизни всё же

опустилась ниже порога устойчивости ткани к канцерогенезу!

                Далее Бочаровой удалось получить ещё один замечательный результат.

Оказалось, что не только контактин способен, будучи введён в критический

период, когда в норме формируется прочный межклеточный контакт, предотвращать

возникновение опухолей во второй половине жизни. Этим свойством обладает и

один из наиболее эффективных адаптогенов – радиола розовая или золотой корень.

Если его вводить то же в течение 10 дней двух недельным мышатам, у них форми-

руется нормальный контакт и опухолей возникает гораздо меньше. Но такой устой-

чивый эффект можно получить только, воздействуя на контакты в критический

 период. Во взрослом состоянии удавалось получить только временное вос-

становление структуры и прочности контакта.

           Свойства межклеточных контактов, их прочность играют очень важную роль

и на последующих этапах развития опухолей. Ограничимся лишь кратким

перечнем основных фактов.

                Было показано, что все химические канцерогены и промоторы канцеро-

генеза  (так называют вещества, не способные сами по себе вызывать опухоли, но

многократно увеличивающие их выход  после даже однократного нанесения

канцерогена) обязательно снижают прочность сцепления клеток ниже порога

устойчивости (И.М. Колотыгина).

                Каждому этапу прогрессии опухоли (прогрессией опухоли называют

последовательное возрастание её злокачественности) соответствует

дискретное ослабление силы сцепления клеток. По степени ослабления

контакта и разрушения его структуры можно указать и переход опухоли

в стадию, когда резко возрастает вероятность метастазирования.

                Скорость роста опухоли определяется долей клеток, обладающих

способностью к автономному  делению. Эту долю называют пролифера-

тивным пулом опухоли. Так вот пролиферативный пул опухоли образуют

имеющие слабые межклеточные контакты.

                В 90-ые годы профессор А.И. Агеенко и его сотрудник Ерхов обнаружили, что

 в эмбриональных тканях на поверхности клеток существует молекулярный комплекс,

названный ЭПА-10, который определяет свойство контактной стимуляции деления.

Этот комплекс появляется и в опухоли, причём уже на стадии предрака, когда

клетки с характерными для опухоли особенностями метаболизма есть, но они рас-

сеяны по ткани и не образовали ещё сплошной опухолевой ткани. Эта стадия

естественно не может быть обнаружена методами, которые основаны на опреде-

лении различий в плотности (УЗИ, Рентген, томография). Не обнаруживается эта

стадия и с помощью принятых онкомаркёров типа ПСА, СА-1-15 и др. Но эта стадия

однозначно определяется методами регистрирующими изменение энергетического

метаболизма (например, глубинная радиотермометрия – РТМ) и посредством Ро-

теста – иммунологического способа определения ЭПА-10 антигена, разработанного

А.И. Агеенко и …Ерховым.

                В последнем абзаце отмечен заключительный штрих изменения

межклеточных контактов в ходе нормального онтогенеза и при

опухолевом перерождении: в эмбриональном периоде развития

активные тогда гены продуцируют поверхностный эмбриональный

антиген (ЭПА-10), который определяет свойство контактной стимуля-

ции деления клеток. Вскоре после рождения, при переходе ткани органа

на «взрослый» тип функционирования, активность генов продуцирующих

ЭПА-10 прекращается, включаются гены продуцирующие контактиныы,

формируются контакты, характерные для постэмбрионального онтогенеза

 и клетки приобретают свойства контактного торможения движения и деления.

При опухолевой трансформации происходит обратный процесс: активируются

эмбриональные гены, продуцирующие ЭПА-10, подавляются гены ответственные

за синтез контактинов, клетки утрачивают свойство контактного торможения

 деления и движения. Ткань приобретает свойства инвазивного роста и автономного

деления клеток – т.е. становится злокачественной опухолью.

