Komplexita interakcií nádorového procesu

Súhrn

Pomerne dlho pretrvávali predstavy, že nádor je tvorený iba transformovanými bunkami, pre ktoré je typická hyperproliferácia, invazívnosť a imortalizácia buniek. Terapeutické stratégie boli preto zamerané na autonómnu proliferáciu a prežívanie nádorových buniek. Ide o vlastnosti podmienené aktiváciou onkogénov a inaktiváciou tumor‑supresorových génov. Vedecké sledovania priniesli poznanie, že samotný rast nádoru je komplexným dejom. Okrem toho potvrdili účasť heterotypických multicelulárnych interakcií v nádorovom tkanive. Komplexita ako charakteristika sa priraďuje k tým dejom, ktoré nevykazujú vlastnosti lineárnych systémov. V priebehu nádorového rastu sú určité zákonitosti, ktoré nie je možné presne usporiadať z hľadiska trvania a následnosti. Preto ho môžeme považovať za dej so znakmi komplexity. Pri takomto pohľade nádorové prostredie tvoria viaceré druhy buniek, ako sú endotelové bunky a ich progenitorové bunky, pericyty, fibroblasty, fibroblasty asociované s nádorom, myofibroblasty, hladkosvalové bunky, žírne bunky, T‑ a B‑lymfocyty, neutrofily, eozinofily, bazofily, NK‑bunky a niekoľko foriem makrofágov. V súčasnosti sa opodstatnene predpokladá, že hlboké štúdium vnútorného prostredia nádorov môže viesť k formovaniu nových základov nádorovej bio­­lógie ako aj terapeutických postupov. Štúdium detailov mikroprostredia nádorov je potrebné z hľadiska vedeckého poznania a následne aj pre definovanie bio­­markerov charakterizujúcich nádory. Ich sledovanie prehĺbi molekulovú diagnostiku. Biomarkery sa budú využívať v širokom meradle pre monitorovanie priebehu rastu nádorov a aj priebehu liečby. Sledovanie kombinácie bio­­markerov umožní bližšie charakterizovať mikroprostredie nádorov. Okrem receptorov, signálnych molekúl, rastových faktorov, molekúl akcelerujúcich apoptózu to môžu byť nielen molekuly samotné, ale aj ich kombinácie, alebo charakteristiky neoangiogenézy, alebo inervácie nádorov. Komplexita nádorov zahrňuje nielen intracelulárne prostredie, ale aj intercelulárne vzťahy a vzťahy buniek s extracelulárnymi súčasťami nádorov. K doteraz známym skutočnostiam pribudne sledovanie cirkulujúcich nádorových buniek. Pre ich detekciu sa s veľkou pravdepodobnosťou budú využívať nízkomolekulové fluoreskujúce farbivá. Možno očakávať, že cirkulujúce nádorové bunky budú markerom prognózy i ukazovateľom progresie malignity a liečby. Vedecké bádanie prehĺbi individuálnu terapiu pacientov s nádorovými chorobami. V prehľadovej štúdii sme sa pokúsili analyzovať vedecké poznatky z pozície akceptácie zložitostí a heterogénnosti každého nádoru. Spracovanie obrovského množstva literatúry sme považovali za zmysluplné z hľadiska akceptácie nových poznatkov a teoretickej prípravy na očakávané zmeny diagnostiky a liečby nádorov. Predpokladáme, že prezentované poznatky sú užitočným krokom pre ucelený pohľad do mikroprostredia nádorov.

Kľúčové slová:
angiogenéza –  inervácia nádorov –  mikroprostredie nádoru –  n. vagus –  protizápalové pôsobenie nervového systému

Nádor a vnútronádorové prostredie

Onkologické ochorenia zasahujú rôznymi spôsobmi do života každého človeka a aj preto onkologický výskum prináša neustále množstvo poznatkov o príčine, priebehu a prevencii tohto ochorenia. Súčasné poznanie princípov a procesov malígneho bujnenia nie je však úplné a sotva niekedy bude, keďže nádor nepredstavuje jeden typ ochorenia, ale viac ako 200 samostatných ochorení. Molekulárnym prístupom sa snažíme vysvetliť podstatu ochorenia a vyliečiť choroby. Je možné, aby riešenie problému predchádzalo jeho pochopeniu? Vedecké bádanie v nádorovej bio­­lógii prináša neustále nové zistenia, avšak každé nové zistenie podmieňuje množstvo ďalších nových otázok. Organizmus je pozoruhodný práve pre svoju komplexnosť. Proces vznik nádoru v živom organizme je mnohostupňový a môže byť považovaný za akúsi Darwinovu evolúciu na mikroskopickej úrovni.

Vnútorné prostredie nádoru nie je ohraničené anatomicky. Skôr ho tvoria súčasti, ktoré sú v okolí nádorových buniek, alebo sa rastu nádoru dotýkajú sprostredkovane. Bunky vo vnútornom prostredí nádoru sú aktivované alebo atrahované nádorovými bunkami priamo, pomocou uvoľňovania faktorov alebo nepriamo indukciou hypoxického prostredia či nekrózou. Je veľmi pravdepodobné, že okrem lokálnych zmien nádorové prostredie iniciuje systémové zmeny, ktoré ovplyvňujú nádorový rast a metastatické šírenie. Vnútorné prostredie nádoru zásadne ovplyvňuje efektívnosť protinádorovej liečby, nádorové bunky využívajú bunky organizmu na mnohých úrovniach. Vzhľadom na túto skutočnosť aj lokalizovaný nádor by mal byť považovaný a liečený ako systémová choroba [1,2].

Po prvotnom vzájomnom kontakte nádorových buniek s bunkami okolitého tkaniva je ďalší priebeh a rast nádoru podmienený bio­­logickými vlastnosťami nádorových buniek, ale aj zložením adherentného tkaniva. Veľmi pravdepodobne ide o kombináciu dvoch skutočností. Iniciálnou reakciou tkaniva sú obranné mechanizmy typické pri poškodení tkaniva. V náväznosti na tento proces nádorové bunky využívajú mechanizmy pre „vlastný prospech“. Zaangažovanie a aktivácia mezenchymálnych kmeňových buniek, endotelových prekurzorov, fibroblastov, dendritických buniek a leukocytov sa považuje za typickú reakciu tkaniva na prítomnosť nádorových buniek [3]. Následne rôzne typy buniek sekréciou rastových faktorov, chemokínov a enzýmov prispievajú k remodelácii tkaniva. Vzájomné abnormálne interakcie prostredníctvom bunkových povrchov a signálnych molekúl vedú k fenotypovým prejavom nádorového tkaniva.

Vnútorné prostredie nádoru je tvorené extracelulárnym matrix (ECM), signálnymi molekulami, nádorovými a nenádorovými bunkami organizmu. Zmeny nádorového tkaniva (rôzne zastúpenie buniek alebo zloženie ECM) môžu mať inhibičný alebo stimulačný vplyv na rast nádoru. Bunky organizmu nie sú pri organizácii nádorov pasívne, ale participujú procesmi, ako je desmoplázia (fibroblasty a ECM), zápal a imunitná odpoveď (makrofágy, lymfocyty a dendritické bunky) [4], ako aj novotvorba krvných a lymfatických ciev [5]. Remodelovaná ECM obsahuje matrix metaloproteinázy (MMP), ktoré aktivujú povrch buniek a rastové faktory. Produkcia rastových faktorov a chemokínov imunitnými bunkami a fibroblastmi je pozmenená a prispieva k priamej stimulácii rastu nádorových buniek. Výsledkom je potlačenie apoptózy nádorových buniek a narušenie gradientu chemokínov produkovaných v rámci imunitnej odpovede. Na stimulačný vplyv reagujú abnormálnym rastom a proliferáciou aj prekurzorové bunky [6,7].

