Snaga otkucaja srca fizički blokira tumore, što objašnjava zašto je rak srca redak
Na osnovnu ovog otkrića naučnici planiraju da leče druge vrste karcinoma
Dok se drugi organi svakodnevno bore sa rizikom od maligniteta, srce kuca u ritmu koji fizički "drobi" tumore i sprečava ih da se razmnožavaju i prerastu u rak.
Decenijama je u medicinskim krugovima tinjala jedna od najvećih misterija ljudske anatomije: zašto je srce gotovo imuno na rak? Dok se karcinomi pluća, dojke ili debelog creva javljaju kod miliona ljudi širom sveta, rak srca je toliko redak da statistički pogađa manje od dve na 100.000 osoba godišnje.
Naučnici su smatrali da je razlog tome specifičan sastav tkiva srca, ali najnovije istraživanje donosi revolucionaran preokret - sama fizička sila kojom srce pumpa krv direktno sprečava rast kancerogenih ćelija.
Preokret u onkologiji: Otkucaji srca fizički zaustavljaju rak
Primarni tumori srca (kardijalni tumori) počinju u samom srcu i generalno su izuzetno retka pojava. Rak srca uglavnom nastaje od drugih karcinoma koji se šire na srce (metastaze na srcu ili sekundarni rak srca), kao što su rak pluća i rak dojke - ali čak i tada je prilično redak.
Kako bi odgonetnuli dugogodišnju misteriju zašto je rak srca redak, međunarodni tim stručnjaka, predvođen italijanskim naučnicima iz Univerziteta u Trstu, otkrio je da otkucaji srca deluju kao prirodni štit od raka.
Njihovo istraživanje, objavljeno 23. aprila u prestižnom časopisu "Science", otvara vrata potpuno novoj grani onkologije: mehaničkoj terapiji za druge vrste raka.
- Pokušaćemo da iskoristimo ovo znanje kako bismo razvili mehaničku terapiju za rak - izjavila je dr Serena Zakinja, glavna autorka studije i načelnica Laboratorije za kardiovaskularnu biologiju u Međunarodnom centru za genetski inženjering i biotehnologiju u Trstu.
Eksperiment koji je razotkrio moć pulsa
Naučnici su dugo pretpostavljali da mehanički stres, odnosno fizička sila koju srce proizvodi kucanjem, ograničava sposobnost srčanog tkiva da se regeneriše kod odraslih ljudi. Dr Zakinja i njen tim su želeli da testiraju da li taj isti "stres" može da bude koban i po ćelije raka.
Kako bi to testirali, koristili su in vivo modele i inženjerska srčana tkiva u kojima mehaničko opterećenje može precizno da se kontroliše. Istraživanje je sprovedeno na laboratorijskim miševima u čija su srca implantirane ćelije raka pluća. Naučnici su kreirali dva scenarija:
- Aktivno (kucajuće) srce: Srce koje kuca normalno i vrši fizički rad.
- "Neopterećeno" srce: Organ koji je povezan sa krvotokom, ali hirurškim putem rasterećen aktivnog pumpanja.
Rezultati su bili zapanjujući:
- U srcima koja su kucala, ćelije raka pluća implantirane u ovo tkivo jedva da su pokazivale znake rasta.
- U "mirnim" srcima, koja nisu proizvodila mehaničku silu, ćelije raka su doživele masovnu proliferaciju, šireći se agresivno kroz mišićno tkivo.
Ovo je bio prvi neoboriv dokaz da je sam pokret srca ono što drži rak na distanci i fizički sputava njegov rast.
Protein Nesprin-2: Senzor koji "zaključava" kancer
Centralni igrač u ovom mehanizmu je protein nazvan Nesprin-2. On se nalazi u spoljašnjoj membrani ćelijskog jedra i deluje kao neka vrsta mehaničkog prevodioca.
Naime, ovaj protein deluje kao visokotehnološki senzor koji oseća mehaničke sile iz okruženja. Kada Nesprin-2 "oseti" vibraciju i udarac srčanog otkucaja, on šalje signal unutar kancerogene ćelije koji menja njenu samu srž – epigenetiku.