                Таким образом, мы видим, что исследование свойств и изменений

межклеточных контактов позволило не только понять механизмы формиро-

ния устойчивости к опухолевому перерождению и опухолевого роста, но и

получить важные для практики результаты. Важнейшими из них являются:

1)      Создание Ро-теста, метода, позволяющего по капельки крови

определять наличие в организме опухолевого процесса, даже

на стадии предрака и осуществлять мониторинг при лечении;

2)      Выявлять по механическим свойствам ткани (например, акусти-

ческим методом) состояние предрасположенности к опухолевой

трансформации и устранять её с помощью контактинов или

других веществ в раннем детстве.   

 

 

 

 

 

 

               

 

 

 

 

                 

 

               

   

 

               

 

 

0       В 1944 году канадский исследователь Д.Р. Коман,  с помощью микро-

манипулятора и калиброванных стеклянных микроигл научился измерять силу

сцепления клеток друг с другом. Тогда же им и было установлено, что сила

сцепления клеток в опухоли в 10 раз меньше, чем  исходных нормальных

тканей. Сразу стало ясно, что это отличие опухоли очень существенно для  

способности к метастазированию. Но прошло ещё 10 лет, прежде чем

 было выяснено, что это же отличие опухоли от нормальной ткани ответственного

и за самые фундаментальные свойства опухоли – её способности к инвазивному

росту и автономному, бесконтрольному со стороны организма делению

клеток.

                В 1953-1956 годах группа английских исследователей во главе с  М.

Аберкромби обнаружила, что нормальные клетки в культуре при встрече

прекращают взаимное движение и не делятся более. Клетки же опухолей при

встрече стабильного контакта не образуют, продолжают движение и беспрепятс-

твенно  делятся.

              Ещё ранее было установлено, что клетки эмбриональных тканей

позвоночных обладают свойством тканево специфической адгезии – т.е. в

суспензии «умеют» различать «своих» от «чужих», образуя агрегаты только со

своими клетками. Свойство специфической адгезии, вероятно, весьма древнее:

 клетки губок – самых примитивных и древних многоклеточных организмов, так же

 способны при контакте отличать представителей своего вида от чужого.

                Таким образом, к началу 60 годов, когда я и Алёна Модянова, моя первая

дипломница, приступили к изучению отличий межклеточных контактов нормальных

и опухолевых тканей, было понятно, что эти отличая должны иметь

прямую связь с самыми фундаментальными свойствами опухолей.

                Такая краткая историческая справка должна помочь читателю

почувствовать научную атмосферу того времени и понять причину нашей

 увлечённости – было ясное понимание, близости к разгадке природы

опухоли, механизмов, обеспечивающих её основные свойства: инвазивный

рост, способность к автономному росту и метастазированию.

                Теперь надо рассказать о свойствах межклеточных контактов.

Сделаю я это на примере контакта клеток печени. Это был наш первый

и главный объект исследования. И на то была веские причины: в отделе, руково-

димом Леоном Манусовичем Шабадом, в котором мы работали, велись

исследования химического канцерогенеза печени, была богатая коллекция

перевивных опухолей печени (гепатом) различной степени злокачественности и

большой набор генетически чистых линий мышей, у которых с существенно

разной вероятностью (от 0,1% до 100%) возникали спонтанные опухоли этого

органа. Одним словом было с чем сравнить свойства нормального контакта

клеток. Кроме того, у мышей и крыс очень удобно вызывать реакцию регенерации

печени и, следовательно, контакты клеток в опухолях можно сравнить не

только с контактами нормальной ткани в покое, но и с таковыми при её интенсивной

пролиферации (делении клеток). Надо ещё иметь в виду, что контакты клеток

в печени по строению своему и многим свойствам похожи на контакты клеток

 эпителиальных тканей других органов.

                Чтобы читателю легче было воспринять последующий материал, приведу

описание простейших опытов.  Насколько прочны межклеточные контакты в печени,

 и как можно их разрушить? Если разрезать печень на мелкие кусочки (2-3 мм.),

поместить их в питательную среду (среда 199) и, аккуратно надавливая на них

резиновой пробкой, (эта процедура называется мацерированием) попробовать

получить суспензию – ничего не получиться: клетки будут разрушены,

в суспензии останутся только ядра клеток и их обломки. Но, если приготовить 199

среду без кальция и проинкубировать  в ней кусочки печени 40-50 минут, то при

 такой же процедуре мацерирования получается хорошая суспензия жизнеспособных

клеток печени (гепатоцитов).