V rámci populácie nádorových buniek bol pozorovaný výskyt „zvláštnych“ buniek, ktoré sa správajú ako kmeňové bunky a boli pomenované „nádorové kmeňové bunky“. Majú schopnosť samoobnovy, pri transplantácii vhodnému recipientovi dokážu rekonštituovať nádor a zdá sa, že práve tieto bunky sú zodpovedné za nádorový rast a metastázovanie [8,9]. Predpokladá sa, že nádorové kmeňové bunky majú pôvod v kmeňových alebo progenitorových bunkách. Zatiaľ sa preukázalo, že ich zastúpenie v jednotlivých nádoroch varíruje, bolo zistené 0,03% zastúpenie, inde predstavovali dokonca takmer 100% z populácie nádorových buniek [10]. Zdá sa, že ich výskyt poukazuje na stupeň progresie a genetickú nestabilitu nádoru. Zistená zvýšená rezistencia na chemoterapiu sa vysvetľuje zvýšenou expresiou antiapoptických proteínov, enzýmov metabolizujúcich alebo proteínov vypudzujúcich chemoterapeutické liečivá z buniek [11].

Úloha fibroblastov v nádorovom prostredí

Fibroblasty v niektorých typoch nádorov predstavujú veľkú časť buniek, ba dokonca prevyšujú počet nádorových buniek [12]. Sú prítomné ako myofibroblasty, peritumorálne fibroblasty, reaktívne stromálne bunky a fibroblasty asociované s nádorom. Funkčne aj fenotypovo sa však líšia od fibroblastov toho istého tkaniva mimo okolia nádoru. Na základe cytologických štúdií sa nádorové fibroblasty opisujú ako neustále aktivované bunky s vysokým proliferačným indexom. Neobnovujú normálny fenotyp, nepodliehajú apoptóze či eliminácii a histologicky sú obklopené denzne akumulovaným fibrilárnym kolagénom. Tento fenotyp je spojený so zachytávaním zápalových buniek a proces sa označuje dezmoplázia. Je typický pre niektoré typy ľudských nádorov, ako je nádor prsníka, prostaty, pankreasu, hrubého čreva a pľúc [5].

Imunitné bunky nádorového prostredia

Podľa mnohých autorov je prítomnosť buniek imunitného systému v nádorovom tkanive spojená s lepšou prognózou onkologického ochorenia pacienta, pričom ich typ, denzita a lokalizácia v nádore má prognostickú hodnotu [13,14]. Približne rovnaké množstvo autorov však nepovažuje infiltráciu nádorov za pozitívny signál. Predpokladajú, že imunitné bunky môžu napomáhať progresii nádorového procesu [15–17]. Ako sa neskôr preukázalo, zlou prognózou sú nádor infiltrujúce lymfocyty. Predstavujú väčšinu z infiltrovaných imunitných buniek a ich vyšší výskyt sa potvrdil u pacientov s pokročilým nádorom. Predpokladá sa, že sú funkčne pozmenené, napr. sa u nich zistila znížená cytotoxická schopnosť voči nádorovým bunkám [18,19]. Zvýšené množstvo buniek vrodenej imunity často koreluje so stupňom angiogenézy a zlou prognózou [16,17]. Výsledky experimentálnych a klinických štúdií naznačujú, že imunitné bunky môžu pôsobiť na nádorový rast stimulačne, ako aj inhibične v závislosti od zastúpenia jednotlivých typov buniek v infiltrujúcej populácii a od stupňa progresie nádorového procesu.

NK bunky sa zúčastňujú primárnych obranných reakcií voči patogénom. Už staršie práce dokumentovali ich schopnosť redukovať metastázovanie nádorových buniek in vivo. Ich prítomnosť v mnohých nádoroch však nebola potvrdená [20]. Na základe týchto zistení možno predpokladať, že nezohrávajú úlohu pri progresii nádoru, skôr sú indikátorom imunitnej protinádorovej reakcie.

V ľudských nádoroch sa polymorfonukleárne leukocyty nevyskytujú často. Výnimkou sú epitelové nádory, kde sa predpokladá ich účasť pri raste a metastázovaní nádorových buniek. Pri experimentálnych nádoroch kože boli identifikované ako zdroj expresie MMP 9, ktorá prispieva progresii nádoru [21]. Elimináciou granulocytov sa podarilo inhibovať rast nádoru kože [22]. Pri neutrofiloch sa predpokladá, že zvyšujú metastatické schopnosti nádorových buniek a sprostredkúvajú nepriame adhézie nádorových a endotelových buniek. Prispievajú k transendoteliálnym migráciám nádorových buniek [23] a pôsobia ako stimulátory angiogenézy prostredníctvom syntézy faktorov VEGF, HGF, MMP 2, IL 8 [24].

Makrofágy ako nevyhnutné bunkové zložky vrodenej imunity sa často vyskytujú v nádorovej stróme ako tzv. s nádorom asociované makrofágy (tumor associated macrophages – TAMs) fenotypovo príbuzné forme M2. Za hlavného chemoatraktanta monocytov sa považuje chemokín CCL2 uvoľňovaný nádorovými bunkami, ale ich cielený pohyb stimulujú aj faktory VEGF, PDGF, TGF β, M CSF [25]. Zdá sa, že monocyty sú prednostne atrahované do oblastí nekrózy a hypoxie, kde sa alterujú ich funkcie a podieľajú sa na zvýšenej tvorbe hypoxiou indukovateľných rastových faktorov. V súčasnosti je už akceptovaná skutočnosť, že makrofágy asociované s nádorom majú výraznú schopnosť stimulovať proliferáciu, invazívnosť a metastatické šírenie nádorových buniek produkciou celého spektra rastových faktorov, angiogénnych mediátorov, zápalových cytokínov a enzýmov degradujúcich ECM [26].

Lymfocyty, konkrétne tzv. nádor infiltrujúce lymfocyty, sú z imunitných buniek vo vnútornom prostredí nádoru najviac zastúpené. Považujú sa za indikátora dobrej prognózy pri karcinóme ovárií [27,28], kolorektálnom karcinóme [14] a ich prítomnosť naznačuje, že môžu kontrolovať nádorový rast [29]. V súčasnosti sa predpokladá, že hlavným mechanizmom protinádorovej imunity je T bunková odpoveď [30]. Protinádorová odpoveď môže byť následkom priameho cytotoxického účinku CD8+ T lymfocytov, ktoré rozpoznávajú antigény hlavného histokompatibilného komplexu (MHC) triedy I na povrchu nádorových buniek. U onkologických pacientov sú lymfocyty reagujúce na nádorové bunky detekovateľné v krvi a boli prítomné aj v nádorovom tkanive. Pri dlhodobej špecifickej protinádorovej imunite majú dôležitú úlohu pamäťové T bunky. Ich prítomnosť korelovala s dlhším prežívaním pacientov s pokročilým štádiom onkologického ochorenia [30]. Niektoré podskupiny T lymfocytov pôsobia naopak pozitívne pri progresii nádoru. U pacientov s rôznym typom nádorovej choroby možno detekovať zvýšenú hladinu regulačných CD4+ T lymfocytov v periférnej krvi, aj v samotných nádoroch. Prispievajú k pozorovanej imunosupresii pri nádorovom ochorení [31,32].

