Биофизика познает рак

Акоев Инал Георгиевич

Серия: От молекулы до организма [0]
Закладки
Размер шрифта
A   A+   A++
Cкачать
Читать
Биофизика познает рак (Акоев Инал)

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Ответственный редактор член-корреспондент АН СССР А. М. Кузин

Рецензенты:

доктор биологических наук Ю. Б. Кудряшов, кандидат биологических наук М. М. Виленчик

Введение

Бурное развитие физики в XX в., проникновение как ее подходов к сложным проблемам, так и ее методов и интерпретаций результатов исследований в биологию породили быстро прогрессирующую ветвь знания — биологическую физику. Объектами исследований биофизики являются низко- и высокомолекулярные соединения, важные в биологическом отношении, разнообразные одно-и многоклеточные организмы животного и растительного мира, биоценозы. Исследуются самые общие закономерности функционирования биологических структур и осуществления биологических процессов с точки зрения физики и математики, на основе которых в дальнейшем изучаются более конкретные вопросы. Среди этих закономерностей природа сил взаимодействия, кинетика процессов, самоорганизация и эволюция систем, механизмы преобразования энергии, механизмы подвижности, восприятия, переработки и хранения информации, механизмы влияния физических факторов, пути управления системами (рис. 1).

Биологическая физика все более становится теоретической основой современной биологии и медицины. Она состоит из трех основных разделов: молекулярной биофизики, биофизики клетки и биофизики сложных процессов.

В изучение рака много полезного вносят исследования всех трех разделов современной биофизики. Сложность изучения причин и механизмов развития злокачественных заболеваний заставляет использовать различные подходы к познанию нераскрытых тайн рака. Биофизика сложных процессов предложила свои подходы к изучению проблемы рака.

Биофизика сложных процессов исследует механизмы взаимодействия разных систем как в горизонтальном плане, т. е. между системами одного уровня организации, так и в вертикальном плане — между системами разных уровней организации.

Рис. 1. Явления и объекты изучения современной биологической физики (по Г. Р. Иваницкому)

В условиях все продолжающейся дифференцировки наук и углубления знаний о физических и физико-химических основах структуры и функции отдельных биологических процессов значение биофизических исследований взаимодействия их друг с другом, а также взаимовлияния их возрастает и становится необходимым при изучении явлений, возникших в результате изменения в нескольких и разных взаимодействующих системах.

Многие болезни как раз и являются следствиями нарушений не только в каких-либо отдельных системах организма, но и нарушений взаимодействия между ними. Обычно специалисты хорошо знают изучаемую ими систему и слабо — другие системы (например, гематолог хорошо знает систему кроветворения, но хуже — эндокринную систему). В то же время даже в пределах одной системы имеется также четкая дифференциация знаний по процессам, происходящим на разных уровнях ее организации. Гематолог-клиницист — специалист по заболеваниям крови — хорошо знает проявления таких болезней в клинической картине и в традиционных показателях лабораторного анализа периферической крови и пунктатов костного мозга, но нередко он менее хорошо знает гистологическую и морфологическую основу болезни (это прерогатива морфологов и патологоанатомов) и может недостаточно знать тонкости дифференцировки и пролиферации морфологически неразличимых стволовых клеток.

Еще сложнее обстоит дело с использованием в клинике достижений экспериментальной цитологии, цитогенетики, молекулярной биофизики и молекулярной генетики. Здесь имеются свои узкие направления знаний, объединить которые с целью интерпретации состояний целого организма чрезвычайно сложно.

Незнание или слабое знание биофизики межсистемных взаимодействий в механизмах развития болезней затрудняет получение ответов на основные вопросы — почему происходят те или иные явления, почему они происходят в данной последовательности, а не в иной и т. д. Особую сложность представляют предпатологические состояния, когда нет очевидных проявлений заболевания, когда организм уже не здоров и еще не болен.

Среди заболеваний, имеющих неблагоприятный прогноз, первое место занимает рак — разнообразные злокачественные опухолевые заболевания, и среди них лейкоз — рак крови (или лейкемия — белокровие), самое распространенное заболевание после воздействия радиации и многих токсических соединений. Характерной чертой раковых заболеваний является длительный, иногда чрезвычайно длительный (до двух десятков лет и более) скрытый период до появления клинических признаков и жалоб больного.

Подходы биофизики к сложным проблемам, а также ее методы исследований сложных процессов оказались особенно ценными в изучении состояния организма в период до появления клинических форм заболевания, т. е. в предпатологический период, когда еще возможно эффективное лечение и возвращение организма к норме. Именно с позиции биофизики сложных процессов и будут ниже рассмотрены проблема рака на примере лейкоза и проблема предраковых и предлейкозных состояний.

Лейкоз — генерализованная форма рака

Рак — проблема XX века

Строго научное определение «рак» объединяет лишь злокачественные опухолевые заболевания кожи и производных его зачаткового листка. Более широкое понятие рака, распространенное, в частности, у неспециалистов и среди населения и используемое нами здесь, объединяет все злокачественные опухолевые заболевания, число которых превышает сто наименований. Среди них и быстро завершающиеся смертельным исходом саркомы некостной ткани, и вяло текущие хронические заболевания лимфатической системы, сопровождаемые нередко длительными ремиссиями (т. е. временными улучшениями здоровья). Канцерогенез (от латинского слова «канцер» — рак) описывает многоэтапный процесс перехода здоровой ткани в злокачественную, важнейший этап которого — малигнизация связан с трансформацией, т. е. с непосредственным приобретением клетками свойств злокачественности.

Главные среди этих свойств следующие: способность к безудержному размножению клеток, переставших подчиняться регулирующим механизмам организма-хозяина; способность проникать, прорастать в окружающие здоровые ткани и вызывать в них нарушения в функционировании и повреждения; способность отрываться от основной опухоли и переноситься с током крови и лимфы в другие органы и ткани и образовывать в них вторичные опухоли — метастазы; способность вызывать общие нарушения обмена веществ и отравлять организм продуктами распада опухолевых клеток.

Коварство рака связано с тем, что организм не чувствует появления начальных этапов канцерогенеза, и обычно впервые обращаются к врачу, когда началась уже прогрессия сформировавшейся опухоли (ее быстрый рост), препятствующий нормальному функционированию ряда органов. Из этого следует чрезвычайная важность исследований механизмов самых ранних этапов канцерогенеза в доклинический период.

Коварство рака связано и с бесконечным разнообразием факторов, способствующих и вызывающих рак. Поиск общих для них закономерностей также относится к первоочередным задачам исследователей.

Рак стал болезнью XX в. По числу смертельных исходов рак занимает второе место после сердечно-сосудистых заболеваний. Однако страх у населения перед угрозой заболеть раком выше, чем каким-либо другим заболеванием. Это связано как с действительным повышением частоты злокачественных заболеваний за последние 50—100 лет, так и с определенной неинформированностью населения о возможности современными лечебными средствами противостоять неотвратимому смертельному исходу, особенно в случае раннего обращения больного к врачу.

Повышение частоты злокачественных заболеваний связано с улучшением выявления рака, с увеличением средней продолжительности жизни людей и с увеличением контингента людей, имеющих контакт с различными потенциально канцерогенными факторами на работе и в окружающей среде.

Алфавит

Похожие книги

От молекулы до организма

Предложения

Copyrights and trademarks for the book, and other promotional materials are the property of their respective owners. Use of these materials are allowed under the fair use clause of the Copyright Law.