- 26,736
- 46
- 8 Ноя 2022
Выяснилось, что ритм жизни этого органа смертелен для любого метастаза. Но как это работает?
Сердце почти не умеет восстанавливаться, зато удивительно хорошо защищается от опухолей. За среднюю жизнь орган сокращается около 2,5 млрд раз, постоянно работает под нагрузкой и почти не обновляет мышечные клетки. При этом рак в сердечной ткани находят крайне редко: менее чем в 0,3% вскрытий, примерно 1,5 случая на миллион человек в год.
Команда из Университета Триеста предложила объяснение этой странности. Исследователи считают, что сердце защищает не только биохимия, но и обычная механика. Каждое сокращение сжимает и растягивает ткань, а постоянное давление мешает раковым клеткам активно делиться. Работа вышла в журнале Science под названием Mechanical load inhibits tumor growth in mouse and human hearts.
Рост клеток всегда держит организм в сложном равновесии. Коже нужно быстро обновляться после порезов, ультрафиолета и контакта с токсинами. Её клетки меняются примерно каждые 40-56 дней. Печень тоже умеет восстанавливаться после серьёзных повреждений, потому что регулярно сталкивается с веществами из еды, лекарств и алкоголя. Но у активного деления есть цена: чем чаще клетки копируют ДНК , тем выше риск ошибок, а значит, и опухолей.
Поэтому рак почти не возникает там, где живых делящихся клеток мало. Волосы, ногти и зубы состоят в основном из мёртвых или минерализованных структур. Зрелые нейроны обновляются слабо и редко дают опухоли. Эритроциты вообще не имеют ядра и ДНК, поэтому не могут превратиться в раковые клетки. Сердечная мышца ближе к этой логике: у взрослого человека за год обновляется около 1% кардиомиоцитов или меньше.
Низкая способность сердца к регенерации объясняет часть загадки, но не всю. В сердце редко закрепляются и вторичные опухоли, то есть метастазы из других органов. Парадокс заметен сразу: сердечная ткань постоянно получает кислород и питательные вещества, а кровоток должен был бы помогать блуждающим раковым клеткам оседать в органе. На практике сердечные метастазы часто остаются клинически незаметными и обнаруживаются случайно или уже после смерти.
Авторы новой работы проверили, может ли постоянная нагрузка от сердечных сокращений сама по себе тормозить рак. Для этого исследователям понадобилось живое сердце, которое получает кровь, но не работает как насос. Задача оказалась технически сложной: остановить механическую работу органа и сохранить ткань живой непросто.
Учёные использовали подход, похожий на методы разгрузки сердца при тяжёлой сердечной недостаточности. Донорское сердце пересаживали мыши в область шеи и подключали к кровеносным сосудам. Собственное сердце животного продолжало гонять кровь по организму, а пересаженный орган оставался живым, но почти не испытывал обычного давления и механического напряжения.
Затем исследователи вводили клетки рака лёгкого, которые часто дают метастазы в сердце. Через 2 недели пересаженное сердце без нормальной нагрузки почти полностью захватывали опухолевые клетки. В собственном бьющемся сердце мыши опухоль обычно не заполняла больше 20% одной камеры. Под постоянным давлением раковые клетки делились хуже.
Один опыт с двумя сердцами у мыши сам по себе не закрывает вопрос. Пересадка добавляет лишние факторы: иммунную реакцию, риск инфекции, особенности кровоснабжения. Поэтому команда перенесла проверку в лабораторную модель сердечной ткани. В искусственно выращенных бьющихся участках механическую нагрузку можно было включать и ослаблять отдельно от остальных условий.
Результат повторился. Когда напряжение убирали, раковые клетки распространялись по ткани. В бьющихся образцах опухолевый рост в основном оставался на поверхности и шёл слабее. Такой опыт помог отделить влияние механики от других особенностей живого организма.
После этого исследователи сравнили активность генов в тканях пациентов, у которых рак распространился в сердце, печень и лёгкие. В сердечной ткани нашли отдельную картину работы генов. В инженерных образцах механическая нагрузка меняла упаковку ДНК: доступ к генам, связанным с ростом и опухолевыми процессами, становился ограниченнее.
Ключевым участником механизма оказался белок на поверхности клеточного ядра. Ядро хранит ДНК, а этот белок помогает переводить физическое давление снаружи клетки в сигналы, которые включают или выключают гены. Когда исследователи убирали этот белок, раковые клетки переставали реагировать на биение ткани и снова росли свободнее.
Механическое напряжение давно изучают в онкологии. Опухоли сами меняют окружающую ткань: делают её жёстче, повышают выживаемость раковых клеток, помогают им уходить от иммунной системы и хуже реагировать на лекарства. Новая работа добавляет обратную сторону этой истории: движение и давление со стороны здоровой ткани тоже могут влиять на опухоль.
Учёные теперь проверяют, можно ли перенести сердечный принцип защиты на другие ткани. Лёгкие, кожа и мышцы тоже растягиваются и сжимаются, но делают это иначе, менее ритмично или с другой силой. Команда работает с инженерами над носимым устройством для меланомы, одной из форм рака кожи. Устройство должно ритмично сжимать клетки, имитируя постоянную нагрузку, похожую на сердечную. Первые результаты авторы называют многообещающими, но до клинического применения такой идеи ещё далеко.
Главный вывод исследования не в том, что сердцебиение можно сразу превратить в лечение рака. Работа показывает более осторожную и важную вещь: опухоль зависит не только от мутаций, иммунитета и химических сигналов. Физическая среда вокруг клеток тоже может решать, получит рак пространство для роста или столкнётся с сопротивлением ткани.
