Отже, сучасна наука розглядає рак як особливу категорію клітинного успадкування.
Пухлини-це насамперед молекулярна хвороба мутаційної природи. У генетичній програмі існують численні гени, що кодують або регулюють розмноження клітин, збільшення клітинної маси, диференціювання клітин, які створюють спеціалізовані тканини та органи.
Найчастіше ознака злоякісності клітин (втрата диференційованості, можливостей реагувати на сигнали інших клітин організму, неконтрольована проліферація) зумовлюється гомозиготним комплексом мутантних алелів, тобто наявністю двох мутацій в певному локусі гомологічних хромосом.
Однією з характерних ознак життя є безперервне руйнування і відновлення живої матерії. Пухлинні клітини здатні швидко і безмежно розмножуватись, нездатні до диференціації і не підпорядковуваються тим механізмам, які регулюють процеси клітинного поділу і диференціації в нормальному організмі. Клітини пухлини завдають великої шкоди організму, відбираючи у нього продукти живлення, отруюючи їх речовинами, що утворюються в процесі порушеного обміну речовин, стискаючи навколишні тканини, а іноді і вростаючи в них. Пухлинні клітини відрізняються від відповідних нормальних своїм розміром, формою, і взаєморозташуванням (Напалков, 1989).
Звичайно пухлинні клітини більші, але особливо характерна мінливість їх розміру: в одній і тій же пухлині зустрічаються як більші, так і менші клітини. Це стосується і форми пухлинних клітин, тому що серед них звичайно бувають круглі, овальні та інші. Якщо для будови кожної тканини характерне певне взаєморозміщення клітинних елементів, наприклад розміщення їх в певну кількість рядів, то в пухлинній тканині цієї комплексності немає, і клітини в пухлині знаходяться ніби в безпорядку. Утворюючи місцями групи, які за своєю будовою нагадують тканину, з якої утворилась пухлина, а місцями скупчення, по яких іноді навіть важко визначити, з якої тканини ця пухлина утворилася.
Для того щоб відбувався безперервний ріст тканини необхідне безперервне утворення «будівельного» матеріалу, необхідне джерело енергії і, нарешті, ферменти, які б забезпечували як каталізатори інтенсивне протікання цих процесів. Будівельним матеріалом для клітини є білки, які разом з нуклеїновими кислотами, жироподібними речовинами (ліпоїдами) і вуглеводами утворюють в основному ядро і протоплазму клітин.
Білки-це складні комплекси з 20 амінокислот. Встановлено, що послідовність розміщення амінокислот в білку визначається послідовністю нуклеотидів у певній ділянці молекули нуклеїнової кислоти. Тому послідовність нуклеотидів у нуклеїновій кислоті розглядають як код, за допомогою якого закодований процес синтезу специфічного для даної клітини білка. Нуклеїнові кислоти-це складні органічні сполуки, до яких входять вуглеводі, нуклеотиди і фосфорні кислоти. Вони можуть міститися як у ядрі, так і в протоплазмі клітин. Носієм «інформації» є ядерна нуклеїнова кислота (дезоксирибонуклеїнова), яка зумовлює будову і властивості так званої інформаційної рибонуклеїнової кислоти, що утворюється в ядрі клітини і передає інформацію мікросомній рибонуклеїновій кислоті, яка в свою чергу визначає, подібно до матриці, хід синтезу білка.
З такого уявлення виходить, що при перетворенні нормальної клітини у пухлинну повинні насамперед відбуватися зміни в нуклеїнових кислотах. Зміна будови нуклеїнових кислот призводить до кількісних і якісних змін обміну білків, внаслідок чого утворення білка – його синтез-переважає над його розкладом і утворюється специфічний для даної ракової пухлини «раковий білок».
Внаслідок переважання синтезу білка над його розкладом відбувається безперервне збільшення маси пухлинної тканини. Зміни в нуклеїнових кислотах відіграють роль і в тому, що пухлинні клітини безперервно розмножуються, але не диференціюються, тобто не набувають властивостей, характерних для відповідних нормальних клітин. Якщо пухлинна клітина безперервно росте і розмножується, то вона повинна споживати велику кількість енергії, необхідної для посиленого синтезу білка. Джерелом енергії для пухлини, як і для інших тканин, є вуглеводи. Для того щоб використати цю енергію, клітина повинна перетворити глікоген (тваринний крохмаль), у вигляді якого вуглеводи відкладаються в тканинах, в розчинений стан, а потім шляхом ряду перетворень, що відбуваються без участі кисню, довести до тієї форми, яка вже окислюється(згоряє), вивільняючи енергію.
