(J.A. Votýpka – časopis Neoplasma – , 1971,Bratislava- odmítnuto s konstatováním,že článek zavádí onkologii na scestí, a příhláška č. PO 6173 z 9.10.1973 Uřadu pro vynálezy a objevy v Praze 1) člen onkologické společnosti JEP.
Úvod – teorie a hypotézy o vniku nádorů u člověka v minulosti.
V minulosti se pokoušela řada autorů vysvětlit příčiny vzniku neoplastií pomocí mnoha různých teorií.(Přehledy viz citace 4,9,17,22,30,123,165) částečně aktuální parazitární teorie vyměnila během svého vývoje řadu zákonitě se zmenšujících \“původců\“.Od makroparazitů (červi), prvoků, kvasinek,plísní, bakterií až po viry, případně invisibilní viry. V atypické tkáni se hledali typičtí parazité. Původci sekundárních infekcí, kontaminující organismy byly v minulosti považovány za specifické tumurogenní agens.U této skupiny teorií scházel vždy solidní výklad molekulárního mechanismu neoplastické transformace.Vyjímku v tomto směru tvoří práce týkající se možností vřazení cizího (virového) genomu do genomu hostitelské buňky. Do skupiny teorií přikládajících značnou váhu zevním faktorům, chemickým a fyzikálním, patří především iritační teorie (VIRCHOW).
Přes nesporné experimentální úspěchy, které podporují tuto teorii je pouze polovičním konstatováním, že při vzniku neoplastií lze v mnoha případech prokázat přítomnost iritační noxy. Původní autorův výklad, že \“při vzniku neoplastií jde o následek formativního dráždění,přičemž by zevní faktor aktivoval proliferační centrum buňky\“, je jak se zdá nejblíže pravdě.Nepochopení formulace \“aktivace proliferačního centra\“ vedlo ke vzniku vedlo ke vzniku regenerační teoriii (FISCHER-WASELS).Tato teorie nicméně přispěla ke zdůraznění skutečnosti, že specifickou příčinu vzniku neoplastií je třeba hledat v procesech odehrávajících se při regeneraci.Teorie však není ničím jiným, než pouhým konstatováním makroskopicky pozorovatelných skutečností a souvislostí, obecného, nikoliv konkrétního charakteru.Velmi blízká regenerační teorie je hypotéza vzniku neoplastické transformace na základě opětovné traumatizace zjizvené tkáně (BROSH).Uvedená hypotéza experimentálně i na základě statistického šetření, svého času vyvrácená, tvoří přechod k teorii tkáňových (buněčných) odštěpů vzniklých za patologických stavů (RIBBERT).Tuto teorii lze těžko experimentálně ověřit u všech neoplastií, nespecifikuje změny v postižených buňkách a vychází z teoretického zevšeobecňování. Podobné nedostatky mají i jiné podobné teorie zabývajícíc se porušením mezibuněčných vztahů, a to i když mají v podstatě reálný základ , jsou spekulativního charakteru. Jsou to teorie o poruše tkáňového napětí(WALDEYER,THIERSCH),teorie o méněcenosti vaziva při labilitě buněčných závislostí (ROSSLE),Těžce postižitelné buněčné defekty vznikající v embyrogenezi, považuje teorie embryonálních tkáňových odštěpů (COHNHEIM) za vlastní dispozici k nádorům.V mnoha případech je tato domněnka omezena řadou nejasností (lokalizace,začátek proliferace aj.) ale především neřeší podstatu maligního zvratu v buňce. Sekundární změny při vzniku a vývinu neoplastií, případně poznatky z vývinu reprodukčních a somatických buněk byly ojediněně priorizovány a aplikovány při vzniku některých teorií. Příkladem je teorie o vzniku neopalstických změn na základě snížení povrchového napětí (E.BAUER), nebo teorie o změně chemismu krevního séra (FREUND, KAMINEROVÁ).
Za nejvýznamnější skupinu teorií považuji ty, které se dotýkají víceméně konkrétně anomálií v geomu postižené buňky. Ještě hodně obecné jsou teorie mutační (K.H.BAUER) a teorie somatické mutace (BOWERI),konkrétnější teorie reproduktivní (FARMER, MOORE, WALKER) obecně definují některé proměny ve fyziologii buněk. Přes jisté nepodstatné nedostatky uvedených tří teorií patří tyto mezi teorie nejvíce se blížící skutečnosti. Zajímavý je výklad KLEBSÚV, považovaný dříve za překonaný, v němž se autor domnívá, že se mohou spojovat jaderné substance v imigrovaných leukocytech s fixními elementy tkáně. Nadbytečná chromatinová substance by pak byla vlastní příčinou překotného dělení buněk.Tento historický výklad je zajímavý v souvislosti v uváděnou vastní teorií.
