Иновационный проект о здоровом образе жизни и доказательной медицине

Новости научной медицины

  • • Данные последних исследований о здоровье человека
  • • Наука о физической активности и продуктах питания
  • • Ученое мнение про биологически-активные добавки

Аутофагия как средство создания и уничтожения метастатических раковых клеток

Новое исследование выявило способ вмешательства в раковые клетки и предотвращения их метастазирования. Принцип вмешательства заключается в отключении способности раковой клетки «выметать мусор из собственной избы».

Способность раковых клеток к быстрому делению и перемещению по телу затрудняет их поиск и уничтожение.

Одним из наиболее сложных аспектов рака является его способность к  метастазированию.

Раковые клетки могут отторгаться от своего основного тела (опухоли), путешествовать по телу хозяина и начинать размножение в новых отдаленных местах.

Метастазы затрудняют поиск и лечение первичной опухоли, и, именно поэтому, ученые проводят многочисленные работы с целью понимание того, как это делает рак.

Недавнее исследование, проведенное Майклом Дж. Морганом (Michael J. Morgan, the University of Colorado Cancer Center in Aurora) в Университете Колорадского онкологического центра в Авроре, добавляет новые детали к уже сложной картине.

Результаты опубликованы в Трудах Национальной академии наук (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Ученых особенно интересовало, как раковые клетки избавляются от своих переработанных метаболитов. Морган объясняет, почему это так: «Высоко метастатические клетки покидают свой счастливый дом и оказываются в состоянии стресса. Один из способов, которым клетка справляется с окружающими стрессами, — является удаление клеточных отходов,  поврежденных компонентов клетки и их рециркуляция».

Если что-либо вмешивается в этот процесс рециркуляции, метастазирование может быть заблокировано.

«Когда мы отключаем активность клеточных структур, называемых лизосомами, — говорит Морган, — которую клетка использует для этой рециркуляции, метастатические клетки становятся неспособными пережить эти стрессы».

Важным в этой рециркуляции является аутофагия, естественный процесс, при котором органеллы клеток разрушаются и перерабатываются, что бы быть элиминированными.

Морган и Эндрю Торберн, которые помогали с настоящими исследованиями, считаются экспертами по теме аутофагии. Другой участник исследования д-р Дэн Теодореску, специалист по метастазированию.

Процесс аутофагии

Аутофагия необходима для выживания как здоровых, так и злокачественных клеток. Аутофагия начинается, когда клеточный «мусор» окружается сферической структурой, называемой аутофагосом.

Эта структура с двойной мембраной переносит мусор через цитоплазму, пока не встретится с лизосомой,  упаковки разрушительных ферментов.  Аутофагосомы сливаются с лизосомой, и содержимое разрушается.

Погрузившись на этот процесс, Морган и команда обнаружили способы вмешательства в способность раковых клеток метастазировать.

«Удивительное, — говорит Морган, — заключалось в том, что на ранних стадиях аутофагии, если ей препятствовать – клетка здоровая и раковая лишь реагирует приостановкой роста.

«Но если вы заблокируете лизосомную функцию поздней стадии аутофагии, то это поразит метастатические клетки намного сложнее, и они фактически умирают».

Другими словами, когда команда заблокировала аутофагию, генетически отключив ее, пострадали как метастатические, так и не метастатические клетки.

Однако, когда они ингибировали аутофагию и лизосомы лекарственным раствором хлорохина, не метастатические (здоровые) клетки замедлялись в своем росте незначительно, но метастатические клетки полностью разрушались.

«В лизосомах было что-то особенное, характерное для этих метастатических клеток», — говорит Торберн.

Почему лизосомы так важны?

Затем ученые хотели разобраться и понять, почему лизосомы настолько невероятно важны для метастазирования раковых клеток. Для этого были разработаны клетки, устойчивые к хлорохину.

Растущие метастатические клетки получали небольшие дозы хлорохина. Большинство клеток погибало, но выжившие сохранялись и выращивались снова с хлорохином. Поскольку они разделялись много раз, каждое последующее поколение становилось все более устойчивым к хлорохину.

Однако, поскольку клетки стали устойчивыми хлорохину, они потеряли способность к метастазированию.

Как объясняет Морган: «Дверь открывалась в обоих направлениях: либо метастазирующие раковые клетки погибали под воздействием хлорохина, либо они выживали и теряли свои метастатические свойства – все клетки попадали в зависимость от действия лизосом в присутствии хлорохина.

Этот вывод может оказаться полезным при лечении рака. Теодореску приводит пример: «У пациента рак мочевого пузыря, и мы дали хлорохин, давайте предположим, что некоторые раковые клетки стали устойчивыми к хлорохину».

«Основываясь на нашем исследовании, даже если резистентные клетки снова начнут расти, они больше не будут метастатическими. Это может иметь клиническую пользу для пациента».

Наконец, исследователи обнаружили, что белок под названием ID4 кажется важным в этом процессе. Клетки с более низким уровнем ID4 чувствительны к хлорохину и способны к метастазированию; лица с более высоким уровнем ID4 были менее метастатическими и устойчивыми к хлорохину.

Возможно, ID4 можно использовать в качестве маркера для прогнозирования результатов пациента. На самом деле, более высокие уровни ID4 уже давно используются, чтобы прогнозировать лучшие результаты для исхода лечения рака мочевого пузыря, груди и предстательной железы.