У нормальних тканинах між процесами розщеплення (що відбуваються без участі кисню), в результаті яких утворюється молочна та інші органічні кислоти, і стадією окислення існує певне співвідношення, завдяки чому вся молочна кислота на останньому етапі процесу зникає. При цьому утворюються вуглекислота і вода, також відбувається частковий зворотний синтез вуглеводів. У пухлинній тканині це співвідношення різко порушене: ракова клітина одержує необхідну для інтенсивного росту енергію головним чином завдяки розщепленню вуглеводів; здатність до окислення у неї недостатня. У зв'язку з тим, що розщеплення є, з точки зору вивільнення енергії, менш вигідним процесом, ніж окислення, пухлинна тканина змушена вживати значно більше вуглеводів, ніж нормальні тканини, і перетворювати їх не у вуглекислий газ і воду, які легко виводяться з організму, а в різні продукти неповного окислення. Внаслідок такого порушення обміну речовин у пухлинній тканині вона ніби відбирає від інших тканин необхідні продукти живлення (білок, вуглеводи) і викидає в організм (кров) продукти свого порушеного обміну і розпаду. В результаті настає загальне виснаження організму, яке є однією з характерних ознак наявності злоякісної пухлини і яке відоме під назвою ракової кахексії.
Незалежно від природи канцерогенних агентів місце додатку їх дії в клітині і кінцеві результати однакові. Змінюючи спадкову речовину клітини, вони змінюють і передану за допомогою ДНК інформацію. В результаті цієї зміни раніше впорядковані процеси розмноження і диференціювання стають некерованими.
Всі пухлини походять з однієї клітини, і отже, кожна пухлина
· є клоном, нащадком єдиної зміненої клітини організму;
· або принаймні є результатом патологічного розмноження ідентичних клітин.
Злоякісна пухлина – це катастрофа для організму. Незалежно від того, чи йде мова про рак легенів, шлунку або про лейкоз для всіх пухлин характерні деякі основні загальні риси.
Розрізняють наступні основні стадії онкогенезу:
1. При розвитку всіх пухлин після канцерогенної дії відбувається гальмування проліферації. Ця стадія називається парадоксальною фазою. Вона триває дуже недовго, але грає не останню роль в розумінні механізму розвитку пухлин. Приблизно через 10 годин після введення хімічного канцерогену в клітинах шкіряного епітелію миші знижується синтез ДНК. Зниження синтезу ДНК у ряді випадків супроводжується і іншими змінами, наприклад пошкодженням мітохондрій, ослабленням процесів бродіння (гліколітичного), а також різним ступенем дегенерації клітин.
2. Після парадоксальної фази наступає прискорене розмноження клітин, яке досягає максимуму через 2–4 діб після дії канцерогену. З'являються аномальні фігури розподілу клітин і клітини із збільшеним числом хромосом (поліплоїдія). Змінюється і тривалість клітинного циклу. Це стадія посиленого розмноження клітин (гіперплазії).
3. Третя стадія – стадія виникнення раку у власному значенні цього слова, стадія злоякісного переродження. Разом з клітинами з диплоїдним числом хромосом (у людини воно рівне 46) з'являються і такі, у яких це число менше або більше, іноді воно навіть багатократно збільшено. На відміну від нормальних клітин такі клітини названі анеуплоїдними. Збільшується число дву- і багатоядерних клітин, часто зустрічаються гігантські клітини і збільшується число клітин, що виходять зі спокою і вступаючи в клітинний цикл. Зовні це виявляється подовженням часу циклу поділу.
І ще дві особливо значні властивості: небезпечна здатність і до нестримного, агресивного розповсюдження (інвазивність), і до проникання в окружаючі тканини і органи (інфільтрація). Якщо здорові клітини, з'єднуючись одна з одною, утворюють тканини, ракові клітини відділяються від тканини пухлини. Розповсюджуються по організму, проникають до інших органів і руйнують їх (Кавецький, 1959).
Як розпізнати ракову клітину?
Нормальні і ракові клітини відрізняються один від одного не по одній якій-небудь ознаці, а по сукупності ознак.
У більшості ракових клітин є суттєва спільна риса: вони мають ембріональний характер. Ця властивість торкається як їх морфології, так і функції. Так вони володіють більш крупним в порівнянні з об'ємом цитоплазми ядром, і для них характерний більш високий рівень метаболізму, про що можна судити по інтенсивності гліколіза.
Ядро ракової клітини більше, менш правильної форми, має лопастевидні випинання.
Ядерна оболонка часто подвоюється, впячивається всередину, число пір збільшується.
Число хромосом в ракових клітинах відрізняється від числа хромосом в здорових клітинах: в одних число хромосом більше, в інших менше (анеуплоїдія).
Мітохондрії, що беруть участь в клітинному диханні мають в нормальних клітинах звичайно правильну подовжену або округлу форму; внутрішній листок подвійної мембрани утворює в порожнині мітохондрій неповні перегородки, розташовані більш менш рівномірно. На відміну від цього в ракових клітинах часто зустрічаються роздуті потворні органели неправильної форми, в яких можуть бути майже цілком зруйновані перегородки.