Egy új vizsgálat eredményei szerint az agytumorok sejtjei szinaptikus kapcsolatokat alakítanak ki a környező idegsejtekkel és ez elősegíti a tumorok növekedését.
A daganatos megbetegedéseket óriási félelem övezi, hiszen gyakran halálos kimenetelűek és nehézkes a kezelésük. A daganatokat két nagy csoportra szokás osztani aszerint, hogy hajlamosak-e áttéteket képezni: a jóindulatú daganatok nem képeznek áttéteket, a rosszindulatúak azonban igen. A rosszindulatú daganatok ettől igazán veszélyesek, gyakran fordul elő, hogy mire az elsődleges tumort felfedezik, már áttéteket képzett, amik újabb és újabb fenyegetést jelentenek.
A daganatokat létrehozó tumorsejtek kialakulásának kulcsa a sejtosztódás szabályozásának felborulása. Ez a folyamat szigorúan szabályozott a sejtekben, azonban bizonyos mutációk következtében a sejtek osztódása elszabadulhat. A mutációk leggyakrabban olyan sejtekben fordulnak elő, melyek normálisan is osztódnak, ezért a tumorok leggyakrabban ezekből a sejtekből alakulnak ki. Ilyenek például a bőr felső rétegének sejtjei vagy a kötőszöveti sejtek. Az agy területén voltaképpen a kötőszövet (agyhártyák) sejtjei vagy a gliasejtek hajlamosak tumorképzésre, ezekből alakulhatnak ki az ún. elsődleges agydaganatok. A másodlagos agydaganatok a test más területén létrejött tumorsejtek agyba kerülésével jönnek létre.
Bár az agytumorok csupán nagyjából 3-5%-át teszik ki a daganatos megbetegedéseknek, a következményeik annál súlyosabbak lehetnek. A tumorok változatos tüneteket produkálnak, annak függvényében, hogy mekkorák és hol helyezkednek el az agyban. A leggyakoribb tünetek a fejfájás, rohamok, látászavar, hányás és a személyiség megváltozása. Előfordulhatnak még mozgási és érzékelési zavarok, vagy akár tudatvesztés is.
Kapcsolatok a tumorsejtek között
A rosszindulatú elsődleges tumorok nagyrésze (~80%) glióma, vagyis a gliasejtekből kialakuló daganat. A gliómák növekedése fokozza a nyomást a koponyaűrben, ezzel változatos tüneteket idézve elő. Gyakori tünet a fejfájás és a hányás, de jellemző a rohamok kialakulása is. Ezek a tumorok előbb utóbb halálhoz vezetnek, betegek háromnegyede a diagnózistól számított 5 éven belül elhuny. A sebészeti beavatkozások azért nem elég hatékonyak, mert a tumorsejtek általában behatolnak a környező szövetbe, így a daganat eltávolítása után is gyakran maradnak tumorsejtek, amelyek újabb daganatokat képezhetnek.
A sugárkezeléssel és a kemoterápiával szemben is ellenállóak ezek a daganatok. Ennek okát, pontosabban egyik lehetséges okát 2015-ben tárta fel egy nemzetközi kutatócsoport. Kiderült, hogy a tumorsejtek hálózatot alkotnak és azért ellenállók a sugárkezeléssel szemben, mert a hálózat hatékonyan tompítja a kalciumion koncentrációjának megnövekedését. A sugárkezelés hatására a tumorsejtekben normálisan megnövekszik a kalciumionok mennyisége, ami beindítja a sejt elhalását. Az egybefüggő citoplazmában azonban a kalciumionok mennyisége megoszlik és nem indulnak el a sejthalált eredményező folyamatok.
Ezek a tumorsejtek tulajdonképpen összeolvadtak a nyúlványaik révén. Néhány évvel később azonban az is kiderült, hogy a tumorsejtek működő szinaptikus kapcsolatokat hoznak létre a környező idegsejtekkel. Hosszú időn át úgy vélték a kutatók, hogy az agytumorok négy mechanizmus által befolyásolják az idegszövet működését. Az első lehetőség, hogy beterjedhetnek bizonyos agyterületekre, ahol fizikailag rendezik át a kapcsolatokat (invázió). A második lehetőség, hogy nyomást fejtenek ki a környező szövetre (kompresszió). A harmadik lehetőség, hogy az általuk kiváltott gyulladás miatt kialakuló nyomás idéz elő változást a normális agyműködésben (duzzadás). A negyedik pedig, hogy átirányítják a vérellátást, így bizonyos agyterületek működésképtelenné válnak (vaszkularizáció; angolul: vascular steal). Az ötödik, idén felfedezett mechanizmus, hogy a tumorok az idegsejtek plaszticitását kihasználva kapcsolatokat képeznek a neuronokkal.
