Глиобластома относится к числу самых агрессивных опухолей головного мозга у взрослых. Помимо проникновения в окружающие ткани, она способна изменять функционирование нервных клеток, формируя благоприятную среду для собственного роста. Специалисты Медицинского колледжа Бейлора установили, каким образом опухоль обходит естественные защитные механизмы мозга, ограничивающие избыточную активность нервных цепей. В материале «Известий» рассказывается, как глиобластома задействует соседние клетки и почему данное открытие может иметь значение для дальнейших исследований.

Глиобластома эксплуатирует собственные механизмы мозга

Результаты работы исследователей из Медицинского колледжа Бейлора были опубликованы в журнале Neuron. В ходе опытов на животных авторы выявили, что глиобластома может влиять на соседние нервные клетки и изменять их функции, способствуя тем самым увеличению опухоли.

До этого исследователи установили, что между опухолевыми клетками и нейронами, передающими нервные импульсы, существует взаимовлияние. Оно способно вызывать усиленную активность нейронных контуров, что ускоряет рост новообразования. В новом исследовании авторы сконцентрировались на ином аспекте — участии нервных клеток, которые в норме подавляют чрезмерное возбуждение мозга.

Нейронные цепи управляются как минимум двумя типами нервных клеток. Возбуждающие нейроны усиливают передачу сигналов, а тормозные ограничивают активность, предотвращая перевозбуждение. Ученые выдвинули гипотезу, что глиобластома способна нарушать работу и этой второй системы, ослабляя природные механизмы регуляции.

Бенджамин Динин, профессор Медицинского колледжа Бейлора и соавтор исследования

В ходе текущего исследования мы обнаружили, что глиобластома по-другому манипулирует окружающей средой, чтобы способствовать собственному росту.

Механизмы нарушения торможения нервных сигналов опухолью

Для выявления возможных механизмов повышения активности мозга исследователи проанализировали набор генов, ассоциированных с эпилепсией и измененных в клетках глиобластомы. Они последовательно отключали отдельные гены и наблюдали, как это сказывается на росте опухоли. Наибольший интерес вызвал ген, отвечающий за производство белка GAT-1.

Справка «Известий»

Обычно белок GAT-1 отвечает за выведение гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) из межклеточного пространства между нейронами. ГАМК выполняет функцию химического медиатора, способствующего подавлению нервной активности. За счет этого сигнала мозг получает возможность сдерживать избыточное возбуждение нейронных контуров.

После удаления GAT-1 из клеток опухоли глиобластома начала расти быстрее. Это заставило ученых обратить внимание на тормозные нейроны и характер их взаимодействия с опухолью. Дополнительные опыты на животных продемонстрировали, что активация таких нейронов рядом с новообразованием приводила к замедлению его роста. Когда же исследователи подавляли способность тормозных нейронов успокаивать окружающие нервные цепи, опухоль развивалась интенсивнее.

Кроме того, команда выяснила, что клетки глиобластомы вырабатывают значительное количество белка DBI — ингибитора связывания диазепама. В данном исследовании он действовал как один из факторов, повышающих активность нейронных цепей и ускоряющих рост опухоли. По мнению исследователей, глиобластома задействует несколько путей взаимодействия с нервной системой, чтобы нарушить равновесие между возбуждением и торможением.

Причины высокой опасности глиобластомы

Глиобластома входит в число самых агрессивных первичных опухолей головного мозга у взрослых. Поскольку ее клетки могут проникать в прилегающую мозговую ткань, полное хирургическое удаление новообразования часто затруднено. Даже после проведенной терапии болезнь способна рецидивировать.

Справка «Известий»

Существенной характеристикой глиобластомы является то, что ее рост обусловлен не только внутренними изменениями в самих опухолевых клетках. На этот процесс влияют и соседние ткани, включая нервные клетки, с которыми опухоль образует сложные взаимосвязи. Анализ этих взаимодействий дает исследователям возможность находить дополнительные причины продолжения роста опухоли и ее воздействия на функции мозга.

Усиленная активность нейронных контуров также важна для другого симптома заболевания — судорог. Согласно данным исследователей, судорожные приступы являются первым проявлением болезни почти у половины пациентов с глиобластомой. Тем не менее выявленный механизм не говорит о том, что судороги и рост опухоли всегда имеют общую причину: в работе описаны конкретные биологические процессы, изученные на экспериментальных моделях.

По мнению авторов, взаимосвязь опухоли с соседними нейронами следует исследовать параллельно с процессами, идущими внутри самих раковых клеток. Подобный подход может способствовать более глубокому пониманию прогрессирования болезни и обозначить новые векторы будущих изысканий.

Возможно ли восстановить естественную защиту мозга

На дальнейшем этапе специалисты проверили, возможно ли замедлить рост опухоли за счет усиления ГАМК-сигнализации — системы передачи тормозных сигналов между нейронами. В опытах на мышах они применили два уже известных противоэпилептических препарата, усиливающих такую сигнализацию. В обеих группах животных пролиферация опухолевых клеток снизилась по сравнению с мышами, не получавшими этих средств.

Данный результат свидетельствует о потенциальной способности влиять не только на саму опухоль, но и на сигнальные пути между нейронами и опухолевыми клетками. Ученые допускают, что сохранение функционирования тормозных нейронных цепей способно ограничивать условия, благоприятствующие росту глиобластомы.

Однако эксперименты выполнялись на животных. Полученные данные не подтверждают, что аналогичный метод окажется действенным и безопасным для людей, и не дают оснований считать изученные препараты утвержденным способом терапии глиобластомы. Для оценки перспектив этого направления требуются дополнительные исследования.

Ганеш Рао, заведующий кафедрой нейрохирургии Медицинского колледжа Бейлора и соавтор исследования

Мы традиционно рассматриваем опухоли как аномальные клетки, которые растут и проникают в окружающие ткани мозга. Теперь мы знаем, что эти опухоли также могут влиять на активность близлежащих клеток мозга, создавая условия, которые способствуют их росту.

Авторы полагают, что полученные результаты задают направление для поиска путей восстановления естественного торможения нервных цепей. Но на данный момент это лишь лабораторные данные, а не готовый клинический метод. Следующим шагом станет определение возможности безопасного применения выявленного механизма для замедления роста опухоли у человека.