Исследователи из онкологического центра Моффитта и коллеги из медицинского факультета государственного университета Уэйна исследовали кислотность солидных опухолей, чтобы определить, играет ли уровень pH роль в инвазии раковых клеток в окружающие ткани. Они обнаружили, что кислая микросреда может побуждать раковые клетки к распространению, и предположили, что нейтрализация pH будет препятствовать дальнейшей инвазии, предоставляя терапевтическую возможность замедлить прогрессирование рака.
Их исследование появилось в январе. 3 онлайн-релиз Cancer Research, публикация Американской ассоциации исследований рака.
По словам автора-корреспондента исследования Роберта Дж. Гиллис, доктор философии.D., заведующий отделением визуализации рака & Метаболизм по Моффитту, кислотность в солидных опухолях является результатом повышенного ферментативного метаболизма в сочетании с плохой доставкой крови к тканям.
В этом исследовании инвазия опухоли и pH отслеживались у иммунодефицитных лабораторных мышей, являющихся хозяевами различных опухолей. "Мы наблюдали за подопытными животными с течением времени с помощью микроскопии и обнаружили, что самые высокие области опухолевой инвазии соответствуют областям с самым низким pH," Гиллис объяснил. "Инвазия опухоли не происходила в регионах с нормальным или близким к нормальному уровню pH. Более того, когда мы нейтрализовали кислотность пероральным бикарбонатом натрия, вторжение было остановлено."
Исследователи предположили, что кислый pH микросреды опухоли представляет собой "нишевая инженерия" стратегия со стороны опухолевых клеток, способствующая инвазии и росту злокачественных опухолей в окружающие ткани. Нишевая инженерия – это концепция в экологии, описывающая, как растения и животные изменяют среду обитания таким образом, чтобы способствовать их собственному росту и выживанию по сравнению с конкурентами. "Мы долгое время считали раковые клетки инвазивными видами," сказал соавтор исследования Роберт Гейтенби, М.D., заведующий отделениями диагностической визуализации и комплексной математической онкологии в Моффитте.
Ключом к этому процессу адаптации и инвазии является повышенный метаболизм глюкозы в опухоли. "Подавляющее большинство злокачественных опухолей метаболизируют глюкозу с высокой скоростью," Гиллис сказал. "Мы предположили, что существует прямая причинная связь между повышенным метаболизмом глюкозы и способностью раковых клеток вторгаться и метастазировать."
Согласно исследованиям, повышенный метаболизм глюкозы является причиной повышенной кислотности в микросреде опухоли. Большинство опухолей развивают аномальную сосудистую сеть, которая имеет тенденцию быть плохо организованной и неплотной, нарушая кровоток и затрудняя доставку кислорода.
"Эта плохо организованная сосудистая система оказывает двоякое влияние на кислотность опухоли," объяснил Гейтенби. "Во-первых, он подвергает области опухоли плохой перфузии, что ограничивает доступ кислорода и увеличивает скорость ферментации глюкозы. Во-вторых, плохая перфузия затрудняет возможность удаления образующихся кислот, что приводит к очень низкому pH в окружающих тканях."
По мере того, как опухолевые клетки адаптируются к повышению кислотности, в опухоли происходит инженерия ниши за счет нормальной гибели клеток и образования новых кровеносных сосудов, а иммунный ответ подавляется.
"Опухолевые клетки выполняют нишевую инженерию, создавая кислую среду, которая не токсична для злокачественных клеток, но благодаря своему негативному воздействию на нормальные клетки и ткани способствует локальному вторжению злокачественных клеток," Гейтенби сказал.
Исследователи предположили, что нацеливание на эту активность с помощью буферов и других механизмов, направленных на повышение уровня pH, вероятно, предоставит ценную альтернативу традиционным методам лечения, полностью сосредоточенным на уничтожении опухолевых клеток.