Еволюционните теории са от решаващо значение за разбирането на развитието на ракa, както на ниво видове, клетки и тъкани, така и за разработването на ефективни  терапии. Счита се, че животните са развили мощни механизми за потискане на туморите, в своето историческо развитие като така предотвратят развитието на раковите заболявания.

Тези механизми първоначално са били необходими за еволюцията  на многоклетъчните организми и са станали още по-важни, когато животните са започнали да еволюират в по-„големи“ тела и да имат по-„дълъг“ живот. Всъщност развитието и архитектурата на нашите тъкани са били еволюционно ограничени от необходимостта да ограничаваме рака.

Развитието на рака в конкретния индивид също представлява еволюционен процес, който в много отношения отразява еволюцията на видовете. Видовете се развиват чрез мутации и селекция, действащи върху индивиди в популация.

Туморите се развиват чрез мутации и селекция, действащи върху клетките в тъканта.

Процесите на мутация и селекция са неразделна част от еволюцията на рака във всяка стъпка от многоетапната канцерогенеза от туморен генезис до метастазирането. Доказано е, че фактори, свързани с развитието на рака, като стареенето и канцерогените, насърчават развитието му, като влияят, както върху мутациите, а така и върху процесите на селекция.

Въпреки, че съществуват терапии, които могат да унищожат популация от ракови клетки, за съжаление, той може да развие резистентност към тях, което да доведе до възобновяване на резистентната към лечението и възвръщане на болестта.

Разбирането на рака от еволюционна гледна точка може да ни позволи да оценим по-добре, защо раковите заболявания се срещат предимно при
възрастните хора и защо други състояния, от излагане на радиация до тютюнопушене, са свързани с повишен риск от него.

Изключително важно е, че прилагането на еволюционната теория върху рака да породи нови стратегии за лечение, които биха могли да контролират по-добре тази страшна болест.

Защо разбирането на рака от еволюционна гледна точка е важно?

Обществеността като цяло гледа на еволюционната биология като на наука за миналото, като на „непоклатимите стари професори изследващи прашни вкаменелости в лошо
осветени музейни мазета„. Еволюцията, обаче не трябва да бъде поле, което да е отделено от съвременната медицина и биомедицинските изследвания! Ако обществеността
прави връзка между еволюцията и медицината, това обикновено е в примери на бактерии, които придобиват антибиотична резистентност.

Но какво общо има еволюцията със
страдания като сърдечните заболявания, затлъстяването или рака? Както се оказва, тези заболявания са сложно свързани с нашата еволюционна история и разбирането за еволюцията еот съществено значение за предотвратяването им. Тя може да спомогне за лечението и контрола им.

История на живота, продължителност на живота и рак

За почти всички животни старостта е свързана с общ спад в структурата и функциите на тъканите. Смята се, че този спад отразява липсата на селективен натиск за
поддържане на тъканите след възраст, когато животното вероятно няма да се размножава. По същия начин има малко селективен натиск за
ограничаване на рака при старите животни, които са значително над репродуктивните си години. Например, докато мишките могат да живеят 2-4 години в лабораторни условия и са
склонни да развиват рак през втората и третата си година, рядко се среща мишка на възраст над 1 година в дивата природа. Повечето диви мишки ще бъдат мъртви от други  причини, като студ, глад, болести или хищници, много преди възрастта, когато ракът би бил вероятната им причина за смърт.

По този начин еволюцията е благоприятствала
стратегията „по- рано, по- често“ за мишките. Инвестирането в по-добра поддръжка на тъканите или превенция на рак след 1 година би изисквало разпределяне на ценна  енергия в началото на живота, когато тази енергия ще бъде по-добре изразходвана за оцеляването и възпроизводство през младостта.

Положението при хората, обаче е по-сложно, тъй като дори нашите предци, които са били ловци-събирачи може да са имали разумен шанс да живеят и след 50 годишна възраст, след като са оцелели
при различни условия на средата, в която са се развивали.

Забележително е обаче, че оцеляването до по-зряла възраст вероятно е било много по-малко вероятно преди горния палеолит (преди около 10 000-40 000 години). Независимо от
това, шансовете на възрастните хора да допринесат за генофонда на бъдещите поколения е трябвало да намаляват с възрастта, тъй като по-ранната смърт поради болести,  глад, хищници или други причини са ставали все по-вероятни за тях (а за жените шансовете за успешно отглеждане на потомство са били още по-малко вероятни). По този начин еволюционните
инвестиции в супресия на тумора може да са отслабнали в по-напреднала възраст.

