Этиология гемобластозов человека
Вопрос об этиологии гемобластозов, как и других опухолей, сводится к определению наследственных или приобретенных условий, способствующих возникновению опухоли, с одной стороны, и к выяснению непосредственного события, запускающего одну клетку в безграничную пролиферацию, — с другой.
В группе лейкозов человека встречаются опухоли, закономерно возникающие под влиянием очевидных мутагенов (некоторые острые лейкозы, хронический миело)), и опухоли, не индуцируемые ими (хронические лимфопролиферативные процессы), но нередко наследуемые. Нет оснований искать единый ключ к этиологии лейкозов. Из них сейчас лучше всего изучены лейкозы человека — и их патогенез, и их этиология.
Роль ионизирующей радиации. Увеличение частоты хронического миелоидного и острых лейкозов от воздействия ионизирующей радиации обнаружено в Японии. Однако учащение хронического миелолейкоза произошло не во всех возрастных группах одинаково: первый подъем приходится на группу лиц моложе 9 лет (возраст в момент взрыва атомной бомбы), второй — на группу старше 30 лет [Brill et al., 1962; Bizozzero et al., 1967]. В качестве второго заболевания хронический миелолейкоз описан при лимфогранулематозе, леченном облччением [Rosner, Grunwald, 1975]; у дете,, больных острым лимфобластным лейкозом (находившихся в ремиссии острого лейкоза), которым с профилактической целью облучали голову [Tanzer et al., 1975; Tosato et al., 1978].
При воздействии ионизирующей радиации обнаруживается учащение случаев острого миелобластного лейкоза во всех возрастных группах, острого лимфобластного лейкоза :— в группе от 2 до 19 лет. Дозовую зависимость демонстрирует большая частота этих лейкозов у лиц, находившихся на расстоянии до 1500 м от эпицентра взрыва. По данным Brill и соавт. (1962), частота острого лимфобластного лейкоза в группе лиц моложе 19 лет приблизительно в 45 раз выше у тех, кто находился в пределах 1500 м от эпицентра взрыва, по сравнению с иицами, находившимися дальше 1500 м. Вместе с тем анализ острых лейкозов, связанных с радиационным воздействием, показал ряд неожиданных особенностей. Так, острый миелобластный лейкоз существенно участился у детей, где он обычно редок, и у 30—44летних. Однако у детей латентный период — от облучения до заболевания—продолжался 5—10 лет, а у взрослых—10—15 лет [Bizozzero et al., 1967].
Весьма поучительна частота острых лейкозов среди больных спондилезом, которым с целью обезболивания облучали позвоночник [CourtBrown, Doll, 1957]. Если в группе необлученных часоота лейкоза составляла 0,5 на 10 000 в год, то при суммарной дозе терапевтического облучения позвоночника 17,5 Гр частота этого заболевания возросла до 16—17 на 10 000, а при дозе более 22,5 Гр — до 72 на 10 000 в год, т. е. была почти в 150 раз боььше, чем у необлучавшихся. Несмотря на резкое возрастание частоты лейкозов, этого не может заметить один радиолог на своем опыте.
Многочисленны описания случаев острого миелобластного, миеломонобластного лейкозов, острого эритромиелоза (часто со структурными изменениями хромосом в лейкозных клетках), при облучении взрослых больных раком различной локализации и лимфогранулематозом.
Достаточно отчетливо выявляется роль радиоактивных изотопов в лейкозогенезе. Как известно, применение радиоактивного фосфорадля лечения эритремии приводило к развитию острого лейкоза приблизительно у 10% больных [Miiller, 1968], в то время как среди больных эритремией, не получавших фосфора, острый лейкоз развился всего у 1 %. В первом случае иногда удавалось обнаруживать в бластных клетках кольцевую хромосому — типичный признак радиационного хромосомного повреждения [Пяткин Е. К., 1967; Юргутис Р. П., 1968]. Точно также к учащению острых лейкозов и хронического миелолейкоза вело применение торотраста, радиоактивного йода [Pochin, 1960; James et al., 1976; Bandi et al., 1977]. Латентный период при воздействии торотраста очень длительный — 12—15 лет от момента облучения до развития острого лейкоза. Роль радиоактивных изотопов, попавших в костную ткннь (стронций, цезий, калий), в возникновении лейкозов у детей подчеркивает М. П. Павлова (1972).