Dendritické bunky (DC) sa považujú za spojnicu medzi špecifickou a nešpecifickou imunitnou reakciou. V in vitro podmienkach sa DC kultivované s nádorovými antigénmi využívajú ako bunkové vakcíny s cieľom aktivovať cytotoxický účinok T lymfocytov voči nádorovým bunkám. Novšie štúdie však naznačujú duálne funkcie týchto buniek v nádorovom procese. V ľudských tkanivách boli pozorované dve hlavné populácie DC: myeloidné a plazmacytoidné DC [33]. Myeloidné DC po dozrievaní indukujú Th1 imunitné odpovede a považujú sa za iniciátorov špecifických imunitných reakcií voči nádorovým antigénom. Ich výskyt v ľudských nádoroch je veľmi zriedkavý [34,35]. Predpokladá sa, že nádorová stróma je zdrojom faktorov, ktoré potláčajú dozrievanie DC [36]. Nezrelé formy myeloidných DC síce stimulujú proliferáciu T lymfocytov, ale nemajú schopnosť ich aktivovať a prispievajú k imunitnej tolerancii nádorových buniek [37]. Zrelé myeloidné DC produkujú anti angiogénny IL 12 [38], ich neprítomnosť teda prospieva nádorovému rastu aj z hľadiska angiogenézy.

B lymfocyty sa len príležitostne vyskytujú v nádorovom tkanive. Predpokladá sa, že B lymfocyty infiltrujúce nádorové tkanivo môžu slúžiť ako zdroj špecifických protilátok voči nádorovým bunkám [39]. Sérologické vyšetrenia však detekujú nádorové protilátky iba vo veľmi málo prípadoch. Celkovo je význam B lymfocytov v nádorovej bio­­lógii málo dokumentovaný.

Imunitný systému v „útoku“ proti nádorovým bunkám

Pôvodne bolo štúdium nádorovej imunobio­­lógie založené na teóriách, že imunitný systém dohliada na priebeh nádorového rastu. Imunita voči nádorom bola demonštrovaná experimentmi, v ktorých sa transplantovali nádory z jedného zvieraťa do iného. Neskôr sa zistilo, že odmietnutie nádoru bolo podmienené imunitnou reakciou voči špeciálnym povrchovým molekulám MHC triedy I a II. V prospech teórie o protinádorových schopnostiach imunitných buniek vystupovali aj experimenty, kde sa preukázalo, že myši deficientné na jednu zložku získanej imunity majú zvýšenú náchylnosť na vznik spontánnych nádorov [40].

Bolo už viackrát demonštrované, že experimentálne zvieratá môžu byť imunizované voči nádorovým bunkám. V prípade nádorov indukovaných vírusmi sa zvyčajne pozoruje, že po imunizácii voči jednému nádoru je imunita účinná aj voči ostatným nádorom, ktoré daný vírus vyvoláva [41]. Pri štúdiu zákonitostí tohto procesu sa potvrdilo, že uvedené imunitné reakcie možno „preniesť“ do iných zvierat imunitnými bunkami (nie sérom) a protinádorová odpoveď môže byť následkom priamej eliminácie nádorových buniek cytotoxickými CD8+ T lymfocytmi, ktoré rozpoznávajú MHC triedy I exprimované na povrchu nádorových buniek. V súčasnosti je už známe, že mnohé nádory unikajú imunitnému systému potlačením expresie MHC triedy I a II.

Ako naznačili štúdie vplyvu imunitných buniek na nádorovú proliferáciu, v niektorých prípadoch je prítomnosť T lymfocytov v primárnych nádoroch spojená s lepšou prognózou, čo naznačuje, že T lymfocyty môžu kontrolovať nádorový rast [29]. Experimenty u myší preukázali, že protinádorové CD4 a CD8 odpovede nie sú generované priamym kontaktom nádorových buniek s lymfocytmi, ale úlohu zohráva absorpcia nádorového materiálu antigén prezentujúcimi bunkami [31,42].

Názory, že u pacientov s nádorom prebieha špecifická protilátková odpoveď voči nádorovým bunkách, vychádzajú zo sledovaní, že séra niektorých pacientov rozpoznávajú špecifické antigény selektívne exprimované na vlastných nádorových bunkách, ale nie na normálnych bunkách. Protilátky môžu pôsobiť deštruktívne buď priamo, väzbou na „strategické“ molekuly, čím zablokujú prenos signálov, alebo tak, že spustia v nádorových bunkách apoptózu [43]. Z hľadiska štúdia protinádorových imunitných reakcií pretrvávali snahy definovať antigény špecifické pre nádory. Ich vznik je podmienený genetickou zmenou a rovnaký antigén nemusí byť prítomný v iných nádoroch hoci aj rovnakého typu. Prvé pokusy využívali séra onkologických pacientov alebo zvierat úmyselne imunizovaných nádormi ľudí. Ako sa neskôr zistilo v sére boli prítomné aj protilátky reagujúce na mnohé antigény normálnych buniek. Mnoho iných skupín však už identifikovalo antigény špecifické pre nádorové bunky [44,45]. Protinádorové protilátky boli zistené voči viacerým intracelulárnym antigénom, ako aj proti membránovo viazaným antigénom [46]. Zdá sa, že bunková lokalizácia rozpoznaného antigénu má prognostický význam. Protilátky detekované proti intracelulárnym proteínom korelujú so zlou prognózou, kým protilátky proti komponentom bunkového povrchu korelujú s lepšou prognózou [47]. Skutočnosť, že mnoho nádorov rastie a usmrcuje organizmus, naznačuje, že imunitná odpoveď je pravdepodobne neskorým dejom a vo väčšine prípadov nie je účinná v prevencii nádorového rastu.

Pronádorová aktivita imunitného systému

V súčasnosti je zrejmé, že vzájomný vzťah medzi imunitným systémom a nádorom je vysoko komplexný a prebieha od reakcií inhibície nádorového rastu imunitnými bunkami až po stimuláciu nádorovej progresie. Vo vnútornom prostredí nádoru reakcie vrodenej aj získanej imunity môžu podporovať nádorovú progresiu alebo sprostredkovať odmietanie nádoru [5,48]. Bunkové komponenty a imunomodulačné mediátory (cytokíny a chemokíny) smerujú imunitnú odpoveď organizmu k špecifickému fenotypu, v prospech alebo na potlačenie nádorovej progresie [49].

