Биение сердца может само по себе подавлять рост опухолей в сердечной ткани, к такому выводу пришла группа исследователей, выяснившая, что биение сердца меняет работу генов в раковых клетках и мешает им размножаться. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Рак сердца у млекопитающих встречается крайне редко. Ученые давно пытались понять, почему так происходит. Одно из возможных объяснений связано с тем, что сердце постоянно работает под высокой механической нагрузкой: ему приходится без остановки прокачивать кровь, преодолевая значительное сопротивление. Считается, что такая нагрузка ограничивает способность клеток сердца к делению. Теперь исследователи показали, что тот же механизм, вероятно, мешает размножаться и раковым клеткам.
Группа ученых под руководством Джулио Чуччи использовала генетически модифицированную мышиную модель и обнаружила, что сердце удивительно устойчиво даже к сильным мутациям, обычно запускающим рак.
Чтобы понять причину этого эффекта, исследователи создали специальную модель «разгруженного» сердца. Для этого донорское сердце пересаживали мыши в область шеи. Такой орган продолжал получать кровь, но уже не испытывал обычной физиологической нагрузки, связанной с активной работой по перекачиванию крови.
После этого ученые вводили человеческие раковые клетки прямо в сердечную мышцу и сравнивали их поведение в двух условиях: в нормальном, механически активном собственном сердце животного и в пересаженном, «разгруженном» сердце.
Оказалось, что в нормально работающем сердце опухолевые клетки росли гораздо хуже. А вот в сердце, лишенном обычной механической нагрузки, их размножение заметно усиливалось.
То есть сама механическая работа сердца, по сути, создавала для опухоли неблагоприятную среду.
Дальнейший анализ показал, что дело не просто в физическом давлении. Механические силы в ткани меняли регуляторный ландшафт генома раковых клеток — то есть влияли на то, какие гены включаются и выключаются.
Ключевую роль в этом процессе играл белок Nesprin-2. Он передает механические сигналы от поверхности клетки к ее ядру. Этот белок входит в состав так называемого комплекса LINC, который помогает клетке «чувствовать» механическую среду вокруг себя.
Когда раковая клетка оказывалась в активно сокращающейся ткани сердца, Nesprin-2 менял структуру хроматина и характер химических меток на гистонах — белках, связанных с ДНК. В результате снижалась активность генов, отвечающих за деление опухолевых клеток.
Когда же ученые подавляли работу Nesprin-2, раковые клетки снова получали возможность расти даже в нормальном, механически активном сердце и начинали формировать опухоли.
Авторы считают, что работа открывает новое направление в онкологии. Она показывает, что механические силы могут быть не просто фоном, а важным фактором защиты тканей от рака.