Как рак ломает ваши мышцы

Как рак ломает ваши мышцы
                Активин A и IL-6 являются ключевыми сигнальными факторами и функционально связаны. Предоставлено: NTNU и biorender.com.

Солидная опухоль может привести к самоуничтожению мышечных клеток в организме. Многие больные раком умирают от последствий. Теперь исследователи узнают больше о том, как раковые клетки в опухоли могут контролировать истощение мышечных клеток и вызывать хроническое, серьезное заболевание.
                                                                                       

Этот тип связанного с раком истощения мышц обусловлен сложным метаболическим синдромом, называемым кахексией. Название происходит от греческого слова «плохое состояние», которое довольно наглядно описывает состояние здоровья пациентов после того, как опухоль в течение длительного периода времени вызывала атрофию мышц в их телах.

«Опухоль может находиться в совершенно ином месте, чем пораженные мышечные клетки», — говорит Гейр Бьоркёй, профессор кафедры биомедицинской лаборатории NTNU на факультете естественных наук.

«Небольшая опухоль, спрятанная в легких или поджелудочной железе, может привести к сокращению и ослаблению мышц. Вы можете почувствовать усталость, одышку или потерю толерантности к физическим нагрузкам из-за снижения функции сердца», — говорит Кристин Петтерсен. научный сотрудник Центра исследований молекулярного воспаления (ЦЭМИР) в НТНУ.

Старший инженер Соня Андерсен из Отделения биомедицинской лаборатории NTNU говорит: «Расстояние от опухоли до пораженного участка означает, что между опухолью и поврежденными мышечными клетками должна быть связь. Одно или несколько физических веществ из опухоли должны вызывать саморазрушение мышечных клеток за пределы нормального. «

Теперь исследовательская группа в NTNU и несколько партнеров определили возможный механизм того, как раковые клетки могут отправлять эти сообщения мышечным клеткам. Их впечатляющие результаты были только что опубликованы в журнале Cachexia, Sarcopenia and Muscle (JCSM).

Многие больные раком умирают от потери мышечной массы

Кахексия почти ведет себя как отдельная болезнь, в дополнение к самому раку. Когда вы теряете мышечную массу, вы не только становитесь слабее, но также снижается ваша способность переносить резкие побочные эффекты лечения рака. Это может ограничить возможности лечения, а кахексия связана с повышением уровня смертности.

Люди с кахексией могут страдать от резкого снижения веса, и увеличение потребления питательных веществ само по себе не может компенсировать это. Пациенты часто чувствуют усталость и тошноту.

Кахексия, а не сам рак, является вероятной причиной примерно одного из трех смертей, связанных с раком. В настоящее время не существует эффективного лечения кахексии.

Два главных подозреваемых — оба виновны

Поскольку раковые клетки должны секретировать какой-то сигнал, который вызывает истощение мышц, исследователи изучают два разных фактора передачи сигналов.

Основными подозреваемыми были активин А и интерлейкин 6 (ИЛ-6). Некоторые исследования показывают, что активин А должен быть центральным фактором, в то время как другие предполагают, что IL-6 является ключевым сигнальным фактором опухоли, который вызывает потерю мышечной ткани.


            Как рак ломает ваши мышцы
                Кристин Петтерсен, Гейр Бьёркой и Соня Андерсен в лаборатории. Кредит: Пер Хеннинг, НТНУ

«Ранее мы показали, что IL-6 может усиливать процесс истощения в мышечных клетках и, следовательно, может иметь важное значение для развития кахексии», — говорит Петтерсен.

Но кто прав? Те, кто обвиняет активин А, или те, кто считает Ил-6 самым важным?

Бьоркёй говорит: «Оказывается, что оба активина A и IL-6 являются ключевыми сигнальными факторами и функционально связаны».

Вот краткая версия того, что происходит:

  • Во-первых, раковые клетки вырабатывают сигнальный фактор активин А, который они выделяют. Активин А может затем воздействовать на те же самые раковые клетки через рецепторы на их поверхности, которые связывают это сигнальное вещество.
  • Когда активин А связывается и активирует поверхностный рецептор на раковых клетках, эти клетки начинают производить большие количество сигнального фактора IL-6, который затем высвобождается.
  • IL-6 работает несколькими различными способами, одним из которых является то, что он связывается с мышечными клетками и дает им команду разрушать клеточное содержимое.
  • Деградация клеток нормальная, но не с такой скоростью

    Так почему же раковые клетки делают это? На самом деле, они просто увеличивают скорость процесса, который уже происходит. Раковые клетки нуждаются в питательных веществах, которые становятся доступными, когда мышечные клетки расщепляют белки. По сути, раковые клетки злоупотребляют фундаментальным механизмом, который уже существует в наших клетках и тканях.

    Когда регулируется, эта разбивка является совершенно нормальным процессом. Клетки в организме все время разлагаются и накапливают клеточные компоненты. Это важно, чтобы все наши клетки работали.

    Все клетки нашего тела содержат множество крошечных органелл (клеточных структур со специфическими функциями) с пищеварительными ферментами. Эти органеллы, называемые лизосомами, поглощают и разлагают клеточные компоненты в процессе, называемом «аутофагия», что означает «самоедание».

