Рак мозга растёт от мыслей
Глиома заставляет свои нейроны перехватывать чужие импульсы — они помогают раковым клеткам расти.
Рак мозга неизбежно сказывается на психическом состоянии больных, и ослабление когнитивных способностей — один из частых симптомов. Вопрос, что именно при этом происходит в мозге.
Во-первых, самый очевидный механизм заключается в том, что когда в мозге растёт опухоль, она попросту физически давит на окружающую ткань. Нейроны и нейронные цепи чувствуют давление и от того хуже работают. Во-вторых, опухоль рвёт нейронные связи, врастая в разные области мозга. В-третьих, присутствие опухоли нарушает физиологию окружающей ткани, в ней случаются отёки, а для нейронов отекание бесследно не проходит. В-четвёртых, опухоли могут перестраивать сосудистые сети, чтобы получать больше питательных веществ. Но если опухоль получает их больше, значит, соседние ткани получают их меньше, со всеми вытекающими последствиями.
В статье в Nature сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Франциско описывают ещё одну причину, по которой мозг с опухолью начинает хуже работать: опухоль, как оказалось, напрямую перестраивает нейронные цепи. Причём перестраивает она их так, чтобы участок мозга, где находится опухоль, получал нейронные импульсы, которые в норме его не касаются. Зачем это нужно раку? Затем, что он получает определённые плюсы от нейронных сигналов.
Речь в данном случае идёт о глиоме — опухоли, которую формируют переродившиеся служебные клетки нервной ткани. Их называют общим словом глия, или нейроглия, откуда и название рака. Мы много писали о том, что глиомы в буквальном смысле паразитируют на нейронах, и чем активнее нейроны работают, тем активнее развивается опухоль. Например, мы рассказывали, что глиомные клетки перехватывают у нейронов нейромедиаторы, которые помогают раковым клеткам размножаться и распространяться по мозгу. Глиома может даже специально влиять на окружающие нейроны так, чтобы они давали ей нужные нейромедиаторные молекулы. В прошлом и позапрошлом году в Nature появлялись статьи, в которых описывалось, как глиомы в прямом смысле растут на нейронных сигналах, только тогда шла речь о сенсорных сигналах, которые бегут по зрительным и обонятельным нейронным путям.
В новом исследовании речь идёт уже не о непреднамеренных сенсорных сигналах, а о «высших мыслях», если можно так их назвать, то есть о сигналах, которые сопутствуют языковым процессам. Больные с глиомами, которым делали операцию на мозге, оставались во время операции в сознании, им показывали разные картинки и просили назвать, что на них изображено. Естественно, в мозге активировались языковые зоны, но одновременно активировались и те участки, где были глиомные островки — причём участки с глиомами не имели никакого отношения к речи и языку. То есть зоны с глиомами подключались к языковой сети. Притом не было никаких свидетельств в пользу того, что обычные языковые зоны начинают от этого лучше работать — опухолевые участки не добавляли новых «вычислительных мощностей».
Дальнейшие эксперименты показали, что среди глиомных зон есть разные: одни чутко реагируют на активность в других участках мозга, другие, наоборот, сравнительно равнодушны к посторонней активности. Разница в активности означает разницу в подключении, в межнейронных соединениях, которые связывают глиомную зону с другими. То есть в одном случае часть мозга с опухолью явно создала больше подключений к другим нейронным центрам. Оказалось, что в таких «сверхподключённых» глиомных зонах синтезируется особенно много белка тромбоспондина-1 (TSP-1), который нужен для формирования синапсов. В здоровом мозге его выделяют глиальные клетки астроциты, помогая нейронам формировать новые синапсы и новые нейронные цепи. Глиомные клетки синтезируют TSP-1 сверх всякой меры, заставляя нейроны подключаться к разным нейронным цепям, которые им, вообще говоря, не нужны.
С помощью TSP-1 глиома может соединиться с нейронами в какой-нибудь другой зоне мозга, куда её пересадят. Это было показано в опытах с мозговыми органоидами — трёхмерными клеточными структурами, которые растут в питательной среде, имитируя кусочек мозговой ткани. Органоиды растили вместе с глиомными клетками, и если в таком органоиде к тому же было много TSP-1, его легко можно было пересадить в мышиный мозг — там нейроны глиомы легко формировали синапсы с местными нейронами. (На всякий случай ещё раз уточним, что опухолевые клетки относятся не к нейронам, а к вспомогательным клеткам глии, однако те нейроны, которые растут в окружении клеток глиомы, вынуждены прислушиваться к их молекулярным сигналам.)
Те глиомы, которые стимулируют свои нейроны формировать больше синапсов, активнее растут и активнее внедряются на новые территории. Поскольку тут изучали связь глиом с высшей — языковой — нервной деятельностью, то можно сказать, что рак мозга в буквальном смысле питается мыслями. Заставляя свои нейроны собирать чужие импульсы, глиомы вносят беспорядок в работу нейронных сетей. К ухудшению когнитивных способностей могут добавиться эпилептические припадки, от которых пациенты с глиомами страдают тоже. Наблюдения за людьми и эксперименты с мышами говорят о том, что чем активнее глиома соединяется с другими зонами мозга, чем сильнее она понуждает свои нейроны формировать всё новые и новые синапсы, тем хуже клинический прогноз — то есть тем больше у больного будет когнитивных проблем и тем меньше вероятность прожить подольше.
Но если глиому обработать габапентином, то она начнёт расти медленнее. Габапентин — противосудорожный препарат, который прописывают при эпилепсии и некоторых других неврологических расстройствах. Механизм его действия не вполне понятен, в целом он, как можно догадаться, регулирует активность нейронов. Среди прочего известно, что он подавляет работу белка TSP-1, который так важен для глиом; очевидно, поэтому габапентин и тормозит рост опухоли. Опыты с габапентином ставили на мышах, которым пересаживали агрессивные глиомы, провоцирующие нейроны на лишние синапсы. Возможно, что в ближайшем времени антиглиомный эффект габапентина удастся проверить и в клинических исследованиях, и если он окажется достаточно эффективен, то его можно подключить к терапии человеческих глиом.
