قند خون بالا چگونه به فرار سرطان از دستگاه ایمنی کمک می‌کند؟

به‌ گزارش ساینس‌دیلی، سلول‌های سرطانی گاهی با احاطه کردن خود در لایه‌ای متراکم از مولکول‌های مشتق‌شده از قند، از دستگاه ایمنی می‌گریزند. این پوشش می‌تواند نوعی استتار ایجاد و تشخیص و نابودی سلول‌های سرطانی را برای سلول‌های ایمنی دشوارتر کند. پژوهشگران موسسه اکتشافات پزشکی سنفورد برنهام پربیس و چند موسسه تحقیقاتی دیگر در آمریکای شمالی اکنون شرایط محیطی‌ را که می‌تواند به سلول‌های سرطانی در ساخت این لایه محافظ کمک کند، شناسایی کرده‌اند.

یافته‌های آنان که ۷ اوت ۲۰۲۶ در نشریه Science Advances منتشر شد، نشان می‌دهد تغییرات در ریزمحیط تومور‌ــ یعنی مجموعه پیرامونی متشکل از سلول‌های ایمنی، بافت همبند، رگ‌های خونی، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها‌ــ می‌تواند بر میزان موفقیت سلول‌های سرطانی در پنهان کردن خود تاثیر بگذارد.

پژوهشگران برای کاهش این پوشش سرشار از مواد قندی روشی بالقوه شناسایی کردند که ممکن است شناسایی و نابودی سلول‌های سرطانی را برای دستگاه ایمنی آسان‌تر کند.

محیط تومور چگونه سلول‌های سرطانی را تغییر می‌دهد؟
دکتر کوین تارپ، نویسنده اصلی و مسئول این پژوهش، پیش‌تر بررسی کرده بود که فشار فیزیکی واردشده بر سلول‌ها چگونه می‌تواند تغییراتی غیرمنتظره در عملکرد میتوکندری ایجاد کند. او دریافت که تومورها محیطی ایده‌آل برای بررسی این آثارند، زیرا سلول‌های سرطانی اغلب تحت نیروهای مکانیکی قابل‌توجهی قرار دارند.

تارپ توضیح داد: «تومورهای اولیه معمولا از بافت‌های اطراف خود سفت‌ترند. همین موضوع مرا به این فرضیه رساند که ویژگی‌های بیوفیزیکی سلول‌ها بر برنامه‌های متابولیکی تغییریافته‌ای که در تومورها مشاهده می‌شود، تاثیر می‌گذارد.»

یکی از تغییرات متابولیکی که معمولا با تومورها ارتباط دارد، کاهش مصرف گلوکز برای تولید انرژی در میتوکندری است. پژوهش‌های پیشین نشان دادند که این تغییر ممکن است به مواد مغذی موجود اطراف سلول‌ها بستگی داشته باشد، بنابراین، لزوما ویژگی ذاتی خود سلول‌های توموری نیست.

تارپ و همکارانش برای بررسی بیشتر، سلول‌ها را در معرض مقدار فراوان گلوکز گذاشتند و آن‌ها را در چند وضعیت متفاوت، کشت دادند. برخی سلول‌ها در محیط‌هایی سفت قرار گرفتند که برای شبیه‌سازی شرایط فیزیکی پیرامون تومورهای اولیه طراحی شده بودند. گروهی دیگر در محیط‌هایی نرم‌تر رشد کردند که شباهت بیشتری به بافت طبیعی داشتند.

پژوهشگران سلول‌ها را بر اساس نوع محیط کِشتی که در آن رشد می‌کردند، هم به دو گروه تقسیم کردند. یکی از آن‌ها محیط کشت استاندارد آزمایشگاهی بود و محیط دیگر به‌گونه‌ای تهیه شد که ترکیب مواد مغذی موجود در بدن انسان را با دقت بیشتری بازسازی کند. هر دو نوع محیط کشت در شرایط عادی و نیز در شرایط افزایش گلوکز، آزمایش شدند تا پژوهشگران بتوانند وضعیت قند خون بالا را شبیه‌سازی کنند.

گلوکز بالا می‌تواند پوشش قندی سرطان را ضخیم‌تر کند
این تفاوت‌های محیطی در پروتئین‌های تولیدشده به‌وسیله سلول‌ها، غلظت متابولیت‌های درون آن‌ها و ضخامت لایه مشتق‌شده از قند پوشاننده سطح سلول‌ها، موسوم به گلیکوکالیکس، تغییرات قابل‌توجهی ایجاد کرد.

