Paradygmat współczesnej medycyny, który opisuje w skrócie łacińska sentencja „cessante causa, cessat effectus” (gdy znika przyczyna, znika skutek), nakazuje walczyć z chorobą poprzez poznanie i zwalczanie jej przyczyn. Temu służą systematyczne badania, odkrywające przed nami coraz pełniejszy obraz mechanizmu powstania i rozwoju nowotworu złośliwego. W biologicznym szlaku przyczynowo-skutkowym od komórki zdrowej do nowotworowej poszukuje się tytułowego słabego punktu nowotworu złośliwego, w który można by uderzyć jedną ze uznanych metod leczenia, tj. zabiegiem chirurgicznym, chemioterapii, radioterapią lub kombinacją powyższych metod. Pomimo stopniowego poznawania genetycznych i molekularnych właściwości komórek nowotworowych oraz niewątpliwego postępu w metodach leczenia, rozpoznanie nowotworu złośliwego wiąże się najczęściej ze złym rokowaniem. Nie znaleziono do tej pory przysłowiowej pięty Achillesa schorzeń nowotworowych, która mogłaby się stać celem rutynowej i powszechnej terapii, znamiennie zwiększającej szansę na wyleczenie. Na obecnym etapie wiedzy największą gwarancję wygranej z chorobą nowotworową daje jedynie jak najwcześniejsze jej wykrycie. Temu służą programy badań przesiewowych (np. w kierunku raka piersi), promowane intensywnie w mediach oraz poszukiwania nowych metod wczesnego wykrywania tych groźnych schorzeń.

Przełączenie angiogenetyczne

Pośród wielu procesów, które składają się na powstanie i rozwój nowotworu złośliwego, opisany został mechanizm angiogenezy, który może być użyteczny zarówno w leczeniu, jak i wczesnym wykryciu nowotworu złośliwego. Angiogeneza jest procesem tworzenia nowych naczyń krwionośnych z naczyń (kapilar) już istniejących. Jest to bardzo złożony szlak przemian, podlegający ścisłej kontroli, w którym główną rolę odgrywają komórki śródbłonka oraz macierz pozakomórkowa (czyli substancja wypełniająca przestrzeń między komórkami). Komórki śródbłonka wyściełają wnętrze naczyń krwionośnych i są zwykle nieaktywne, ale mogą poprzez stymulację zostać wprowadzone w cykl podziałów, prowadzący do rozwoju nowych naczyń. Taka przemiana „uśpionych” komórek śródbłonka w komórki proliferujące określana jest jako „przełączenie angiogenetyczne” (ang. angiogenic switch ) i jest niczym innym jak początkiem zmian prowadzących do powstania nowych naczyń. Proces ten jest ściśle kontrolowany przez dwie grupy przeciwstawnie działających czynników (mediatorów): pobudzających tworzenie nowych naczyń (czynniki proangiogenne) i hamujących ten proces (inhibitory angiogenezy). W prawidłowych naczyniach te dwie grupy czynników są w równowadze, co zapewnia stabilność naczyń krwionośnych.

U osób dorosłych nowe naczynia krwionośne mogą powstawać w wielu procesach, w tym również przebiegających w zdrowym organizmie (np. w narządzie rodnym kobiety w czasie cyklu miesiączkowego). Jednak największe zainteresowanie badaczy budzi angiogeneza zachodząca w guzach nowotworowych.

U podstaw i początku rozwoju nowotworu leży mutacja genów lub chromosomów w komórce. Zmiany genetyczne powodują utratę kontroli nad podziałami komórki nowotworowej, która dzieli się w sposób niekontrolowany, powodując wzrost guza. Każda komórka potrzebuje do swoich procesów metabolicznych wielu substancji odżywczych oraz tlenu. W warunkach fizjologicznych są one dostarczane do tkanek poprzez krew płynącą w naczyniach krwionośnych. Również powiększający się guz nowotworowy w wyniku szybkich podziałów komórkowych wymaga zaopatrzenia jego komórek w tlen i substancje odżywcze, bez których komórki nowotworowe giną. W początkowym etapie rozwoju nowotworu dzielące się komórki odżywiane są poprzez przenikanie substancji odżywczych przez ich błony. Jednak guz mający zaledwie kilkadziesiąt komórek jest zbyt duży, aby samorzutne przedostawanie się przez membrany potrzebnych do wzrostu substancji było wystarczające. Wzrost guza nie jest więc możliwy bez powstania nowych kapilar krwionośnych (angiogenezy). Bez unaczynienia uległby on martwicy. Tworzenie nowych naczyń krwionośnych w guzie warunkuje jego dalszy rozwój.

