وقتی سرطان از محل اولیهاش به مغز گسترش مییابد، به آن متاستاز مغزی گفته میشود. این فرایند شامل جدا شدن سلولهای سرطانی، سفر در سراسر بدن و بهنوعی پیدا کردن راهی برای استقرار و رشد در مغز است. این یک عارضه جدی است که میتواند در بسیاری از انواع سرطان رخ دهد و درک چگونگی وقوع آن، گامی مهم در یافتن راههای بهتر برای مقابله با آن است.
ما به مسیری که این سلولها طی میکنند و اینکه چرا مغز گاهی هدف قرار میگیرد، نگاه خواهیم کرد.
رمزگشایی از مکانیسم سلولی متاستاز
مرحله ۱: فرار از تومور اولیه و ورود به جریان خون
در وهله اول، سلولهای سرطانی باید از تومور اصلی جدا شوند. این کار اغلب مستلزم تجزیه بافتهای اطراف است.
آنزیمهایی مانند متالوپروتئینازهای ماتریکس (MMPs) با تخریب ماتریکس خارج سلولی که مانند داربستی سلولها را در کنار هم نگه میدارد، به این امر کمک میکنند. بمحض اینکه آنها یک حفره ایجاد کردند، سلولها باید وارد یک رگ خونی یا لنفاوی شوند. این فرآیند اینتراوازیشن (Intravasation) نامیده میشود.
انجام این کار برای سلولهای سرطانی آسانتر است اگر تومور اولیه دارای تعداد زیادی رگهای خونی جدید و نفوذپذیر باشد، که این امر در سرطانهای با رشد سریع رایج است. توانایی سلولهای سرطانی برای تهاجم و انتقال به این عروق، یک گام اولیه کلیدی در متاستاز است.
مرحله ۲: فرار از سیستم ایمنی در حین حرکت
وقتی سلولهای سرطانی وارد جریان خون یا لنف میشوند، در یک محیط بیگانه قرار میگیرند. سیستم ایمنی بدن برای شناسایی و نابودی مهاجمان خارجی، از جمله سلولهای سرطانی سرکش، طراحی شده است.
با این حال، سلولهای سرطانی راههایی برای پنهان شدن یا مبارزه متقابل توسعه دادهاند. برخی از سلولهای سرطانی ممکن است بخشهایی از خود را جدا کنند یا به هم بچسبند، که این کار باعث میشود کمتر توسط سلولهای ایمنی دیده شوند.
برخی دیگر حتی ممکن است موادی تولید کنند که پاسخ ایمنی را سرکوب کند. این یک مبارزه سخت است و تنها بخش کوچکی از سلولهای سرطانی که وارد گردش خون میشوند عملاً از این مرحله جان سالم به در میبرند.
مرحله ۳: چالش عبور از سد خونی-مغزی
اگر سلولهای سرطانی بخواهند به مغز سرایت کنند، با یک سد بسیار سخت مواجه میشوند: سد خونی-مغزی (BBB). این سد یک لایه بسیار انتخابی از سلولها است که از مغز در برابر مواد مضر موجود در خون محافظت میکند.
برای اینکه سلولهای سرطانی وارد مغز شوند، باید راهی برای عبور از این سد یا دور زدن آن پیدا کنند. این کار ممکن است شامل آسیب رساندن به سد خونی-مغزی، فریب دادن سلولهای تشکیلدهنده آن، یا یافتن نقاط ضعف باشد.
برخی از سلولهای سرطانی نیز ممکن است فاکتورهایی مانند آنزیمهای خاصی تولید کنند که به آنها در تجزیه سد خونی-مغزی کمک میکند. عبور موفقیتآمیز از سد خونی-مغزی یک مانع بزرگ برای متاستاز مغزی است.
چرا بر اساس فرضیه "بذر و خاک" سرطان به مغز سرایت میکند؟
چگونه ریزمحیط منحصربهفرد مغز میتواند سلولهای سرطانی را پرورش دهد
بنابراین، چرا سرطان گاهی تصمیم میگیرد در مغز مستقر شود؟ این امر تصادفی نیست.
دانشمندان علوم اعصاب فرضیهای به نام فرضیه «بذر و خاک» دارند که به توضیح این موضوع کمک میکند. سلولهای سرطانی را به عنوان «بذر» و بخشهای مختلف بدن را به عنوان «خاک» در نظر بگیرید.
