Дослідження показало, як пухлини мозку можуть перепрограмувати мозок

Дослідники давно знають, що пухлини головного мозку, зокрема тип пухлини під назвою гліома , можуть впливати на когнітивні та фізичні функції людини.

Пацієнти з гліобластомою, найбільш смертельним видом пухлини мозку у дорослих, відчувають особливо різке зниження якості життя. Вважається, що гліобластоми порушують нормальні функції мозку , стискаючи та викликаючи набряк здорових тканин або конкуруючи з ними за кровопостачання.

Що саме спричиняє погіршення когнітивних функцій у пацієнтів з пухлиною головного мозку, досі невідомо. У нашому нещодавно опублікованому дослідженні ми виявили, що пухлини можуть не лише перебудовувати нейронні ланцюги, але й сама мозкова активність може стимулювати ріст пухлини .

Ми є командою нейробіологів і нейрохірургів Каліфорнійського університету в Сан-Франциско . Наша робота зосереджена на розумінні того, як пухлини мозку перебудовують нейронні ланцюги та як ці зміни впливають на мову, моторику та когнітивні функції.

Ми виявили раніше невідомий механізм, який використовують пухлини головного мозку для захоплення та модифікації ланцюгів мозку, що спричиняє погіршення когнітивних функцій у пацієнтів з гліомою.

Пухлини мозку в діалозі з оточуючими клітинами

Коли ми розпочинали це дослідження, вчені нещодавно виявили, що самопідтримувана петля позитивного зворотного зв’язку живить пухлини мозку. Цикл починається, коли ракові клітини виробляють речовини, які можуть діяти як нейромедіатори, білки, які допомагають нейронам спілкуватися один з одним.

Цей надлишок нейромедіаторів спонукає нейрони стати гіперактивними та виділяти хімічні речовини, які стимулюють і прискорюють проліферацію та ріст ракових клітин.

Нам було цікаво, як ця петля зворотного зв’язку впливає на поведінку та пізнання людей з раком мозку.

Щоб вивчити, як гліобластоми взаємодіють з нейронними ланцюгами в мозку людини, ми реєстрували мозкову активність пацієнтів із гліомами в реальному часі, коли їм показували фотографії звичайних об’єктів або тварин і просили назвати, що вони зображували під час операції на мозку для видалення пухлини.

Поки пацієнти виконували ці завдання, мовні мережі в їхньому мозку були активовані, як і очікувалося. Однак ми виявили, що ділянки мозку, в які пухлини проникли досить віддалено від відомих мовних зон мозку, також активувалися під час виконання цих завдань.

Це несподіване відкриття показує, що пухлини можуть захоплювати та реструктурувати зв’язки в тканині мозку, що їх оточує, і підвищувати їх активність.

Це може пояснити зниження когнітивних функцій, яке часто пов’язане з прогресуванням гліом. Проте, безпосередньо реєструючи електричну активність мозку за допомогою електрокортикографії , ми показали, що, попри гіперактивність, ці віддалені ділянки мозку значно зменшили обчислювальну потужність.

Особливо це стосувалося обробки складніших, менш вживаних слів, таких як «півень», у порівнянні з простими, більш вживаними словами, такими як «автомобіль».

Це означає, що клітини мозку, заплутані в пухлині, настільки скомпрометовані, що їм потрібно залучити додаткові клітини для виконання завдань, які раніше контролювали меншу визначену область.

Проведемо аналогію з оркестром. Музиканти повинні грати синхронно, щоб музика працювала. Коли ви втрачаєте віолончелі та духові інструменти, музиканти, що залишилися, не можуть виконати твір так само ефективно, як коли всі гравці присутні. Подібним чином, коли пухлини мозку захоплюють навколишні області, мозок стає менш здатним ефективно функціонувати.

Габапентин як перспективний препарат для лікування гліобластоми

Тепер ми зрозуміли, що пухлини можуть погіршувати когнітивні функції, впливаючи на нейронні зв’язки. Далі ми додатково дослідили їхні зв’язки один з одним і зі здоровими нейронами, використовуючи мишачі моделі та органоїди мозку , які являють собою скупчення клітин мозку, вирощених у чашці Петрі.

Ці експерименти під керівництвом одного з нас, Саріти Крішни , виявили, що пухлинні клітини виділяють білок під назвою тромбоспондин-1 , який відіграє ключову роль у сприянні гіперактивності клітин мозку. Нам було цікаво, чи блокування цього білка, який зазвичай допомагає нейронам утворювати синапси, зупинить ріст пухлини та подовжить виживання мишей з гліобластомою.

Щоб перевірити цю гіпотезу, ми лікували мишей звичайним протисудомним препаратом під назвою габапентин , який блокує тромбоспондин-1. Ми виявили, що габапентин здатний утримувати пухлини головного мозку від розширення протягом кількох місяців. Ці висновки підкреслюють потенціал перепрофілювання цього існуючого препарату для контролю росту пухлини мозку.

Наше дослідження показує, що націлювання на зв’язок між здоровими клітинами мозку та раковими може запропонувати інший спосіб лікування раку мозку. Поєднання габапентину з іншими звичайними методами лікування може доповнити існуючі методи лікування, допомагаючи пом’якшити когнітивне зниження та потенційно покращити виживаність.

Зараз ми досліджуємо нові способи використання потенціалу цього препарату для зупинки росту пухлини. Наша мета полягає в тому, щоб остаточно перенести результати нашого дослідження на клінічні випробування на людях.