Таким образом, анализ радиационных причин возникновения лейкозов показал, что существует отчетливая зависимость частоты хронического миелолейкоза,оострого миелобластного лейкоза, острого эритромиелоза, острого лимфобластного лейкоза детского возраста от дозы воздействия ионизирующей радиации. При всех этих лейкозах доказана возможность прямого участия радиационного повреждения хромосом в развитии опухоли, так как клетки, составляющие субстрат опухоли, имели специфические радиационные повреждения. Вместе с тем обнаружена связь частоты индуцируемых лейкозов и возраста облучавшихся: лимфобластный острый лейкоз возникает под влиянием радиации у лиц моложе 19 лет; миелобластный — преимущественно у облученных в возрасте 30—44 лет; хронический миелоз также учащается у лиц, облученных в возрасте 30—44 лет, хотя, кроме того, подъем заболеваемости отмечается и в группе до 9 лет.
Роль химических мутагенов. Возможность повышения частоты лейкозов среди лиц, подвергшихся воздействию бензола, извсстна давно [Goguel et al., 1967; Infante et al., 1977]. Вполне логичным было допущение, что и другие химические факторы являются мутагенами и инууцируют развитие лейкозов.. Однако такие факты стали накапливаться лишь в последнее время, когда начали публиковать ранее не наблюдавшиеся случаи острого миелобластного лейкоза (или острого миеломонобластного лейкоза, или острого эритромиелоза) у больных хроническими лимфопролиферативными лейкозами (хронический лимфолейкоз, миеломная болезнь, макроглобулинемия Вальденстрема), леченных цитостатическими препаратами.
Химическими мутагенами, индуцирующими острый миелобластный лейкоз и эритромиелоз, оказались мелфалан, азатиоприн, лейкеран (хлорбутин), метотрексат, циклофосфан [Kyle et al., 1970; Roberts, 1973; Boetius et al., 1977]; единичные сообщения касаются миелосана (милерана) [Moller, Waldenstrom, 1973]. Наряду с этими препаратами цитостатического направ. ления, часто используемыми в качестве иммунодепрессантов, препаратом, индуцирующим развитие острого миелобластного лейкоза, оказался и левомицетин [Brauer, Dameshek, 1967]. Существуютоотдельные описания острых лейкозов у лиц, длительно применяющих бутадион [Bean, I960], который обладает некоторым миелотоксическим действием [Smith et al., 1977]. Большое число наблюдений острого миелобластного лейкоза в качестве второй болезни касается ревматоидного артрита, болезни Вегенера и других заболеваний, когда с иммунодепрессивной целью применялись цитостатические препараты [Silverglied, Schrier, 1974; Hove et al., 1975].
При этом миелобластная или миеломонобластная формы острого лейкоза, индуцированные цитостатиками (например, 6меркаптопурином, хлорамбуцилом при ревматоидном артрите), учащаются даже у детей, у которых обычно миелоидные лейкозы редки [Buriot et al., 1979].
Вместе с тем обнаружено значительное учащение острых нелимфобластных лейкозов и хроническогоммиелолейкоза при сочетанном применении некоторых цитостатических препаратов и облучения. Так, при лимфогранулематозе, леченном по программе, включающей цитостатическую комбинацию МОРР и облучение, частота нелимфобластных острых лейкозов, по данным Valagussa с соавт. (1982), составляет 6—10%. По нашим наблюдениям над 200 больными лимфогранулематозом, частот острых миелоидных лейкозов составила 3—3,5%. В 1 таком случае мы наблюдали развитие хронического миелолейкоза с Рпхромосомой.
Вместе с тем в этой группе явно индуцируемых мутагенами лейкозов выявлены отчетливые черты своеобразия. Так называемыеввторичные лейкозы, т. е. вызванные действием цитостатических препаратов или их комбинацией с облучением, отличаются от аналогичных нелимфобластных острых лейкозов редкостью ремиссий, быстротой течения и отсутствием 5й и/или 7й хромосом или их делецией в лейкозных клетках.