 Кальций не могут заменить для поддержания прочности контакта

 другие  двухвалентные ионы: магний, марганец, кадмий, стронций.

Значит дело не только в заряде иона, важен и его радиус.

(у кальция он 0,97 ангстрем, у магния – 0,67, ……), как видно - требования к величине

радиуса иона весьма строги. Присутствие кальция необходимо для поддержания

прочности межклеточного контакта, в его отсутствии контакт настолько ослабевает,

при давлении на ткань разрушается он, а мембраны клеток остаются целыми. В

присутствии кальция – разрываются клеточные мембраны, т.к. контакты оказываются

 прочнее. Воспроизведя метод Комана, мы получили количественную оценку

прочности сцепления клеток печени – 0,1 мг на клетку. После инкубации в среде

 без кальция эта величина уменьшается до 0,01 мг.

                Если после 40 минутной инкубации кусочков печени в бескальциевой

среде в неё добавить физиологическую концентрацию кальция (10 в минус 3 –ьей

степени моль), то через 0,5 часа прочность сцепления восстановится. Но, если

инкубация в бескальциевой среде длится более 1,5 часов – добавление кальция

не способно восстановить прочность сцепления клеток. Было естественно

 предположить, что за эти 50-60 минут из пространства межклеточного

межклеточного контакта вымывается нечто, что в норме вместе с кальцием

образует прочный «цемент», своеобразный клей, который и определяет

основную долю силы сцепления клеток, при этом «геометрия» химических групп,

этого «клея», связывающих кальций должна быть строго определённой. Всё

говорило в пользу представления о макромолекулярной природе «клея».

                Эту гипотезу было не трудно проверить: пропустив через сефадекс

среду, в которой  1,5 часа инкубировались кусочки печени, мы выделили

фракцию, содержащую макромолекул молекулярной массой 50-70 тысяч дальтон.

Сконцентрировав эту фракцию в 10-15 раз, мы получили активное начало, способное

восстанавливать прочность сцепления клеток печени, при добавление её вместе

с кальцием к кусочкам печени, пролежавшим в среде  без кальция более 1,5 часов!

Так впервые был выделен межклеточный клей, названный нами контактин. Пока

всё это кажется мало интересным.

                Но когда, мы таким же способом выделили контактины из тканей лёгкого

и почек, то оказалось, что действие контактинов строго органо специфично. А когда

выделили контактины из печени крыс, курицы и даже карпа, то оказалось, что они

способны восстанавливать контакты, также как и мышиный контактин. Это уже

интересно: строгая органная специфичность и полное отсутствие специфичности

даже у представителей разных классов.

                Необычной оказалась и дозовая зависимость эффекта: она имела колоколо-

образный вид. Эти факты наводили на такие предположения:

1)      Контактины ответственны за органо специфическую адгезию и это очень

 древняя и консервативная система;

2)      Механизм действия самого контактина можно уподобить пауку со мно-

гими  «лапами»: когда концентрация молекул становится слишком велика

«паук» связывается с рецепторами мембран только «одной лапой» и

не может осуществить склеивание противолежащих мембран.

 

На этом этапе работы к нам присоединилась, только что

закончившая кафедру химии природных соединений хим –фака МГУ,

 биохимик, Виктория Ямскова.     Увидавши однажды, как я мучаюсь,

     с сефадексами, выделяя контактин, она сказала: давай я помогу тебе несколько

     дней. Эти несколько дней растянулись на сорок с лишним лет.    

 Тканево специфические адгезионные факторы стали

     главной научной работой её жизни. И именно в первую очередь

 её упорству и таланту мир обязан тем, что сейчас располагает полным

набором виоргонов (виоргон - компонент контактина, обладающий

свойством тканевоспецифической адгезии и очень удобный, с технологи-

ческой точки зрения), представляющим ткани всех основных органов.

