Οι καρδιακοί παλμοί καταστέλλουν την ανάπτυξη καρκίνου: Η νέα έρευνα που αλλάζει την ογκολογία

Σύνοψη

• Ο καρκίνος της καρδιάς είναι εξαιρετικά σπάνιος, γεγονός που μέχρι σήμερα αποδιδόταν αποκλειστικά στην αδυναμία των καρδιακών κυττάρων να διαιρεθούν μετά τη γέννηση.
• Μελέτη στο περιοδικό Science αποδεικνύει ότι η ίδια η φυσική, μηχανική κίνηση της καρδιάς (οι παλμοί) καταστέλλει ενεργά τον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων.
• Μέσω της διαδικασίας της μηχανομεταγωγής, η πρωτεΐνη Nesprin-2 αντιλαμβάνεται τον μηχανικό φόρτο και προκαλεί συμπύκνωση της χρωματίνης στα καρκινικά κύτταρα, «κλειδώνοντας» τα γονίδια που ευθύνονται για την ανάπτυξή τους.
• Δοκιμές σε ποντίκια έδειξαν ότι σε «αδρανή» καρδιακό ιστό (χωρίς φορτίο) οι όγκοι αναπτύσσονται ραγδαία, ενώ η ανάλυση σε ανθρώπινες καρδιακές μεταστάσεις επιβεβαίωσε τον επιγενετικό περιορισμό του καρκίνου.
• Τα ευρήματα ανοίγουν το δρόμο για νέες αντικαρκινικές θεραπείες που θα βασίζονται στη μηχανική διέγερση ή στη φαρμακολογική μίμηση αυτής της βιομηχανικής διαδικασίας.

Η καρδιά αναπτύσσει σπάνια καρκίνο επειδή τα μυοκαρδιακά κύτταρα σταματούν να πολλαπλασιάζονται αμέσως μετά τη γέννηση, μειώνοντας τα σφάλματα αντιγραφής του DNA. Ωστόσο, νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science αποδεικνύει ότι ο συνεχής μηχανικός φόρτος και οι παλμοί αποτρέπουν ενεργά τον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων, αλλάζοντας τη δομή του γενετικού τους υλικού μέσω της πρωτεΐνης Nesprin-2.

Ο καρκίνος προκύπτει από ανεξέλεγκτες κυτταρικές διαιρέσεις και μεταλλάξεις. Στα περισσότερα όργανα του ανθρώπινου σώματος, τα κύτταρα ανανεώνονται διαρκώς. Το δέρμα, το έντερο, οι πνεύμονες και οι μαστοί αποτελούν ιστούς με υψηλό ρυθμό κυτταρικής διαίρεσης, γεγονός που αυξάνει στατιστικά την πιθανότητα εμφάνισης κακοήθειας. Αντιθέτως, η καρδιά αποτελεί ένα όργανο του οποίου τα κύτταρα (καρδιομυοκύτταρα) χάνουν την ικανότητα αναγέννησης και πολλαπλασιασμού μετά τη νεογνική ηλικία. Αυτή η έλλειψη κυτταρικής διαίρεσης ήταν η επικρατέστερη επιστημονική εξήγηση για την απουσία πρωτοπαθών όγκων στην καρδιά.

Παράλληλα, η θέση της βαθιά μέσα στον θώρακα τη προστατεύει από την άμεση έκθεση σε περιβαλλοντικά καρκινογόνα. Παρόλα αυτά, η απουσία μεταστάσεων από άλλα όργανα προς την καρδιά παρέμενε ένα ανεξήγητο φαινόμενο. Η ερευνητική ομάδα υπό τον Giulio Ciucci και την Serena Zacchigna, από το Διεθνές Κέντρο Γενετικής Μηχανικής και Βιοτεχνολογίας (ICGEB), απέδειξε ότι το κλειδί δεν κρύβεται μόνο στην απουσία κυτταρικής διαίρεσης, αλλά στην αδιάκοπη, ισχυρή μηχανική κίνηση του ίδιου του οργάνου. Το μυοκάρδιο δεν είναι απλώς ένα «αφιλόξενο» περιβάλλον λόγω της βιολογίας του, αλλά μια ενεργή βιομηχανική ασπίδα.

Για να απομονώσουν τη μεταβλητή της κίνησης, οι ερευνητές σχεδίασαν ένα πρωτοποριακό πειραματικό μοντέλο. Αρχικά, εισήγαγαν ισχυρές ογκογόνες μεταλλάξεις απευθείας στον καρδιακό ιστό γενετικά τροποποιημένων ποντικιών. Προς έκπληξη τους, ακόμη και κάτω από αυτές τις ακραίες συνθήκες, η καρδιά παρουσίασε εξαιρετική αντοχή στην ανάπτυξη όγκων, καταστέλλοντας τις μεταλλάξεις που σε οποιοδήποτε άλλο όργανο θα οδηγούσαν σε άμεση κακοήθεια.

