Hoe de bloedstroom kanker helpt verspreiden
Metastase is de verspreiding van kanker naar andere delen van het lichaam en de belangrijkste reden waarom de ziekte zo ernstig is. Nu blijkt uit gloednieuw onderzoek dat de bloedstroom een sleutelfactor is in dit proces.
In een artikel dat nu in het tijdschrift is verschenen Ontwikkelingscelbeschrijven de wetenschappers - die afkomstig zijn van het National Institute of Health and Medical Research in Frankrijk - hun tests op zebravissen en mensen.
De experimenten bevestigden dat de bloedstroom de locaties beïnvloedt waar migrerende kankercellen in bloedvaten "stilvallen".
Ze beschrijven ook hoe deze kankercellen de bloedvatwanden verlaten en secundaire tumorlocaties opzetten.
"Een al lang bestaand idee in het veld", legt senior onderzoeksauteur Dr. Jacky G. Goetz, hoofd van het laboratorium aan de Universiteit van Straatsburg in Frankrijk - waar het onderzoek werd uitgevoerd - uit - "is dat arrestatie wordt geactiveerd wanneer tumorcellen circuleren. komen terecht in haarvaten met een zeer kleine diameter, simpelweg vanwege de beperkte afmetingen. "
Echter, zoals Dr. Goetz uitlegt, tonen hun bevindingen aan dat "fysieke beperking" niet de enige motor van metastase is, omdat "de bloedstroom een sterke invloed heeft op het mogelijk maken dat de tumorcellen hechting aan de vaatwand krijgen."
Metastase en de belangrijkste stappen
Metastase is het proces waardoor tumorcellen vertrekken en migreren van hun primaire locaties en door het lymfesysteem of de bloedbaan reizen om secundaire of metastatische tumoren te vestigen in verre delen van het lichaam.
Metastase is een belangrijke doodsoorzaak door kanker en van "primair belang in de prognose van kankerpatiënten."
Het is een complex proces en verloopt als een opeenvolging van stappen, die elk moeten worden voltooid om de secundaire tumor te laten bloeien. De reeks stappen, bekend als de "metastatische cascade", verloopt als volgt:
- het binnendringen van nabijgelegen gezond weefsel
- het oversteken van de wanden van naburige bloedvaten en lymfeklieren
- reizen door de bloedbaan of het lymfesysteem naar verre delen van het lichaam
- arresteren in afgelegen, kleine bloedvaten of haarvaten, hun muren binnendringend en oversteken naar het omringende gezonde weefsel
- het zaaien van een levensvatbare, kleine tumor in het gezonde weefsel
- het genereren van een speciale bloedtoevoer door nieuwe bloedvaten te laten groeien om de nieuwe tumor te voeden
De nieuwe studie betreft de vierde stap, waarbij circulerende tumorcellen in een capillair stoppen en door hun endotheel, of de barrière van cellen die de vaatwanden bekleden, in het omringende weefsel kruisen.
Studie onderzoekt ‘mechanische aanwijzingen’ in bloed
In hun studiepaper leggen de auteurs uit dat "er zeer weinig bekend is over hoe [circulerende tumorcellen] het endotheel van kleine haarvaten arresteren en zich eraan hechten en de bloedbaan verlaten door de vaatwand te passeren."
Een gebied dat bijzonder onduidelijk is, voegen ze eraan toe, is de "rol die wordt gespeeld door mechanische signalen die in het bloed worden aangetroffen" tijdens deze stap.
Voor hun studie ontwikkelden de wetenschappers "een originele experimentele benadering" waarin ze de circulerende tumorcellen labelden en volgden terwijl ze door de bloedvaten in zebravisembryo's reisden. Dankzij het model konden ze ook de bloedstroom in de bloedvaten variëren en meten.
De resultaten toonden aan dat de locaties in de bloedvaten waar de circulerende tumorcellen stoppen met reizen, nauw verband houden met de stroomsnelheden.
De auteurs merken op dat de "drempelsnelheidswaarde voor efficiënte adhesie [...] varieert van 400 tot 600 [micrometer per seconde]."
‘Endotheelcellen gekruld rond tumorcellen’
Het team ontdekte ook dat de bloedstroom essentieel is voor "extravasatie", het proces waardoor de tumorcellen de bloedvaten verlaten.
Dit was duidelijk in timelapse-beeldvorming die liet zien dat endotheelcellen rond de gearresteerde tumorcellen in de bloedvaten van de zebravisembryo's 'krullen'.
“De bloedstroom bij deze stap is essentieel. Zonder stroming vindt endotheliale hermodellering niet plaats. Je hebt een bepaalde hoeveelheid stroom nodig om het endotheel actief te houden, zodat het rond de tumorcel kan hermodelleren. "
Dr. Jacky G. Goetz
De onderzoekers kwamen tot dezelfde resultaten toen ze het verloop van hersenmetastasen bij muizen observeerden.
Voor dit experiment gebruikten ze een beeldvormende techniek genaamd intravitale correlatieve microscopie, die levende celmodellen combineert met elektronenmicroscopie zodat de dynamiek kan worden waargenomen in een levend dier.
Flowcontroles plaats, begin van tweede tumor
Ten slotte bevestigde het team de bevindingen door secundaire tumoren te observeren in de hersenen van 100 menselijke patiënten, van wie de primaire tumoren zich in verschillende delen van het lichaam bevonden.
Net als bij het zebravismodel gebruikten ze een beeldvormende techniek om de locaties van de secundaire tumoren in kaart te brengen.
Toen ze de hersenmetastasenkaart samenvoegen met een bloedstroomkaart van een gezonde controlepatiënt, ontdekten de onderzoekers dat het overeenkwam met wat ze in het zebravismodel vonden, wat bevestigt dat secundaire tumoren het liefst groeien in gebieden waar de bloedstroom binnen een bepaald bereik ligt. .
De auteurs concluderen dat hun bevindingen aantonen dat de bloedstroom niet alleen de locatie regelt, maar ook het begin van "metastatische uitgroei".
Ze willen nu manieren onderzoeken om de hermodellering van endotheel rond de circulerende tumorcel te blokkeren en zo de uitgang naar het omringende weefsel te verstoren. Een dergelijke prestatie zou kunnen voorkomen dat metastase de stappen voltooit die nodig zijn voor de succesvolle groei van een secundaire tumor.