نکته مهم این بود که گلوکز اضافی تنها زمانی ضخامت گلیکوکالیکس را افزایش داد که سلول‌ها در محیط کشت فیزیولوژیکی رشد کرده بودند، یعنی محیطی که شرایط درون بدن انسان را با دقت بیشتری بازسازی می‌کرد.

تارپ گفت: «ما مشاهده کردیم که تغییر ترکیب محیط کشت فیزیولوژیکی و تغییر متابولیت‌های در دسترس سلول‌های توموری تفاوت‌های زیستی مشخصی را میان متابولیسم سلول‌های طبیعی و توموری آشکار می‌کند.»

پژوهشگران سپس این موضوع را بررسی کردند که این تغییرات متابولیکی چگونه بر گلیکوکالیکس تاثیر می‌گذارند. آن‌ها برای درک علت ارتباط گلوکز اضافی با ضخیم‌تر شدن گلیکوکالیکس، بررسی کردند که هنگام قرار گرفتن سلول‌ها در معرض قند بالا، میزان کدام پروتئین‌ها افزایش می‌یابد.

آزمایش‌های آنان «فاکتور شوک حرارتی ۱» یا اچ‌اس‌اف‌۱ (HSF1) را برجسته کرد؛ پروتئینی که بیش از همه به دلیل کمک به بقای سلول‌ها در دمای بالا و دیگر شرایط تنش‌زا شناخته می‌شود. پژوهش‌های پیشین نیز اچ‌اس‌اف‌۱ را با پیشرفت و گسترش سرطان به دیگر اندام‌ها (متاستاز) در سرطان پستان مرتبط دانسته‌اند.

این گروه نشان داد که وجود یا نبود اچ‌اس‌اف‌۱ ترکیبات قندی متصل به پروتئین یا چربی (گلیکوکونژوگه‌ها) تولیدشده به‌وسیله سلول‌ها را تغییر می‌دهد.

پژوهشگران سپس ارتباط میان قند خون بالا، اچ‌اس‌اف‌۱، ریزمحیط تومور و توانایی دستگاه ایمنی برای حمله به سلول‌های سرطانی را بررسی کردند و دریافتند که قند خون بالا تنها زمانی توانایی سلول‌های سرطانی را برای فرار از شناسایی دستگاه ایمنی را افزایش می‌دهد که اچ‌اس‌اف‌۱ وجود داشته باشد و سلول‌ها در شرایطی مشابه ریزمحیط تومور رشد کرده باشند.

این یافته‌ها نشان می‌دهد داروهایی که برای هدف قرار دادن اچ‌اس‌اف‌۱ طراحی می‌شوند، ممکن است ضخامت گلیکوکالیکس را کاهش دهند و بخشی از پوشش محافظی را که سلول‌های سرطانی را قادر می‌کند از دستگاه ایمنی بگریزند، از میان بردارند.

با افزایش شیوع گسترده سندروم متابولیک و دیابت نوع ۲، این پژوهش می‌تواند اهمیت ویژه‌ای پیدا کند. در هر دو بیماری قند خون بالا می‌رود و این همان عاملی است که به گفته تارپ، به‌تدریج به یکی از عوامل خطر مهم‌تر برای مبتلایان به سرطان تبدیل می‌شود.

مجموعه‌ای گسترده‌ از پژوهش‌های پیشین نیز قند خون بالا را هم با افزایش خطر ابتلا به سرطان و هم با پیامدهای نامطلوب‌تر پس از درمان سرطان، مرتبط دانسته‌اند. با این‌ حال پژوهش‌های بسیار کمتری سازوکارهای زیستی احتمالی توضیح‌دهنده این ارتباط را بررسی کردند. یافته‌های جدید با نشان دادن اینکه افزایش گلوکز چگونه می‌تواند مستقیم به تومورها در فرار از حمله دستگاه ایمنی کمک کند، توضیح احتمالی‌ برای این ارتباط ارائه می‌دهد.

تارپ دراین‌باره گفت: «آنچه ما یافتیم، سازوکاری محتمل است که نشان می‌دهد قند خون بالا چگونه مستقیم به فرار از دستگاه ایمنی کمک می‌کند. این یافته می‌تواند به یافتن راهی برای جلوگیری از تاثیر قند خون بالا در پنهان ماندن سلول‌های سرطانی از دستگاه ایمنی کمک کند؛ قند خونی که می‌تواند بر اثر سندروم متابولیک و رژیم‌های غذایی امروزی افزایش یابد.»