В настоящее время существует большой интерес к ингибиторам аутофагии для использования при лечении рака; это исследование представляет интересную информацию и, несомненно, будет способствовать дальнейшему исследованию.

https://www.medicalnewstoday.com/articles/322823.php?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_country=RU&utm_hcp=yes&utm_campaign=MNT%20Weekly%20%28HCP%20non-US%29%20-%20OLD%20STYLE%202018-08-22&utm_term=MNT%20Weekly%20News%20%28HCP%20non-US%29

Немного интересного пояснения к статье:

Аутофагия— является естественным, регулируемым механизмом клетки,  который разбирает ненужные или дисфункциональные компоненты.

10 декабря 2016 года в Стокгольме за открытие и исследование механизмов аутофагии была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине японскому учёному Ёсинори Осуми, стоимостью 8 миллионов шведских крон ($932 000). Современный интернет, не только русский, но и англоязычный многократно приписывают ученому Ёсинори Осуми авторство системы голодания (я нашел три вида, якобы его, голодания, все построенные на разных принципах и подходах, но с фотографией японского ученого). Все его работы связаны с опытами на дрожжах и других я не нашел. Приведите примеры, если таковые все же имеются.

Типы и механизмы аутофагии

Сейчас различают три типа аутофагии — микроаутофагию, макроаутофагию и шапероновую аутофагию.

При микроаутофагии макромолекулы и обломки клеточных мембран просто захватываются лизосомой. Таким путём клетка может переваривать белки при нехватке энергии или строительного материала (например, при голодании). Но процессы микроаутофагии происходят и при нормальных условиях и в целом неизбирательны.

Иногда в ходе микроаутофагии перевариваются и органоиды; так, у дрожжей описана микроаутофагия пероксисом и частичная микроаутофагия ядер, при которой клетка сохраняет жизнеспособность.

При макроаутофагии участок цитоплазмы (часто содержащий какие-либо органоиды) окружается мембранным компартментом, похожим на цистерну эндоплазматической сети. В результате этот участок отделяется от остальной цитоплазмы двумя мембранами. Такие двухмембранные органеллы, окружающие удаляемые органеллы и цитоплазму, называются аутофагосомы.

Аутофагосомы соединяются с лизосомами, образуя аутофаголизосомы, в которых органеллы и остальное содержимое аутофагосом перевариваются. Видимо, макроаутофагия также неизбирательна, хотя часто подчеркивается, что с помощью неё клетка может избавляться от «отслуживших свой срок» органоидов (митохондрий, рибосом и др.).

Третий тип аутофагии — шапероновая. При этом способе происходит направленный транспорт частично денатурировавших белков из цитоплазмы сквозь мембрану лизосомы в её полость, где они перевариваются. Этот тип аутофагии, описанный только для млекопитающих, индуцируется стрессом (например, при том-же голодании или физических нагрузках). Она происходит при участии цитоплазматических белков-шаперонов семейства hsc-70, вспомогательных белков и LAMP-2, который служит мембранным рецептором комплекса шаперона и белка, подлежащего транспорту в лизосому.

При аутофагическом типе клеточной гибели перевариваются все органеллы клетки, оставляя лишь клеточный дебрис, поглощаемый макрофагами.

Регуляция аутофагии

Аутофагия сопровождает жизнедеятельность любой нормальной клетки в обычных условиях.

Основными стимулами к усилению процессов аутофагии в клетках могут служить:

нехватка питательных веществ

наличие в цитоплазме повреждённых органелл

наличие в цитоплазме частично денатурировавших белков и их агрегатов

Кроме голодания, аутофагия может индуцироваться окислительным или токсическим стрессом. В настоящее время на дрожжах детально изучаются генетические механизмы, регулирующие аутофагию. Так, для образования аутофагосом необходима активность многочисленных белков Atg-семейства (autophagosome-related proteins). Гомологи этих белков найдены у млекопитающих (в том числе и человека) и растений.

Аутофагия — один из способов избавления клеток от ненужных органелл, а также и организма от ненужных клеток. Особенно важна аутофагия в процессе эмбриогенеза, при так называемой самопрограммируемой клеточной гибели. Сейчас этот вариант аутофагии чаще называют каспаза-независимым апоптозом. Если эти процессы нарушаются, а разрушенные клетки не удаляются, то эмбрион чаще всего становится нежизнеспособным.

Иногда благодаря аутофагии клетка может восполнить недостаток питательных веществ и энергии и вернуться к нормальной жизнедеятельности. Напротив, в случае интенсификации процессов аутофагии клетки разрушаются, а их место во многих случаях занимает соединительная ткань. Подобные нарушения являются одной из причин развития сердечной недостаточности. Нарушения в процессе аутофагии могут приводить к воспалительным процессам, если части мёртвых клеток не удаляются.

Особенно большую (хотя и не до конца понятную) роль нарушения аутофагии играют в развитии миопатий и нейродегенеративных болезней. Так, при болезни Альцгеймера в отростках нейронов пораженных участков мозга наблюдается накопление незрелых аутофагосом, которые не транспортируются к телу клетки и не сливаются с лизосомами. Мутантные хантингтин и альфа-синуклеин — белки, накопление которых в нейронах вызывает, соответственно, болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона — поглощаются и перевариваются при шапероновой аутофагии, и активация этого процесса предотвращает образование их агрегатов в нейронах.

Статьи по теме —

Как диета влияет на риск развития рака груди

Насколько альтернативная медицина влияет на выживаемость при раке

Раковые клетки слабеют, когда закисляются.