Роль вирусов. К настоящему времени существует большой экспериментальный материал по возможной вирусной природе лейкозов у животных. В процессе экспериментального исследования этой проблемы были выявлены вирусные онкогены — гены, способные заставлять клетку непрерывно пролиферировать после встраивания в ее геном. Идентичность вирусных онкогенов клеточным онкогенам, найденным в опухолевых клетках (в том числе в лейкозных) животных и человека, дает основание предполагать, с одной стороны, связь онкогенов с опухолевым ростом, с другой — связь некоторых вирусов с лейкозогенезом. У мышей и обезьян как будто бы получены некоторые форыы лейкозов, где роль этиологического фактора играл вирус [Лапин Б. А., Яковлева Л. А., I960]. Для человеческих лейкоюв таких данных нет.
Вместе с тем при такой форме опухоли человека, как лимфома Беркитта, можно с определенной долей вероятности говорить о роли вируса Эпштейна — Барр в онкогенезе. в кччестве фактора, оказывающегося провокатором повышенной пролиферации лимфатических клеток (но их ДНК не туморогенно), в условиях которо они повышенно мутируют, и в них (вследствие высокой мутабельности, но не под действием вируса) возникают специфические мутации, приводящие к развитию лимфомы. Сегодня установлены наиболее частые специфические мутации при лимфоме Беркитта (см. раздел Изменения хромосом при гемобластозах). Измененные хромосомы, как оказалось, исходно имеют прямое отношение к лимфатической ткани, в которой развивается опухоль. Это доказывает мутационную, а не инфекционную природу лимфомы Беркитта, зависимость ее развития от повреждения определенных хромосом, от активации конкретных генов в них. Эти гены при переносе in vitro дают опухоль [Diamond et al., 1983].
Нет оснований отрицать возможную роль вируса как мутагена в лейкозогенезе человека, но этому необходимы подтверждения. Как мутаген вирус не является специфическим этиологическим фактором. В пользу вирусной природы лейкозов человека приводятся случаи так называемого горизонтального распространения лейкозов в отдельных семьях, когда лейкозами (чаще разными!) заболевают некровные родственники или соседи. Объяснение подобных явлений с позиции заразности (вероятно, вирусной) кажется наиболее простым. Однако не следует сбрасывать со счетов воздействие мутагенных факторов, которые могли действовать в доме или помещении, где проживали эти люди (теллурическое излучение и химические мутагены).
Роль вирусов обсуждается при рецидиве лейкоза из донорских клеток трансплантированного костного мозга у больных острым лейкозом (и в ремиссии), хроническим миелозом [Fialkow et al., 1971, Thomas et al., 1972; Marmont et al., 1984]. Поскольку сохраняется форма лейкоза и тип хромосомной перестройки, то, вероятно, речь идет о переносе ДНК лейкозной клетки (трансформирующего гена) в геном донорской клетки, как in vitro у Dimmond и соавт. (1983).
Роль наследственности. Лейкоз может возникать в семьях, где уже наблюдались больные лейкозом аналогичной формы, зарегистрированы генетические дефекты с изменениями или без изменений хромосом.
Мы наблюдали ряд семей, где . острые и хронические лейкозы миелоидной природы встречались у нескольких членов: острый миелобластный лейкоз развился у .молодой женщины, мать которой страдала остеомиелосклерозом; мать, страдающая эритремией с исходом в острый лейкоз (после лечения радиоактивным фосфором), имела дочь с сублейкеМическим миелозом (такое сочетание эритремии и сублейкемического миелоза в одной семье мы наблюдали не раз); у отца эритремия, у сына— острый миеообластный лейкоз; у матери острый миелобластный лейкоз, у дочери — быстро текущий хронический миелолейкоз с Phхромосомой (рис. 68). Невысокая спонтанная частота лейкозов исключает случайность таких совпадений.
Особый интерес представляют наследственные заболевания, которые сами по себе не имеют отношения к опухолевым процессам, но предрасполагают к развитию лейкозов.