Všeobecne sa predpokladá, že rastúci nádor vytvára stratégie, ktorými by unikol alebo obmedzil pôsobenie imunitného systému [50]. Tieto názory vychádzajú zo skutočnosti, že u onkologických pacientov je možné iba zriedka pozorovať efektívnu nádorovo špecifickú imunitnú reakciu. Naviac je nádorová progresia často spojená so sekréciou imunosupresívnych faktorov a zníženou expresiou antigénov MHC triedy I. Tieto reakcie sa považujú za mechanizmy, ktorými sa snaží nádor uniknúť pred imunitným systémom [51]. Bolo preukázané, že nádorové bunky produkujú cytokíny TGF β, VEGF inhibujúce vývin a funkciu T buniek. V mnohých typoch nádorov bola opísaná sekrécia imunosupresívnych mediátorov IL 6 a IL 10 [30]. IL 6 je exprimovaný vo vnútornom prostredí nádoru u 83% pacientov s kolorektálnym karcinómom a koreluje s nepriaznivou progresiou ochorenia [52]. Významne moduluje reaktivitu T buniek v nádorovom prostredí. IL 10 má pleiotropný účinok na funkcie T buniek, inhibuje ich proliferáciu, znižuje expresiu adhéznych molekúl a antigénov MHC triedy I, II [53]. U pacientok s ovariálnym karcinómom sa často v sére, peritoneálnom exsudáte a nádorovom tkanive zisťujú vysoké hladiny cytokínov, ktoré inhibujú expresiu imunitu aktivujúcich cytokínov (IL 2, IL 4) [31,54]. Predpokladá sa, že aj to prispieva k signálnym defektom v aktivite T lymfocytov u pacientov s pokročilým štádiom nádorového ochorenia.

Úloha žírnych buniek v progresii nádoru

V patogenéze nádorového rastu je jedným z kľúčových dejov formovanie nových ciev v okolí a priamo v nádorovom tkanive. Pri štúdiu nádorového prostredia sa v súvislosti s vaskularizovanými, solídnymi i hematopoetickými nádormi pozorovalo zvýšené množstvo žírnych buniek. Ako prvý si všimol množenie sa žírnych buniek v prevažne malígnych nádoroch Ehrlich. Jeho študent Westphal presne definoval, že žírne bunky majú tendenciu zhromažďovať sa na periférii nádorov [55].

O žírnych bunkách je známe, že produkujú cytokíny IL 1, IL 4, IL 6, TNF, a preto sa predpokladá, že participujú na rejekcii nádoru. V minulosti sa periférna distribúcia žírnych buniek v okolí experimentálneho nádoru považovala za znak prebiehajúcej protinádorovej činnosti. Pri inhibícii nádorového rastu sa poukazovalo na produkty degranulácie (histamín, serotonín a heparín) a predpokladalo sa, že stav nádoru a tvorba metastáz nepriamoúmerne koreluje s počtom žírnych buniek a obsahom histamínu v nádorovom tkanive [56].

V protiklade s týmito názormi sú novšie štúdie, ktoré predpokladajú, že sa žírne bunky zúčastňujú na prebiehajúcich zápalových reakciách a podporujú progresiu nádorov [21,55]. Pozitívny efekt žírnych buniek pri nádorovom raste naznačujú aj pozorovania, že faktory atrahujúce a aktivujúce žírne bunky sú uvoľňované nádorovými bunkami. Jedným z významných faktorov je faktor kmeňových buniek (SCF), ktorému sa pripisuje úloha aj pri facilitácii angiogenézy následne po aktivácii žírnych buniek [57]. Ďalšie stimulačné faktory žírnych buniek sú FGF 2, VEGF, rastový faktor endotelu pochádzajúci z krvných doštičiek, RANTES a chemotaktický proteín pre monocyty 1 [58].

Štúdie, ktoré sa snažia definovať lokalizáciu žírnych buniek, naznačujú, že infiltrujú hyperplázie, dysplázie a invazívne oblasti zhubných nádorov, ale nie centrálnu oblasť solídnych nádorov. Bolo pozorované, že sa degranulujú v blízkosti kapilár a bazálnych membrán endotelu. Produkciou látok ako VEGF, FGF 2, IL 8, TGF β, TNF, MMP 2, MMP 9, tryptáza, chymáza a nervový rastový faktor podporujú degradáciu nádorovej ECM, invazívnosť nádorových buniek do intersticiálneho stromálneho tkaniva, expanziu cievneho zásobenia a prispievajú k imunosupresii [59,60]. Naviac možno agregáciu na povrchu nádorov považovať za prognostický faktor [61,62]. V prípade nádorov prostaty infiltrácia koreluje so zlou prognózou, čo potvrdzuje, že žírne bunky môžu podporovať progresiu nádoru [62]. Priamoúmerná korelácia bola preukázaná aj medzi infiltráciou žírnych buniek, nádorovou angiogenézou a metastázovaním pri nádore žalúdka [63], kolorektálnom nádore [64], pľúcnom adenokarcinóme [65] a renálnom karcinóme [61].

Je všeobecne akceptované, že v genéze väčšiny nádorov hrubého čreva majú významnú úlohu adenomatózne polypy [66,67]. Experimenty u myší demonštrovali, že polypy sú infiltrované prozápalovými žírnymi bunkami, ich prekurzormi a farmakologická alebo genetická deplécia žírnych buniek je spojená s remisiou existujúcich polypov. Pri experimentoch s endostatínom, ktorý je účinným inhibítorom angiogenézy a nádorového rastu, sa zistilo, že inhibovaná nádorová angiogenéza bola spojená so zníženou infiltráciou žírnych buniek, signifikantnou redukciou lymfatických ciev a metastáz lymfatických uzlín. Naviac bola v nádoroch pozorovaná znížená infiltrácia žírnych buniek pozitívnych na lymfangiogénny faktor VEGF C [58]. Výsledky teda naznačujú, že žírne bunky zohrávajú úlohu nielen v procese formovania krvných ciev, ale aj ciev lymfatického systému.

Proces nádorovej angiogenézy

Novotvorba ciev má zásadný význam pre progresiu nádoru. S nádorom asociované cievy podporujú rast poskytovaním kyslíka, výživy, syntézou rastových faktorov endotelovými bunkami a v procese metastázovania umožňujú nádorovým bunkám vstup do cirkulácie. Nádorová angiogenéza je pravdepodobne podmienená reakciou nádorového tkaniva, pretože pri absencii potrebného cievneho zásobenia väčšina nádorov nepresiahne niekoľko mm³ a zostáva klinicky „tichými“ [68].

Angiogenéza je prísne regulovaný proces, ktorým vzniká hierarchicky usporiadaná funkčná cievna sieť. Za patologických stavov ako sú chronický zápal a nádor vzniká neorganizovaná cievna sieť s obmedzenou funkčnosťou [69]. Predpokladá sa, že táto disorganizácia a neusporiadaná priestorová distribúcia je výsledkom nerovnováhy medzi proangiogénnymi a antiangiogénnymi faktormi [70]. Vlastnosti nádorových ciev sa líšia aj podľa toho, či ide o rastúci alebo regresívny nádor. Bolo pozorované, že s typom nádoru, lokalizáciou a štádiom nádorového procesu sa mení aj veľkosť pórov cievnej steny [71].

Vzhľadom na význam ciev pri pro­gresii nádoru sa protinádorová terapia zameriava aj na formovanie antiangiogénnych postupov. Je zrejmé, že nádorová angiogenéza predstavuje komplexný problém a jej inhibítory nie sú vždy účinným terapeutickým postupom, keďže zhoršujúci hypoxický stav vedie k selekcii a expanzii agresívnejších klonov nádorových buniek.

Za účelom formovania nových ciev dochádza k aktivácii a proliferácii endotelových buniek. Bunky endotelu migrujú do remodelovanej strómy, kde sa diferencujú a organizujú do nových tubulárnych štruktúr [72]. Tieto procesy sú indukované a regulované širokým spektrom faktorov VEGF, IL 1, IL 8, TNF, bázický fibroblastový rastový faktor, angiopoietin 1 a 2, tymidín fosforyláza, semaforíny, neuropilíny a plexíny, MMP 9, MMP 2, NO, proteínkinázy MAPK, proteínkináza A, proteínkináza B, GTP ázy, adhézne molekuly zo skupiny kadherínov a integrínov, proteíny ECM, množstvom transkripčných faktorov a regulačných molekúl [73,74]. Predpokladá sa, že k angiogénnemu deju často dochádza v čase konverzie premalígnych lézií na malígne [75].