Но вернёмся к первым двадцати пяти годам нашей совместной деятельности, когда

 мы работали рука об руку и работы проводились с ещё с не фракционированным

 контактином. Целесообразно подробнее остановиться на свойствах именно

 контактина, а не на его отдельных фракций, так как весь объём биофизических

 и биологических исследований был выполнен только на неразделённом

 контактине.  На свойствах контактина следует остановиться ещё и

потому, что ведь именно цельный контактин, а не его фракции обеспечивает

нормальный контакт в природе.

                Довольно скоро от начала работ был получен и высокоочищенный контактин.

Нам очень повезло: сульфат аммония осадил все белки, находившиеся в растворе,

содержавшим контактин, кроме самого контактина. И вот с этим-то высоко

 очищенным контактином был проведён основной объём исследований.

                Вспомним: при установлении контакта клетки перестают делиться (точнее

они не вступают в синтез ДНК). Было естественно проверить, как влияют контактины

на синтез ДНК в культуре клеток и в организме. Оказалось, что контактины временно

и обратимо в  тканево специфично подавляют синтез ДНК и в культуре и в

организме. Этот эффект тканево специфичен и наступает он 5-6 часов, после того

как произошло, вызванное добавлением контактина, усиление межклеточных

контактов. И дозовые зависимости обоих эффектов одинаковы. Следовательно,

именно контактины являются теми, давно искомыми эндогенными факторами,

подавляющими бесконтрольное со стороны организма деление клеток! Такие

 факторы были «заочно» названы кейлонами и их безуспешно искали исследователи

 разных стран более 20 лет. И вот кейлоны найдены – это контактины. И удаётся

естественно связать два явления: контактное торможение движения и деления.
С этого момента у нас исчезли всякие сомнения в том, что мы на верном пути к

разгадке тайны опухолевой трансформации и механизма опухолевого роста.

                Здесь надо рассказать о структуре межклеточного контакта эпителиаль-

ных тканей. Они организованы однотипно: плотное соединение отделяет меж-

клеточное пространство от внеклеточной среды. Непосредственно дальше «вглубь»

контакта расположено щелевидное соединение, которое обеспечивает обмен

молекулами между клетками. Далее идёт, так называемое, «простое соединение».

В области простого соединения мембраны соседних клеток отстоят друг от друга

на расстоянии 150 ангстрем. Простое соединение занимает 90% всей площади

контакта. В семидесятые-восьмидесятые годы изучение контактов стало модным:

более десятка межнациональных групп исследователей «разобрали» на молекулы

плотное и щелевидное соединения, научились идентифицировать эти молекулы

посредством иммунно-химических методов. Но область простого соединения

оставалась как бы пустой: там иммунно-химических методов там ничего не было

 обнаружено.

                В конце 70 годов мы начали сотрудничать с кафедрой медицинского

Института Днепропетровска, руководимой проф. В.И. Архипенко. С нашей подачи

сотрудник этой кафедры В.Ф. Ушаков разработал электронно-микроскопический

метод, который позволил выявить тонкую структуру простого соединения.

Для этого он создавал через кровеносную систему перфузируемой печени

дозированное гидростатическое давление – при этом, контактирующие

мембраны соседних клеток расходились не однородно: удалось обнаружить

высоко адгезивные участки, в которых мембраны не расходились под давлением

50-70 мм. водяного столба.

          Метод Ушакова позволил воочию «увидеть» контактин. После перфузии печени

бес кальциевым раствором высоко адгезивных участков не обнаруживалось.

Но после добавления контактина высоко адгезивные участки образовывались и были

такими же, как и в контакте до его разрушения. Так было показано, что контактин

формирует высоко адгезивные участки простого соединения, которые и определяют

в основном его поочность.

                Возникает естественный вопрос: почему же контактин и высоко адгезивные

участки не были обнаружены иммунно-химическими методами? Ответ прост:

контактин, не осаждаемый высокими концентрациями сульфата аммония, относится

к S-100 белкам, которые обладают очень низкой иммуногенностью и к тому же не

аллергенны.

                А как можно понять, что контактин, образуя ВАУ, обеспечивая прочность

контакта и структурируя простое соединение, препятствуют вступлению клеток

 в стадию синтеза ДНК?

