Е. Каудри, «Раковые клетки»
Под ред. проф. В. В. Алпатова и др.,
Издательство иностранной литературы, М., 1958 г. OCR Wincancer.Ru Приведено с некоторыми сокращениями
В результате большого числа исследований, выполненных биохимиками, мы получили много данных о ферментативной активности различных типов опухолей. Эпидермис мыши занимает особое положение, поскольку активность некоторых ферментов в этой ткани крайне низка. Например, активность сукциндегидразы (Каррузерс и Солнцева, 1947) и аденилпирофосфатазы очень низка в эпидермисе, но очень высока в плоскоклеточном раке (Робертс и Каррузерс, 1948). Изучение содержания цитохрома с в эпидермисе и в раковой опухоли при помощи новой полярографической методики (Каррузерс, 1947) показало, что в раковой опухоли активность этого фермента ниже, чем в эпидермисе (Каррузерс и Солнцева, 1948).
В анаплазированном плоскоклеточном раке активность аргиназы в 6 раз превышает норму, а в высокодифференцированной опухоли того же типа активность этого фермента в 18 раз выше, чем в нормальном эпидермисе (Робертс, 1948; Робертс и Франкел, 1949). Активность цитохромоксидазы в нормальном эпидермисе ниже, чем в плоскоклеточном раке (Каррузерс и Солнцева, 1947). Активность перечисленных ферментов в раковой опухоли выше, чем в эпидермисе; показатели их активпости в изученных опухолях в общем такие же, как и в опухолях других типов.
Если при превращении эпидермиса в плоскоклеточный рак активность сукциндегидразы, цитохромоксидазы, апиразы и других ферментов увеличивается, то в опухолях печени и мышц их активность снижается (Шнейдер и Поттер, 1943; Гринстейн, 1947). Однако активность ферментов в этих опухолях не отличается значительно от их активпости в плоскоклеточном раке. В некоторых тканях, например в печени, определенные ферментные системы исчезают или инактивируются при возникновении гепатом (Гринстейн, 1947).
Примером служит цистеиндисульфураза, которая может содержаться в индуцированных гепатомах и сохраняется в первых генерациях при перевивке данных опухолей, но впоследствии совершенно не обнаруживается в трансплантируемых гепатомах. Это справедливо и в отношении механизма, осуществляющего синтез мочевины в печени, который утрачивается в трансплантатах гепатомы крыс, а также в отношении дегидропептидазы II; активность последнего фермента в первичной опухоли примерно в 2 раза, а в трансплантатах гепатомы в 16 раз меньше, чем в нормальной печени.
Вместе с тем активность некоторых других ферментов, например щелочной фосфатазы и дезоксирибонуклеодезаминазы, выше всего в трансплантатах крысиной гепатомы, ниже в первичной опухоли и ниже всего в нормальной печени. Приведенные примеры — их число можно было бы легко увеличить — ясно показывают, что активность каждого фермента зависит от его функции в той нормальной ткани, из которой возникает данное новообразование, и от того, что происходит с этой функцией при возникновении опухоли.
Другим важным моментом является то, что при превращении, скажем, ткани печени в гепатому сложная система, состоящая из многих частей с различными функциями, превращается в опухоль, которая обычно сходна лишь с одной из таких частей. Очевидно, при этом можно ожидать полного или почти полного исчезновения некоторых ферментных систем. До сих пор не обнаружено ни одного фермента, который был бы характерен только для растущих тканей — эмбриональных и опухолевых.
В общем изучение ферментного состава опухолей не привело к каким-либо крупным открытиям, однако оно показало, что активность многих ферментов в ряде опухолей значительно ниже, чем в соответствующих исходных тканях. Полное или почти полное исчезновение активности некоторых ферментов, по-видимому, связано с морфологическими нарушениями; повышенная активность других ферментов, вероятно, связана с ускорением клеточного деления и т. д. Гринштейн (1947) удачно суммировал результаты много численных исследований по энзимологии опухолей и пришел к следующим общим выводам:
1. В каждой нормальной ткани имеется характерная для нее совокупность ферментной активности.
2. Опухоли имеют те же ферменты, что и нормальные ткани. Исключение составляют те случаи, когда фермент связан с определенным компонентом ткани, который может исчезнуть при возникновении опухоли, в результате чего исчезает и фермент, как это имеет место, например, с цистеиндисульфуразой печени.
3. Пределы колебаний активности каждого фермента и содержания различных химических веществ, например витаминов (Гринстейн, 1947; Поллак и сотр., 1942) и свободных аминокислот (Робертс и Франкел, 1949), в различных опухолях значительно уже, чем в нормальных тканях. Это положение, по-видимому, остается верным независимо от места и метода индукции опухоли, а также от вида животного.
4. Состав ферментов у различных опухолей в основном сходен.
Последующие исследования также показали, что в опухолях имеются многие из ферментов, содержащихся в нормальных тканях. Например, по Веннеру и сотр. (1952), различные перевиваемые опухоли у мышей и крыс содержат ферменты цикла лимонной кислоты и близкие к ним. Лактикодегидраза, маликодегидраза, дегидраза изолимонной кислоты, фумараза и карбоксилаза щавелево уксусной кислоты и конденсирующий фермент содержатся в опухолях примерно в таких же количествах, как и в некоторых нормальных тканях. Активность аконитазы и дегидразы а-кетоглутаровой кислоты в опухолях ниже, чем в исследованных нормальных тканях. Вайнхауз и сотр. (1951) обнаружили, что различные перевиваемые опухоли способны окислять меченую глюкозу, молочную и пальмитиновую кислоты примерно с такой же скоростью, как и соответствующая группа нормальных тканей. Наконец, Ле Паж, Мейергоф и др. показали, что в опухолях происходит быстрое превращение глюкозы в молочную кислоту через фосфорилированные промежуточные соединения по схеме Эмбдена-Мейергофа (Поттер, 1951).