Za kritické mediátory angiogenézy sa považujú VEGF [73,76], najmä faktor VEGF A, ktorý sa viaže a aktivuje receptory VEGFR 1 a VEGFR 2 s tyrozínkinázovou aktivitou. Konkrétne cez receptor VEGFR 2 stimuluje mitogenézu, angiogenézu a zvyšuje permeabilitu. Význam VEGFR 1 v procese angiogenézy je zdá sa viac komplexný [77]. VEGFR 1 zohráva významnú úlohu aj v hematopoéze, infiltrácii monocytov a iných buniek kostnej drene, ktoré sa môžu usídliť v nádorovom cievnom systéme a podporovať angiogenézu.

Expresia VEGF je značne indukovaná environmentálnym stresom, najmä hypoxiou vzniknutou vo vnútornom prostredí nádoru. V hypoxickej regulácii VEGF zohrávajú centrálnu úlohu hypoxiou indukovateľné faktory (HIF) [78,79]. Faktor HIF 1α sa za normálnych podmienok tvorí pomerne vo veľkom množstve, ale je degradovaný. Za hypoxických podmienok a pri absencii tumor supresorového proteínu VHL je HIF 1α translokovaný do jadra, kde sa dimerizuje s HIF 1β za vzniku aktívneho transkripčného faktoru HIF. HIF sa zúčastňuje regulácie mnohých bio­­logických procesov s cieľom adaptovať nádor na podmienky so zníženou dostupnosťou kyslíka. Aktivuje expresiu génov regulujúcich angiogenézu, metabolizmus, proliferáciu a apoptózu buniek [80]. Snaží sa mobilizovaním uvedených dejov zabezpečiť optimálnejšie podmienky pre ďalší vývin nádoru. Zdá sa, že rastúci nádor „vysiela“ signály pre bunky z kostnej drene (aj imunitné), ktoré potom putujú do nádorového tkaniva a prispievajú k invazívnosti nádoru a angiogenéze. Keďže HIF aktivuje aj špecifické dráhy regulujúce multipotenciu kmeňových buniek, predpokladá sa existencia prepojenia kmeňových buniek a hypoxie [80].

Angiogenézy sa zúčastňujú rôzne typy buniek, najmä endotelové, perivaskulárne (pericyty, bunky hladkého svalstva), zápalové bunky. S nádorovou angiogenézou napr. koreluje infiltrácia žírnych buniek [61,63,65]. Bunky vrodenej imunity (makrofágy a neutrofily) uvoľňujú faktory aktivujúce endotelové bunky (VEGF, IL 6, HGF, MMP 2, MMP 9 a IL 8). Predpokladá sa, že zápalové bunky v nádorom tkanive zohrávajú významnú úlohu nielen v procese nádorovej angiogenézy, ale aj v jej iniciácii [81,82].

Formovanie lymfatických ciev v nádorovom tkanive

V experimentoch u myší vyšla najavo skutočnosť, že VEGF stimuluje rast lymfatických ciev a vývin metastáz lymfatických uzlín, čo viedlo autorov k predpokladu, že lymfangiogenéza pripravuje cestu pre budúce metastázy. Techniky umožňujúce detekovať pohyb nádorových buniek in vivo preukázali, že sa šíria cez lymfatický systém do lokálnych lymfatických uzlín. Keďže lymfatické uzliny sú prvé orgány prichádzajúce do kontaktu s nádorovými metastázami, ich stav sa využíva ako ukazovateľ stupňa progresie daného nádorového ochorenia. Výsledky sa využívajú aj pri stanovení liečebných postupov onkologických pacientov [83].

Definovanie markerov (transkripčný faktor Prox 1, špecifický receptor pre hyaluronan a homológ CD44 – LYVE 1) [84] umožnilo štúdium procesov lymfangiogenézy. Pôvodné predstavy boli, že malígne bunky prerastajú existujúci lymfatický systém. V súčasnosti je potvrdená existencia procesov „neolymfangiogenézy“ v nádorovom tkanive a zdá sa, že nový lymfatický systém vzniká výhradne z existujúcich lymfatických kapilár [85]. Zistilo sa, že významnú úlohu zohrávajú rastové faktory VEGF C a VEGF D, ktoré sú uvoľňované nádorovými bunkami a makrofágmi vnútorného prostredia nádoru [84]. V súčasnosti sa predpokladá, že kvantifikácia VEGF C a VEGF D v krvi môže byť prediktívnym bio­­markerom metastázovania [83].

Pozorovania, že antagonisty integrínov alebo znížená expresia integrínov má za následok inhibíciu lymfangiogenézy a metastázovania [86] poukazuje na veľkú úlohu integrínov v novotvorbe lymfatických ciev. Preukázalo sa, že myši deficientné na integrín α9β1 uhynuli 6–12 dní po narodení v dôsledku akumulácie lymfy v pleurálnej dutine [87]. Naviac prostredníctvom väzby VEGF C a D stimulujú migráciu endotelových buniek [88].

Prebiehajúce štúdie o úlohe lymfatického systému v nádorovom raste poukazujú na jeho aktívnu úlohu. Aktivované bunky lymfatického endotelu produkujú niekoľko rastových faktorov a cytokínov s priamym stimulačným účinkom na nádorové bunky, umožňujú metastaticky šíriacim sa bunkám vytvárať sekundárne nádory [89]. Naviac mnoho mediátorov z endotelu má proangiogénnu aktivitu a lymfatický systém tak prispieva k progresii nádoru aj z hľadiska aktívnej podpory angiogenézy [90].

Nervový systém v kontexte so zápalom a nádorovým procesom

Zápal predstavuje precízne regulovanú reakciu organizmu voči zraneniu alebo infekcii. Typickými mediátormi reakcie sú TNF a mnoho ďalších prozápalových a protizápalových cytokínov, ktoré uvoľňujú bunky vrodenej imunity. Imunitné mechanizmy musia prebiehať na potrebnej „kontrolovanej“ úrovni, pretože napr. zvýšená expresia TNF a prozápalových cytokínov sa môže na systémovej úrovni prejavovať ako systémový zápal a spôsobiť sekundárne poškodenie tkanív [91]. V kontrole zápalu a v modulácii procesov vrodenej imunity zohráva významnú úlohu nervový systém. Pôvodne pretrvával názor, že imunitný a neuroendokrinný systém fungujú autonómne a k ich kontaktu dochádza len počas patologických situácií. Na druhej strane je už dávno známe, že psychický stav ovplyvňuje obranyschopnosť organizmu proti infekčným agensom (prehľad štúdií viď [92]).

