Badania wykazały, że środowisko fizyczne i ucisk mechaniczny wywołują negatywną reakcję biologiczną. Odkrycie to może otworzyć nowe możliwości leczenia ukierunkowanego na zachowanie zdrowych tkanek.
Spis treści
W dyskusjach na temat guzów mózgu uwaga skupia się zazwyczaj na komórkach nowotworowych . Istnieje jednak inny, mniej zauważalny czynnik, który również może wyrządzić szkodę: stały nacisk, jaki guz wywiera na otaczające zdrowe tkanki .
Ostatnie badania przeprowadzone przez Uniwersytet Notre Dame wykazały, że długotrwałe uciskanie nie tylko powoduje przemieszczenie struktur mózgowych, ale może również aktywować mechanizmy molekularne prowadzące do samozniszczenia neuronów. Praca opublikowana w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences , identyfikuje konkretne ścieżki uczestniczące w tym procesie i dostarcza nowych wskazówek dotyczących ochrony funkcji mózgu.
Poza guzem: wpływ ciśnienia
Badania prowadzili profesor Minal Datta i profesor Christopher Paczek . Zamiast skupiać się wyłącznie na rozwoju guzów, zespół postawił sobie za zadanie przeanalizowanie, jak przewlekłe napięcie mechaniczne wpływa na zdrowe komórki mózgu.
U wielu pacjentów z guzami mózgu obserwuje się zaburzenia poznawcze, zaburzenia ruchowe lub drgawki. Niektóre z tych objawów mogą być związane nie tylko z obecnością guza, ale także z fizycznym wpływem, jaki wywiera on na otaczające tkanki.
Z tych komórek uzyskano w laboratorium neurony i komórki glejowe (które chronią i wspierają neurony w mózgu), tworząc funkcjonalną sieć neuronową mózgu. Następnie poddano system długotrwałemu naciskowi, aby symulować ucisk występujący wewnątrz czaszki.
Oznaki śmierci komórek pod wpływem ciśnienia
Wyniki pokazały, że nawet jeśli neurony nie ginęły natychmiast, zaczynały aktywować sygnały związane z zaprogramowaną śmiercią komórkową lub apoptozą (rodzajem kontrolowanego samozniszczenia komórek).
Analiza matrycowego RNA wykazała aktywację szlaku molekularnego HIF-1 związanego z komórkową reakcją na stres oraz zwiększoną ekspresję genu AP-1 związanego z procesami zapalnymi. Aktywacja obu szlaków powodowała trwałe zapalenie w mózgu i wpływała na interakcje między neuronami.
Aby łatwiej to zrozumieć, wyobraź sobie, co się dzieje, gdy ciągle ściskasz wąż. Na początku woda płynie nieprzerwanie, ale z czasem system zaczyna zawodzić. Coś podobnego dzieje się w mózgu: długotrwały nacisk nie tylko deformuje tkanki, ale także aktywuje wewnętrzne reakcje, które ostatecznie wpływają na ich funkcjonowanie.
Potwierdzenie na pacjentach i modelach zwierzęcych.
Aby potwierdzić uzyskane wyniki, zespół przeanalizował dane z projektu Ivy Glioblastoma Atlas Project — klinicznej bazy danych zawierającej informacje molekularne o pacjentach z glejoblastomą , najbardziej agresywnym nowotworem mózgu.
Naukowcy odkryli wzorce aktywacji podobne do tych obserwowanych w warunkach laboratoryjnych. Ponadto odtworzyli model na zwierzętach, gdzie wykryli porównywalną dysfunkcję synaptyczną i śmierć neuronów.
Chociaż badanie koncentrowało się na nowotworach mózgu, projekt eksperymentalny nie był uzależniony od żadnej konkretnej choroby. Oznacza to, że wykryte mechanizmy mogą być również zaangażowane w innych stanach powodujących ucisk mózgu, takich jak urazy czaszkowo-mózgowe .
Zrozumienie, w jaki sposób ciśnienie aktywuje szlaki zapalne i degeneracyjne, otwiera możliwość interwencji nie tylko w guzie, ale także w procesach uszkadzających zdrowe tkanki.
Uzyskane dane nie sugerują natychmiastowego zastosowania terapii, ale wskazują na konkretne cele molekularne, które mogą być badane w przyszłych metodach leczenia ukierunkowanych na zachowanie funkcji motorycznych i poznawczych.
Krótko mówiąc, badanie to oferuje dodatkowe spojrzenie na uszkodzenia mózgu: ważny jest nie tylko rodzaj uszkodzenia, ale także to, jak środowisko fizyczne zmienia reakcję biologiczną neuronów.