Pod uticajem fizičke sile, Nesprin-2 menja kompaktnost hromatina (strukture u kojoj je spakovana DNK). Jednostavnije rečeno, otkucaji srca fizički sabijaju genetski materijal ćelije raka do te mere da geni odgovorni za njeno razmnožavanje ostaju "zaključani".
Bez mogućnosti da pristupi tim genima, rak gubi sposobnost da se deli i širi. Naučnici su potvrdili ovu tezu tako što su isključili Nesprin-2 u kucajućem srcu, nakon čega je rak odmah počeo nesmetano da raste.
Zašto je ovo važno za druge organe
Ovo otkriće nudi odgovor na još jednu misteriju – zašto rak pluća ili kože retko metastazira na srce, čak i kada se proširi na sve druge organe. Tim dr Zakinje analizirao je uzorke tkiva pacijenata kod kojih se rak pluća, debelog creva ili kože ipak proširio na srce, i uporedio ih sa tumorima u drugim delovima tela.
Otkrili su da srčane metastaze, bez obzira na to odakle su potekle (debelo crevo, pluća ili koža), dele zajednički transkripcioni profil koji je drastično drugačiji od tumora u "mirnim" organima poput jetre.
- Ovi nalazi su prvi koji pokazuju da mehaničke sile izvan samog tumora diktiraju njegovo ponašanje. Sposobnost mehaničkih sila da spreče širenje raka izgleda kao opšti mehanizam. Videli smo da je ovaj potpis zajednički za mnoge vrste raka - kaže za "Live Science" dr Serena Zakinja.
Trake koje simuliraju rad srca kao lek budućnosti
Ovo otkriće nije samo teorijsko - naučnici već rade na praktičnoj primeni ovog saznanja. Dr Zakinja i njene kolege razvijaju specijalne trake koje bi mogle da se obmotaju oko tumora, na primer kod raka kože, i koje bi putem mikro-vibracija simulirale snagu i ritam srčanih otkucaja.
- Pošto je metastatski rak kože jedan od češćih karcinoma koji se širi na srce, ovo je dobar prvi klinički slučaj za ispitivanje - objašnjava dr Zakinja.
Cilj je da sa novim trakama započnu klinička ispitivanja na ljudima u roku od četiri godine. Ključno je utvrditi pravo vreme za primenu terapije i pacijente koji bi imali najviše koristi, a glavni izazov je potvrditi da je ova mehanička stimulacija bezbedna procedura.
- Moj strah je da stiskanjem tumora možemo da favorizujemo njegovo širenje. Ovo je nešto što zaista moramo isključiti pre nego što krenemo dalje - napominje dr Zakinja.
Od regeneracije do lečenja drugih organa
Dr Džuli Filipi, specijalista kardiotorakalne hirurgije i načelnica Laboratorije za istraživanje srca na Univerzitetu u Pitsburgu, koja nije učestvovala u studiji, smatra da su ovi nalazi od suštinskog značaja.
- Ovi nalazi bi mogli da rasvetle i načine regeneracije srčanog tkiva na ciljani način. A pošto je rak srca tako redak, ovaj rad bi mogao da ima jači uticaj u kontekstu raka u drugim organima.
- Potencijal korišćenja mehaničke stimulacije u terapijama raka je uzbudljiva ideja koju treba slediti. Ali to zahteva bolje razumevanje kako svojstva tkiva koje okružuje ćelije raka utiču na njihovu sposobnost da osete mehaničke sile - navela je dr Filipi.
Alternativni pristup, koji tim dr Zakinje takođe istražuje, jeste farmakološki. Ako otkucaji srca menjaju epigenetiku raka, cilj je pronaći lekove koji će moći da imitiraju te efekte. Time bi se postigao efekat "zbijanja hromatina" i blokiranja raka čak i u organima koji miruju, poput jetre ili kostiju, koji su se u istraživanju pokazali kao mnogo podložniji onkogenim događajima nego srce.