Секрет самого здорового органа

Сила бьющегося сердца меняет то, как функционируют раковые клетки, останавливая их способность размножаться и распространяться, показало новое исследование.

Это открытие может помочь объяснить, почему рак сердца встречается так редко — менее чем у 2 из 100 000 человек в год.

Ключевую роль в этом явлении играет белок Несприн-2 (Nesprin-2). Обнаруженный во внешней мембране ядра клетки, этот белок уже был известен своей способностью ощущать механические воздействия и реагировать на них. Теперь выяснилось, что Несприн-2 чувствует силу сердечных сокращений и останавливает размножение раковых клеток.

Вам также может понравиться

Помимо объяснения редкости рака сердца, результаты исследования могут открыть путь к новым методам лечения других видов рака, заключили ученые в своем исследовании, опубликованном 23 апреля в журнале Science.

«Мы попытаемся использовать это знание для разработки механической терапии рака», — рассказала Live Science автор исследования Серена Заккинья, руководитель лаборатории сердечно-сосудистой биологии Международного центра генной инженерии и биотехнологии в Италии.

Заккинья и ее коллеги разрабатывают специальные ленты, которые можно оборачивать вокруг опухолей на коже, чтобы они воспроизводили силу бьющегося сердца. Поскольку метастатический рак кожи — одна из наиболее частых форм рака, дающих метастазы в сердце, это хороший первый клинический случай для изучения, отметила Заккинья.

Сердцебиение подавляет рак

Как первичный рак сердца (возникающий в самом сердце), так и вторичный (распространившийся на орган из других мест) встречаются довольно редко. Причина этой редкости долгое время оставалась загадкой.

Было обнаружено, что механическая нагрузка сердечных сокращений (то есть физическая сила, которую они оказывают) ограничивает способность сердечной ткани к регенерации. Поэтому Заккинья и ее коллеги захотели проверить, может ли сердцебиение также останавливать размножение раковых клеток.

Сначала они имплантировали клетки рака легкого в сердца лабораторных мышей, чтобы наблюдать за ростом и распространением клеток. Сердца при этом либо бились нормально, либо были «разгружены» (то есть к ним поступала кровь, но активного перекачивания не происходило). Бьющиеся сердца, по-видимому, подавляли рост рака, в то время как в «разгруженных» сердцах наблюдалось массовое размножение раковых клеток.

Команда провела аналогичный эксперимент с тканью сердца крысы, выращенной в лабораторных чашках. Они обнаружили, что изменение величины механической нагрузки в ткани влияет на поведение клеток рака легких: рак рос и распространялся активнее, когда нагрузка снижалась.

Чтобы понять причину этого явления, команда взяла образцы тканей у пациентов с раком легких, толстой кишки или кожи, который дал метастазы в сердце и другие органы. Они нанесли на карту активность генов этих раковых клеток и сосредоточились на их эпигенетике — маркерах, «находящихся поверх» ДНК, которые управляют включением и выключением генов.

Они обнаружили, что определенные эпигенетические маркеры связаны с ростом опухоли, и подтвердили, что сердцебиение снижает количество этих маркеров. Далее они определили Несприн-2 как ключевого игрока: отключение Несприна-2 в «бьющейся» ткани сердца усиливало размножение раковых клеток.

Заккинья отметила, что эти результаты — первые, показывающие, что механические силы за пределами самой опухоли влияют на рост и распространение раковых клеток. Способность механических сил подавлять размножение рака, по-видимому, является универсальным механизмом, так как, по ее словам, «эта сигнатура обща для многих типов рака».

Возможное лечение?

Джули Филлиппи, заведующая кафедрой кардиоторакальной хирургии и руководитель Лаборатории кардиологических исследований в Университете Питтсбурга, не участвовавшая в исследовании, назвала эти результаты «исключительно важными».

В электронном письме Live Science она написала, что эти данные также могут пролить свет на то, как целенаправленно регенерировать ткань сердца. А поскольку рак сердца встречается так редко, «эта работа может иметь более сильное влияние в контексте рака других органов», — добавила она.

По словам Филлиппи, потенциал использования механической стимуляции в терапии рака — это «захватывающая идея, которую стоит развивать». Однако для этого необходимо лучше понять, как свойства ткани, окружающей раковые клетки, влияют на их способность ощущать механические силы.

Со своими новыми «противораковыми» лентами команда надеется начать клинические испытания в течение четырех лет. Для этого потребуются первые прототипы систем, готовые к использованию на людях, отметила Заккинья. Ключевым моментом будет определение правильного времени для применения терапии и пациентов, которые получат наибольшую пользу, добавила она.

Заккинья подчеркнула, что главная задача — подтвердить безопасность этой механической стимуляции. «Я опасаюсь, что, сжимая опухоль, мы можем способствовать ее распространению, — сказала она. — Это то, что мы должны исключить, прежде чем двигаться дальше».

Другой подход может заключаться в поиске лекарств, способных имитировать эпигенетические эффекты сердцебиения без необходимости механической стимуляции. Команда также изучает эту идею.

Эта статья носит информационный характер и не предназначена для предоставления медицинских рекомендаций.