Сердце почти не умеет восстанавливаться, зато удивительно хорошо защищается от опухолей. За среднюю жизнь орган сокращается около 2,5 млрд раз, постоянно работает под нагрузкой и почти не обновляет мышечные клетки. При этом рак в сердечной ткани находят крайне редко: менее чем в 0,3% вскрытий, примерно 1,5 случая на миллион человек в год.
Команда из Университета Триеста предложила объяснение этой странности. Исследователи считают, что сердце защищает не только биохимия, но и обычная механика. Каждое сокращение сжимает и растягивает ткань, а постоянное давление мешает раковым клеткам активно делиться. Работа вышла в журнале Science под названием Mechanical load inhibits tumor growth in mouse and human hearts.
Рост клеток всегда держит организм в сложном равновесии. Коже нужно быстро обновляться после порезов, ультрафиолета и контакта с токсинами. Её клетки меняются примерно каждые 40-56 дней. Печень тоже умеет восстанавливаться после серьёзных повреждений, потому что регулярно сталкивается с веществами из еды, лекарств и алкоголя. Но у активного деления есть цена: чем чаще клетки копируют ДНК , тем выше риск ошибок, а значит, и опухолей.
Поэтому рак почти не возникает там, где живых делящихся клеток мало. Волосы, ногти и зубы состоят в основном из мёртвых или минерализованных структур. Зрелые нейроны обновляются слабо и редко дают опухоли. Эритроциты вообще не имеют ядра и ДНК, поэтому не могут превратиться в раковые клетки. Сердечная мышца ближе к этой логике: у взрослого человека за год обновляется около 1% кардиомиоцитов или меньше.
Низкая способность сердца к регенерации объясняет часть загадки, но не всю. В сердце редко закрепляются и вторичные опухоли, то есть метастазы из других органов. Парадокс заметен сразу: сердечная ткань постоянно получает кислород и питательные вещества, а кровоток должен был бы помогать блуждающим раковым клеткам оседать в органе. На практике сердечные метастазы часто остаются клинически незаметными и обнаруживаются случайно или уже после смерти.
Авторы новой работы проверили, может ли постоянная нагрузка от сердечных сокращений сама по себе тормозить рак. Для этого исследователям понадобилось живое сердце, которое получает кровь, но не работает как насос. Задача оказалась технически сложной: остановить механическую работу органа и сохранить ткань живой непросто.
Учёные использовали подход, похожий на методы разгрузки сердца при тяжёлой сердечной недостаточности. Донорское сердце пересаживали мыши в область шеи и подключали к кровеносным сосудам. Собственное сердце животного продолжало гонять кровь по организму, а пересаженный орган оставался живым, но почти не испытывал обычного давления и механического напряжения.
Затем исследователи вводили клетки рака лёгкого, которые часто дают метастазы в сердце. Через 2 недели пересаженное сердце без нормальной нагрузки почти полностью захватывали опухолевые клетки. В собственном бьющемся сердце мыши опухоль обычно не заполняла больше 20% одной камеры. Под постоянным давлением раковые клетки делились хуже.
Один опыт с двумя сердцами у мыши сам по себе не закрывает вопрос. Пересадка добавляет лишние факторы: иммунную реакцию, риск инфекции, особенности кровоснабжения. Поэтому команда перенесла проверку в лабораторную модель сердечной ткани. В искусственно выращенных бьющихся участках механическую нагрузку можно было включать и ослаблять отдельно от остальных условий.
Результат повторился. Когда напряжение убирали, раковые клетки распространялись по ткани. В бьющихся образцах опухолевый рост в основном оставался на поверхности и шёл слабее. Такой опыт помог отделить влияние механики от других особенностей живого организма.
После этого исследователи сравнили активность генов в тканях пациентов, у которых рак распространился в сердце, печень и лёгкие. В сердечной ткани нашли отдельную картину работы генов. В инженерных образцах механическая нагрузка меняла упаковку ДНК: доступ к генам, связанным с ростом и опухолевыми процессами, становился ограниченнее.
Ключевым участником механизма оказался белок на поверхности клеточного ядра. Ядро хранит ДНК, а этот белок помогает переводить физическое давление снаружи клетки в сигналы, которые включают или выключают гены. Когда исследователи убирали этот белок, раковые клетки переставали реагировать на биение ткани и снова росли свободнее.
Механическое напряжение давно изучают в онкологии. Опухоли сами меняют окружающую ткань: делают её жёстче, повышают выживаемость раковых клеток, помогают им уходить от иммунной системы и хуже реагировать на лекарства. Новая работа добавляет обратную сторону этой истории: движение и давление со стороны здоровой ткани тоже могут влиять на опухоль.
Учёные теперь проверяют, можно ли перенести сердечный принцип защиты на другие ткани. Лёгкие, кожа и мышцы тоже растягиваются и сжимаются, но делают это иначе, менее ритмично или с другой силой. Команда работает с инженерами над носимым устройством для меланомы, одной из форм рака кожи. Устройство должно ритмично сжимать клетки, имитируя постоянную нагрузку, похожую на сердечную. Первые результаты авторы называют многообещающими, но до клинического применения такой идеи ещё далеко.
Главный вывод исследования не в том, что сердцебиение можно сразу превратить в лечение рака. Работа показывает более осторожную и важную вещь: опухоль зависит не только от мутаций, иммунитета и химических сигналов. Физическая среда вокруг клеток тоже может решать, получит рак пространство для роста или столкнётся с сопротивлением ткани.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