                Применив метод измерения кинетики затухания фосфоресценции при

комнатной температуре, разработанный д.б.н. В.М. Мажулем, нам удалось

показать, что контактин вызывает фазовый переход всей мембраны,

отделяющей внутреннюю среду от внеклеточной жидкости. Т.о. изменение

фазового состояния мембраны меняет граничные условия для всей управляющей

системы клетки и переключает её из режима деления в режим специализирован-

ной работы.

          Теперь читатель имеет достаточное представление о структуре и свойствах

 контакта нормальных эпителиальных клеток, истории и методах выявления

 этих свойств и механизме, посредством которого изменение контакта управляет её размножением. Самое время вернуться к проблемам возникновения опухоли и

изменения контактов по мере опухолевой прогрессии.

                Коллекция генетически чистых линий, резко отличающихся по вероятности

возникновения опухолей, описанные выше методы изучения межклеточного

контакта и контактин позволили выявить, когда появляются самые ранние отличия

в ткани предрасположенной к возникновению опухоли. Заметим, что опухоли

возникают во второй половине жизни. Когда мышата рождаются сила сцепления

клеток у всех линий одинакова. Но через 2 недели, у тех линий, у которых

спонтанные опухоли этого органа возникают редко (менее 0,1%) сила сцепления

клеток возрастает в 4-5 раз, а  у -  высоко раковых  (вероятность возникновения

опухоли почти 100%) – остаётся такой, какой была при рождении. Т.е. предраспо-

ложенность к возникновению опухоли формируется вскоре после рождения и

определяется тем, что нормальных контактов между клетками не образуется.

                Если это так, то нельзя ли эту предрасположенность устранить: инъекция

животному контактина высоко раковой линии способна временно восстановить

нормальную величину силы сцепления клеток, образовав в зоне «простого

соединения» обычное число высоко адгезивных участков. Но можно ли сделать так,

чтобы это состояние контакта у животных высоко раковой линии было устойчиво?

Оказывается можно и весьма просто! Совместно с дипломницей Алёны Модяновой,

О.А. Бочаровой был поставлен такой опыт: двух недельным мышатам высоко

раковой линии ежедневно вводили контактин, всего десять уколов. И этого

оказалось достаточным, чтобы сила сцепления клеток устойчиво восстановилась

до нормы, было нормальное число ВАУ  в течение всей последующей жизни и,

 главное, спонтанных опухолей возникло в разы меньше, и возникли они только

у тех животных, у которых сила сцепления клеток к концу жизни всё же

опустилась ниже порога устойчивости ткани к канцерогенезу!

                Далее Бочаровой удалось получить ещё один замечательный результат.

Оказалось, что не только контактин способен, будучи введён в критический

период, когда в норме формируется прочный межклеточный контакт, предотвращать

возникновение опухолей во второй половине жизни. Этим свойством обладает и

один из наиболее эффективных адаптогенов – радиола розовая или золотой корень.

Если его вводить то же в течение 10 дней двух недельным мышатам, у них форми-

руется нормальный контакт и опухолей возникает гораздо меньше. Но такой устой-

чивый эффект можно получить только, воздействуя на контакты в критический

 период. Во взрослом состоянии удавалось получить только временное вос-

становление структуры и прочности контакта.

           Свойства межклеточных контактов, их прочность играют очень важную роль

и на последующих этапах развития опухолей. Ограничимся лишь кратким

перечнем основных фактов.

                Было показано, что все химические канцерогены и промоторы канцеро-

генеза  (так называют вещества, не способные сами по себе вызывать опухоли, но

многократно увеличивающие их выход  после даже однократного нанесения

канцерогена) обязательно снижают прочность сцепления клеток ниже порога

устойчивости (И.М. Колотыгина).

                Каждому этапу прогрессии опухоли (прогрессией опухоли называют

последовательное возрастание её злокачественности) соответствует

дискретное ослабление силы сцепления клеток. По степени ослабления

контакта и разрушения его структуры можно указать и переход опухоли

в стадию, когда резко возрастает вероятность метастазирования.