V nedávné minulosti byla, pro mnohé odborníky je zřejmá i dnes virová etiologie vzniku neoplastií.Mnohé senzační objevy virových kmenů s onkogenními účinky předčasně proklamované, jednoduchá logika a epidemiologické rozbory, ovlivnily podstatně většinu lékařské veřejnosti. U všech dosud ohlášených nálezů virů účastnících se u člověka bezprostřední neoplastické transformace je jednoznačnost závěrů problematická.Kritika zarputilého hledání specifických onkogenních virů objedujícíc se vzácně v minulosti se značně aktualizuje.Relativně vážné argumenty virového původu neoplatií (multiplicita,familiární výskyt, identifikace virových partikulí v transformovaných buňkách aj) nejsou neotřesitelné.Multiplicita nádorů může být teoreticky stejně tak důsledkem infekčních tumurogenních partikulí, které jsou menší než viry, případně jiného mechanismu, Při výskytu nádorů v jednotlivých rodinách se s určitostí spoluúčastní na pravděpodobnosti vzniku tumorů řada činitelů (faktory genetické, fyzikální, chemické aj.).Nález specifických virových partikulí lokalizovaných intracelulárně lze stejně dobře vysvětlit například náhodnou kontainací,prostým parazitisměm nebo dokonce i účastí virových partikulí na přenosu opravdového neoplastického agens (Viz podrobněji výklad vlastní teorie.) Jak se zdá, bude pokračovat v blízké budoucnosti trend v hledání jednotlivých částic menších než jsou dnes námé virové partikule, jak skromně naznačuje následující teorie. Možná se dočkáme i honby na \“vhodné tumurózní fragmenty\“ různého geneticky potencionálního materiálu, až do doby, kdy bude pochopen význam mimořádných hybridizací genomu pro evoluci organismů. Uváděná hypotetická teorie se snaží přispět k vysvětlení obecných zákonitostí tumorogenese na základě experimentálně doložených výsledků.
Vlastní navržená teorie
Neoplastická změna (transformace) vzniká jako důsledek rozsáhlých změn v molekule matriční desoxyribonukleové kyseliny buňky. Indukce změn je podmíněna průnikem vhodně deformované DNA do jádra a jejím připojením k molekule DNA žijící buňky.Různorodost neoplastií je závislá na kvalitě a kvantitě činitelů, jejichž vlivem může vznikat vhodný fragment (označený jako N-DNA t.j. neoplastická DNA) na charakteru molekulárních vazeb při začlenění do molekuly DNA buňky i na druhu postižené tkáně hostitele.Uvedené faktory mohou být pro svoji nedefinovatelnost považovány za náhodné stavy, do jisté míry však reprodukovatelné. Dojde-li k vestavění fragmentu N-DNA do molekuly DNA žijící buňky, může být změněný řetězec reduplikován v dalších generacích buněk, u kterých se v jistém stupni projeví určité anomálie, Jedním typen těchto anomálíí, z mnoha možných jsou i maligní zvraty buněk. (molekula DNA žijící buňky s napojeným fragmentem N-DNA je označena jako EN-DNA, t.j.efektivní neoplastická DNA.) Vlastní vznik neoplastií je dán počtem pravděpodobnosti, který závisí na přítomnosti následujích podmínek:
1.vhodně změněný fragment N-DNA
2.vnímavý hostitel- hostitelská buňka
jak je vysvětleno v následujích kapitolách.
