Ученые выяснили, как травма головы могут вызвать опухоль головного мозга

Исследователи из Онкологического института Калифорнийского университета (UCL Cancer Institute) предоставили важное молекулярное понимание того, как травма может способствовать развитию относительно редкой, но зачастую агрессивной формы опухоли головного мозга, называемой глиомой. Исследование опубликовано в научном журнале Current Biology.

Новизна исследования

Предыдущие исследования предполагали возможную связь между черепно-мозговой травмой и увеличением частоты опухолей головного мозга, но доказательства были неубедительны. Команда UCL теперь определила возможный механизм, объясняющий эту связь, вовлекающий генетические мутации, действующие совместно с воспалением ткани головного мозга, чтобы изменить поведение клеток, повышая вероятность их превращения в раковую опухоль. Хотя это исследование в основном проводилось на мышах, оно предполагает, что было бы важно изучить актуальность этих результатов для глиом у человека.

Исследованием руководила профессор Симона Парринелло (Simona Parrinello) из Института рака Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, заведующая отделением рака мозга Саманты Диксон (Samantha Dickson Brain Cancer Unit) и соруководитель Центра передового опыта по исследованию рака в Великобритании (Cancer Research UK Brain Tumor Center of Excellence).

Парринелло сказала: «Наши исследования показывают, что травма головного мозга может способствовать повышенному риску развития рака мозга в более позднем возрасте».

Что такое глиома?

Глиомы — это опухоли головного мозга, которые часто возникают в нервных стволовых клетках. Считается, что более зрелые типы клеток головного мозга, такие как астроциты, менее склонны вызывать опухоли. Однако недавние открытия показали, что после повреждения астроциты могут снова вести себя как стволовые клетки.

Поэтому профессор Парринелло с соавторами решили исследовать, может ли это свойство сделать астроциты способными образовывать опухоль после травмы головного мозга, используя доклиническую модель мыши.

Материалы и методы исследования

Молодым взрослым мышам с черепно-мозговой травмой вводили вещество, которое постоянно окрашивало астроциты в красный цвет и отключало функцию гена под названием p53, который, как известно, играет жизненно важную роль в подавлении многих различных видов рака. Контрольную группу также окрасили астроциты таким же образом, но ген р53 оставляли нетронутым.

Результаты научной работы

Профессор Парринелло сказала: «Обычно астроциты сильно разветвлены — свое название получили от слова звезда, —  мы обнаружили, что без p53 и только после травмы астроциты втянули свои ветви и стали более округлыми.  Они не были совсем похожи на стволовые клетки, но что-то изменилось. Поэтому мы дали мышам состариться, затем снова посмотрели на клетки и увидели, что они полностью вернулись к стволовому состоянию с маркерами ранних клеток глиомы, которые могли делиться».

Это заставило ученых предположить, что мутации в определенных генах синергизируют с воспалением головного мозга, которое вызывается острой травмой, а затем увеличивается со временем во время естественного процесса старения, повышая вероятность того, что астроциты инициируют рак. Действительно, этот процесс изменения поведения, подобного стволовым клеткам, ускорился, когда мышам вводили раствор, который, как известно, вызывает воспаление.

Затем команда ученых искала доказательства, подтверждающие их гипотезу в человеческих популяциях. Работая с доктором Альвиной Лай (Alvina Lai) в Институте медицинской информатики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, они ознакомились с электронными медицинскими картами более 20 000 человек, у которых были диагностированы травмы головы, сравнив частоту рака мозга с контрольной группой, совпадающей по возрасту, полу и социально-экономическому статусу.

Ученые обнаружили, что у пациентов, перенесших травму головы, вероятность развития опухоли головного мозга в более позднем возрасте была почти в четыре раза выше, чем у тех, у кого не было травм головы. Важно иметь в виду, что риск развития опухоли головного мозга в целом низок, оценивается менее чем в 1% в течение жизни, поэтому даже после травмы риск остается умеренным.

Обсуждение результатов исследования

Профессор Парринелло сказала: «Мы знаем, что нормальные ткани несут множество мутаций, которые, кажется, просто сидят там и не приводят ни к каким-либо серьезным последствиям. Наши результаты показывают, что если помимо этих мутаций происходит повреждение, это создает синергетический эффект».

«В молодом мозге базальное воспаление слабое, поэтому мутации, по-видимому, контролируются даже после серьезной черепно-мозговой травмы. Однако наши исследования на мышах показывают, что с возрастом воспаление усиливается по всему мозгу, но более интенсивно в месте более ранней травмы. Это может достичь определенного порога, после которого начинают проявляться мутации».

Авторы другого исследования заявляют, что травмы головы у детей связаны с уменьшением размера мозга и трудностями в обучении.