برای رشد یک بذر، به خاک مناسب نیاز است. مغز با محیط بسیار خاص خود، میتواند خاک شگفتانگیز و خوبی برای بذر برخی سرطانها باشد.
چه چیزی مغز را اینقدر خاص میکند؟ برای شروع، مغز توسط سد خونی-مغزی (BBB) محافظت میشود. این سد مانند یک سیستم امنیتی برای مغز عمل میکند و ورود و خروج مواد از رگهای خونی را کنترل مینماید. در حالی که این سد مواد مضر را بیرون نگه میدارد، میتواند دسترسی داروهای ضد سرطان را نیز به سلولهای سرطانی که موفق به ورود شدهاند، سخت کند.
همچنین، بر خلاف بسیاری از بافتهای دیگر، مغز سیستم لنفاوی ندارد؛ سیستمی که معمولاً روش دیگری برای دفع مواد زائد و سلولهای بیگانه توسط بدن است. این فقدان تخلیه میتواند محیطی پایدار ایجاد کند که در آن سلولهای سرطانی میتوانند ماندگار شده و رشد کنند.
مایع مغز نیز متفاوت است. این مایع غلظت بالایی از مواد خاص مانند کلرید دارد که ممکن است برای همه انواع سلولهای سرطانی ایدهآل نباشد. با این حال، برای سلولهای سرطانی که منشا آنها از بافتهای مشابه سلولهای مغزی است، مانند برخی سرطانهای ریه یا ملانومها، این محیط در واقع میتواند بسیار پذیرا باشد.
این پدیده تقریباً شبیه اثر «خانه دوست» است، جایی که سلولهایی با منشأ مشابه به سمت یکدیگر جذب میشوند. این ترکیب منحصربهفرد از محافظت، ترکیب مایع متفاوت و تمایل سلولی بالقوه، مغز را به یک هدف متمایز برای متاستاز تبدیل میکند.
نقش مولکولهای چسباننده در کمک به اتصال سلولهای سرطانی به بافت مغز چیست؟
زمانی که سلولهای سرطانی از طریق جریان خون حرکت میکنند، در نهایت نیاز دارند تا متوقف شده و به بافت مغز متصل شوند تا شروع به رشد کنند. اینجاست که مولکولهای خاصی وارد عمل میشوند.
آنها را مانند تکههای کوچک چسبهای نر و ماده (ولکرو) روی سطح سلولهای سرطانی و دیوارههای رگهای خونی مغز تصور کنید. به اینها مولکولهای چسباننده میگویند.
این مولکولها به سلولهای سرطانی کمک میکنند تا به سلولهای پوشاننده رگهای خونی مغز متصل شوند. پس از اتصال، سلول سرطانی میتواند فرآیند عبور از دیواره رگ خونی و ورود به خود بافت مغز را آغاز کند.
انواع مختلف سلولهای سرطانی دارای «تکههای ولکرو» متفاوتی هستند و برخی از آنها در چسبیدن به «سطوح ولکرو» خاص موجود در رگهای خونی مغز بسیار بهتر از بقیه عمل میکنند. این چسبندگی انتخابی یکی از دلایل اصلی احتمال بیشتر سرایت برخی سرطانها به مغز است.
چطور سلولهای سرطانی متاستاتیک مواد مغذی مخصوص مغز را برای بقا و تکثیر به غارت میبرند؟
وقتی سلولهای سرطانی به مغز راه یافتند و خود را متصل کردند، برای رشد و تکثیر نیاز به غذا – یعنی مواد مغذی – دارند.
مغز اندامی بسیار فعال است و جریان مداومی از مواد مغذی خاص از طریق رگهای خونی به آن تحویل داده میشود. سلولهای سرطانی متاستاتیک بسیار باهوش هستند؛ آنها میتوانند یاد بگیرند که از این منابع مخصوص مغز سوءاستفاده کنند.
به عنوان مثال، برخی تحقیقات نشان میدهند که سلولهای سرطانی میتوانند به مسیرهایی نفوذ کنند که به طور طبیعی به عملکرد سلولهای مغزی کمک میکنند. آنها همچنین ممکن است رشد رگهای خونی جدید را در داخل تومور مغزی تشویق کنند (فرآیندی که رگزایی یا آنژیوژنز نامیده میشود) تا از تامین مداوم هر آنچه نیاز دارند اطمینان حاصل کنند.
