Исследователи обнаружили, что рак желудка формирует электрические связи с сенсорными нервами, используя эти схемы для усиления роста и распространения опухоли. Это новое понимание повышает вероятность того, что другие виды рака также могут перехватывать нейронные сигналы, потенциально позволяя использовать неврологические препараты в качестве лечения рака.
Исследователи обнаружили, что рак желудка образует электрические связи с близлежащими чувствительными нервами, создавая злокачественные цепи, которые способствуют росту и распространению рака.
Рак желудка формирует электрические цепи с нервами, подпитывая свой рост, и этот процесс можно остановить с помощью препаратов от мигрени.
Это первый задокументированный случай электрической связи между нервами и раком за пределами мозга, что позволяет предположить, что другие виды рака также могут использовать подобные связи для своего развития.
«Мы знаем, что многие виды рака используют близлежащие нейроны для стимулирования своего роста, но за пределами рака мозга эти взаимодействия обычно приписываются секреции факторов роста в целом или через косвенные эффекты», — говорит Тимоти Ванг, профессор медицины имени Зильберберга в Колледже врачей и хирургов Колумбийского университета Вагелос, который руководил исследованием и является одним из лидеров в развивающейся области нейробиологии рака.
«Теперь, когда мы знаем, что связь между ними стала более прямой и электрической, это повышает вероятность повторного использования препаратов, разработанных для лечения неврологических заболеваний, для лечения рака».
Связь нейронов с раковыми клетками также позволяет предположить, что рак может использовать особенно быстрый механизм для стимуляции роста.
«Вокруг раковых клеток находится множество различных клеток, и эта микросреда иногда может стать плодородной почвой для их роста», — говорит Ван. Исследователи сосредоточились на роли иммунных клеток микросреды, соединительной ткани и кровеносных сосудов в росте рака, но только в последние два десятилетия начали изучать роль нервов.
«Недавно выяснилось, насколько полезна нервная система для рака», — добавляет Ван. «Нервная система работает быстрее, чем любые другие клетки в микросреде опухоли, что позволяет опухолям быстрее общаться и перестраивать свое окружение, чтобы способствовать своему росту и выживанию».
Связи между раковыми клетками и нейронами напоминают синапсы
Как гастроэнтеролог, Ван сосредоточил свои исследования на раке желудка и других видах рака ЖКТ. Около 10 лет назад он обнаружил, что перерезка блуждающего нерва у мышей с раком желудка значительно замедляет рост опухоли и повышает выживаемость.
В блуждающем нерве содержится множество различных типов нейронов, но исследователи сосредоточились на сенсорных нейронах, которые сильнее всего реагировали на наличие рака желудка у мышей. Некоторые из этих сенсорных нейронов проникали глубоко в опухоли желудка в ответ на белок, выделяемый раковыми клетками, называемый фактором роста нервов (NGF), что привлекало раковые клетки к нейронам. После установления этой связи опухоли давали сигнал сенсорным нервам высвободить пептид кальцитонин-ген-родственный пептид (CGRP), вызывая электрические сигналы в опухоли.
Хотя раковые клетки и нейроны могут не образовывать классические синапсы там, где они встречаются — электронные микрофотографии команды все еще немного размыты — «нет сомнений, что нейроны создают электрическую цепь с раковыми клетками», — говорит Ван. «Это более медленная реакция, чем типичный нервно-мышечный синапс , но это все равно электрическая реакция».
Исследователи смогли увидеть эту электрическую активность с помощью кальциевой визуализации — метода, в котором используются флуоресцентные индикаторы, которые загораются, когда ионы кальция проникают в клетку при прохождении через нее электрического импульса.
«Существует цепь, которая начинается от опухоли, идет вверх к мозгу, а затем снова спускается вниз к опухоли», — говорит Ван. Это как петля прямой связи, которая продолжает стимулировать рак и способствовать его росту и распространению».
Препараты от мигрени как потенциальное средство лечения рака
При раке желудка ингибиторы CGRP, которые в настоящее время используются для лечения мигрени, потенциально могут вызвать короткое замыкание в электрической связи между опухолями и сенсорными нейронами.
В исследовании Вана ингибиторы CGRP, вводимые мышам с раком желудка, уменьшили размер опухолей, продлили выживаемость и предотвратили распространение опухолей.
«Основываясь на нашем анализе данных о раке желудка у пациентов, мы полагаем, что цепи, которые мы обнаружили у мышей, существуют и у людей, и воздействие на них может стать дополнительной полезной терапией», — говорит Ван.
- Сенсорные нейроны также могут использовать CGRP для стимуляции рака через более косвенные пути. Неопубликованные результаты исследований лаборатории Вана предполагают, что нейроны способствуют росту рака желудка посредством контакта с клетками соединительной ткани в микросреде опухоли.
- А другие исследователи обнаружили, что сенсорные нервы могут, возможно, через CGRP, вызывать истощение Т-клеток и отключать иммунные реакции, направленные на другие типы рака.
«Но мы думаем, что все начинается с того, что раковая клетка создает нейронную цепь», — говорит Ван.
«Нервы — недооцененный главный регулятор нормального роста и регенерации у животных. Мы знаем, что когда органы формируются во время развития, нервы играют ведущую роль. С этой точки зрения не было неожиданностью, что нервы также будут управлять ростом опухолей».