Mozog a imunitný systém komunikujú prostredníctvom neurotransmiterov, cytokínov a endokrinných hormónov. Prozápalové cytokíny využívajú ku komunikácii nervové (depolarizujú senzorické nervové zakončenia a aktivujú autonómny nervový systém) aj humorálne dráhy (prostredníctvom cirkumventrikulárnych orgánov i priamym transportom) [93]. Informácie o prebiehajúcich imunitných procesoch sú spracované v mozgu, ktorý následne moduluje činnosť imunitných zložiek opäť prostredníctvom neurálnych (parasympatikus a sympatikus) a humorálnych dráh. Kým humorálne dráhy sú pomerne pomalé a neinformujú presne o lokalite signálu, nervové dráhy sú naopak rýchle a lokalizačne špecifické [94]. Štúdie neuroimunitných interakcií preukázali, že akékoľvek narušenie ich vzájomnej komunikácie podmieňuje náchylnosť k infekciám, zápalovým a autoimunitným chorobám [92].

Protizápalové pôsobenie humorálnej hy­po­ta­lamo-hy­po­fýzo adre­no­kor­ti­kál­nej osi

Imunitný systém signalizuje mozgu prítomnosť „nebezpečenstva“, enviromentálneho stresora na periférii. Cytokíny uvoľňované pri procesoch vrodenej a získanej imunity aktivujú hypotalamo hypofýzo adrenokortikálnu (HPA) os, ktorá predstavuje významný neuroendokrinný imunomodulačný mechanizmus. Receptory pre cytokíny boli detekované na všetkých úrovniach HPA osi, a preto možno predpokladať, že integrácia imunitných a neuroendokrinných signálov prebieha na všetkých úrovniach HPA osi. Cytokíny môžu stimulovať regulačné centrá viacerými mechanizmami, na úrovni viscerálnych nervových zakončení, prechodom cez cirkumventrikulárne orgány, priamym pôsobením na neuronálne zakončenia na úrovni eminentia mediana [95,96].

V minulosti sa glukokortikoidy považovali za typické imunosupresívne hormóny. Pozorovania, ktoré potvrdili, že glukokortikoidy dokážu nielen inhibovať, ale aj stimulovať imunitné reakcie v závislosti od typu imunitnej odpovede, imunitného kompartmentu a zastúpenia imunitných buniek potvrdili ich postavenie imunomodulačných hormónov. V závislosti od transkripčných faktorov viazaných v promótorovej oblasti aktivujú alebo inhibujú expresiu génov [97].

Aktivita samotnej HPA osi je tiež kontrolovaná. Glukokortikoidy uplatňujú negatívnu spätnú väzbu na hypotalamus a hypofýzu, čím inhibujú syntézu a uvoľňovanie CRH a POMC/ACTH, znižujú expresiu CRH R1 mRNA. Hippocampus, u ktorého sa preukázala vysoká denzita glukokortikoidových receptorov, pôsobí inhibične na neuróny CRH PVN, a tým aj na aktivitu osi HPA [96].

Súhrnne možno konštatovať, že v rámci protizápalových aktivít glukokortikoidy pôsobia na imunitné bunky, inhibujú ďalšiu syntézu a uvoľňovanie cytokínov, a tak chránia organizmus pred negatívnymi vplyvmi abnormálne intenzívnej imunitnej reakcie (poškodenie tkaniva, autoimunita, septický šok) [91,92].

Neurálne dráhy neuroimunitných interakcií

V zápale sa okrem imunitnej kontroly prebiehajúcich reakcií uplatňuje aj imunomodulačný vplyv nervového systému. Mozog a imunitný systém majú navzájom obojsmerne prepojené prostredníctvom autonómneho nervového systému. Sympatikus a parasympatikus (n. vagus) inervujú srdce, gastrointestinálny trakt, pečeň, pankreas, obličky, pľúca, týmus a regulujú zložky vrodenej imunity. V porovnaní s regulačným vplyvom osi HPA je neurálna dráha rýchlejšia a poskytuje informácie o mieste poškodenia [92].

Cholinergická protizápalovádráha – n. vagus

V rýchlej zápalovej signalizácii majú významnú úlohu aferentné vlákna n. vagus [98]. Aktivita senzorických zakončení vedie k aktivácii cholinergických nervových vláken eferentného nervus vagus a k synaptickému uvoľňovaniu acetylcholínu, ktorý inhibuje ďalšiu sekréciu prozápalových cytokínov. Táto protizápalová činnosť bola označená ako „cholinergická protizápalová dráha“ [91,99].

Zdá sa, že nevyhnutné zastúpenie v cholinergicky sprostredkovanom protizápalovom pôsobení n. vagus majú nikotínové receptory s α7 podjednotkou [91,100–102]. Aktiváciou receptoru, či už fyziologicky stimuláciou n. vagus alebo farmakologicky agonistami nikotínových receptorov, sa redukovala tvorba zápalových mediátorov prostredníctvom inhibície translokácie transkripčného faktoru NFκB a stimulácie dráhy Jak/STAT. Pri štúdiu vplyvu cholinergickej transmisie sa pri T bunkách zistilo, že aktivácia receptora tiež znižuje prozápalovú sekréciu a zároveň inhibuje mitogénom indukovanú proliferáciu [103–105].

Pozitívny vplyv cholinergickej protizápalovej dráhy potvrdzujú mnohé experimentálne štúdie. Elektrickou stimuláciou n. vagus sa podarilo znížiť koncentráciu TNF počas endotoxémie [106], ischemicko reperfúznom poškodení [107]. Zlepšila priebeh ochorení ako sú experimentálna artritída, hemoragický šok, sepsa, pankreatitída [100,105,108]. Vzhľadom na zistenú spoluúčasť zápalu pri vzniku nádorov sa predpokladá zapojenie neurónov n. vagus do modulácie nádorového procesu [92,109–111].

Pôsobenie sympatikových noradrenergických dráh v zápalových procesoch

Skutočnosť, že imunitný systém je regulovaný sympatikovým nervovým sy­stémom, potvrdzuje nielen sympatiková inervácia väčšiny tkanív lymfatických orgánov, ale aj preukázaná expresia adrenergických receptorov na povrchu imunitných buniek [112], pričom prenos imunoregulačných signálov sympatika je podmienený prítomnosťou konkrétne adrenergických a purinergických receptorov [91]. Jadrá mozgového kmeňa, ktoré vysielajú imunomodulačné signály pregangliovým nervovým vláknam sympatika, sa nachádzajú v pars rostralis ventrolaterálnej časti predĺženej miechy [100,113].

Noradrenalín pôsobí prostredníctvom väzby na adrenergické receptory, ktoré patria medzi klasické G proteínové receptory so 7 transmembránovými doménami. Lokálne uvoľňovaný noradrenalín, neuropeptid Y, alebo cirkulujúce katecholamíny ovplyvňujú pohyb, cirkuláciu, proliferáciu lymfocytov, modulujú produkciu cytokínov a funkčnú aktivitu lymfoidných buniek [113]. Vplyv sympatika na imunitné reakcie potvrdzuje fenomén označovaný ako „adrenergická leukocytóza“, ktorý sa následne po aktivácii sympatika manifestuje okamžitou mobilizáciou leukocytov.

O imunomodulačných vplyvoch sym­patika existujú protichodné zistenia. Chemická sympatikotómia u myší zvýšila infiltráciu plazmatických buniek a sérové hladiny protilátok [112,114]. Bolo preukázané, že chemická sympatikotómia stimuluje proliferáciu, migráciu a diferenciáciu T  a B lymfocytov [115,116]. U NK buniek aktivácia β adrenergickych receptorov inhibovala cytotoxickú aktivitu [117,118], ale na druhej strane stimulovala ich migráciu, ako aj migráciu cytotoxických T lymfocytov [118].