    «Аутофагия важна для всех клеток и используется для удаления поврежденного или избыточного содержимого клеток», — говорит Петтерсен. «Процесс также может усиливаться в периоды, когда пищи недостаточно. Аутофагия высвобождает аминокислоты, жиры и сахара из деградировавших клеточных компонентов, чтобы обеспечить строительные блоки для новых биомолекул или для производства клеточной энергии. Таким образом, аутофагия является важным механизмом выживания голодание в клетках всех организмов — от грибов до млекопитающих. «

    Таким образом, строительные блоки, из которых состоят наши ячейки, разрушаются и могут быть освобождены от ячеек, генерирующих их и используемых другими ячейками в новых местах, где они необходимы в дальнейшем. Наши мышечные клетки способны регулировать количество определенных белков без ущерба для функции клеток. Когда некоторые из этих мышечных белков разлагаются, выделяются аминокислоты, которые мышечные клетки либо могут использовать сами, либо могут высвобождаться в кровь на благо других клеток организма. Например, мы обычно можем мириться с небольшим снижением мышечных белков в наших руках или ногах, особенно если это помогает нашему сердцу и легким функционировать должным образом.

    Андерсен отмечает, что раковые клетки вызывают лишь небольшое увеличение аутофагии. Однако этого небольшого изменения общего баланса достаточно, чтобы вызвать небольшое увеличение мышечной недостаточности, что приводит к потере мышечной массы с течением времени.

    Новые возможности

    Удаление опухоли у пациентов с кахексией также обращает вспять кахексию, и мышечная масса может вернуться к нормальной. К сожалению, не все опухоли могут быть удалены с помощью современных методов лечения, либо потому, что рак распространился, опухоль недоступна, либо потому, что лечение рака неэффективно.

    Исследовательская группа в NTNU показала, что предотвращение связывания активином A раковыми клетками или предотвращение связывания активина A с рецептором на раковых клетках ограничивает выработку IL-6 и снижает способность раковых клеток увеличивать аутофагию в другие клетки. Петтерсен говорит, что у раковых мышей это препятствует развитию кахексии. Тем не менее, нам не хватает формальных доказательств, чтобы проверить, действует ли аналогичный механизм на людей. У пациентов картина может быть более сложной, даже если мы знаем, что оба сигнальных соединения, которые были изучены, могут быть повышены в образцах крови от больных раком.

    «Другие стимулирующие факторы и процессы также могут быть вовлечены в стимуляцию повышенной аутофагии мышечных клеток, и все типы рака, вызывающие кахексию, могут не использовать одни и те же сигнальные факторы», — говорит Бьоркёй.

    «Также возможно, что существуют различия между отдельными пациентами, даже если у них первоначально был один и тот же тип рака», — говорит Андерсен.

    Петтерсен отмечает, что, хотя исследователи считают, что два сигнальных фактора, которые они функционально связаны друг с другом, часто участвуют в раковой кахексии у пациентов, важно также продолжить поиск других сигнальных кандидатов.

    Это исследование помогло пролить свет на загадку кахексии и подтвердило связь между двумя важными факторами передачи сигналов, но для получения более полной картины необходимы дальнейшие исследования. Надежда состоит в том, чтобы выяснить, используют ли типичные раковые заболевания, вызывающие кахексию, такие как рак легких, поджелудочной железы и кишечника, различные или общие механизмы, чтобы вызвать потерю мышечной массы.

    Цель состоит в том, чтобы разработать тесты, которые могут измерять количество или активность соответствующих сигнальных веществ, чтобы предоставить пациентам индивидуальное лечение для блокирования истощения мышц.

    Уже имеются документированные случаи, показывающие, что отдельные пациенты с кахексией значительно выиграли от препарата, снижающего эффективность IL-6. Этот препарат в настоящее время используется для лечения ревматизма. В настоящее время международные исследователи планируют провести клиническое исследование этого же препарата у больных раком с кахексией.

    «Так что есть основания для оптимизма, что у нас скоро будут биологические препараты, которые могут сдерживать это серьезное осложнение рака», — говорит Бьоркёй.

    Тем не менее, пройдет некоторое время, прежде чем исследователи смогут выяснить, как это будет работать у пациентов и сколько пациентов можно помочь с препаратом, который в настоящее время тестируется.

    Долгосрочное сотрудничество

    Новые результаты являются результатом многолетней работы. Профессор Bjørkøy говорит, что проект в NTNU продолжался в течение десяти лет, но идеи об этой форме мышечного истощения и процессах, связанных с раковой кахексией, существуют намного дольше.

    Исследовательская группа тесно сотрудничала с Отделом биомедицинских лабораторных наук НТНУ, Центром исследований молекулярного воспаления (ЦЭМИР) при НТНУ и биотехнологической компанией Novartis в Швейцарии.

    Интерес Novartis к проекту вращается вокруг расширения знаний о механизме заболевания и его способности открыть новые подходы к методам лечения кахексии ./p>

    Related Post

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *