K.Yamagiwa и K.Ichicawa в 1914, 1917 гг. были первыми, кто получил экспериментальный рак длительным смазыванием кожи кроликов каменноугольной смолой. В последующие годы каменноугольной смолой стали широко пользоваться для получения рака кожи у лабораторных животных и эту модель стали называть дегтярным раком. В 1918 г. дегтярный рак был получен Tsutsui на белой мыши, и мышь затем стала (и остается цо сих пор) главным объектом экспериментальных исследований по канцерогенезу кожи. В нашей стране дегтярный рак был воспроизведен в 20-е годы в Ленинграде — Н.Н. Петровым и Н.А. Кроткиной в одной лаборатории и В.Г. Шором с его сотрудниками в другой. Детально история первых работ по экспериментальному раку кожи и других органов рассмотрена в монографии Л.М. Шабада «Очерки экспериментальной онкологии».
В последующем важными событиями для экспериментальной онкологии вообще и для экспериментального канцерогенеза кожи в частности было открытие метаболизма химических канцерогенов, «превратившее» большинство известных канцерогенов в проканце-рогены, и открытие онкогенов.
Двухстадийный канцерогенез кожи
В действительности речь здесь идет о многостадийном канцерогенезе. но до сих пор часто говорят именно о двухстадийном канцерогенезе, во-первых, по традиции, во-вторых потому, что у первых двух стадий имеются специфические этиологические агенты, которых нетутретьей стадии. J.C. Mottram был первым, кто применил двухстадийное использование химических агентов в индукции опухолей кожи: однократное нанесение субканцерогенной дозы бензпирена (БП) на кожу мышей с последующим многократным нанесением сильного раздражителя — кротонового масла.
Термины «инициация » и «промоция » были введены С. Friedwald и Н. Rous в 1944 г. а концепция двухстадийного канцерогенеза изложена в статье L. Berenblum и P.Shubik. Были сформулированы «правила» инициации-промоции. Доза канцерогена-инициатора должна быть или вообще неканцерогенной или вызывать небольшое количество неозлокаче-ствляющихся папиллом. Такой дозой ДМБА (7,12-диметилбензантрацен), который чаще всего используется как инициатор, является 10-50 мкг
Промотором называют агент, стимулирующий канцерогенез при его применении только после прекращения действия канцерогена (инициатора); коканцерогеном — агент, усиливающий канцерогенез при его применении до или одновременно с инициатором то есть влияющий на стадию инициации.
Единственным эффектом инициирующей дозы является реакция инициатора или продуктов его метаболизма с нуклеофильными центрами, приводящая к стойкому повреждению ДНК, передаваемому последующим поколениям клеток, которые оказываются чув-твительными к действию промоторов.
Ранние изменения, вызываемые в коже канцерогенными ПАУ (полициклические ароматические углеводороды), неспецифичны и выражаются в развитии некротических изменений в эпидермисе, эрозий и изъязвлений. Подробно это описано Л.М.Шабадом.
Промотор ТФА (12-0-тетрадеканоилфорбол-13-ацетат) при нанесении его на кожу вызывает вакуолизацию клеток эпидермиса, пик-ноз ядер, в последующем наступают регенеративные изменения с утолщением эпидермиса. Многие химиические вещества, не имеющие отношения к канцерогенезу, могут вызывать в коже указанные изменения, но особенностью повторного действия промоторов является их способность вызывать и поддерживать длительную гиперплазию эпидермиса. Такой способностью не обладают обычные химические раздражители. Стойкая гиперплазия эпидермиса кожи мышей считается показателем промотор-ных свойств вещества. Длительное нанесение ТФА на кожу хомячков не вызывет стойкой гиперплазии, но ТФА и не является промотором у этого вида животных
Другой специфической особенностью действия промоторов считалась индукция ими так называемых темных клеток — кератиноцитов базального слоя с темными зернами в цитоплазме. Указывалось, что до 10% клеток базального слоя при действии истинных промоторов могут быть темными кератиноцитами. В дальнейшем, однако, это направление развития не получило.
Инициация является необратимой: даже если нанесение промотора начинается через много месяцев после однократного воздействия инициатора, это приводит к появлению папиллом. Наоборот, промоция скорее обратима. Промотор должен наноситься длительно и часто, 1-2 раза в неделю. При прекращении его действия часть уже появившихся папиллом может регрессировать, другие папилломы продолжают расти, но прекращается появление новых папиллом.