Zaujať jednotné stanovisko v otázke celkového pôsobenia sympatika v zápalových procesoch nie je jednoduché. Niektoré štúdie naznačujú, že aktivácia sympatika pôsobí prozápalovo, ale väčšina prác poukazuje na jeho protizápalové pôsobenie [119]. Prerušenie sympatikových noradrenergických vláken v lymfatických uzlinách sa spája so zhoršením zápalového procesu, naproti tomu existujú pozorovania, že sympatikotómia alebo denervácia nervových dráh obmedzila závažnosť zápalu [120]. Predpokladá sa, že účinok sympatikotómie závisí od viacerých faktorov na bunkovej a molekulárnej úrovni [121].

Inervácia nádorov ako štrukturálny dôkaz vplyvu nervového systému na nádorový proces

Otázka inervácie nádorov sa považuje za pomerne nový vedecký „problém“. V roku 2001 bola publikovaná práca nemeckých autorov o inervácii adenómu epitelu ciliárneho telesa [122], ktorá akoby otvorila novú kapitolu vo výskume nádorovej bio­­lógie. Jedna z „najstarších“ prác popisuje inerváciu vo vzťahu k regulácii prietoku nádorových ciev [123]. Prítomnosť nervových vlákien v blízkosti ciev a ich úlohu v regulácii krvného zásobenia dávajú do vzťahu aj novšie publikované práce [122,124–126]. Aktuálne poznatky o úlohe neurotransmiterov, neurohumorálnych dráh v procese nádorového rastu však tiež viedli k súčasným názorom, že inervácia nádorov, resp. novotvorba nervových vlákien v nádoroch je proces analogický k nádorovej angiogenéze či lymfangiogenéze [127,128]. Jednoznačne však prítomnosť nervových vláken v nádoroch predstavuje štrukturálny dôkaz o vzájomných komunikáciách medzi nervovým systémom a nádorovým tkanivom [122].

Význam inervácie nádorov a vplyv neurotransmiterov na nádorový proces

Výskyt neuronálnych štruktúr v nádorovom tkanive by mohol byť na jednej strane dôkazom informovanosti organizmu a centrálneho nervového systému o existencii nádoru a snáď v kontexte s protizápalovým pôsobením nervových dráh odrazom snahy nervového systému kontrolovať nádorový rast. Na druhej strane poznatky o vplyve neurotransmiterov na imunitné a nádorové bunky skôr naznačujú, že neurogenéza môže byť účelovým procesom zo strany nádoru. Detekcia vazoaktívneho intestinálneho peptidu (VIP) a neuropeptidu Y (NPY) v blízkosti nádorového cievneho systému poukazuje na úlohu týchto neuropeptidov v regulácii lokálneho krvného prietoku [124]. O neuropeptide VIP je známe, že stimuluje sekréciu imunosupresívne pôsobiaceho kortizolu [129], čo môže v tomto prípade tiež poukazovať na nepriamu moduláciu imunitných procesov v rámci nádoru. Sympatikový mediátor NPY má tiež imunomodulačné účinky. Reguluje diferenciáciu T pomocných buniek, stimuluje uvoľňovanie zápalových mediátorov z monocytov, aktivuje NK bunky [130] a je tiež angiogénnym faktorom [131]. Na druhej strane boli NPY a VIP pozitívne nervové štruktúry (vlákna a ich zväzky) prítomné v blízkosti nádorových buniek, čo naznačuje, že produkciou rôznych rastových faktorov môžu priamo ovplyvňovať nádorový rast [124].

Úlohe nervového systému v nádorovom procese sa v súčasnosti venuje veľká pozornosť. Je známe, že imunitný systém detekuje prítomnosť nádorových buniek, a preto exi­stujú predpoklady, že nervový systém je prostredníctvom neuroimunitných interakcií informovaný o prítomnosti nádoru a môže ho modulovať (obr. 1) [92,109,110,132,133].

Úlohu neurotransmiterov v nádorovom procese potvrdzujú dôkazy o expresii receptorov pre neurotransmitery v mnohých typoch nádorových buniek. Výsledky viacerých štúdií naznačujú vplyv neuronálnych signálov sympatikových a parasympatikových dráh v procesoch apoptózy, migrácie a metastázovania buniek, angiogenézy [134]. Keďže neurotransmitery pôsobia chemotakticky, môžu prispievať k lokalizácii metastáz do orgánov uvoľňujúcich tieto chemické látky [128,135].

Úloha katecholamínov v nádorových procesoch je spomedzi všetkých neurotransmiterov najviac popísaná [136]. Je známe, že katecholamíny ovplyvňujú cez adrenergické receptory metabolizmus a rast cieľových buniek [137]. Pri noradrenalíne (NA) sa preukázalo, že stimuluje migráciu a metastázovanie nádorových buniek zrejme cez β₂ adrenergické receptory [138,139] a tieto procesy možno úspešne eliminovať použitím beta blokátorov [140]. Expresia β₂ adrenergických receptorov a väzba adrenalínu bola preukázaná pri nádorových bunkách ovárií a interakcie týchto receptorov s mediátorom NA v nádoroch prsníka, ovárií, prostaty, hrubého čreva [141]. Aktivácia sympatikoadrenálneho systému pri stresových reakciách a celkovo stres sa považujú za faktory, ktoré podporujú nádorovú progresiu a zhoršujú zdravotný stav onkologického pacienta [92,133,142,143]. Preukázalo sa, že NA prispieva k progresii nádoru prostredníctvom zvýšenia expresie angiogénnych faktorov ako VEGF, MMP [144], ako aj IL 8 a IL 6 [145]. Pozorovanie, že NA indukuje rast fibroblastov a hladkosvalových buniek naznačuje pozitívne pôsobenie v signálnych proliferačných dráhach [131]. V prípade sympatikového mediátora NPY sa pozorovala proliferačná aj antiproliferačná aktivita, pričom sa zdá, že pôsobenie NPY závisí od typu nádorových buniek, exprimovaného receptoru, experimentálnych podmienok a koncentrácie NPY [146].

Úlohu n. vagus a cholinergického systému v nádorovej bio­­lógii naznačujú pozorovania o vplyve acetylcholínu a jeho receptorov v nádorovom procese. Aktivácia muskarínového receptoru nádorových buniek sa spája s generovaním antiproliferačných signálov a stimuláciou E selektínom sprostredkovanej adhézie [147]. Na druhej strane sa preukázalo, že acetylcholín cez muskarínové receptory stimuluje rast nádoru ovárií, pľúc a v prípade nádorov hrubého čreva a prostaty sa potvrdil proliferačný stimul cez muskarínové M3 receptory [148]. Už dávnejšie bola venovaná pozornosť nikotínovému receptoru v súvislosti s fajčením a nádorom pľúc. Štúdie preukázali, že nikotínové receptory zohrávajú významnú úlohu v mitogénnej signalizácii a proliferačnú aktivitu bolo možno blokovať antagonistami nikotínových, ale nie muskarínových receptorov [149]. V tejto súvislosti sa preukázali významné najmä receptory obsahujúce α7 podjednotku. Je zaujímavé, že zvýšená expresia mRNA pre α7 podjednotku bola preukázaná pri mnohých typoch nádorových buniek pľúc, ale prítomnosť tohto proteínu v nikotínovom receptore iba v prípade veľmi agresívnych buniek malobunkového karcinómu pľúc (SCLC). Stimuláciou receptora sa zvýšila syntéza DNA, ako aj počet buniek SCLC. Tento typ receptorov preukázal významnú úlohu pri inhibícii apoptózy, stimulácii migrácie a invazívnosti buniek. Aktivácia pôsobila ako stimul pre sekréciu niektorých rastových faktorov a ich autokrinné pôsobenie na nádorové bunky [149]. Aktivita signálnych dráh proliferácie a invazívnosti SCLC buniek je naopak inhibovaná cez aktiváciu β₂ adrenergických receptorov [150].

