Как кровоток помогает раку распространяться
Метастазирование - это распространение рака на другие части тела и основная причина серьезности заболевания. Новое исследование показывает, что кровоток является ключевым фактором в этом процессе.
В статье, опубликованной в журнале Клетка развития, ученые из Национального института здоровья и медицинских исследований во Франции описывают свои тесты на рыбках данио и людях.
Эксперименты подтвердили, что кровоток влияет на места, в которых мигрирующие раковые клетки «задерживаются» внутри кровеносных сосудов.
Они также подробно описывают, как эти раковые клетки выходят через стенки кровеносных сосудов и создают вторичные очаги опухоли.
«Давняя идея в этой области, - объясняет старший автор исследования доктор Джеки Г. Гетц, руководитель лаборатории Страсбургского университета во Франции, - где проводилось исследование, - заключается в том, что задержка срабатывает при циркуляции опухолевых клеток. попадают в капилляры очень маленького диаметра просто из-за ограничений по размеру ».
Однако, как объясняет д-р Гетц, их результаты показывают, что «физическое ограничение» - не единственный фактор, способствующий метастазированию, потому что «кровоток оказывает сильное влияние на то, что позволяет опухолевым клеткам установить адгезию со стенкой сосуда».
Метастаз и его основные этапы
Метастазирование - это процесс, посредством которого опухолевые клетки покидают и мигрируют из своих первичных участков и перемещаются по лимфатической системе или кровотоку для образования вторичных или метастатических опухолей в отдаленных частях тела.
Метастазы - основная причина смерти от рака и «первостепенное значение для прогноза больных раком».
Это сложный процесс, представляющий собой последовательность шагов, каждый из которых должен быть выполнен, чтобы вторичная опухоль процветала. Последовательность шагов, известная как «метастатический каскад», происходит следующим образом:
- вторжение в близлежащие здоровые ткани
- пересечение стенок соседних кровеносных сосудов и лимфатических узлов
- путешествие по кровотоку или лимфатической системе в отдаленные части тела
- задержка в удаленных мелких кровеносных сосудах или капиллярах, вторжение в их стенки и переход в окружающие здоровые ткани
- посев жизнеспособной крошечной опухоли в здоровую ткань
- создание специального кровоснабжения за счет роста новых кровеносных сосудов для питания новой опухоли
Новое исследование касается четвертого этапа, на котором циркулирующие опухолевые клетки останавливаются в капилляре и проникают через их эндотелий или барьер клеток, выстилающих стенки сосудов, в окружающую ткань.
Исследование исследует "механические сигналы" в крови.
В своем исследовании авторы объясняют, что «очень мало известно о том, как [циркулирующие опухолевые клетки] задерживаются и прикрепляются к эндотелию мелких капилляров и покидают кровоток, пересекая сосудистую стенку».
Они добавляют, что особенно неясной является «роль механических сигналов, обнаруживаемых в крови» на этом этапе.
Для своего исследования ученые разработали «оригинальный экспериментальный подход», в котором они пометили и проследили за циркулирующими опухолевыми клетками, когда они путешествовали по кровеносным сосудам у эмбрионов рыбок данио. Модель также позволяла им варьировать и измерять кровоток в сосудах.
Результаты показали, что места в кровеносных сосудах, в которых циркулирующие опухолевые клетки перестают перемещаться, тесно связаны со скоростью потока.
Авторы отмечают, что «пороговое значение скорости для эффективной адгезии […] составляет от 400 до 600 [микрометров в секунду]».
«Эндотелиальные клетки свернулись вокруг опухолевых клеток»
Команда также обнаружила, что кровоток необходим для «экстравазации», процесса, посредством которого опухолевые клетки выходят из кровеносных сосудов.
Это было очевидно при съемке с интервальной съемкой, которая показала, что эндотелиальные клетки «вьются» вокруг заблокированных опухолевых клеток в кровеносных сосудах эмбрионов рыбок данио.
«Кровоток на этом этапе очень важен. Без кровотока не происходит ремоделирования эндотелия. Чтобы эндотелий оставался активным, чтобы он мог реконструироваться вокруг опухолевой клетки, необходим определенный объем потока ».
Д-р Джеки Г. Гетц
Исследователи пришли к тем же результатам, когда наблюдали за развитием метастазов в мозг у мышей.
Для этого эксперимента они использовали метод визуализации, называемый прижизненной корреляционной микроскопией, который сочетает в себе модели живых клеток с электронной микроскопией, чтобы динамику можно было наблюдать на живом животном.
Место контроля потока, начало второй опухоли
Наконец, команда подтвердила результаты, наблюдая вторичные опухоли в головном мозге 100 пациентов-людей, первичные опухоли которых находились в различных частях тела.
Как и в случае с моделью рыбок данио, они использовали метод визуализации, чтобы нанести на карту расположение вторичных опухолей.
Когда они объединили карту метастазов в мозг с картой кровотока здорового контрольного пациента, исследователи обнаружили, что она соответствует тому, что они обнаружили в модели рыбок данио, подтверждая, что вторичные опухоли предпочитают расти в областях, где кровоток находится в определенных пределах. .
Авторы приходят к выводу, что их результаты показывают, что кровоток контролирует не только локализацию, но и начало «метастатического разрастания».
Теперь они хотят изучить способы блокирования ремоделирования эндотелия вокруг циркулирующей опухолевой клетки, чтобы предотвратить ее выход в окружающие ткани. Такое достижение может помешать метастазам завершить шаги, необходимые для успешного роста вторичной опухоли.