W powiększającym się w wyniku podziałów nowotworze dochodzi do niedotlenienia komórek wskutek niewydolności opisanych powyżej mechanizmów odżywczych. Niedotlenienie jest czynnikiem rozpoczynającym proces tworzenia nowych naczyń krwionośnych poprzez aktywację genów kodujących czynniki proangiogenne. Dochodzi wtedy do uwolnienia czynnika indukowanego niedotleniem HIF (ang. hypoxia inducible factor ), który z kolei zwiększa wydzielanie przez komórki odpornościowe i nowotworowe czynnika wzrostu komórek śródbłonka VEGF (ang. Vascular Endothelial Growth Factor ). Wzrost stężenia syntetyzowanego VEGF przechyla balans na korzyść czynników proangiogennych i aktywacji angiogenezy. Czynnik ten jest cząsteczką białkową, która uznawana jest za kluczową w aktywacji i regulacji procesu angiogenezy. Łącząc się z receptorami na komórkach śródbłonka, powoduje w nich szereg zmian, prowadzących do rozluźnienia połączeń między nimi, zmiany ich kształtu, co w konsekwencji powoduje wzrost przepuszczalności i poszerzenie naczyń.

Pobudzone komórki śródbłonka dzielą się i zaczynają migrować. Jednak przeszkodą dla przemieszczania się komórek jest zwarta macierz pozakomórkowa oraz błona podstawna, będąca tworem otaczającym i usztywniającym naczynie. Ulegają one jednak rozkładowi przez enzymy proteolityczne (rozkładające białka), które produkowane są również pod wpływem VEGF. W rozluźnioną substancję międzykomórkową przechodzą komórki śródbłonka, które tworzą w nowym miejscu struktury rurowate. Te młode naczynia krwionośne są jednak za mało stabilne, by mogły spełniać swoją funkcję. W ostatnim etapie są one stabilizowane przez otaczające je komórki macierzy pozakomórkowej (tzw. komórki mezenchymalne), które mogą różnicować się do postaci komórek mięśni gładkich i przydanki (błony zbudowanej z tkanki łącznej), będących kolejnymi po śródbłonku fizjologicznymi warstwami naczyń krwionośnych. W ostatnim stadium zasadniczą rolę regulującą spełniają substancje zwane angiopoetynami. Są to cząsteczki białkowe produkowane przez szereg komórek, a szczególnie przez komórki śródbłonka i płytki krwi. Powodują one migrację komórek śródbłonka, mięśni gładkich oraz stymulację połączeń między komórkami macierzy zewnątrzkomórkowej a komórkami śródbłonka. Wszystkie te procesy służą stabilizacji i uszczelnieniu nowo powstałego naczynia krwionośnego.

Idealny marker

Proces angiogenezy, jako jeden z kluczowych dla rozwoju guza złośliwego, próbuje się wykorzystać w leczeniu chorób nowotworowych. W tym celu tworzy się tzw. terapie celowane, dokładnie uderzające w określone procesy zachodzące w guzie. U podstaw terapii skierowanych na zahamowanie angiogenezy leży założenie, że blokowanie naczyń krwionośnych guza spowoduje jego regresję wskutek niedoboru substancji odżywczych. W tym celu podaje się chorym przeciwciała skierowane przeciwko VEGF, które czynią ten mediator nieaktywnym. Tym samym wyłącza się główny czynnik aktywujący tworzenie nowych naczyń krwionośnych. Jednak oparte na tym pomyśle metody leczenia nie spełniły pokładanych w nich nadziei. W badaniach ich skuteczności stwierdzono bowiem, że wydłużają przeżycie pacjentów jedynie o kilka miesięcy. Dlatego preparaty te zostały dopuszczone do zastosowania tylko w niektórych nowotworach o określonym stopniu zaawansowania.

Jakkolwiek leki anty-angiogenetyczne, zastosowane w leczeniu chorób nowotworowych, nie okazały się przełomem w onkologii, to podejmowane są próby zastosowania pomiaru stężenia mediatorów angiogenezy we krwi jako biomarkera przydatnego we wczesnym rozpoznaniu, klasyfikacji i ocenie stopnia zaawansowania klinicznego nowotworów złośliwych. Biomarkery to substancje biochemiczne, które stanowią elementy różnych procesów chorobowych w organizmie i są dla nich charakterystyczne. Idealny marker procesu złośliwego jest jak najbardziej swoisty i czuły (czyli zdolny do potwierdzenia nieobecności choroby u zdrowych i zdolny do wykrycia choroby u pacjentów chorych), bezpieczny i łatwy w pobieraniu oraz oznaczaniu.

