Механическая нагрузка при сердечных сокращениях останавливает рост клеток рака
Учёные из Университета Триеста (Италия) выяснили, почему рак сердца встречается крайне редко. Оказывается, что постоянные сокращения органа физически ограничивают размножение опухолевых клеток и запускают выработку белка, который подаёт сигнал ядру раковой клетки прекратить деление. В эксперименте на мышах с генетически замедленным сердцебиением раковые клетки начинали размножаться при снижении механической нагрузки и снова отмирали при нормальной работе органа.
Сердце — единственный орган, который в значительной степени защищён от рака. До недавнего времени учёные не были уверены, почему. Теперь результаты нового исследования могут проложить путь к радикально новым методам лечения широкого спектра видов рака, включая применение внешнего давления на опухолевые клетки, чтобы остановить их рост. Первичный рак сердца, когда опухоль развивается в сердечной ткани, а не распространяется из другого места, встречается настолько редко, что, как полагают, поражает лишь 0,02 процентов населения Великобритании. Даже в этом случае большинство таких опухолей доброкачественные, хотя они могут привести к летальному исходу, если разрастутся настолько, что перекроют кровоток.
Давно известно, что сердцу не хватает ключевой характеристики, делающей другие органы восприимчивыми к раку, — частого деления клеток. Клетки большинства тканей постоянно делятся, чтобы заменить старые или повреждённые, и чем больше они делятся, тем выше риск мутаций, приводящих к раку. Однако клетки сердечной мышцы, или кардиомиоциты, в большинстве случаев перестают делиться вскоре после рождения и вместо этого увеличиваются в размерах.
«Отмирающие клетки сердца не заменяются — в отличие от слизистой кишечника, которая размножается каждые пять-десять дней, что является одной из причин распространённости рака кишечника», — объясняет кардиолог Клаус Витте.
Их исследования показывают, что раковые клетки не могут противостоять огромной механической силе в органе, который сокращается и расширяется до 100 тысяч раз в день.
Чтобы проверить теорию, команда ввела человеческие раковые клетки мышам с генетически модифицированным сердцем, работающим медленнее обычного. Дело не только в том, что клетки «раздавливаются»: действие насоса, по-видимому, включает механизм, стимулирующий выработку белка, который передаёт сигнал ядру раковой клетки прекратить размножение, поскольку среда не подходит; когда сердце перестало биться или билось медленнее, этот белок не вырабатывался. Руководитель исследования Серена Закчинья пояснила: «Сердечная среда неблагоприятна для опухолевых клеток, отчасти потому, что постоянная механическая активность физически ограничивает их распространение».
Исследователи использовали искусственный интеллект, чтобы изучить, что происходит с раковыми клетками под внешним давлением окружающих тканей. Эоин Макэвой отметил, что внешнее давление может остановить рост, активируя определённые белки, но сопряжено с рисками: «Возможно, что внешнее сжатие злокачественной меланомы может замедлить рост, но также широко известно, что сжатие опухолей в определённых тканях может способствовать распространению раковых клеток. Это палка о двух концах».
Вместо этого команда из Голуэя предлагает разработать препараты, которые воздействуют на белки и делают раковые клетки восприимчивыми к более низким уровням давления, предотвращая их рост и деление. Комментируя подход, Витте заключила: «Это очень интересная концепция. Возможно, что какое-то носимое устройство может воздействовать на раковые клетки с достаточной силой, чтобы остановить их рост, или что есть способ производить белки, которые сообщают раковой клетке, что это неподходящая среда для её существования».