Дауна, Блюма, Фанкони, Клайнфелтера, Тернера, болезни нерасхождения пар хромосом 8,9иили 13—14 и др. Еще до введения в практику хромосомного анализа W. Krivit, R. A. Good (1957) отметили связь острых лейкозов с синдромом Дауна. В 1961 г. была описана трисомия 21й пары хрммосом, характерная для синдрома Дауна, и отмечено, что частота лейкозов при этом синдроме возрастает в 18—20 раз [Tough et al., 1961]. В последующие годы появилось много описаний больных с синдромом аауна и острым врожденным лейкозом (так называют острые лейкозы, возникающие в первые дни и месяцы жизни рееенка) или с острым лейкозом, обнаруженным в более позднем возрасте [Воробьев А. И., Бриллиант М. Д., 1978]. Были описаны больные с синдромом Дауна и хроническим миелолейкозом [Tough et al., 1961; Loweine et al., 1965], но значительно реже, чем с острым лейкозом. Большинство случаев относится к острым лейкозам из клетки — предшественницы миелопоэза.
Наследственные болезни с нерасхождением в группе половых хромосом (синдромы Клайнфелтера, Тернера) осложняются острыми лейкозами у лиц разного возраста [Mamunes, 1961]. Нерасхождение хромосом других пар (8, 9, 13—14) также сочетается с развитием острых лейкозов, часто врожденных миелоидных [Schade et al., 1962].
При синдромах Блюма, Фанкони, которым свойственны спонтанные разрывы хромосом, описано учащение острых миелоидных лейкозов.
В семьях с наследственными хромосомными дефектами, особенно нерасхождением хромосом (синдромы Дауна, Клайнфелтера и др.), нередки случаи острого миелобластного лейкоза или хронического миелолейкоза у нескольких членов [Miller et al., 1961], т. е. лейкоз может быть и у члена семьи, не имеющего видимого дефекта хромосом.
Наконец, миелоидные лейкозы часты в семьях с разными генетическими дефектами и у лиц с генетическими заболеваниями неопухолевой природы, например, они описаны при синдроме Марфана, несовершенном остеогенезе, при болезни Гоше. При налледственных болезнях, поражающих костный мозг, вероятность развития миелоидного лейкоза особенно высока. Мы наблюдали с 3 лет больную периодической наследственной нейтропенией, в 15 лет у нее развился хронический миелолейкоз с РЬхромосомой,ддебютировавший с терминальной стадии процесса. Кроме подобных случаев, в литературе описаны семьи, у одних членов которых наблюдались наследственная неитропения, у других—острый лейкоз [Krance et al., 1982].
И острые миелоидные лейкозы, и хронический миелолейкоз в семьях с генетическими заболеваниями с хромосомными дефектами и без них отличаются, как правило, неблагоприятным течением — быстротой опухолевой прогрессии и плохим эффектом терапии.
Таким образом, к острым лейкозам из клетки — предшественницы миелопоэза и хроническому миелолейкозу ведут наслддственные болезни, сопровождающиеся нестабильностью генотипа.
Наследственный генез отдельных случаев хронического лимфолейкоза, роль этнических особенностей в его развитии, описание случаев рецессивного и доминантного наследования этого лейкоза известны давно [Кассирский И. А., Юшкевич Л. Б., 1965; Wells, I960].
Наибольшее число публикаций о наследовании лейкоза касается этой опухоли. Встречаются как доминантн,, так и рецессивно наследуемые случаи. В настоящее время показано, что хронический лимфолейкоз не индуцируется внешними факторами.
В 1957 г. MsMagon, Keller обратил внимание на несколько большую заболеваемость в США хроническим лимфолейкозом среди евреев — выходцев из Восточной Европы по сравнению с остальными выходцами из Европы. Проведенные нами в 1968 г. на материалах московской клиники сопоставления показали относительное преобладание евреев среди больных хроническим лимфолейкозом; у них наблюдаются в основном доброкачественно текущие формы. Широкие эпидемиологические исследования, проведенные М. П. Хохловой с соавт. (1977), показали, что казахи, например, болеют хроническим лимфолейкозом существенно реже русского населения, проживающего там же; это лишний раз подчеркивает роль этнических (в данном случае наследственных) факторов в происхождении этой болезни.
Как и в группе миелоидных лейкозов, встречаются семейные лимфатические опухоли. Мы многократно наблюдали случаи хронического лимфолейкоза (см. рис. 68) или хронического лимфолейкоза и лимфосаркомы у нескольких членов одной семьи. Нередко встречаются случаи сочетания хронического лимфолейкоза и лимфогранулематоза у одного лица или в одной семье. Вместе с тем из собственных наблюдений нам известна большая частота лимфатических опухолей, лимфогранулематоза у лиц с дисплазиями, акромегалией, с дефектами соединительной ткани (мезенхимопатиями). Например, у больных лимфогранулематозом часто встречается добавочный сосок молочной железы.