1.vhodně změněný fragment
a.rozklad a metabolismus DNA
Při rozkladu buněk se uvolňují její jednotlivé součásti do okolního prostředí a podrobují se procesům, které směřují k úplné mineralizaci.Ne vždy a všude jsou zachovány podmínky pro úplný rozklad všech součástí buněk.Degradace molekuly DNA může probíhat jako děj, který je součástí metabolismu, autolýzy nebo je pod přímým vlivem činitelů prostředí.Molekula DNA je chráněna bílkovinou v nukleoproteinech.Tyto obalují a vyplňují prostory mezi dvěma komplementárními řetězci DNA, vytvářejí ve skutečnosti formu, jejímž odlitkem by byla struktura DNA.Nukleoproteiny jsou první překážkou při degradaci prostorové struktury DNA a přispívají ak k její stabilitě.(20) Odstranění bílkoviny se děje buď specifickými enzymy,nebo její denaturací.Vlastní, obnažená molekula DNA je jako celek relativně citlivá na řadu činitelů. Již malé hydrodynamické síly mohou snižovat molekulovou váhu isolovaných desoxyribonukleotidových polymerů.(23) Tyto síly způsobí roztrhání řetězce molekuly na fragmenty se zachovanou dvoupentlicovou strukturou. Vlivem x-paprsků na nejradiosensitivnější část buňky,molekulu DNA, se vysvětluje ionizace fosfátových esterových vazeb s následnými strukturálními změnami tzv.\“zlom páteře\“.Takto vznikají fragmenty, které jsou obdobné výše uvedeným po působení hydrodynamických sil.Odlišně působí UV-paprsky.Mimo teoretickou možnost denaturace bílkovinné složky nukleoproteinu, působí hydrataci basí a tvorbu dimerů v molekule isolované DNA.Tak vznikají lokální deformace na jednom, nebo na obou provazcích molekuly DNA.Mutační účinky UV-paprsků jsou dány patrně vznikem peroxidů.(12)Na spoluúčast viditelné části světla můžeme usuzovat nepřímo podle fotoreaktivace, která vede k patrně enzymatickému vyštěpení thyminových dimerů vzniklých ozářením DNA UV-paprsky.(136)Běžně dochází k denaturaci molekul DNA porušením vodíkových vazeb horizontálním štěpením.Lze toho dosáhnout například změnami hodnot pH, iontové síly, působením močoviny, zvyšováním teploty apod. V těchto případech se uvolní dva komplementární řetězce bez vertikálního (nukleotidového) rozštěpení. Mnohé prostředky z nehomogenního souboru mutagenů soustřeďují svůj účinek na změnu volných basí mimo molekulu DNA.Některé z ankylačních činidel ragují však i s fosfátovými skupinami \“páteře\“ molekuly DNA a mohou vytvářet různé vazby (například crosslinking aj.)Vetikálně dělené řetězce DNA se nemusí ze struktury molekuly uvolnit.Vodíkové vazby mezi basemi, v menší míře van der Waalsovy vazebné síly a jiné, jsou schopny udržet fragmenty s jednoduchým zlomem v řetězci.U dvojitých zlomů nutně dochází v obnažené molekule DNA k uvolnění fragmentů. (23,136)
Na metabolismu nukleoprotenů s podílí řada enzymů.Nejdříve dochází k uvolnění bílkoviny,účinkem proteás a proteináz,pepsinu a trypsinu, nebo denaturací v kyselém prostředí.Působením depolymerázy a desoxyribonukleázy (DNása) se rozštěpí DNA na zkrácené řetězce, a poté až na mononukleotidy. Mononukleotidy procházejí střevní stěnů a dostávají se do krevního oběhu. Účinkem nukleosidás vznikají nukleosidy, které se štěpí dále na pentafosfáty a dusíkaté base. (61,177)Buněčná šťáva všech orgánů člověka obsahuje nukleásy,nukleotidázy, většinou i nukleosiázu.(59)
K autolýze dochází prakticky ihned po smrti většiny buněk, kdy se uplatňují endogenní enzymy podílející se na metabolismu nukleoproteinů. Navíc stejnou úlohu mají i exogenní enzymy přítomných mikroorganismů. Jak je z uvedeného schématu patrné, je několikastupňová ochrana buňky organismu před průnikem větších fragmentů DNA relativně dokonalá.Stejně účinná může být i degradace DNA před jejím únikem do mimobuněčných prostor.Enzymů, které štěpí na různé úrovni DNA je za normálních okolností dostatek, jak zažívacím traktu, tak v tkáňovém moku, v krvi i v buňkách samotných.(7,55,142,148,150,177)Dříve než se dostane z vnějšího prostředí heterologní DNA, nebo když homologní DNA opustí poškozenou buňku musí překonat komplex činitelů namířených svým působením proti celistvosti molekuly DNA.Opomeneme-li záměrně vlastní ochranu organismu, zbývá neméně závažný vliv zevního prostředí.V životní prostředí člověka existují organismy, které vylučují enzymy podílející se na metabolismu DNA do vnějšího prostředí. Z mikroorganismů produkují například DNásu Serratia marcescens, Escherichia coli, Clostridium perfringens, Mycobacterium smegmatis, Staphylococcus pyogenes, Sarcina lutea a jistě řada dalších.(48,51,83,172,180) Schopnost tvorby extracelulárních DNás se u uvedených mikroorganismů liší i u jednotlivých kmenů v rámci druhu.Podobně produkce enzymu a jeho množství závisí na kvalitě kultivačního prostředí a podmínkách kultivace. (172). V organismu jsou DNásy obsaženy v pankreasu, slinných žlazách, játrech slezině, v mukose zažívacího traktu, v srdci, v buněčných lysozomech, jádrech apod.DNásy jsou účinné v rozmezí hodnoty pH s optimem od pH 4,5 do 7,0. Fosfomonoesterázy typu I-III podílejícíc se na štěpení DNA jsou účinné v širokém rozmezí hodnot pH od 3,4 do 9,6.Podobně jako DNásy se mohou uplatnit také fosfodiesterázy a jiné enzymy.Úloha ribonukleáz (RNásy) je patrně analogická při degradaci geneticky potencionální kyseliny ribonukleové (RNA).Právě DNásám je třeba přisuzovat klíčovou úlohu v degradaci geneticky potencionální DNA, neboť její činností vznikají malé fragmenty,které mohou být využity pouze v metabolismu buněk.
