Jak przepływ krwi pomaga w rozprzestrzenianiu się raka
Przerzuty to rozprzestrzenianie się raka na inne części ciała i główny powód, dla którego choroba jest tak poważna. Teraz zupełnie nowe badania pokazują, że przepływ krwi jest kluczowym czynnikiem w tym procesie.
W artykule opublikowanym w czasopiśmie Developmental Cellnaukowcy - pochodzący z Narodowego Instytutu Zdrowia i Badań Medycznych we Francji - opisują swoje testy na danio pręgowanym i ludziach.
Eksperymenty potwierdziły, że przepływ krwi wpływa na miejsca, w których migrujące komórki rakowe „zatrzymują się” wewnątrz naczyń krwionośnych.
Wyszczególniają również, w jaki sposób te komórki rakowe wychodzą przez ściany naczyń krwionośnych i tworzą wtórne miejsca guza.
„Od dawna pomysł w tej dziedzinie”, wyjaśnia starszy autor badania, dr Jacky G. Goetz, kierownik laboratorium na Uniwersytecie w Strasburgu we Francji - gdzie przeprowadzono badanie - „jest to, że zatrzymanie jest wyzwalane, gdy krążą komórki nowotworowe kończą się w naczyniach włosowatych o bardzo małej średnicy po prostu z powodu ograniczeń wielkości ”.
Jednak, jak wyjaśnia dr Goetz, ich odkrycia pokazują, że „fizyczne ograniczenie” nie jest jedynym czynnikiem powodującym przerzuty, ponieważ „przepływ krwi ma silny wpływ na umożliwienie komórkom nowotworowym przylegania do ściany naczynia”.
Przerzuty i jego główne etapy
Przerzuty to proces, w którym komórki nowotworowe odlatują i migrują ze swoich pierwotnych miejsc i przemieszczają się przez układ limfatyczny lub krwioobieg, tworząc wtórne lub przerzutowe guzy w odległych częściach ciała.
Przerzuty są główną przyczyną śmierci z powodu raka i mają „pierwszorzędne znaczenie w rokowaniu pacjentów z rakiem”.
Jest to złożony proces i przebiega jako sekwencja kroków, z których każdy musi zostać zakończony, aby wtórny guz mógł się rozwinąć. Seria kroków, zwana „kaskadą przerzutów”, przebiega w następujący sposób:
- atakują pobliską zdrową tkankę
- przekraczanie ścian sąsiednich naczyń krwionośnych i węzłów chłonnych
- podróżowanie przez układ krwionośny lub limfatyczny do odległych części ciała
- zatrzymywanie odległych, małych naczyń krwionośnych lub naczyń włosowatych, atakowanie ich ścian i przechodzenie do otaczającej zdrowej tkanki
- zasianie żywotnego, niewielkiego guza w zdrowej tkance
- wytwarzanie dedykowanego dopływu krwi poprzez powiększanie nowych naczyń krwionośnych, które zasilają nowy guz
Nowe badanie dotyczy czwartego etapu, w którym krążące komórki nowotworowe zatrzymują się w naczyniach włosowatych i przechodzą przez ich śródbłonek, czyli barierę komórkową wyściełającą ściany naczynia, do otaczającej tkanki.
Badanie bada „mechaniczne ślady” we krwi
W swoim artykule badawczym autorzy wyjaśniają, że „bardzo niewiele wiadomo o tym, jak [krążące komórki nowotworowe] zatrzymują i przylegają do śródbłonka małych naczyń włosowatych i opuszczają krwiobieg, przekraczając ścianę naczynia”.
Dodają, że szczególnie niejasnym obszarem jest „rola, jaką odgrywają mechaniczne sygnały napotykane we krwi” na tym etapie.
Na potrzeby swoich badań naukowcy opracowali „oryginalne podejście eksperymentalne”, w ramach którego oznaczali krążące komórki nowotworowe i śledzili ich podróżowanie przez naczynia krwionośne zarodków danio pręgowanego. Model pozwolił im również zmieniać i mierzyć przepływ krwi w naczyniach.
Wyniki pokazały, że miejsca w naczyniach krwionośnych, w których krążące komórki nowotworowe przestają się przemieszczać, są ściśle powiązane z natężeniem przepływu.
Autorzy zauważają, że „wartość progowa prędkości efektywnej adhezji […] wynosi od 400 do 600 [mikrometrów na sekundę]”.
„Komórki śródbłonka zwinięte wokół komórek nowotworowych”
Zespół odkrył również, że przepływ krwi jest niezbędny do „wynaczynienia”, procesu, w którym komórki nowotworowe opuszczają naczynia krwionośne.
Było to widoczne w obrazowaniu poklatkowym, które pokazało, że komórki śródbłonka „zwijają się” wokół zatrzymanych komórek nowotworowych w naczyniach krwionośnych zarodków danio pręgowanego.
„Przepływ krwi na tym etapie jest niezbędny. Bez przepływu nie dochodzi do przebudowy śródbłonka. Potrzebujesz pewnej ilości przepływu, aby utrzymać aktywność śródbłonka, tak aby mógł przebudować się wokół komórki guza ”.
Dr Jacky G. Goetz
Naukowcy doszli do tych samych wyników, obserwując postęp przerzutów do mózgu u myszy.
W tym eksperymencie wykorzystali technikę obrazowania zwaną mikroskopią korelacyjną wewnątrz ciała, która łączy modele żywych komórek z mikroskopią elektronową, dzięki czemu można zaobserwować dynamikę u żywego zwierzęcia.
Miejsce kontroli przepływu, początek drugiego guza
Wreszcie zespół potwierdził odkrycia, obserwując wtórne guzy w mózgach 100 pacjentów, których pierwotne guzy znajdowały się w różnych częściach ciała.
Podobnie jak w przypadku modelu danio pręgowanego, wykorzystali technikę obrazowania do mapowania lokalizacji guzów wtórnych.
Kiedy połączyli mapę przerzutów do mózgu z mapą przepływu krwi zdrowego pacjenta kontrolnego, naukowcy odkryli, że pasuje ona do tego, co znaleźli w modelu danio pręgowanego, potwierdzając, że guzy wtórne wolą rosnąć w obszarach, w których przepływ krwi mieści się w określonym zakresie .
Autorzy konkludują, że ich odkrycia ujawniają, że przepływ krwi kontroluje nie tylko lokalizację, ale także początek „przerzutowego wzrostu”.
Chcą teraz zbadać sposoby blokowania przebudowy śródbłonka wokół krążącej komórki nowotworowej jako sposobu na przerwanie jej wyjścia do otaczającej tkanki. Takie osiągnięcie może uniemożliwić przerzutom ukończenie etapów niezbędnych do pomyślnego wzrostu guza wtórnego.