Лейкозы из клетки — предшественницы лимфопоэза нередко развиваются при наследственных болезнях, которые связаны с дефектами иммунитета; выявляемой лабораторно нестабильности хромосом при этом может и не быть.
К генетическим болезням с дефектами иммунитетасс известной нестабильностью хромосом и без нее относятся: а) атаксия — телеангиэктазия (болезнь Луи — аарр), где, кроме дефектов, отраженных в названии, имеются гипоплазия тимуса и связанные с ней дефекты клеточного иммунитета, а также отсутствует иммуноглобулин А, имеется склонность к повторным тяжелым инфекционным осложнениям; б) синдром Вискотта — Олдрича — экзема, тромооцитопения и недостаточность клеточного и гуморального иммунитета, ведущая к инфекционным осложнениям; в) болезнь Братона — агаммаглобулинемия. При этих наследственных синдромах часты лимфосаркомы, острые лимфобластные (но не миелобластные) лейкозы. Недавно описано несколько случаев лимфогранулематоза, развивающегося у лиц с синдромом Вискотта — Олдрича [Periman et al., 1978]. В семьях, где наблюдаются наследственные дефекты иммунитета, описаны так называемые семейные лейкозы лимфатической природы и лимфосаркомы. Подобные случаи убеждают в том, что наследуются не сами опухоли, а генетчческие дефекты тех клеток, из которых развивается опухоль.
Не толико наследственные, но и приобретенные нарушения иммунитета способствуют возникновению лимфосарком. Глубокая иммунодепрессия, вызываемая с помощью цитостатических препаратов, тотального облучения или антилимфоцитарной сыворотки в сочетании с цитостатиками при трансплантации почек или костного мозга, болезнь трансплантат против хозяина приводят к резкому учащению лимфосарком, в меньшей степени — острых лимфобластных лейкозов и рака разной локализации. При этом частота рака возрастает в 2/2 раза, а лимфоцитарных опухолей —в 35 раз и более [Hoover, Fraumeni, 1973]. Эти явления трактуют поразному: одни исследователи видят в них потерю противоракового иммунитета, другим для объяснения высокой частоты лимфоцитарных опухолей и рака после трансплантации представляется достаточным повреждающий эффект цитостатических факторов на все клетки и провокация повышенной митотической активности лимфоцитарной системы в ответ на антигенную стимуляцию пересаженным органом.
Поскольку группа лимфатических лейкозов характеризуется довольно определенной картиной хромосомных нарушений (см. главу Цитогенетика гемобластозов), следует сделать вывод, что наследственные дефекты лимфатической ткани, складывающиеся в определенные клинические синдромы, способствуют повышенной мутабельности хромосом лимфатических кл^токпредшественниц, на фонеккоторой возникают специфические мутации, приводящие к развитию лимфатических опухолей.
Основы молекулярногенетических изменений, индуцируемых различными канцерогенами, подробно изложены в книге М. М. Виленчика (1977). Хотя значительная часть фактического материала получена в эксперименте, нет оснований сомневаться в ее применимости к человеку.
Показано, что хромосомный аппарат претерпевает многократные повреждения в отдельных нуклеотидах, подвераающихся репарации за счет системы нуклеаз (эндо и экзонуклеаз). Химические мутагены и ионизирующая радиация существенно увеличивают частоту этих спонтанных повреждений. Однако их закрепление в виде мутаций возможно лишь при ошибках репаративных процессов.
У человека известны заболевания, текущие с нарушением продукция фермента эндонуклеазы, ответственного за репарацию нарушений ДНК:
пигментная ксеродерма и анемия Фанкони. При этих заболеваниях отмечается существенное повышение частоты новообразований: рак кожи при пигметтной ксеродерме, острые лейкозы при анемии Фанкони. Это показывает, что несомненная роль мттагенов в онкогенезе не может приниматься как прямая и единственная их причина. Она опосредуется в случае точечных мутаций активацией эндонуклеаз, обеспечивающих репарацию повреждений ДНК. Поскольку активность этого фермента может варьировать в зависимости от генетических условий, нет оснований для утверждения обязательной роли экзогенных мутационных повреждений в возникновении всех гемобластозов.