b.faktory omezující rozklad DNA
Komplex různorodých a takřka všudypřítomných činitelů je schopen degradovat nativní molekulu DNA uvolněnou z buňky do vnějšího prostředí.Dostane-li část degradované, avšak ještě geneticky aktivní DNA v do krevního oběhu zdá se,že zanedlouho molekula DNA rozštěpena činností DNás přítomných v krvi. V tomto bodě se závěry jednotlivých autorů různí.(37,42,142)Pronikne-li molekula DNA v realtivně nativním stavu, tedy s nepoškozeným bílkoviným pouzdrem, pak se přednostně aktivuje imunogenní systém organismu soustředující se na tvorbu protilátek proti cizorodým bílkovinám. Experimentálně bylo prokázáno, že purifikované celistvé nukleové kyseliny nejsou antigenní, zatímco ve spojení s bílkovinou nebo s nukleové kyseliny s degradovanou strukturou se mění v antigeny.(16,104,174) Za jistých okolností lze teoreticky předpokládat podmínky, kdy selžou všechny stupně přirozené ochrany před průnikem molekul DNA do buňky.(98) Jedním z rozhodujících činitelů, které blokují činnost enzymatického štěpení molekul DNA je přítomnost obecných enzymatických jedů a inhibitorů.(Viz podrobněji v oddíle 2c – úloha arsenu,fluóru a citranů) Při některých onemocněních se v terapii běžně používá látek, které mají povahu inhibitorů DNás, příkladem může být antimalarikum Chloroquin.(92) Možnosti, že určitá část molekuly DNA zůstane po rozpadu buňky nerozložena napomáhá i kvantitativní nepoměr mezi počtem uvolněných nativních molekul DNA a koncentrací enzymů účastnících se štěpení obalových proteinů a štěpení vlastní DNA.S tímto bodem souvisí stav,respektíve změna stavu v hodnotách teploty,vlhkosti, fáze, hodnoty pH a jiných faktorů prostředí.S koncentrací štěpících enzymů také bezprostředně souvisí nedostatek vhodných živostních podmínek pro producenty extracelulárních enzymů podílejících se na metabolismu DNA.Vzhledemk tomu,že při chraně organismu před pronikáním nukleoproteinů a částečně degradovaných molekul DNA se účastní také imunitní systém, závisí účinnost ochrany také přímo na jeho integritě a aktivitě.O rychlosti degradace struktur DNA rozhodne také forma sekundární struktury DNA v závislosti na obsahu vody. Při 90% a vyšší relativní vlhkosti je struktura citlivější na metabolickou nebo jinou degradaci, než při relativní vlhkosti nižší než 70 %. Při nižším obsahu vody (pod 70%) přechází DNA v krystalickou formu konformace A.Tuto forma je chráněna před rozkladem například ve sporách bakterií.(90) Mezi chemické faktory omezující činnost RNás proti DNásám nepatří azidy, fluoridy ani arsenitanové ionty. Naproti tomu heparin, p´-dioxydibenzylfosfát, sulfonovaný pektin, kyselina poly-L-asparagová,akridin, basická barviva, 2-aminobenzymidazol bezpečně ruší aktivitu RNásy.Jodacetát, p-merkuribenzoat, některé sloučeniny reagující s SH-skupinou, bílkoviny a redukční činidala (jako borohydrid, thioglykolát,kyanidy apod.)činnost RNás ruší. Experimentálně bylo prokázáno, že obsah DNás a RNás proti kontrole byl výrazně snížen u některých nádorových tkání.(23)
c.charakteristika vhodného fragmentu N-DNA
Vhodný fragment můžeme charakterizovat jeho velikostí a struktůrou:
Velikost fragmentu N-DNA
Stanovit přesnou velikost molekuly DNA na základě výsledků z izolačních postupů je obtížné. Šetrnost metody rozhoduje o délce molekuly a tím i o hodnotě molekulové váhy. Při extrakci molekuly DNA z mikroorganismů Escherichia coli CsCl metodou se podařilo získat fragmenty o velikosti 7-8x 10 na 6tou daltonů.Při použití šetrné lysi proti Duponolu byla izolována molekula DNA z téhož mikroorganismu o délce 1400 um.(31) Vzhledem k tomu,že úsek molekuly DNA v konformaci B dlouhý 1 um váží přibližně 2×10 na 6tou daltonů, pak by byla váha molekuly DNA dlouhé 1400 um přibližně 2,8×10 na devátou daltonů.Pomocí molekulární autografie lze stanovit dosti přesně délku molekul DNA. Na autoradiogramech CAIRNSE (68) lze pozorovat prstenčitý chromozom bakterie Escherichia coli s obvodem zhruba kolem 1400 um.Při velikosti jednoho závitu dvoušroubovice (výšce) 34 A (149,175,176) by prstenec o délce 1400um skládal z 411764 závitů s 4117641 dvojicemi basí.(Po 28 letech od napsání tohoto údaje se uvádí hodnota 4600000 bazí- poznámka přepisovatele) Při přibližném přepočtu, za předpokladu poměru basí A-T/G-C = 0,97 by molekulová váha molekuly dlouhé 1400 um činila 2,59x 10 na 9 daltonů. Různými metodami bylo dosaženo podobných výsledků.(94,106)Obsah DNA vztažen na jedno buněčné jádro se zvyšuje podle stupně fylogenetické vyspělosti organismu.