Czynniki angiogenetyczne powszechnie występują we krwi. Stąd też łatwo je uzyskać do badań laboratoryjnych bez konieczności znacznej interwencji medycznej. Autor niniejszego opracowania zajmował się oznaczaniem stężenia angiopoetyn we krwi chorych na raka gruczołu tarczowego. Angiopoetyny odgrywają rolę w końcowym stadium tworzenia naczyń, gdzie stabilizują nowe kapilary krwionośne. Dotychczas opisano cztery typy tych substancji, z których szczególne znaczenie przypisuje się angiopoetynie-1(Ang-1) i angiopoetynie-2 (Ang-2). Angiopoetyny działają poprzez zlokalizowany na komórkach receptor kinazy tyrozynowej, oznaczony jako Tie-2. Łącząc się z nim Ang-1 powoduje szereg reakcji biochemicznych w komórce śródbłonka, co przyczynia się do tworzenia nowych połączeń między komórkami śródbłonka i pozostałymi komórkami ściany naczyń. Tym samym Ang-1 stabilizuje i uszczelnia kapilary. Działanie przeciwstawne wykazuje Ang-2, która po przyłączeniu do receptora Tie-2 nie powoduje żadnych zmian w komórce, a jedynie blokuje działanie Ang-1. Takie antagonistyczne postępowanie powoduje zanikanie połączeń pomiędzy komórkami śródbłonka a komórkami okołonaczyniowymi i macierzą zewnątrzkomórkową, ułatwiając tym samym aktywację i dostęp czynników angiogenetycznych (VEGF). Wydaje się, że VEGF i Ang-2 odgrywają uzupełniającą się i skoordynowaną rolę w rozwoju nowych naczyń krwionośnych.

Tarczyca stanowi bardzo dobry model do badania angiogenezy w chorobach nowotworowych z uwagi na świetne ukrwienie tego narządu. Oznaczając stężenia angiopoetyn we krwi chorych na raka gruczołu tarczowego i porównując je ze stężeniami u osób zdrowych, stwierdzono istotnie niższe stężenie Ang-1 we krwi pacjentów z rakiem tarczycy. Poziomy Ang-2 nie różniły się między grupą chorych na nowotwór złośliwy tarczycy a grupą osób zdrowych. Wyniki te łatwo wyjaśnić zaburzeniem równowagi stabilizującej naczynia na korzyść czynników aktywujących angiogenezę. Niewątpliwie zaburzenia układu angiopoetyn odgrywają rolę w rozwoju raka tarczycy.

Dotychczas przebadano szereg regulatorów neowaskularyzacji z VEGF na czele u chorych z różnymi typami nowotworów złośliwych. Wiele badań pokazuje, iż pomiary stężenia mediatorów angiogenezy we krwi mogą być przydatnym parametrem we wczesnym wykrywaniu guza lub oceniającym skuteczność terapii onkologicznej. Jednak badania te są na bardzo wstępnym etapie. Nie do końca poznane są jeszcze wszystkie substancje regulujące angiogenezę. Ponadto prace badawcze były przeprowadzane na zbyt małych liczebnie grupach chorych, by można było wyciągać statystycznie wiarygodne wnioski, służące zmianie praktycznych standardów postępowania z chorymi. Aktualne wyniki obserwacji wskazują, iż mechanizmy angiogenezy są uniwersalne i nie różnią się w poszczególnych typach nowotworów złośliwych lub narządach. Mała swoistość czynników angiogenetycznych ogranicza więc ich zastosowanie jako testów przesiewowych do wczesnego wykrywania określonych typów nowotworów złośliwych. Pomimo wielu pytań i wątpliwości mediatory neowaskularyzacji wciąż budzą nadzieję na znalezienie testu wczesnego rozpoznania nowotworu złośliwego. Obecnie próbuje się zestawiać wyniki oznaczania tych czynników z rezultatami innych badań (np. obrazowych), co ma na celu zwiększenie czułości i swoistości metod diagnostycznych.

Współczesna onkologia opiera się na walce z czasem – okresem od pierwszej mutacji i przemiany komórki zdrowej w nowotworową a diagnozą lekarską. Ważne jest, aby był on jak najkrótszy. Wtedy chory ma bowiem największe szanse na wyzdrowienie.