Почти всяка човешка клетка има свой биологичен часовник, който се управлява от основния, намиращ се в мозъка. Той координира биологичните ритми, за да могат клетките и тъканите да са “знаят” кое време от денонощието е. Този процес се нарича синхрония.
Вътрешните часовници регулират жизненоважни функции, като сън, будуване, хранене и телесна температура. Без регулация естествените процеси в организма нямаше да бъдат постоянни, което би нарушило нормалното им протичане. Учените обаче откриват, че глиобластомът се е научил да следва циркадните ритми, за да оцелява и да расте.
• Вътрешен часовник на глиобластома
Глиобластомът е един от най-често срещаните злокачествени видове рак на мозъка. Той е агресивен и към момента – нелечим. Учени от Вашингтонския университет в Сейнт Луис твърдят, че туморът има свой вътрешен часовник, който се синхронизира и възползва от естествените ритми на човешкото тяло. Целта му е да „улови“ освобождаваните през деня стероидни хормони, като кортизола, които му помагат да нараства. Блокирането на циркадните сигнали отвън забавя развитието на глиобластома и хода на болестта.
Резултатите от проучването са публикувани в края на 2024 г. в списание Cancer Cell (в превод: Ракова клетка).
• Хронотерапия: Синхронизация на лечението на рак с циркадните ритми
„Предишно наше изследване ни помогна по-лесно да забележим повтарящия се модел. Клинични данни, клетки от пациенти и миши модели с глиобластом – всичко ни показваше, че химиотерапията е най-ефективна около часа на събуждане сутрин, когато започва денят. Това ни накара да се замислим дали този вид тумор не е „научил“ и не „следи“ часовете от денонощието“, пояснява първият автор на новото проучване Мария Гонзалес-Апонте.
• Как влияят циркадните ритми върху действието на стероидните хормони?
Откритието е важно, защото засяга начина, по който туморът реагира на лекарството дексаметазон – синтетичен стероид, предписван обикновено на пациентите с глиобластом с цел намаляване на мозъчния оток след лъчетерапия и операция. Изследването показва, че приемът на медикамента сутрин ускорява растежа на тумора при лабораторни мишки, докато приемът му вечер го забавя.
Гонзалес-Апонте допълва: „От години знаем, че лечението с дексаметазон дава противоречиви резултати, без обаче да сме наясно защо. Сега имаме обяснение – наличието на дневни ритми при глиобластома може би влияе на действието на лекарството дексаметазон в зависимост от това в коя част от деня се приема.“
• Прекъсване на хронологичните цикли на тумора
Всеки ден, преди човек или животно да се събуди в отговор на дневната светлина или друг вид външна стимулация, мозъкът изпраща сигнал до надбъбречните жлези да започнат производството на стероидни хормони, наречени глюкокортикоиди. Те отговарят за така наречената реакция „бий се или бягай“ и за регулирането на някои много важни биологични процеси, включително метаболизма и имунитета.
При нормални обстоятелства нивата на глюкокортикоиди се повишават значително всеки ден, непосредствено преди събуждане. Според Апонте глиобластомът използва този пик, за да се синхронизира с процесите в човешкото тяло.
• Синхронизация на туморите и определяне на времето за прием на медикаменти
За да се опита да наруши способността на тумора да разпознава часовете от денонощието, Апонте решава да промени дневните ритми на тялото гостоприемник. Тя поставя болни лабораторни мишки в клетки, в които светлината може да се включва и изключва с таймер. „Обикновено те въртят колелото през нощта и по-рядко през деня. Когато разместихме светлите часове в клетките, ние ги принудихме да се синхронизират наново“, казва още тя.
Във втората фаза от научния експеримент екипът следи развитието на раковите клетки в туморите. Специалистите прилагат иновативен подход за онагледяване експресията на „часовниковите“ гени в раковите клетки, като събират данни на всяка минута в продължение на дни. Те се натъкват на два такива гена, които променят циклите си на действие всеки път, когато и мишките променят своите и действат по един и същи начин в момента, в който мишките се качат на колелото. Това означава, че раковите клетки синхронизират повторно своя цикъл на действие, когато животните променят времето на бягане в колелото. Туморите са в синхрон и с циркадните ритми на мишките, които се будят и спят по естествения за тях начин, без външна намеса.
• Роля на глюкокортикоидите в лечението на рака
Глюкокортикоидите са само един от циркадните сигнали, които доказано се синхронизират в клетките на тялото. Те са важни за лечението на раковите заболявания, защото синтетичните версии на тези стероидни хормони понякога се предписват във високи дози за облекчаване симптомите на раково болни пациенти след операция или терапия.
Дексаметазонът също е вид синтетичен глюкокортикоид. В повечето случаи той се приема по време на химиотерапия с цел да намали отока на мозъка след операция и лъчетерапия. Въпреки честата му употреба обаче лекарите и учените остават със смесени чувства по отношение на ефективността му. Според едни, той наистина облекчава състоянието на пациентите, а според други – по-скоро го влошава.
Гонзалес-Апонте смята, че ако глиобластомът има свои надеждни циркадни ритми, то реакцията му на дексаметазон би трябвало да зависи единствено от часа, когато пациентът го приема.
Екипът извършва серия от експерименти, които показват, че глюкокортикоидите наистина ускоряват или потискат растежа на туморните клетки в различните часове от денонощието. Учените установяват, че при болните мишки, които получават дексаметазон сутринта, туморът нараства значително, за разлика от онези, които го получават вечер или по друго време на денонощието.
• Приложения в клиничната практика
Американските учени продължават да изследват механизмите, по които мозъчният тумор расте, взаимодействието му с другите клетки в мозъка и реакцията при различни форми на лечение. Базирайки се на публично достъпни данни за пациенти с рак, екипът установява, че хората с глиобластом живеят 60% по-дълго, ако туморът им експресира по-малко от глюкокортикоидния рецептор. Затова решават да проведат повече клинични изследвания, при които няма сутрешен прием на дексаметазон. За да оценят потенциала на хронотерапията при различните видове рак, те трябва да разберат как се формират и синхронизират дневните ритми в отделните тъкани. Важно е как циркадните ритми регулират биологичните процеси на тумора в клетката и тъканта.
Според Ерик Херцог, старши автор на проучването, новото откритие може да улесни персонализирането на пациентската грижа, като помогне на лекарите да преценят кога е най-добре да се приема дадено лекарство.
Милена ВАСИЛЕВА