Významné rozdíly lze nalézt pouze v rámci skupin značně taxonomicky vzdálených. Například mezi zástupci kmene Chordata není zřejmý významný vzah mezi stupněm předpokládané fylogeneze a množstvím DNA v jádru buňky. V jediném jádru haploidní \“buňky\“ člověka je 340 krát více DNA než v jediné buňce Escherichia coli.(136) Za teoretického předpokladu,že DNA v lidské spermii byla jedinou celistvou molekulou a její konfigurace teoreticky odpovídala konfiguraci zjištěné v bakterii Escherichia coli, pak by její molekulová váha činila 8,81 x 10 na 11tou daltonů.Molekulová váha lidské DNA se udává i vyšší, například 3,6 x 10 na 12tou daltonů.(15,106,146)Nativní nefragmentovaná molekula DNA s molekulovou vahou 8,81 x 10 na 11 daltonů ve stejném stavu jak ji můžeme nalézt interkinetickém jádře, by měřila u člověka 46,8 cm. Pak by obsahovala přibližně 1,4 x 10 na 8mou závitů a 1,4 x 10 na devátou dvojic basí. BIER (12)udává délku molekuly téměř dvojnásobnou. V organismu člověka jsou předážně buňky diploidní, je tedy nutné předpokládat, že v každém jádře těchto buňěk budou uloženy dvě prakticky shodné molekuly DNA.Je pravděpodobné, že dvouvláknová spirála molekuly DNA v proteinovém pouzdře, patrně vícevrstevném. Průměr vlastní spirály DNA je 20 A.(181) Podle elektronoptického pozorování \“nativních\“ vláken DNA a desoxyribonukleoproteinu různého původu, lze obecně uvažovat o bílkoviném obalu do síly kolem 10 A. (60)Tak by vznikl útvar ve tvaru nitkovitého válce s průměrem 40 A a délkou 46,8 cm.Bílkovina nukleoproteinového typu je mimoto uložena ve formě vláken, které vyplňují prostor mezi polynukleotidickými řetězci.(12) Objem válce s průměrem 40 A a s délkou 46,8 cm by činil 6,07 um krychlových.(Počítáno teoreticky pro lidskou \“haploidní\“ buňku.) Objem každého jádra pravých buněk v lidském organismu, je vždy několikanásobně větší než objem dvou vláken molekul DNA s proteinovým obalem.(Mezní hodnoty: 1195 krát u lidského vajíčka až 5,8 krát větší u tukových buněk člověka) Při přibližném výpočtu kolikrát by se molekula DNA umístila do objemu jader různých buněk byl uvažován pouze objem \“prázdného\“ jádra k objemu molekuly DNA.
Vlastní DNA tvoří v jádře zhruba 12 % obsahu,histonový komplex kolem 70 %,RNA asi 3 % a lipidy necelé 4 %.Předpokládáme-li průnik vhodného fragmentu až do jádra v interkinetickém stádiu, zjistíme,že teoreticky by zde byl prostor pro umístění dalších kompletních molekul DNA.U různých buněk je však tento \“reservní\“ prostor různě veliký a může se snad měnit i v závislosti na stáří buňky.Výpočet \“volného\“ prostoru v jádře buněk, a tím i možnosti umístění vhodných fragmentů molekul DNA je představa záměrně značně zjednodušená. Tato představa nebere do úvahy stávající prostorové poměry v jádře buňky. Nicméně, lze vyvodit, že v každém jádře lidských buněk by se nalezl dostatek místa pro umístění fragmentu makromolekuly DNA s tím, že by se porušilo interní uspořádání v jádře, přesto,že by mohla morfologie jádra zůstat nedotčena.Bylo by vhodné v budoucnosti prostudovat, zda-li četnost množného umístění fragmentu není přímo úměrná velikosti jádra.
