Hvordan blodgennemstrømning hjælper kræft med at sprede sig
Metastase er spredning af kræft til andre dele af kroppen og hovedårsagen til, at sygdommen er så alvorlig. Nu afslører helt ny forskning, at blodgennemstrømning er en nøglefaktor i denne proces.
I et papir, der nu er offentliggjort i tidsskriftet Udviklingscellebeskriver forskerne - som er fra National Institute of Health and Medical Research i Frankrig - deres test på zebrafisk og mennesker.
Eksperimenterne bekræftede, at blodgennemstrømningen påvirker de steder, hvor vandrende kræftceller "arresterer" inde i blodkar.
De beskriver også, hvordan disse kræftceller går ud gennem blodkarvæggene og opretter sekundære tumorsteder.
”En mangeårig idé i marken”, forklarer seniorforfatter Dr. Jacky G. Goetz, leder af laboratoriet ved universitetet i Strasbourg i Frankrig - hvor undersøgelsen blev gennemført - “er, at anholdelse udløses, når man cirkulerer tumorceller ender i kapillærer med en meget lille diameter simpelthen på grund af størrelsesbegrænsninger. ”
Men som Dr. Goetz forklarer, viser deres fund, at "fysisk begrænsning" ikke er den eneste drivkraft for metastase, fordi "blodgennemstrømningen har en stærk indvirkning på, at tumorcellerne kan etablere vedhæftning med karvæggen."
Metastase og dens vigtigste trin
Metastase er den proces, hvor tumorceller afgår og migrerer fra deres primære steder og rejser gennem lymfesystemet eller blodbanen for at etablere sekundære eller metastatiske tumorer i fjerne dele af kroppen.
Metastase er en førende årsag til kræftdød og af "primær betydning i prognosen for kræftpatienter."
Det er en kompleks proces og fortsætter som en sekvens af trin, som hver skal fuldføres for at den sekundære tumor skal blomstre. Serien af trin, kendt som "metastatisk kaskade", fortsætter som følger:
- invaderer nærliggende sundt væv
- krydser væggene i tilstødende blodkar og lymfeknuder
- rejser gennem blodbanen eller lymfesystemet til fjerne dele af kroppen
- arresterer i fjerne, små blodkar eller kapillærer, invaderer deres vægge og krydser over i det omgivende sunde væv
- såning af en levedygtig, lille tumor i det sunde væv
- generere en dedikeret blodforsyning ved at dyrke nye blodkar til at fodre den nye tumor
Den nye undersøgelse vedrører det fjerde trin, hvor cirkulerende tumorceller arresteres i en kapillær og krydser gennem deres endotel eller barrieren af celler, der fører karvæggene, ind i det omgivende væv.
Undersøgelse udforsker 'mekaniske signaler' i blod
I deres undersøgelsespapir forklarer forfatterne, at "meget lidt er kendt om, hvordan [cirkulerende tumorceller] arresterer og klæber til endotel i små kapillærer og forlader blodbanen ved at krydse vaskulærvæggen."
Et område, der er særligt uklart, tilføjer de, er "den rolle, der spilles af mekaniske tegn i blodet" under dette trin.
Til deres undersøgelse udviklede forskerne ”en original eksperimentel tilgang”, hvor de taggede og fulgte cirkulerende tumorceller, da de rejste gennem blodkar i zebrafiskembryoner. Modellen tillod dem også at variere og måle blodgennemstrømningen i karene.
Resultaterne viste, at de steder i blodkarrene, hvor de cirkulerende tumorceller holder op med at rejse, er tæt knyttet til strømningshastigheder.
Forfatterne bemærker, at "tærskelhastighedsværdien for effektiv vedhæftning [...] varierer fra 400 til 600 [mikrometer pr. Sekund]."
'Endotelceller krøllet omkring tumorceller'
Holdet fandt også, at blodgennemstrømning er afgørende for "ekstravasation", den proces, hvorigennem tumorcellerne forlader blodkarrene.
Dette var tydeligt i timelapse-billeddannelse, der viste, at endotelceller "krøllede" sig omkring de arresterede tumorceller i zebrafiskembryonernes blodkar.
”Blodgennemstrømning ved dette trin er afgørende. Uden flow forekommer ikke endotelomdannelse. Du har brug for en vis strømning for at holde endotelet aktivt, så det kan omformes omkring tumorcellen. ”
Dr. Jacky G. Goetz
Forskerne kom til de samme resultater, da de observerede udviklingen af hjernemetastaser hos mus.
Til dette eksperiment brugte de en billeddannelsesteknik kaldet intravital korrelativ mikroskopi, som kombinerer levende cellemodeller med elektronmikroskopi, så dynamikken kan observeres i et levende dyr.
Flowkontroller sted, debut af anden tumor
Endelig bekræftede holdet resultaterne ved at observere sekundære tumorer i hjernen hos 100 humane patienter, hvis primære tumorer var i forskellige dele af kroppen.
Som med zebrafiskmodellen brugte de en billedteknik til at kortlægge placeringen af de sekundære tumorer.
Da de flettede hjernemetastasekortet med et blodgennemstrømningskort for en sund kontrolpatient, fandt forskerne, at det matchede det, de fandt i zebrafiskmodellen, hvilket bekræftede, at sekundære tumorer foretrækker at vokse i områder, hvor blodgennemstrømningen er inden for et bestemt interval .
Forfatterne konkluderer, at deres fund afslører, at blodgennemstrømningen ikke kun styrer placeringen, men også starten på "metastatisk udvækst."
De vil nu undersøge måder at blokere endotelomdannelse omkring den cirkulerende tumorcelle som en måde at forstyrre dens udgang i omgivende væv. En sådan præstation kunne forhindre metastase i at gennemføre de nødvendige trin for en vellykket vækst af en sekundær tumor.
