Serce ssaków niezwykle rzadko bywa miejscem rozwoju nowotworu. Zarówno pierwotne guzy sercowe, jak i przerzuty do mięśnia sercowego należą do rzadkości, mimo że narząd ten jest silnie unaczyniony, a przez jego jamy stale przepływa krew mogąca zawierać komórki rakowe. Mechanizm tej osobliwej odporności pozostawał dotąd niejasny. Wiadomo natomiast, że dorosłe ludzkie kardiomiocyty (komórki mięśniowe budujące serce) odnawiają się w tempie zaledwie ok. 1 proc. rocznie. Od dawna sugerowano, że tę ograniczoną zdolność do podziałów wymusza ogromne obciążenie mechaniczne, jakie tkanka sercowa musi stale wytrzymywać.
Czytaj także: Dlaczego Polacy najczęściej umierają na serce?
Bicie serca chroni je przed rakiem
Międzynarodowy zespół naukowców postanowił sprawdzić, czy ten sam czynnik chroni serce również przed rakiem, a wyniki swoich prac przedstawił na łamach najnowszego wydania tygodnika „Science”. Najpierw badacze sięgnęli po laboratoryjne myszy, które zmodyfikowano genetycznie tak, by w ich tkankach można było „włączyć” dwie zmiany typowe dla nowotworów człowieka (aktywację onkogenu K-Ras i usunięcie genu p53, który w zdrowej komórce pełni rolę hamulca blokującego jej niekontrolowane podziały). Choć obie modyfikacje wprowadzano w wątrobie, mięśniach szkieletowych i sercu, guzy powstawały w różnych miejscach ciała, ale nie w narządzie pompującym krew.
Kluczowym etapem eksperymentu okazał się heterotopowy przeszczep serca (narząd dawcy umieszcza się w innym miejscu ciała biorcy niż jego naturalna lokalizacja). Drugie serce, pobrane od myszy, wszczepiano w szyję innego gryzonia i łączono z jego naczyniami w taki sposób, by zachowało dopływ krwi, ale nie musiało jej pompować. W jednym zwierzęciu znajdował się więc zarówno organ pracujący pod normalnym obciążeniem, jak i „bezrobotny”. Następnie do obu wstrzykiwano mysie komórki raka płuca. Po trzech dniach ich liczba była porównywalna, ale po dwóch tygodniach w sercach odciążonych pracą nowotwór wypełniał niemal całą tkankę, podczas gdy w pracujących zajmował średnio ok. 20 proc.
Wyniki potwierdzono również w badaniach na komórkach raka okrężnicy oraz czerniaka, a także w „sztucznej” tkance sercowej (EHT) wyhodowanej m.in. z kardiomiocytów szczura, w której można dowolnie zmieniać napięcie mechaniczne. W bijących fragmentach EHT komórki nowotworowe chętnie lokowały się w warstwach zewnętrznych, omijając środek poddany największemu ciśnieniu hydrostatycznemu.
Czytaj także: Groźne choroby serca rozwijają się po cichu, podstępnie. Działa efekt kaskady
Kluczowe białko Nesprin-2
Dalsze badania wykazały, że kluczową rolę w całym mechanizmie chroniącym przed rakiem odgrywa białko o nazwie Nesprin-2. Działa ono jak pośrednik: wyczuwa siły mechaniczne działające na komórkę z zewnątrz i przekazuje tę informację do jej jądra, gdzie znajduje się DNA. Pod wpływem tego sygnału materiał genetyczny komórki nowotworowej staje się luźniej upakowany, a geny odpowiedzialne za hamowanie podziałów są wtedy łatwiej dostępne dla maszynerii komórkowej, która może je odczytać. Efekt? Komórka rakowa przestaje się namnażać.
Kiedy naukowcy wyłączyli produkcję Nesprin-2, komórki nowotworowe odzyskiwały zdolność mnożenia się nawet w obciążonym, normalnie pracującym sercu. To potwierdziło, że właśnie to białko jest kluczowym ogniwem łączącym mechanikę tego organu z biologią nowotworu. Obraz ten uzupełniła analiza tkanek pobranych od pacjentów, u których przerzuty dotarły zarówno do serca, jak i do innych narządów. W komórkach rakowych zagnieżdżonych w sercu ich materiał genetyczny był wyraźnie luźniej upakowany niż w przerzutach do pozostałych organów. Czyli dokładnie tak, jak przewiduje model przedstawiony przez badaczy w „Science”.
Czytaj także: Serce 3.0, z hodowli. Nie tak szybko. Czeka nas jeszcze długa droga
Nowe terapie nowotworów? Nie tak prędko
Odkrycie to otwiera drogę do prac nad terapiami nowotworów, które wykorzystują stymulację mechaniczną. Jednak autorzy komentarza, który również ukazał się w „Science” – dr Wyatt Paltzer i prof. James Martin z Baylor College of Medicine w Houston – trochę studzą entuzjazm. Zwracają mianowicie uwagę, że Nesprin-2 i powiązane z nim białka pełnią podobną rolę pośredników przekazujących sygnały mechaniczne w wielu innych typach komórek, m.in. w nerwowych. Dlatego próby wzmocnienia ich działania w celu zwalczania raka mogłyby wywoływać niepożądane skutki uboczne w zupełnie innych tkankach. Wcześniejsze eksperymenty wykazały ponadto, że farmakologiczne manipulowanie tym mechanizmem powoduje zmiany w sposobie odczytywania genów w komórkach, np. w mięśniach szkieletowych. Zanim więc naukowcy pomyślą o terapii opartej na tym odkryciu, muszą najpierw znaleźć inne białka, które współpracują z Nesprin-2 w komórkach nowotworowych. Tak, aby móc zadziałać precyzyjnie jedynie tam, gdzie będzie to potrzebne.