Při pronikání do buňky se uplatní s největší pravděpodobností lépe menší fragment, ale změny, které může v buňce vyvolat budou přímo závislé na jeho velikosti. Za zcela neúčinné lze považovat fragmenty s molekulovou vahou mononukleotidů a menší. Zde opět výrazně vystupuje důležitost DNás, neboť jejich činností vznikají až mononukleotidy. Z mikrobiologických studií bylo prokázáno, že části molekul DNA s molekulovou vahou řádově 10 na pátou daltonů ai vyšší pronikají do buněk. Jsou pak schopny měnit geneticky fixovaný znak nebo vlastnost.(23) Části DNA s nižší molekulovou vahou ze stejných studií vyvolávají změny v genetickém schématu daleko vzácněji.Nevýhodou všech podobných studií je to, že se omezují na sledování několika málo proměnných znaků.Pravděpodobnost, že tento sledovaný znak je obsažen v krátkém fragmentu DNA je podstatně menší než u dlouhých molekul. Tím klesá relativně i schopnost u krátkých fragmentů způsobit změny v závisloti na zmenšující se délce molekuly.Logicky lze odvodit, že menší fragmenty pronikají do buněk častěji. SDtudie při nichž bylo použito DNA obsahující značený fosfor 32 P, ukázaly naproti tomu, že rozštěpená DNA do buňky neproniká. \“vysoce\“ polymerizovaná DNA je chráněna specifickým obalem,který nedovoluje její rozštěpení v blízkosti a uvnitř buňky. Tento obal je u fragmentované DNA již značně poškozen a dochází tak k rychlejšímu rozštěpení fregmentů v těsné blízkosti buňky.Další eventualitou je možnost, že sledování osudu značeného fosforu není nešťastnější volbou. Fosfor může být z menších fragmentů odštěpen ještě před průnikem do buňky,kdežto u fragmentů větších jen z okrajových částí v nepatrné míře.Toho se mohou účastnit některé fosfatázy(nukleotidázy aj.), případně nukleofosforylázy, kdy jejich katalysací vznikají například purinová base adenin a D-1-fosforibosa. Jak se zdá nemá buňka zájem o použití již kompletních purínů a pyrimidínů z potravy snad s vyjímkou adeninu.(61) Za vyjímečných okolností existuje teoretická množnost vzniku hybridních molekul pod vlivem syntetáz a polymeráz,možnost narůstání polymeru DNA, jak uvnitř tak vně buněk.Jako extrémní případ je nutno považovat okolnost, kdy by celistvá molekula DNA pronikla do buněčného jádra a celá by se podílela na hybridizacibuňky. Tento děj by imitoval v podstatě splynutí rodičovských molekul DNA v somatických buňkách s nadpočetným řetězcem DNA. Uvedený děj je patrně velmi vzácný, především proto, že případně vzniklé zcela odlišné buněčné klony nenalézají snadno vhodně životní prostředí. Nicméně existuje již dnes řada zpráv o úspěšné hybridizaci savčích buněk v tkáňových kulturách in vitro.(84,95,118,130)
Významným zjištěním, o které se může opírat úvaha o velikosti a struktuře vhodných fragmentů vyvolávajících neoplastie je pozorování, že vlákna o určité velikosti a struktuře implantována způsobovala signifikantně vznik karcinomu u krys.Pravděpodobnost,že nádor vznikne, závisela jen na velikosti a vláknitém tvaru. Jemný prach a silnější vlákna tyto účinky neměly.Nebyl zjištěn žádný významný rozdíl mezi druhem použitého materiálu (azbest, sklo, safír).Azbest je však považován za karcinogenní.(140)Vlákna o rozměrech 1,5 um, s délkou kratší než 80 um se podílela při vhodné aplikaci na lokálním vzniku neoplasmat.(74) Při výkladu účinku je nutné vycházet z morfologických charakteristik materiálů.Lze předpokládat, že konce vláken tvrdých materiálů, měly nerovný povrch s řadou ostrých štěpných ploch.Mnohé štěpné plochy mají charakteristický tvar a rozměry. Pro zjednodušení byly provedeny praktické pokusy s vlákny inertního skla v poměru zvětšenými a bylo zjištěno: skleněná vlákna při zlomech (nezávisle na směru působení a velikosti síly) vytvářela pravidelně asi v 20 % hroty, které by odpovídaly po adekvátním změnšení mikrohrotům s rozměry 1,28 x 1,28 x 0,16 um.Dále vznikaly volné pravidelné úlomky s rozměry průměrně 8×1,28 um, a velké množství úlomků o velikosti 0,16-0,0032 um. Vlákna, která byla zakončena hroty o rozměrech 1,28 x 1,28 x 0,16 um mohla v buňce vytvořit řezy maximálně 0,32-0,10 um široké a 0,32 um dlouhé. Teoreticky by zde mohly vznikat řezy 0,16 um široké a 1,28 um hluboké. Takovéto řezy by při průměrné velikosti kulovité buňky s průměrem 20 um pronikaly bezpečně buněčnou membránou (0,007-0,027 um silnou) do cytoplasmy, přitom by buněčné jádro zůstalo neporušené.Vzniklými otvory by mohly volně pronikat fragmenty DNA s průměrem 320-960 A. Experimentálně bylo na modelu zjištěno, že v klubíčku s průměrem 320-960 A je obsažena dvoupentlicová molekula DNA s délkou 5,3-16 um, což odpovídá molekulové váze zhruba 1,01-3,06 x 10 na sedmou daltonů.Otvory v buňkách však mohou stejně dobře pronikat i jiné molekuly a některé menší viry.