کدام سرطانها به احتمال زیاد «بذرهای» مغزی تشکیل میدهند؟
همه سرطانها با یک فرکانس و نرخ مشابه به مغز سرایت نمیکنند. برخی از انواع تومورهای اولیه تمایل بیشتری برای تبدیل شدن به متاستازهای مغزی دارند.
چرا سرطان ریه شایعترین علت متاستاز مغزی است؟
سرطان ریه، به ویژه سرطان ریه سلول غیر کوچک (NSCLC)، علت اصلی متاستازهای مغزی در بزرگسالان است.
عوامل متعددی در این امر نقش دارند. سلولهای سرطان ریه اغلب در مراحل اولیه رشد خود وارد جریان خون میشوند. ریهها غنی از رگهای خونی هستند و این امر ورود سلولهای سرطانی را به گردش خون آسانتر میکند.
این سلولها پس از ورود به جریان خون، ممکن است ویژگیهایی داشته باشند که به آنها کمک کند در بدن هدایت شده و در نهایت از سد خونی-مغزی عبور کنند. میزان شیوع بالای سرطان ریه به طور کلی به این معنی است که جمعیت بزرگتری از بیماران وجود دارند که به طور بالقوه ممکن است به متاستاز مغزی مبتلا شوند.
زیرگروههای سرطان پستان چگونه بر خطر متاستاز مغزی تأثیر میگذارند؟
سرطان پستان یکی دیگر از منابع شایع متاستازهای مغزی، به ویژه در زنان است. میزان خطر و احتمال درگیری مغز بسته به زیرگروه سرطان پستان میتواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.
به عنوان مثال، سرطان پستان HER2-مثبت در گذشته با خطر بیشتری برای ابتلا به متاستازهای مغزی در مقایسه با سایر زیرگروهها همراه بوده است. سرطان پستان سهگانه منفی (TNBC) نیز چالش بزرگی ایجاد میکند، زیرا تهاجمیتر است و گزینههای درمانی هدفمند کمتری دارد، که این امر گاهی اوقات میتواند منجر به نرخ بالاتر سرایت به مغز شود.
ویژگیهای مولکولی خاص هر زیرگروه نقش مهمی در توانایی آنها برای تهاجم، حرکت و ساکن شدن در مغز ایفا میکند.
چرا ملانوم تمایل بالایی به سیستم عصبی مرکزی دارد؟
ملانوم، نوعی سرطان پوست، به دلیل ماهیت تهاجمی و تمایل زیادش به سرایت به مغز شناخته شده است. به نظر میرسد سلولهای ملانوم تمایل خاصی به سیستم عصبی مرکزی دارند.
این امر ممکن است تا حدی به دلیل منشأ تکاملی مشترک باشد؛ ملانوسیتها (سلولهایی که ملانوم را ایجاد میکنند) و برخی سلولهای مغزی از بافتهای جنینی مشابهی منشا میگیرند. این پیشزمینه مشترک میتواند به سلولهای ملانوم مزیتی در سازگاری با ریزمحیط مغز بدهد.
توانایی سلولهای ملانوم در فرار از پاسخهای ایمنی و ظرفیت آنها برای تحریک رشد رگهای خونی در مغز نیز به پتانسیل متاستاتیک آنها کمک میکند.
آیا میتوانیم متاستازهای مغزی را پیشبینی یا رهگیری کنیم؟
نقش تصویربرداری نظارتی برای مبتلایان به سرطانهای پرخطر چیست؟
تشخیص اینکه آیا سرطان قبل از بروز علائم به مغز سرایت کرده است یا خیر، اهمیت زیادی دارد، به ویژه برای انواع خاصی از سرطان که به دفعات به آنجا منتقل میشوند.
پزشکان اغلب از آزمایشهای تصویربرداری برای زیر نظر گرفتن بیمارانی که شانس بیشتری برای ابتلا به متاستاز مغزی دارند استفاده میکنند. تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، به ویژه با یک عامل حاجب مانند گادولینیوم، روش ارجح است. این روش در شناسایی حتی نقاط بسیار کوچک در مغز که سایر اسکنها ممکن است نادیده بگیرند، بسیار خوب عمل میکند.
