Come il flusso sanguigno aiuta la diffusione del cancro
La metastasi è la diffusione del cancro ad altre parti del corpo e il motivo principale per cui la malattia è così grave. Ora, una nuova ricerca rivela che il flusso sanguigno è un fattore chiave in questo processo.
In un articolo che è stato ora pubblicato sulla rivista Cellula dello sviluppo, gli scienziati - che provengono dall'Istituto nazionale di salute e ricerca medica in Francia - descrivono i loro test sul pesce zebra e sugli esseri umani.
Gli esperimenti hanno confermato che il flusso sanguigno influenza le posizioni in cui le cellule cancerose in migrazione "si arrestano" all'interno dei vasi sanguigni.
Descrivono inoltre in dettaglio come queste cellule cancerose escono dalle pareti dei vasi sanguigni e creano siti tumorali secondari.
"Un'idea di vecchia data nel campo", spiega l'autore senior dello studio, il dottor Jacky G. Goetz, capo del laboratorio presso l'Università di Strasburgo in Francia, dove è stato condotto lo studio, "è che l'arresto si attiva quando le cellule tumorali circolano finire in capillari con un diametro molto piccolo semplicemente a causa di vincoli di dimensione ".
Tuttavia, come spiega il dottor Goetz, le loro scoperte mostrano che il "vincolo fisico" non è l'unico motore delle metastasi, perché "il flusso sanguigno ha un forte impatto nel consentire alle cellule tumorali di stabilire l'adesione con la parete del vaso".
Metastasi e le sue fasi principali
La metastasi è il processo attraverso il quale le cellule tumorali partono e migrano dai loro siti primari e viaggiano attraverso il sistema linfatico o il flusso sanguigno per stabilire tumori secondari o metastatici in parti distanti del corpo.
La metastasi è una delle principali cause di morte per cancro e di "primaria importanza nella prognosi dei malati di cancro".
È un processo complesso e procede come una sequenza di passaggi, ognuno dei quali deve essere completato affinché il tumore secondario possa prosperare. La serie di passaggi, nota come "cascata metastatica", procede come segue:
- invadendo il tessuto sano nelle vicinanze
- attraversando le pareti dei vasi sanguigni e dei linfonodi vicini
- viaggiando attraverso il flusso sanguigno o il sistema linfatico verso parti distanti del corpo
- arresto in piccoli vasi sanguigni remoti o capillari, invadendo le loro pareti e attraversando il tessuto sano circostante
- semina un tumore vitale e minuscolo nel tessuto sano
- generare un apporto di sangue dedicato facendo crescere nuovi vasi sanguigni per nutrire il nuovo tumore
Il nuovo studio riguarda la quarta fase, in cui le cellule tumorali circolanti si arrestano in un capillare e attraversano il loro endotelio, o la barriera di cellule che rivestono le pareti dei vasi, nel tessuto circostante.
Lo studio esplora i "segnali meccanici" nel sangue
Nel loro documento di studio, gli autori spiegano che "si sa molto poco su come [le cellule tumorali circolanti] arrestano e aderiscono all'endotelio dei piccoli capillari e lasciano il flusso sanguigno attraversando la parete vascolare".
Un'area particolarmente poco chiara, aggiungono, è il "ruolo svolto dai segnali meccanici incontrati nel sangue" durante questa fase.
Per il loro studio, gli scienziati hanno sviluppato "un approccio sperimentale originale" in cui hanno taggato e seguito le cellule tumorali circolanti mentre viaggiavano attraverso i vasi sanguigni negli embrioni di pesce zebra. Il modello ha anche permesso loro di variare e misurare il flusso sanguigno nei vasi.
I risultati hanno mostrato che le posizioni nei vasi sanguigni in cui le cellule tumorali circolanti smettono di viaggiare è strettamente collegata alle velocità di flusso.
Gli autori notano che il "valore di velocità di soglia per un'adesione efficiente […] varia da 400 a 600 [micrometri al secondo]".
"Cellule endoteliali arricciate attorno alle cellule tumorali"
Il team ha anche scoperto che il flusso sanguigno è essenziale per lo "stravaso", il processo attraverso il quale le cellule tumorali escono dai vasi sanguigni.
Ciò era evidente nell'imaging timelapse che mostrava le cellule endoteliali che si "arricciavano" attorno alle cellule tumorali arrestate nei vasi sanguigni degli embrioni di pesce zebra.
“Il flusso sanguigno in questa fase è essenziale. Senza flusso, il rimodellamento endoteliale non si verifica. È necessaria una certa quantità di flusso per mantenere attivo l'endotelio in modo che possa rimodellarsi attorno alla cellula tumorale ".
Dr. Jacky G. Goetz
I ricercatori sono giunti agli stessi risultati quando hanno osservato il progresso delle metastasi cerebrali nei topi.
Per questo esperimento, hanno utilizzato una tecnica di imaging chiamata microscopia correlativa intravitale, che combina modelli di cellule viventi con microscopia elettronica in modo che le dinamiche possano essere osservate in un animale vivo.
Luogo di controllo del flusso, insorgenza del secondo tumore
Infine, il team ha confermato i risultati osservando tumori secondari nel cervello di 100 pazienti umani, i cui tumori primari erano in varie parti del corpo.
Come con il modello di pesce zebra, hanno utilizzato una tecnica di imaging per mappare le posizioni dei tumori secondari.
Quando hanno unito la mappa delle metastasi cerebrali con una mappa del flusso sanguigno di un paziente sano di controllo, i ricercatori hanno scoperto che corrispondeva a ciò che hanno trovato nel modello di pesce zebra, confermando che i tumori secondari preferiscono crescere in aree in cui il flusso sanguigno rientra in un certo intervallo. .
Gli autori concludono che i loro risultati rivelano che il flusso sanguigno controlla non solo la posizione, ma anche l'inizio della "crescita metastatica".
Ora vogliono esplorare modi per bloccare il rimodellamento dell'endotelio attorno alla cellula tumorale circolante come un modo per interrompere la sua uscita nel tessuto circostante. Un tale risultato potrebbe impedire alle metastasi di completare i passaggi necessari per la crescita di successo di un tumore secondario.