(Adeviry, papovaviry, pikodnaviry, arboviry, pikornaviry, reoviry, viry hepatitidy a všechny onkogenní viry.) Částice podobné velikosti jsou někdy nalézány v bezbuněčných filtrátech při různých neoplastiích, někdy jsou považovány za viry, nebo dokonce za\“ primární agens\“ odpovědné za neoplastické transformace.(179) Například NORDQUIST nalezl částice s průměrem 800-1000 A,(119) TRENTIN částice o průměru 600 A, (169) a jiní.(30) v mediu tkáňových kultur infikovaných sdenoviry lze prokázat dvě \“anigenní\“ složky označované jako antigen 1 a 3. Jsou to v podstatě nukleoproteinové partikule kulovitého průřezu v průměru 80-100 A velké.(124) Výsledky z poslední doby stále více potvrzují domněnky, že existují ještě menší jednotky patogenních agens označované předběžně jako viroidy. Jsou to v podstatě částice RNA s molekulovou vahou 2,5 x 10 ns čtvrtou až 1,2 x 10 na pátou daltonů.
Někteří badatelé vyslovují názor, že buněčné membrány jsou tekutou vrstvou.(15,91)Průnik fragmentu by byl pak relativně vzácnější. V této souvislosti však přichází do úvahy další faktor – změny tekutosti buněčné membrány například v závislosti na stáří buňky. Nabízí se pak přímá závislost mezi vznikem neoplasmat a časovým faktorem, respektive snižující se tekutostí membrány.
Struktura fragmentu N-DNA
Odpovědně lze prohlásit o struktuře fragmentu N-DNA pouze to,že se jen málo liší od struktury nativní DNA v jádře buňky v interkinetické fázi. Naděje na připojení fragmentu i na proniknutí bude tím větší, čím shodnější bude strukturálně s jadernou DNA hostitelské buňky, (Analogicky jako při včleňování atypických bazí do struktury DNA.)Homologní fragment má patrně větší naději na průnik a připojení v buňce než fragment heterologní. Zdánlivě mezi fragmentem N-DNA a virovou částicí není podstatného rozdílu. Obě části částice obsahují centrálně (většinou) uloženou nukleovou kyselinu a cirkulárně proteinový obal.Největší rozdíl je patrný na struktuře povrchu obou částic.Zatímco u molekuly DNA předpokládáme \“ideálně\“ hladký povrch, je struktura virové částice až přehnaně členěna a druhově i kmenově variabilní.Proces neutralizace virové částice vazbou právě na tento rozčleněný povrch pomocí protilátky, ukazuje na zásadní rozdíl.Buňka je vybavena schopností adaptovat protilátky proti virovým částicícm s kterými se setká, a které nadále rozlišuje i podle povrchové struktury viru. Naproti tomu hladký,\“bezstrukturální\“ povrch realativně nativního fragmentu DNA neregistruje buňka tak snadno,případně vůbec ne. Struktura fragmentu umožní mu vniknout poškozenou membráno snadněji do buňky bez toho, aby byl degradován a využit jen v metabolismu buňky.Nevyřešená zde zústává otázka, zda-li po neutralizaci virové částice je nezbytné, aby tato byla fagocytována jen na specifických lokalizacích.Toby umožnilo uzavřít částice ve vakuole v podstatě ve vnějším prostředí.Naproti tomu při mechanickém porušení porušení membrány by se mohl otevřít přímo vlastní vnitřní prostor buňky.Pak by již nemohlo dojít k vakuovizaci fragmentu, ani k jeho rozkladu. Ve vnitřním prostoru buňky byly objeveny komunikační kanálky až 100 A široké a vedoucí k jádru.Jak se mohou tyto kanálky mohou uplatňovat při virových infekcích nebo při průniku fragmentů DNA dosud není známo.(124)
d.Proces připojení fragmentu N-DNA