گاهی اوقات، پزشکان ممکن است از اسکنهای توموگرافی کامپیوتری (CT) استفاده کنند، اما امآرآی به طور کلی برای تشخیص این تومورهای ثانویه حساستر است. دفعات انجام این اسکنها به نوع سرطان، میزان پیشرفت آن و سایر عوامل فردی بیمار بستگی دارد.
نظارت منظم امکان تشخیص زودهنگام را فراهم میکند که میتواند منجر به درمان سریعتر و پتانسیل نتایج بهتر برای سلامت مغز بیمار شود.
پرتودرمانی پیشگیرانه مغز (PCI) چیست و چه زمانی استفاده میشود؟
پرتودرمانی پیشگیرانه مغز یا PCI، درمانی است که در آن تابش پرتو کل مغز را هدف قرار میدهد. این روش برای کشتن هرگونه سلول سرطانی بسیار کوچکی استفاده میشود که ممکن است به مغز سرایت کرده باشد اما هنوز در اسکنها دیده نمیشود.
این رویکرد معمولاً برای سرطانهای خاصی در نظر گرفته میشود که احتمال سرایت بالایی به مغز دارند، حتی اگر شواهدی از آن در زمان درمان اولیه وجود نداشته باشد. به عنوان مثال، در برخی موارد سرطان ریه سلول کوچک از آن استفاده شده است.
تصمیم برای استفاده از PCI شامل سنجیدن مزایای بالقوه پیشگیری از متاستاز مغزی در برابر خطرات عوارض جانبی ناشی از تابش پرتولها است. این کار یک درمان استاندارد برای همه سرطانها نیست و استفاده از آن با توجه به نوع و مرحله خاص سرطان به دقت ارزیابی میشود.
تحقیقات در زمینه بیوپسیهای مایع و نشانگرهای زیستی پیشبینیکننده چگونه در حال تکامل است؟
دانشمندان همیشه به دنبال راههای جدیدی برای تشخیص زودهنگام سرطان یا پیشبینی افرادی هستند که بیشتر در معرض خطر قرار دارند.
یک زمینه هیجانانگیز، بیوپسیهای مایع (مایعبرداریها) است. بجای برداشتن نمونه بافتی، پزشکان میتوانند به دنبال تکههای بسیار ریز DNA سرطان یا سلولهایی باشند که در خون یا سایر مایعات بدن، مانند مایع مغزی-نخاعی شناور هستند. یافتن این ذرات از مواد سرطانی میتواند نشان دهد که سرطان قبل از ایجاد علائم بارز، احتمالاً حتی به مغز سرایت کرده است.
محققان همچنین در حال مطالعه شاخصهای خاصی به نام زیستنشانگرها (بیومارکرها) در خون یا بافت تومور هستند که ممکن است نشاندهنده خطر بالاتر متاستاز مغزی باشد. امید این است که این آزمایشها روزی به پزشکان کمک کند تا بیماران پرخطر را شناسایی کنند تا از نظارت دقیقتر یا درمانهای پیشگیرانه بهرهمند شوند، یا حتی استراتژیهای درمانی شخصیسازیشدهتری را برای سرطان مغز هدایت کنند.
چشمانداز آینده برای تحقیقات و درمان متاستاز مغزی چیست؟
بنابراین، ما در مورد نحوه خروج سلولهای سرطانی از محل اولیه خود، سفر در بدن و مدیریت نحوه استقرار در مغز صحبت کردیم. این یک مسیر پیچیده است و صادقانه بگویم، متوقف کردن آن بسیار سخت است.
سد خونی-مغزی یک مانع بزرگ است و حتی زمانی که درمانها از آن عبور میکنند، محیط مغز برای تعامل با سلولهای سرطانی برای درمان توسط ما چالشبرانگیز است. در حال حاضر، درمانها برای تعداد معدودی از نقاط بهتر شدهاند، اما وقتی نقاط زیادی وجود داشته باشد، یا سرطان به طرق دیگری در مغز پخش شود، مدیریت آن همچنان واقعاً دشوار است.
هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که ما درباره چرایی و چگونگی تشکیل و رشد متاستازهای مغزی نمیدانیم. قطعاً تحقیقات بیشتری در مورد این فرآیندها، به ویژه نحوه تعامل سلولهای سرطانی با خود مغز مورد نیاز است. این کار میتواند منجر به راههای جدیدی برای تشخیص زودهنگام و درمانهای بهتری شود که واقعاً برای افراد بیشتری کارساز باشد.