Egy új kutatásnak köszönhetően az is kiderült, hogy a tumorsejtek és a neuronok közötti kapcsolatokban a tanulás alapjául szolgáló mechanizmus is lejátszódik, és ez ráadásul fokozza a tumorsejtek túlélésének esélyét.
Tanulás és szinapszisok
A tanulás neurofiziológiai alapja az idegsejtek közti kapcsolatok erősségének megváltozása. Ezt már a 40-es években megjósolta Donald O. Hebb és éppen ezért Hebb-szabályként emlegetik az idegtudományban. Hebb számára már világos volt, hogy az elmében megjelenő dolgokért az idegsejtek aktivációs mintázatai felelősek. Erre a gondolatra alapozva feltette a kérdést, hogy vajon mi a neurális alapja a dolgok között kialakuló asszociációknak? Úgy vélte, hogy a két dolgot leképező neurális mintázat sejtjei között meg kell erősödniük a kapcsolatoknak, ez eredményezi, hogy nagyobb eséllyel aktiválódnak együtt.
Elsőként elektrofiziológiai mérések támasztották alá Hebb elképzelését. Nyulak hippokampuszában sikerült kimutatni, hogy egy sejt fokozatos ingerlése egyre nagyobb mértékű választ vált ki a vele kapcsolatban lévő sejtből. Ezt a jelenséget nevezik hosszú távú potenciációnak és idővel az is kiderült, hogy milyen molekuláris mechanizmusok állnak a hátterében. Az egyik ilyen mechanizmus az AMPA receptorok számának megnövekedése a szinapszisban. Ez a folyamat úgy zajlik, hogy a meglévő AMPA receptorok aktivációja előidézi a BDNF nevű fehérje előállítását a sejtben. A BDNF aktiválja a TRK receptort, ennek hatására pedig újabb AMPA receptorok helyeződnek ki a sejt membránjába.
A kutatók sejtették, hogy a szinaptikus plaszticitás fontos szerephez jut a tumorsejtek túlélését illetően is. Elsőként azt vizsgálták, hogyan befolyásolja a tumorok növekedését és a kísérleti állatok élettartamát a tumorsejtekkel kapcsolatban lévő neuronok mesterséges ingerlése. A kísérleti egereknek emberi gliómákból származó tumorsejteket ültettek be. A tumorok környezetében lévő sejtek mesterséges ingerlésének hatására a tumorok növekedésének üteme fokozódott, illetve csökkent a daganatos állatok élettartama is. A kutatók ezután olyan egereket használtak, melyekben a BDNF kifejeződését nem fokozza a normális mértékben a neurális aktivitás. Azt tapasztalták, hogy ezeknél az állatoknál a tumorsejtekkel kapcsolatban lévő neuronok ingerlése nem fokozta a tumorok növekedésének gyorsaságát. További vizsgálatoknak köszönhetően az is kiderült, hogy a BDNF receptorának (TRKB) gátlása hasonló hatást fejt ki: lassítja a tumorok növekedését.
Mindezek alapján kirajzolódott, hogy a szinapszisok erejének növekedéséért felelős mechanizmust kihasználva a tumorsejtek önmaguk túlélését segítik elő. A folyamat a BDNF és TRKB jelzésén alapul, ennek akadályozása talán segíthet a gliómák kezelésében. Mivel másfajta tumorok kezelésére már használatban vannak a TRKB-t célzó gyógyszerek, ezért felmerült, hogy ezek akár a gliómák kezelése során is bevethetők lennének. Remélhetőleg valóban hatékony beavatkozás lesz, nagy szükség van egy működőképes eszközre a rosszindulatú agydaganatok elleni harcban.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány Agyi aktualitások rovatában jelent meg.
Források
Brain cancer thrives by hijacking mechanisms to boost synapse strength (nature.com)