Το κρίσιμο ερώτημα ήταν εάν αυτή η αντίσταση οφειλόταν στη φύση των καρδιακών κυττάρων ή στο έργο που παράγουν. Για να το απαντήσουν, ανέπτυξαν ένα μοντέλο μεταμόσχευσης στο οποίο μπορούσαν να ελέγξουν τον μηχανικό φόρτο της καρδιάς. Δημιούργησαν συνθήκες όπου ο μεταμοσχευμένος καρδιακός ιστός ήταν «αποφορτισμένος» —δηλαδή, δεν χρειαζόταν να πάλλεται με πλήρη πίεση για να κυκλοφορήσει το αίμα— και τον συνέκριναν με τη φυσική, πλήρως λειτουργική καρδιά.

Όταν ενέθηκαν ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα και στα δύο περιβάλλοντα, τα αποτελέσματα ήταν κατηγορηματικά. Στην καρδιά που συνέχιζε να πάλλεται υπό φυσιολογικό μηχανικό φόρτο, η ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων ανεστάλη. Αντίθετα, στον αποφορτισμένο, αδρανή καρδιακό ιστό, τα καρκινικά κύτταρα βρήκαν το περιθώριο να πολλαπλασιαστούν με ταχείς ρυθμούς. Το πείραμα αυτό απέδειξε πέραν πάσης αμφιβολίας ότι η ίδια η φυσική άσκηση πίεσης είναι ο κατασταλτικός παράγοντας.

Η ανατομία της καταστολής: Μηχανομεταγωγή και η πρωτεΐνη Nesprin-2

Πώς όμως μια φυσική δύναμη, όπως η συστολή ενός μυός, «μεταφράζεται» σε αντικαρκινική προστασία σε κυτταρικό επίπεδο; Η απάντηση βρίσκεται στον τομέα της μηχανομεταγωγής — της διαδικασίας με την οποία τα κύτταρα μετατρέπουν τα μηχανικά ερεθίσματα σε βιοχημικά σήματα.

Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι οι μηχανικές δυνάμεις που αναπτύσσονται μέσα στον καρδιακό ιστό αναδιαμορφώνουν το ρυθμιστικό τοπίο του γονιδιώματος των καρκινικών κυττάρων. Όταν το καρκινικό κύτταρο δέχεται συνεχή πίεση από τους παλμούς, η χρωματίνη του (το σύμπλεγμα DNA και πρωτεϊνών στον πυρήνα) αντιδρά. Η χωρική μεταγραφωματική σε δείγματα από ανθρώπινες καρδιακές μεταστάσεις αποκάλυψε μειωμένη μεθυλίωση ιστονών και αυξημένη συμπύκνωση της χρωματίνης.

Κομβικό ρόλο σε αυτό τον μηχανισμό παίζει η πρωτεΐνη Nesprin-2. Η Nesprin-2 λειτουργεί ως μηχανοαισθητήρας στην επιφάνεια του πυρήνα του κυττάρου. Μόλις αντιληφθεί τη συνεχή συμπίεση και διάταση από τον καρδιακό παλμό, μεταφέρει το σήμα στο εσωτερικό του πυρήνα. Η εντολή είναι σαφής: η χρωματίνη συμπυκνώνεται, κλείνοντας κυριολεκτικά την πρόσβαση στα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Χωρίς πρόσβαση σε αυτά τα «σχεδιαγράμματα» πολλαπλασιασμού, τα καρκινικά κύτταρα πέφτουν σε αδράνεια. Ο καρκίνος δεν πεθαίνει άμεσα, αλλά του στερείται η δυνατότητα να μεγαλώσει και να εξαπλωθεί.

Νέοι ορίζοντες στην ογκολογία και τις θεραπείες

Η επιβεβαίωση ότι τα φυσικά ερεθίσματα μπορούν να επέμβουν άμεσα στην επιγενετική ρύθμιση του καρκίνου δεν αφορά μόνο την καρδιολογία. Η συγκεκριμένη ανακάλυψη θέτει τα θεμέλια για μια εντελώς νέα προσέγγιση στη θεραπεία συμπαγών όγκων σε άλλα όργανα, όπως ο πνεύμονας, ο μαστός ή το παχύ έντερο.

Εάν η επιστημονική κοινότητα καταφέρει να κατανοήσει πλήρως το μονοπάτι σηματοδότησης της Nesprin-2, το επόμενο βήμα θα είναι η φαρμακολογική παρέμβαση. Ερευνητές εργάζονται ήδη πάνω σε μόρια τα οποία θα μπορούσαν να μιμηθούν χημικά τα αποτελέσματα του καρδιακού μηχανικού φόρτου. Φάρμακα που θα «ξεγελούν» τα καρκινικά κύτταρα, κάνοντάς τα να νομίζουν ότι υφίστανται έντονη μηχανική πίεση, θα μπορούσαν να προκαλέσουν την ίδια συμπύκνωση της χρωματίνης, αναστέλλοντας την ανάπτυξη των όγκων οπουδήποτε στο σώμα. Επιπλέον, ανοίγει η συζήτηση για το πώς η στοχευμένη φυσική και μηχανική διέγερση ιστών μέσω νέων ιατρικών συσκευών θα μπορούσε να λειτουργήσει συμπληρωματικά με τις υπάρχουσες χημειοθεραπείες και ανοσοθεραπείες.

*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!