                Скорость роста опухоли определяется долей клеток, обладающих

способностью к автономному  делению. Эту долю называют пролифера-

тивным пулом опухоли. Так вот пролиферативный пул опухоли образуют

имеющие слабые межклеточные контакты.

                В 90-ые годы профессор А.И. Агеенко и его сотрудник Ерхов обнаружили, что

 в эмбриональных тканях на поверхности клеток существует молекулярный комплекс,

названный ЭПА-10, который определяет свойство контактной стимуляции деления.

Этот комплекс появляется и в опухоли, причём уже на стадии предрака, когда

клетки с характерными для опухоли особенностями метаболизма есть, но они рас-

сеяны по ткани и не образовали ещё сплошной опухолевой ткани. Эта стадия

естественно не может быть обнаружена методами, которые основаны на опреде-

лении различий в плотности (УЗИ, Рентген, томография). Не обнаруживается эта

стадия и с помощью принятых онкомаркёров типа ПСА, СА-1-15 и др. Но эта стадия

однозначно определяется методами регистрирующими изменение энергетического

метаболизма (например, глубинная радиотермометрия – РТМ) и посредством Ро-

теста – иммунологического способа определения ЭПА-10 антигена, разработанного

А.И. Агеенко и …Ерховым.

                В последнем абзаце отмечен заключительный штрих изменения

межклеточных контактов в ходе нормального онтогенеза и при

опухолевом перерождении: в эмбриональном периоде развития

активные тогда гены продуцируют поверхностный эмбриональный

антиген (ЭПА-10), который определяет свойство контактной стимуля-

ции деления клеток. Вскоре после рождения, при переходе ткани органа

на «взрослый» тип функционирования, активность генов продуцирующих

ЭПА-10 прекращается, включаются гены продуцирующие контактиныы,

формируются контакты, характерные для постэмбрионального онтогенеза

 и клетки приобретают свойства контактного торможения движения и деления.

При опухолевой трансформации происходит обратный процесс: активируются

эмбриональные гены, продуцирующие ЭПА-10, подавляются гены ответственные

за синтез контактинов, клетки утрачивают свойство контактного торможения

 деления и движения. Ткань приобретает свойства инвазивного роста и автономного

деления клеток – т.е. становится злокачественной опухолью.

                Таким образом, мы видим, что исследование свойств и изменений

межклеточных контактов позволило не только понять механизмы формиро-

ния устойчивости к опухолевому перерождению и опухолевого роста, но и

получить важные для практики результаты. Важнейшими из них являются:

1)      Создание Ро-теста, метода, позволяющего по капельки крови

определять наличие в организме опухолевого процесса, даже

на стадии предрака и осуществлять мониторинг при лечении;

2)      Выявлять по механическим свойствам ткани (например, акусти-

ческим методом) состояние предрасположенности к опухолевой

трансформации и устранять её с помощью контактинов или

других веществ в раннем детстве.   

 

 

 

 

 

О нас говорят
Игумен Иоанн (Ермаков)
Игумен Иоанн (Ермаков)
В современном мире, когда говорят о здоровом образе жизни, в значительной степени обращают внимание на физическое здоровье, в меньшей степени на душевное и уж совсем забывают о здоровом духе. И поэтому для меня, как для священника, особенно ценно то, что участники Движения «РОД РУСИ» первостепенное значение придают внутренней духовной работе человека. Ведь если человек перестанет следить за чистотой своих мыслей, то никакие самые современные очистительные практики и высокие научные достижения медицины не спасут от проблем со здоровьем. От духовного начала, от запаса любви в душе зависит и наше здоровье, и наши социальные отношения. Любовь — это всепобеждающая сила. Она исцеляет и делает человека благополучным душевно и телесно.
Игумен Иоанн (Ермаков),
Руководитель Центра «Достоинство»
Новости
все новости

Проводившиеся длительное время научные исследования бесспорно доказали, что постоянное нарушение суточных биологических ритмов и, в первую очередь – ночной образ жизни, убивает клетки головного мозга.

Кардиологи назвали главные ошибки, которые совершают гипертоники

Почему возникает онемение пальцев и что с ним делать?

Особенно актуально, когда шалят сосуды то от потепления, то от похолодания

Напишите нам