Z porovnání morfologie i vlastností nádorových buněk s buňkami zdravé tkáně lze vyvodit zásadní rozdíly.Přes velkou proměnlivost jednotlivých znaků a funkcí různých druhů neoplasmat, je nutné počítat s dědičností vzniklých anomálií a jejich fixaci v genomu buňky. Pokud uvažujeme o vzniku a existenci anomálií na buněčné úrovni, pak každý znak, který se objeví v nové generaci buněk má svůj původ v molekule genetické DNA. Proces připojení N-DNA k molekule DNA buňky a vznik EN-DNA je možné velmi schematicky popsat následujícím způsobem. Molekuly DNA jsou při reduplikaci lokálně štěpeny tak, že vznikají z jedné molekuly vždy dva komplementární provazce. Štěpení probíhá enzymaticky.Ve skutečnosti se jistě uvolňují vodíkové vazby mezi komplementárními basemi pouze v malém úseku a prakticky ihned následuje proces syntézy dvou úplných řetězců semikonzervativním způsobem.(149,162) Platí-li poměry,které byly zjištěny in vivo u katerií, trvala by reduplikace molekuly DNA dlouhá 46,8 cm ani 15-16 dnů při rychlosti růstu řetězců 0,12 cm za jednu hodinu.(32) V okamžiku,kdy je rozděleno několik vodíkových můstků mezi basemi je reverzibilně zablokováno další štěpení, respektivě činnost štěpícícho enzymu.Při kontinuálně probíhajícím ději štěpení dvojic basí původního řetězce s následnou vazbou volných basí s basemi rozštěpených jednozávitnic DNA, musíme předpokládat současnou činnost enzymů štěpících i syntetizujících DNA-polymeráz.Při zablokování štěpících enzymů se poruší rovnováha ve prospěch polymeráz, a tak může být připojeno několik vhodných volných basí z části fragmentu N-DNA. Předpokladem k úspěšnému připojení fragmentu N-DNA k štěpící se DNA buňky je komplementarita několika (5-10 i více) basí umístěných na konci jednozávitnicové části helixu dvouzávitnicové DNA.Po odeznění blokády štěpících enzymů pokražuje štěpení započatým směrem. Polymerázy doplní base tak, že vzniknou nakonec dva ůplné řetězce stejné molekuly DNA. Tam kde se napojil fragment N-DNA vzniká defektní řetězec zvětšený o navázaný fragment.Defektní řetězec je pak jedním ze čtyř řetězců vzniklých v buňce před jejím rozdělením.Vzhledem k tomu,že se tyto čtyři řetězce patrně při vzniku chromozomálních útvarů v buňce různě vzájemně váží mohou vznikat tomu odpovídající anomálie.Podle charakteru a rozsahu těchto vazeb mohou vznikat nadpočetné chromozomy i chromozomy jinak deformované.Teoreticky lze uvažovat i o možnosti, že by se cizí fragment formou vyšší vazby na nově syntetizované řetězce DNA při přípravě mitosy.Proces připoutání cizího fragmentu by se poprvé měl vizuálně projevit po vzniku choromozómů ve změně počtu, morfologie nebo obsahu DNA v jednotlivých chromozomech a buněčném jádře.(30,72,75,76,77,78,126,161,178)
Ve většině případů dochází ke změně ve fyziologii postižené buňky, které jsou pro buňku letální. U mizivého počtu buněk dovoluje charakter změn, indukovaných v buňkách, další jejich existenci. Ještěv menším množství případů jsou postižené buňky schopné reprodukce. Jedním typem těchto buněk jsou pak buňky potencionálně tumurózní.Předpokládáme,že část těchto změn rozšíří genetické vybavení buňky bez toho,aby byly funkčně využity,tvoří němé kopie a mohou být ve výbavě buněk velmi dlouho, dokonce se mohou dědit.To jsou změny které nevedou k okamžité neoplatické transformaci novotvořených buněk. Reprodukcí se předává do jisté doby dalším generacím i změněný genetický materiál.Pro svoji chemicko-fyzikální a biologickou nevyváženost dochází v genetickém materiálu postižených buněk a dalších jejich generacích k neustálým změnám. Tyto variace opět mohou způsobit změny, které jsou neslučitelné s jejich další existencí nebo reprodukcí buněk.Stav kdy dochází k prudkým změnám v somatu nových generací buňěk, lépe jednotlivé úseky tohoto stavu jsou pak označovány jako neoplastický – nádorový růst.Uvedeným výkladem lze také objasnit proč látky, které jsou v podstatě karcinogeny, mohou se úspěšně používat i pro terapii nádorů.Jde vlastně o pokus \“superkarcinomovat\“ stávající karcinom (respektive obecně nádor) v období nevyvážených strukturálních a fyziologických poměrů v postižené buňce.(41,63,121) Zde záleží jen na počtu pravděpodobnosti, kdy se podaří indukovat v dělící se buněčné linii změny vedoucí k zástavě reprodukce novotvořené tkáně. Teoreticky však lze tímto způsobem stějně dobře malignizovat i normální tkáň, případně benigní neoplastie.
Přidejte odpověď