Механизм ангиогенеза опухоли

Рост опухоли ограничивается доступностью питательных субстратов и механизмом выведения продуктов жизнедеятельности • Опухоль может стимулировать рост кровеносных сосудов (ангиогенез), которые, в свою очередь обеспечивают увеличение ее массы Способность клеток растущей опухоли к пролиферации зависит от ряда факторов, наиболее важным из которых является адекватная система кровоснабжения. Известно, что развивающаяся опухоль, т. н. первичная опухоль, может достигнуть размера лишь 0,2 мм, а затем начинает испытывать затруднения с доступом к питательным компонентам и кислороду; в то же время такой опухоли уже необходимо иметь систему выведения отходов жизнедеятельности и двуокиси углерода. Клетки, испытывающие гипоксию, могут вступить в апоптоз. Проблем не возникает, если в опухоли развилась сосудистая система. Сосуды решают вопросы, связанные со снабжением опухоли кислородом и питательными компонентами, а также с выведением отходов жизнедеятельности.

В отличие от здоровых тканей, патологическая ткань опухоли обычно не развивается вместе с артериально-венозной сетью. Вместо этого опухолевые клетки должны обеспечить рост сосудов de novo за счет примыкающих здоровых тканей. Процесс образования новых кровеносных сосудов называется нео-ангиогенез или просто ангиогенез. Он начинается, когда клетки опухоли секретируют ростовые факторы, называемые ангиогенными, которые взаимодействуют с эндотелиальными клетками, образующими капилляры в соседних здоровых тканях.

В ответ на воздействие ангиогенных факторов эти эндотелиальные клетки начинают пролиферировать и проникают в ткань опухоли, начиная формировать сосудистую сеть, которая в дальнейшем поддерживает рост опухоли. Очевидно, что в небольшой первичной опухоли клетки в течение многих лет делятся с постоянной скоростью. Несмотря на это, на протяжении этого периода масса опухоли не увеличивается. В отсутствие системы кровоснабжения клетки в такой опухоли погибают с той же скоростью, с какой они образуются. Эта гибель вызывается нехваткой кислорода (аноксия) и отравлением отходами своей жизнедеятельности. Действительно, такой может быть конечная судьба большинства первичных опухолей, образовавшихся в тканях человека.

В течение этого периода равновесия процесс диффузии обеспечивает потребность небольшой опухоли в кислороде и питательных компонентах, используя находящиеся рядом хорошо васкуляризованные ткани. После нескольких лет такого скромного клеточного деления некоторые клетки в небольшой массе опухоли внезапно приобретают способность стимулировать ангиогенез. Когда это происходит, масса опухоли вступает на путь быстрого роста. Такая быстрая смена характера роста опухоли, которая происходит в ходе многоэтапного опухолевого процесса, называется ангиогенное переключение. Этот процесс представляет собой еще один барьер, который здоровые ткани воздвигают на пути неограниченной экспансии опухолевых клеток. В некоторых опухолях формирование кровеносных сосудов не происходит в ходе одного отдельного события при многоэтапном развитии опухоли (подобно ангиогенному переключению).

Вместо этого в опухоли по мере ее роста происходит прогрессивное образование сосудов. Процесс управления ангиогенезом включает сложные кооперативные взаимодействия между клетками опухоли и соседними здоровыми клетками, которые попадают в опухоль и начинают взаимодействовать с раковыми клетками. Считается, что наряду с ангиогенными факторами, которые непосредственно высвобождаются раковыми клетками, фибробласты и макрофаги высвобождают другие важные факторы. Вместе они индуцируют образование сосудистой сети, которая отвечает всем потребностям опухоли и начинает обеспечивать ее практически неограниченным запасом питательных компонентов и кислорода. Также через опухоль могут прорасти лимфатические сосуды, которые служат для удаления отходов ее жизнедеятельности и интерстициальной жидкости.

Однако по сравнению с системой кровоснабжения лимфатические сосуды в жизни опухоли играют довольно скромную роль. В зависимости от плотности сети капилляров опухоли, различают несколько стадий ее развития. Про опухоли с плотной сетью капилляров говорят, что они сильно васкуляризованы; это часто служит причиной болей у раковых больных и указывает на агрессивно растущую популяцию раковых клеток. Наличие сосудов в опухоли создает еще более угрожающую ситуацию. Это говорит о том, что опухоль получила доступ к основным сосудам организма, что облегчило миграцию ее клеток и заселение ими отдаленных органов.