По-видимому, именно с этих позиций следует рассматривать независимость возникновения рронических лимфопролиферативных заболеваний (хронический лимфолейкоз, лимфоцитомы, волосатоклеточный лейкоз) от действия известных мутагенов. Можно предполагать, что возникновение этих опухолей связано с повреждением какоголибо очень узкого участка генома. В связи с этим вероятность подобной мутации экзоген того происхождения становится исключительно малой, зато резко возрастает роль генетического предрасположения к повреждению в этом месте. Известно. что легко повреждаемые участки генома могут приобретаться (например, под влиянием мустаргена, — Ш. Ауэрбах, 1978) и наследоваться.
Завершая раздел по этиологии гемобластозов, следует подчеркнуть, что сегодня еще произносят по традиции фразу этиология лейкозов неизвестна, тогда как хорошо изучены многочисленные мутагенные факторы, вызывающие лейкоз человека, изучены на хромосомном уровне места приложения мутагенов, механизм их повреждающего воздействия. Уже сегодня понятно, что клональные основы лейкозогенеза исключают общие рассуждения о вирусной этиологии лейкозов, так как вирус, если и участвует в становлении того или иного гемобластоза, то вызывает либо единичный акт мутации, либо заражение многих клеток, которые, будучи поврежденными и активно пролиферирующими, реализуют мутацию в какой-то одной клетке без обязательного включения вирусной (или индуцированной вирусом) ДНК в геном клетки.
Анализ этиологических факторов лейкозогенеза показывает, что возникновение каждого случая лейкоза может быть обусловлено или преимущественно внешними факторами, или эндогенной предрасположенностью, или комбинацией того и другого — все это факторы, вызывающие не сам лейкоз, а повышенную мутабельность в ткани, на которую они влияют и где позже развивается опухоль. Знание этих факторов помогает правильно организовать профилактику, но никакой роли в терапии гемобластозов не играет. Возможна аналогия с травмами: знание их причин помогает профилактике травматизма, но не имеет значения в терапии уже наступивших переломов, ушибов и т. п.
Заключая разделы патогенеза, цитогенетики и этиологии гемобластозов, можно сказать следующее. Анализ условий, способствующих развитию лейкозов, результаты цитогенетических исследований, выявившие частые хромосомные изменения в лейкозной клетке, опыты по переносу ДНК из этой клетки в нормальную, ведущему к ее опухолевой трансформации, развитие лейкозного процесса в соответствии с законами опухолевой прогрессии — все это свидетельствует о том, что лейкозы имеют генетическую, мутационную основу. При этом речь идет о специфических для отдельных форм лейкоза мутациях, касающихся определенных хромосом и определенных участков в них, т. е. определенных генов, ответственных за пролиферацию клеток, с одной стороны, и за отдельные этапы дифференцировки конкретных ростков в кроветворении — с другой. Такие специфические мутации возникают лишь в условиях неспецифической повышенной мутабельности еще неопухолевых клеток, вызванной либо действием радиации, либо химическими факторами, либо вирусными инфекциями, либо наследственными болезнями или наследственными дефектами кроветворной ткани. В свою очередь опухолевая нестабильность генотипа, характеризующая уже возникшие мутантные опухолевые клетки, приводит к повторным мутациям, обусловливающим отбор автономных субклонов и опухолевую прогрессию.
Таким образом, развитие лейкоза можно представить схематически как цепь событий, начинающихся с предшествующего лейкозу этапа повышенной мутабельности нормальных кроветворных клеток, латентного периода, в течение которого в одной изттаких нормальных клеток появляется специфическая мутация и активируется определенный ген (или гены), ведущий к возникновению опухолевой клетки, к ее безграничной моноклональной пролиферации, означающей развитие доброкачественной стадии лейкоза в какомто из кроветворных ростков. Затем уже в опухолевой клетке случаются повторные мутации, происходит отбор специфически мутировавших автономных субклонов, ведущий к прогрессии и становлению злокачественной опухоли.