منابع
مؤسسات ملی بهداشت. (۱ اکتبر ۲۰۱۹). چگونه وزیکولهای سرطانی سد خونی-مغزی را میشکنند. https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/how-cancer-vesicles-breach-blood-brain-barrier
پرسشهای متداول
متاستاز مغزی دقیقاً چیست؟
متاستاز مغزی زمانی رخ میدهد که سلولهای سرطانی که در بخش دیگری از بدن شروع شدهاند، از طریق جریان خون حرکت کرده و به شکل یک تومور جدید در مغز رشد کنند. این کار شبیه پخش کردن بذرهای سرطان در یک باغ جدید است.
سلولهای سرطانی چگونه از تومور اولیه به مغز میرسند؟
ابتدا، سلولهای سرطانی از تومور اصلی جدا میشوند. سپس، راهی به رگهای خونی نزدیک پیدا میکنند. به محض ورود به خون، در بدن حرکت میکنند تا اینکه برخی از آنها موفق میشوند در مغز مستقر شوند.
سد خونی-مغزی چیست و چرا مهم است؟
سد خونی-مغزی را مانند یک نگهبان امنیتی بسیار سختگیر برای مغز خود فرض کنید. این سد لایهای از سلولهای خاص است که به دقت آنچه را که میتواند از خون به مغز منتقل شود کنترل میکند. این سد از مغز در برابر موارد مضر محافظت میکند، اما ورود سلولهای سرطانی را نیز دشوار میسازد.
سلولهای سرطانی چطور موفق به عبور از سد خونی-مغزی میشوند؟
برخی از سلولهای سرطانی بسیار باهوش هستند. آنها ترفندهای خاصی برای عبور از سد خونی-مغزی دارند، مانند یافتن منافذ بسیار کوچک یا حتی فریب دادن سلولهای سد برای اجازه عبور. این یک چالش سخت است، اما ساختار برخی از سلولهای سرطانی برای غلبه بر آن شکل گرفته است.
چرا سرطان گاهی اوقات بیشتر از جاهای دیگر به مغز سرایت میکند؟
دانشمندان ایده «بذر و خاک» را دارند. «بذر» همان سلول سرطانی است و «خاک» محیطی است که بذر در آن فرود میآید. مغز محیط منحصربهفردی دارد که برای انواع خاصی از بذرهای سرطان بسیار پذیرا است و به رشد آنها کمک میکند.
چه چیزی مغز را به مکانی مناسب برای رشد برخی سلولهای سرطانی تبدیل میکند؟
مغز دارای مواد مغذی و سیگنالهای خاصی است که سلولهای سرطانی خاصی میتوانند از آنها برای بقا و تکثیر استفاده کنند. همچنین، مولکولهای خاصی روی سطح سلولهای سرطانی میتوانند مانند ولکرو به چسبیدن آنها به بافتهای مغز کمک کنند.
کدام نوع از سرطانها بیشتر احتمال دارد به مغز سرایت کنند؟
سرطانهایی مانند سرطان ریه، سرطان پستان و ملانوم بیشتر احتمال دارد متاستازهای مغزی تشکیل دهند. زیرا سلولهای آنها شانس بیشتری برای بقا در طول مسیر حرکت و رشد در محیط مغز دارند.
آیا پزشکان میتوانند متاستازهای مغزی را زود تشخیص دهند؟
پزشکان برای جستجوی متاستازهای مغزی، بخصوص در افرادی که سرطانهای شناختهشده با قابلیت انتشار به مغز دارند، از تصویربرداریهایی مانند امآرآی استفاده میکنند. این کار به آنها کمک میکند تومورها را در زمان کوچک بودن پیدا کنند.
آیا جلوگیری از سرایت سرطان به مغز امکانپذیر است؟
اگرچه پیشگیری کامل از آن بسیار دشوار است، اما پزشکان در حال کار روی روشهایی برای رهگیری سلولهای سرطانی یا نامساعد کردن محیط مغز برای آنها هستند. تشخیص زودهنگام و درمانهای جدید کلید بهبود نتایج هستند.
Emotiv یک شرکت پیشرو در فناوری عصبی است که با ابزارهای در دسترس EEG و دادههای مغزی به پیشبرد پژوهشهای علوم اعصاب کمک میکند.
کریستین بورگوس
