Злокачественные клетки перехватывают у нервных клеток нейромедиаторы, чтобы самим расти и распространяться дальше по мозгу.

Одни из самых распространённых злокачественных опухолей мозга – это глиомы. Они возникают из вспомогательных клеток нервной ткани, которые называются глией. Нормальные глиальные клетки выполнят много важных функций – они питают и поддерживают нейроны, работая для них кем-то вроде нянек. Кроме того, глиальные клетки могут влиять на силу нервных импульсов, поглощая нейромедиаторы, с помощью которых нервные клетки передают импульсы друг другу, и меняя вокруг нейронов концентрацию ионов кальция, от которых зависит активность нервных клеток. При этом глиальные клетки соединяются друг с другом в сеть с помощью особых межклеточных соединений, через которые они обмениваются разными веществами, в том числе и ионами кальция.

Клетки глиомы человека. (Фото: Engineering at Cambridge / Flickr.com) 

Как оказалось, переродившиеся, злокачественные глиальные клетки тоже объединяются в похожую сеть, сохраняя способность подключаться к нейронным цепям. Правда, при этом злокачественные клетки преследуют уже свои собственные цели. Давно было известно, что опухолевые клетки растут быстрее рядом с активными нейронами.

Несколько лет назад исследователи из Гейдельбергского университета обнаружили, что клетки глиом образуют с нейронами нечто вроде синапсов – межклеточных соединений особой структуры, приспособленных для передачи нейромедиаторов между нейронами. Всё выглядело так, как будто глиомные клетки подключаются к нейронным цепям, причём в злокачественных клетках обнаружились даже характерные мембранные пузырьки-везикулы, в которых обычно хранятся запасы нейромедиатора, и рецепторы на клеточной мембране, чтобы связывать нейромедиатор глутамат, выпущенный нейроном. «Лже-синапс» у раковых клеток появляется там, где есть синапс настоящий, то есть там, где два нейрона передают друг другу сигнал – очевидно, злокачественные клетки перехватывали какую-то порцию нейромедиатора, который нужен для межнейронной передачи сигнала.

Пересаживая человеческие глиомные опухоли мышам, удалось понять, что даёт раковым клеткам подключение к нейронным цепям. Когда нейрон хочет передать другому нейрону импульс, он выпускает нейромедиатор, другой нейрон его ловит, и пойманный нейромедиатор открывает ионные каналы в принимающем нейроне. Ионы по обе стороны мембраны перераспределяются, и теперь сигнал начинает бежать по мембране принимающего нейрона.

У глиомных клеток в ответ на нейромедиатор тоже срабатывают ионные каналы – они впитывают кальций, но никакого импульса не возникает: кальций нужен для внутриклеточных сигналов, необходимых раковым клеткам для роста и миграции на новые территории. (Потому опухоли и растут хорошо рядом с активными нейронами.) При этом, благодаря собственным соединениям глиомных клеток, кальций, пойманный в одном месте рядом с нейронами, распределяется по всей глиомной сети.

Такие глиомы не формируют плотной, хорошо оформленной опухоли – вместо этого они как бы равномерно проницают ткань мозга, из-за чего их очень трудно удалить хирургическим путём. Кроме того, такие проницающие глиомы в меньшей степени нарушают нейронные цепи, и потому им довольно долго сопутствует очень немного симптомов.

Две статьи с описанием того, как рак мозга пользуется нейронами, опубликованы в Nature. Но так ведут себя не только те раковые клетки, которые возникли в самом мозге, но и те, которые пришли сюда в виде метастазов. В третьей статье в Nature говорится, что у клеток тройного негативного рака груди, когда они появляются в мозге, на мембране тоже возникают рецепторы для связывания нейромедиаторов и формирования синапсов, и что эти клетки так же ловят нейромедиатор, чтобы впустить в себя кальций.

Как пишет портал Nature, во всех трёх работах исследователи пытались отключить на раковых клетках нейромедиаторные рецепторы, причём отключали их не только изощрёнными методами генетической инженерии, но и фармакологическими средствами – в частности, лекарством от эпилепсии. После такой обработки опухоли глиомы становились менее агрессивными, они оставались небольшими и не рассылали клетки в новые области мозга. Эксперименты ставили на мышах, но, скорее всего, и для человека можно подобрать какие-нибудь лекарства, которые бы разрывали связь опухоли с нейронами, тем самым подавляя развития болезни.