Если промежутки между нанесениями промотора увеличиваются до 4 недель, эффект резко ослабевает. Обратимость действия промоторов является относительной: на далеко зашедшей стадии опухолевой прогрессии (независимая прогрессия) прекращение действия промотора может лишь замедлить процесс озлокачествления, но не останавливает его.
Одним из основных положений гипотезы о двухфазном развитии опухолей было допущение о не канцерогенности кротонового маела. В последующем, однако, было показано, что кротоновое масло является истинным канцерогеном, хотя и более слабым, чем БП, MX бета-метилхолантрен) и ДМБА. В одних работах кротоновое масло вызвало папилломы у 50% мыщей через год после начала его нанесения, в других — в еще более ранние сроки и с развитием в части случаев злокачественных опухолей. В ряде опытов смазывание кожи кротоновым маслом, помимо папиллом кожи, вызвало аденомы легких и рак молочной железы, а при кормлении — папилломы преджелудка. 12-#-тетрадеканоилфорбол-13-ацетат (ТФА), выделенный из кротонового масла и оказавшийся более сильным промотором, является также и более сильным канцерогеном, чем кротоновое масло — у 50% мышей папилломы развивались через 24-32 недели после начала смазывания.
Канцерогенные свойства были обнаружены и удругих веществ, обладавших промоторными свойствами: фенола, триэтиленгликоля, твина-60, антралина. Таким образом, возникшие в начале создания гипотезы об инициации — промоции представления о «чистых» промоторах не оправдались. Не существует, естественно, и чистых инициаторов, то есть агентов, обладающих инициирующими, но не канцерогенными свойствами. Все инициаторы — истинные канцерогены или проканцерогены. Сильный инициатор бета-пропиолактон (он не нуждается в метаболической активации) вызывает папилломы у мышей, рак и меланотические опухоли у хомячков. Но канцерогены-инициаторы различаются по степени инициирующей активности. Среди ПАУ наиболее сильным инициатором является ДМБА — под «силой» инициатора подразумевается минимальное количество данного вещества, необходимое для инициирующего эффекта. Более слабым инициатором является MX и еще более слабым БП. Инициирующими свойствами при нанесении на кожу обладает системный канцероген JV-нитрозометилмочевина (опухоли нервной системы, лим-фомы и др.), но он не является канцерогеном для кожи мышей.
Одним из главных правил инициации — промоции является порядок применения. сначала инициатор, затем промотор, при обратном порядке опухоли не возникают. Это общее и всеми признаваемое положение, из которого, однако, имеются исключения. В ряде опытов предварительное воздействие кротонового масла, производимое за сутки до нанесения канцерогена (то есть в период максимального синтеза ДНК), существенно усиливало эффект обычной комбинации «канцероген—кротоновое масло». Дело здесь было, очевидно, не в промоторных или канцерогенных свойствах кротонового масла, а в стимуляции синтеза ДНК аналогичный эффект наблюдали под действием скипидара и скарификации.
В связи с установлением факта канцерогенности кротонового масла и выделенного из него ТФА было высказано мнение, что эффект инициации — промоции — это простой аддитивный эффект комбинации двух слабых канцерогенов. Кроме того, характерный эффект комбинации канцерогена с кротоновым маслом проявляется лишь в определенном интервале доз. Когда кротоновое масло (или твин) применяли в высоких дозах, результат от их комбинации мало чем отличался от аддитивного эффекта двух канцерогенов. В опытах «канцероген — кротоновое масло» был получен результат, аналогичный наблюдаемому при последовательном нанесении двух разных канцерогенов или прерывистом нанесении одного и того же канцерогена. В комбинации с канцерогенами кротоновое масло, даваемое в больших дозах, ведет себя как истинный канцероген, увеличивая частоту развития папиллом и злокачественных опухолей и сокращая их латентный период.
Указывалось также, что один из важных признаков инициации — промоции — множественные папилломы и их регрессия — может наблюдаться и при действии только канцерогенов, например, при однократном нанесении на кожу больших доз ДМБА.
Таким образом, мнение о сходстве эффектов комбинации «канцероген — кротоновое масло » с эффектами от комбинации истинных канцерогенов отнюдь не лишено оснований. Однако проявления феномена инициации — промоции в виде развития опухолей у 100% животных при их отсутствии у каждого из агентов, взятых по отдельности, огромного количества папиллом (по нескольку десятков у одной мыши) и их регрессия не сопоставимы по своим масштабам с наблюдаемыми при действии канцерогенов или их комбинации, то есть нет оснований говорить о неспецифичности самого феномена. В последние 10-15 лет эффекты промоторов начали вновь широко изучаться во всем мире.