Биохимические различия клеточных фракций, выделенных из нормальной печеночной ткани крысы или мыши и из гепатомы, также были предметом исследования. В гепатоме, индуцированной 4-диметиламиноазобензолом, содержание дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и сухой вес ядерной фракции больше, чем в нормальной печени, что обусловлено в первую очередь увеличением числа ядер на единицу веса. Активность сукциндогидразы и цитохромоксидазы связана главным образом с митохондриями. Активность этих ферментов в мышиной и крысиной гепатомах примерно в 5 раз меньше, чем в печени тех же животных (Шнейдер и Ходжбум, 1950а).
В опухолях митохондрий примерно на 60% меньше, чем в печени. Активность аденилпирофосфатазы в перевиваемой мышиной гепатоме 98/15 на 60% меньше, чем в ткани печени. В печени мыши большая часть активности аденилпирофосфатазы обнаруживается в ядерной и митохондриальной фракциях, тогда как в гепатоме наибольшей активностью обладают ядерная и субмикроскопическая фракции (Шнейдер и сотр., 1950). В той же опухоли активность дифосфопиридиннуклеотид-цитохром-с-редуктазы обнаружена в митохондриях и субмикроскопических частицах. В печени этот фермент локализован главным образом в субмикроскопических частицах и лишь небольшая часть его обнаруживается в митохондриях. В гепатоме фермент сосредоточен в митохондриях и микросомах, однако общее содержание этого фермента больше, чем в печени. Наибольший интерес представляет тот факт, что активность дифосфопиридиннуклеотид-цитохром-с-редуктазы в гомогенате гепатомы и во всех ее фракциях оказалась выше, чем в соответствующих фракциях нормальной печени (Ходжбум и Шнейдер, 1950).
Гомогенаты, отмытые препараты митохондрий и надосадочные фракции перевиваемой мышиной гепатомы, гепатомы, индуцированной n-диметиламиноазобензолом, в эмбриональной печени мыши окисляют октановую и гексановую кислоты значительно слабее, чем соответствующие препараты печени нормальной мыши и крысы (Бейкер и Мейстер, 1950). Митохондрии нормальной мышиной печени содержат фермент, синтезирующий n-аминогиппуровую кислоту; в гомогенатах и в митохондриях гепатомы 98/15 интенсивность этого синтеза практически равна нулю (Килли и Шнейдер, 1950). Возможно, однако, что митохондрии опухоли не способны поддерживать концентрацию аденозинтрифосфата на уровне, необходимом для синтеза n-аминогиппуровой кислоты.
Веннер и сотр. (1951) недавно высказали предположение, что митохондрии различных опухолей не могут окислять пировиноградную кислоту и другие субстраты, так как они не способны связывать дифосфопиридиннуклеотид (ДПН). Например, митохондрии печени и почки способны окислять пировиноградную кислоту без добавления дифосфопиридиннуклеотида, тогда как для окисления данного субстрата митохондриями опухолей приходится добавлять большое количество этого нуклеотида (Веннер, Спиртс и Вайнхауз, 1951; Веннер и Вайнхауз, 1953). Авторы предполагают, что этот нуклеотид не связывается митохондриями опухолей и поэтому диффундирует из них во внутриклеточную жидкость. Поскольку этот кофермент участвует в процессах анаэробного и аэробного гликолиза, то такая диффузия может объяснить высокую интенсивность аэробного гликолиза опухоли.
При помощи нового полярографического метода определения ди- и три-фосфопиридиннуклеотидов Каррузерс и Солнцева (1953) определяли содержание этих нуклеотидов в клеточных частицах нормальных и злокачественных тканей. Эти нуклеотиды обнаружены во всех клеточных частицах нормальной печени, почки, мозга и селезенки; больше всего их в надосадочной жидкости, меньше — в ядрах и митохондриях и совсем мало в микросомах (Каррузерс и Солнцева, 1954а). В опухолях общее содержание этих нуклеотидов значительно меньше, чем в печени или почке, а в микросомной фракции они не были обнаружены даже в 24 г опухолевой ткани. Как и другие исследователи, Каррузерс и Солнцева установили, что содержание митохондрий в опухолях резко уменьшено, т. е. в гепатоме значительно меньше митохондрий, чем в нормальной печени. Однако при расчете на 1 г веса или на 1 г азота содержание ди- и трифосфопиридиннуклеотидов в митохондриях гепатомы оказалось лишь на 40% меньше, чем в тех же частицах нормальной печени. Следовательно, данные, полученные Веннером и Вайнхаузом, вероятно, можно объяснить тем, что в опухолях недостаточно митохондрий, но содержание пиридиннуклеотидов в опухолевых митохондриях лишь на 40% меньше, чем в нормальной печени. Надосадочная фракция опухолей очень богата этими нуклеотидами; поэтому добавление к ней небольшого количества пиридиннуклеотидов из митохондрий вряд ли может повлиять на гликолиз, как предполагали Веннер и Вэйнхауз.
Наибольший интерес представляет отсутствие ди- и трифосфопиридиннуклеотидов в микросомной фракции опухолей, так как эти вещества не были обнаружены полярографически ни в одной из исследованных опухолей (гепатома, рабдомиосаркома, плоскоклеточный рак), хотя для исследования было взято 5—24 г ткани. В настоящее время проводится работа по выделению этих нуклеотидов и определению их содержания в клеточных частицах нормальных и злокачественных тканей.