Новое исследование, опубликованное в Neurochemistry International, показывает, что глиомы изменяют функцию астроцитов, что обычно предотвращает переполнение мозга избыточными возбуждающими химическими веществами. Это может способствовать судорогам, которые испытывают многие пациенты с раком головного мозга.
"Судороги – серьезная сопутствующая патология, от которой страдает большинство пациентов с первичными опухолями головного мозга. К сожалению, эпилепсия резко снижает качество жизни, и наши нынешние противоэпилептические препараты эффективны не для всех пациентов », – сказала Стефани Робель, доцент Института биомедицинских исследований Фралина при VTC и соавтор исследования.
«Моя лаборатория ищет другие клеточные и молекулярные мишени, которые способствуют возникновению припадков, вызванных глиомами, и пока что мы обнаруживаем, что образующие рубцы астроциты, окружающие опухоль, играют важную роль."
Глиомы – это конкурентоспособные, быстрорастущие опухоли, которым, как и всем другим живым клеткам, для выживания нужен источник энергии. Состоящие в основном из глиальных клеток, глиомы захватывают микрососуды головного мозга, сифонируя свежие запасы питательных веществ из других здоровых клеток.
Опухоли также выделяют токсичный уровень глутамата, возбуждающего нейротрансмиттера, который может убить плотно упакованные здоровые нейроны мозга, освобождая место для роста рака. Обилие глутамата также может привести к тому, что больше нейронов станут электрически активными, что может привести к судорогам.
Астроциты быстро рубят опухоль, чтобы защитить мозг от дальнейшего повреждения, но за это приходится платить.
"В обычных обстоятельствах можно ожидать, что астроциты буферируют любой дополнительный глутамат. Часть их работы – поддерживать сбалансированные гомеостатические условия для нейронов путем удаления избытка глутамата и калия », – сказал Робель, который также является доцентом в Школе неврологии Технологического института Вирджинии и Медицинской школе Карилиона в Вирджинии. "Как микропылесосы, они убирают нейротрансмиттеры и ионы, плавающие в клетках мозга."
Но астроциты, покрывающие глиомы, демонстрировали разные молекулярные сигнатуры в зависимости от их близости к раку. Клетки, непосредственно соприкасающиеся с опухолью, были удлиненными и набухшими, имитируя реакцию на другие повреждения мозга, связанные с эпилепсией, такие как инсульт или физическая травма.
Эксперименты по электрофизиологии и окрашиванию показали, что растянутые клетки также лишены надлежащей локализации или функции белков, необходимых для переноса калия и глутамата внутри астроцита. Клетки также утратили жизненно важный ферментативный процесс, который превращает глутамат в глутамин, молекулу, которую нейроны используют для подавления активности.
В этих условиях тонкий баланс возбуждения и торможения в мозгу подсказывает, что возникают проблемы.
Токсичные уровни глутамата, выделяемые опухолью, усугубленные дисфункциональным состоянием астроцитов, разрушают здоровые нейроны.
Предыдущие исследования, проведенные Зонтхаймером, показали, что жидкость, находящаяся между клетками мозга, достигает опасного уровня возбудимости – достаточного, чтобы вызвать приступ. После первого приступа, задействованные цепи предпочтительно укрепляются, что делает будущие эпизоды еще более вероятными.
«Опухоль – это динамическая живая ткань, которая посылает и получает химические сигналы окружающим глиальным клеткам и нейронам, влияя на их поведение», – сказал Робель. «Мы видим, что эти очень мелкие изменения функции астроцитов и морфологии в ответе глиомы могут иметь очень большое влияние на пациента."
По мере публикации большего количества исследований астроцитарной реакции на травмы, болезни и рак, Робель надеется, что появятся более широкие закономерности.
Робель сказал.