Така младостта се поддържа  точно там, където е необходимо, тоест през периода, когато репродуктивният успех би бил най-вероятен. Освен това, някои процеси, които са важни за организма в младостта, всъщност
могат да допринесат за намаляване на тъканите и увеличаване на рака в напреднала възраст, концепция, известна като антагонистична плейотропия. По този начин еволюцията
всъщност претегля разходите и ползите от поддържането на соматичната тъкан и супресията на тумора, благоприятствайки стратегията, която максимизира репродуктивния успех.

Развиване на туморна супресия

Точно, както организмите еволюират, соматичните клетки на тъканите също могат да се развият в рамките на един животински организъм. Соматичната клетъчна еволюция, която може да доведе
до разрушаващи тъканите тумори и ракови заболявания, очевидно е вредна за здравето на организма (с изключение на клетъчната еволюция в имунната система).

Причината, поради която ракът е толкова рядък по време на младостта, е, че многоклетъчните организми, особено дълготрайни и големи, са развили мощни механизми за  потискане на туморите. Всъщност еволюцията на многоклетъчността го е изисквала. Можем да си представим,
че първите многоклетъчни организми, колкото и прости да са били, не биха могли да развият значителна организация или сложност без механизми за избягване на растежа на  „раковите“ клетки.

Но как група клетки, представляващи наскоро еволюирал многоклетъчен организъм, е попречил на един от тях да придобие краткосрочно предимство (т.е. ракови клетки,
надрастващи техните връстници), дори ако това е в крайна сметка в ущърб на целия организъм? Успешните многоклетъчни организми са развили механизми за ограничаване на тези
„неконформистки“ клетки. Ще наричаме тези туморни супресивни механизми- вътрешни или интегрални (избягването на рака на нивото на тъканите и целия организъм).

Вътрешно потискане на тумора

Клетките на многоклетъчните организми са развили механизми за поддържане на подходящ брой клетки в тъканите. Както клетъчното делене, така и клетъчното оцеляване се
регулират от различни „социални“ сигнали, включително циркулиращи фактори и контакт с други клетки. Важното е, че често съществуват механизми за „наказване“ на
непокорните клетки. Например създаването на възможност, която да доведе до клетъчно самоубийство (програма, която се
активира в клетката, което води до клетъчна смърт) е едно помощно и много мощно средство за борбата на тези клетки. Тези механизми са от съществено значение за правилното развитие и функциониране на сложните тъкани и органи.
Животните също са развили клетъчни начини за „самоубийства“ и реакции при стареене на клетките на неподходящи сигнали, като тези, породени от причиняващи рак (онкогенни) мутации.

Подобни реакции на клетъчна смърт и стареене се инициират след клетъчно увреждане, особено при увреждането на ДНК.

Тези вътрешни механизми допринасят за потискане на тумора,  като ограничават шансовете за разпространение на увредени и евентуално онкогенни клетки. В допълнение, онкогенните мутации се избягват в клетките чрез ефективно
възстановяване на ДНК, което дори едноклетъчните организми използват, за да поддържат целостта на своя генетичен материал.

Друг вътрешен механизъм за потискане на тумора се медиира от теломери, които завършват хромозомата, за да поддържат целостта на ДНК кода. Едноклетъчните
организми, както и зародишните клетки на животните поддържат теломерите непрекъснато като средство за осигуряване на правилното разпространение на техния генетичен код.
Но соматичните клетки в тъканите на възрастните организми не ги поддържат (теломерите) непрекъснато и тези структури намаляват по дължина с възрастта, докато критично късата дължина
стимулира клетъчната смърт или стареене (което може да допринесе за намаляване на тъканите с остаряването).

Изглежда, че по-големите животни предпочитат този механизъм
да ограничи поддържането на теломери по време на стареенето, което, както ограничава продължителността на живота на всяка соматична клетка, так и ограничава рака (който  изисква „безсмъртни клетки„). Заедно всички тези механизми функционират в клетките, за да ограничат способността им да не се подчиняват на правилата на тъканите, като по този начин намаляват риска от рак.

Източник на информация:

1.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3660034/#:~:text=Cancer%20development%20within%20an%20individual,on%20cells%20in%20a%20tissue.

   Send article as PDF