Uvedené experimentálne výsledky, ako aj pozorovania týkajúce sa pôsobenia iných neurotransmiterov v nádorovom tkanive [134,151] sú dôkazom toho, že nervové zakončenia v nádorovom tkanive poskytujú signálne látky, ktoré môžu podporovať proliferáciu nádorových buniek a iniciovať formovanie metastáz.

Proces nádorovej neoneurogenézy

Celkovo možno vývin neuronálnych štruktúr rozdeliť do 6 krokov. Zahŕňajú migráciu prekurzorových buniek do cieľovej oblasti, ich diferenciáciu, organizáciu budúcej štruktúry, vytvárajú sa prepojenia s existujúcimi nervovými štruktúrami a prebiehajú procesy podmieňujúce celkové prispôsobenie sa k budúcim funkciám.

Bunky v nádorovom tkanive spolu navzájom komunikujú a interagujú. Nervové bunky uvoľňujú neurotransmitery, ktoré sa viažu na špecifické receptory nádorových buniek a modulujú patogenézu nádorového rastu. Na druhej strane aj nádorové bunky sú schopné uvoľňovať nielen angiogénne, lymfangiogénne, ale aj faktory, ktoré môžu stimulovať priľahlé nervové bunky a viesť k vrastaniu axónov do nádoru. I keď sa predpokladalo, ako aj v prípade nádorových krvných a lymfatických ciev, že nádor prerastá cez už existujúci nervový sy­stém, v súčasnosti existujú dôkazy o nádorovej „neoneurogenéze“ [128,152]. Pri rôznych typoch nádorových buniek sa preukázala syntéza nervového rastového faktoru (NGF), mozgového rastového faktoru (BDNF), neurotrofínu 3 [128,153]. Tieto faktory ovplyvňujú procesy rastu a diferenciácie nervových buniek a naviac sa funkcie neurogénnych a angiogénnych faktorov prekrývajú. V súvislosti so známymi skutočnosťami o procesoch vývinu nádorových lymfatických a krvných ciev by nebolo správne pripisovať jednému faktoru úlohu pri neoneurogenéze, skôr ide o komplex faktorov a interakcií [128].

Pri porovnávaní inervácie malígnych a benígnych nádorov prsníka bol v malígnom tkanive preukázaný vyšší výskyt nervových vlákien v porovnaní s benígnym, či normálnym tkanivom [154]. V súčasnosti je otázne, či by sme ovplyvnením inervácie nádorov mohli zvrátiť zlý stav onkologického pacienta.

Neurobio­­logický pohľad na etiopatogenézu nádorových chorôb, ktorý vychádza z preukázanej inervácie nádorových tkanív, vplyvu neurotransmiterov na procesy spojené s nádorovým rastom, ako aj obojsmerných interakcií medzi imunitným a nervovým sy­stémom, vytvára podklad pre úplnejšie chápanie komplexity procesov sprevádzajúcich nádorový rast. Experimentálne štúdie neurobio­­lógie nádorových chorôb, ktoré v súčasnosti prebiehajú aj v našom laboratóriu [155,156], môžu v budúcnosti umožniť využitie získaných poznatkov pri zavedení nových diagnostických a terapeutických postupov v onkológii.

Záver

Predložená práca je pokusom o zhrňujúci pohľad „do vnútra nádorového procesu“. K zložitosti nádorového rastu sme priradili termín „komplexita“. Prvou podmienkou komplexity je prostredie, v ktorom prebiehajú procesy, ktoré môžeme sledovať aspoň parciálne. Druhou podmienkou je nelinearita sledovaných dejov. Predpokladáme, že obidve podmienky sú splnené v prípade nádorového rastu.

Nádorového rastu sa zúčastňuje veľa faktorov. Ich počet určite presahuje minimálne niekoľko desiatok. Ak zoberieme do úvahy pravdepodobné kombinácie, tak pri desiatkach faktorov dosahuje počet možných kombinácií niekoľko miliárd možností. Táto skutočnosť nás nabáda k tomu, aby sme rešpektovali zložitosť, a aby sme boli opatrní pri oceňovaní alebo preceňovaní niektorých faktorov, látok alebo molekúl a ich vzájomných interakcií v tomto zložitom procese. Okrem toho musíme rešpektovať aj to, že vývin nádorov nie je lineárny. Rast nádorov ako zložitý a komplexný dej je na začiatku harmonizovaný. Harmónia rastu je však na hranici chaosu. Pritom bunky nefungujú ako automaty a ich činnosť nie je kontinuálna. V bunkách prebiehajú procesy v závislosti od ich „výbavy“, ale aj v závislosti na okolitom prostredí. Tieto skutočnosti spolu predstavujú zložitosť, ktorá môže mať navonok spoločné charakteristiky rastu niektorých typov nádorov.

Myslíme si, že je potrebné robiť analýzy smerujúce k zjednocovaniu poznatkov o vnútornom prostredí nádorov. Preto sme sa pokúsili zhrnúť novšie poznatky a usporiadať ich tak, aby tvorili prehľad a základ pre hlbšie štúdium. Diagnostika a terapeutické ovplyvňovanie rastu alebo eliminácie nádorov „sa teraz posúvajú“ do vnútra buniek, k molekulám a k nadmieru zložitým procesom. Myslíme si, že podobné štúdie predstavujúce zhrňujúci pohľad budú nevyhnutné s určitou pravidelnosťou aj preto, aby sa známe obohacovalo o nové bez štúdia všetkých detailov, najmä bez opisu procesov, pri ktorých sa poznatky získali.

Od minulého roka sa v najprestížnejších časopisoch objavujú štúdie, v ktorých sa predpokladá využitie reverzie molekulového programu malígnych buniek, ktoré by malo za následok odstránenie nádorového rastu. K týmto nádejam sa pridávajú aj predpoklady časového horizontu v dohľade budúcich 20 rokov. Aj preto považujeme štúdium vnútorného prostredia nádoru za odôvodnené. Naša práca je pokusom o jednoduché priblíženie nadrozmernej zložitosti vnútronádorového procesu.

Celkom vedome sme nerobili hierarchiu procesov podľa ich zložitosti alebo rozsahu. Budúcnosť ukáže uzlové body, ktoré sú významnejšie ako paralelne prebiehajúce deje. Predpokladáme, že rozhodujúcimi ukazovateľmi a charakteristikami budú bio­­markery a najmä ich kontinuálne sledovanie. Takými môže byť aj sledovanie neoangiogenézy, alebo neoneurogenézy. Predpokladáme, že pre dosahovanie týchto cieľov sú práce podobné ako predložená, opodstatnené.

Táto práca vznikla v súvislosti s riešením grantových projektov APVV 0045 06; VEGA (1/4312/07, 1/4251/07 a 2/0010/09) a grant UK 450/2009.

Mgr. Zuzana Valášková
www.fmed.uniba.sk
e mail: zuzana.valaskova@fmed.uniba.sk