Vi môi trường khối u và sự tạo mạch

Khối u không chỉ đơn thuần là một khối tế bào ung thư mà là một hệ sinh thái giống như cơ quan, trong đó các tế bào ác tính cùng tồn tại với các tế bào không ác tính được tuyển mộ, chất nền ngoại bào và nguồn cung cấp máu mới hình thành. Vi môi trường khối u hỗ trợ sự phát triển và tiến triển, và sự tạo mạch – quá trình hình thành các mạch máu mới – là một bước kích hoạt quan trọng cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho khối u đang phát triển.

Definition

Vi môi trường khối u là môi trường tế bào và phi tế bào bao quanh các tế bào ung thư – bao gồm nguyên bào sợi, tế bào miễn dịch, tế bào nội mô và chất nền ngoại bào – và sự tạo mạch là quá trình mà khối u kích thích sự phát triển của các mạch máu mới từ hệ mạch hiện có để duy trì sự mở rộng của chúng.

Scope

Mục này bao gồm các thành phần tế bào và cấu trúc của vi môi trường khối u, công tắc tạo mạch kích hoạt sự hình thành mạch máu mới, cấu trúc và chức năng bất thường của hệ mạch khối u, và tín hiệu tương hỗ giữa khối u và mô đệm. Mục này xem xét những điều này dưới góc độ sinh học, không phải là hướng dẫn điều trị chống tạo mạch hoặc các liệu pháp khác.

Core questions

• Những tế bào và cấu trúc không ác tính nào tạo nên vi môi trường khối u?
• Tại sao và bằng cách nào khối u kích thích sự hình thành mạch máu mới?
• Hệ mạch khối u khác với hệ mạch bình thường như thế nào?
• Các tế bào khối u và mô đệm giao tiếp với nhau như thế nào để hỗ trợ sự tiến triển?

Key concepts

• Nguyên bào sợi liên quan đến ung thư
• Tế bào miễn dịch xâm nhập khối u
• Tái cấu trúc chất nền ngoại bào
• Công tắc tạo mạch
• Các yếu tố tiền và chống tạo mạch
• Hệ mạch khối u bất thường
• Thiếu oxy
• Đối thoại chéo giữa khối u và mô đệm

Key theories

Sự phụ thuộc của sự phát triển khối u vào sự tạo mạch

Đề xuất rằng các khối u rắn không thể phát triển vượt quá một kích thước nhỏ nếu không tự kích thích nguồn cung cấp máu của chúng, làm cho công tắc tạo mạch trở thành một bước quan trọng, được điều hòa trong sự tiến triển của khối u.

Mô đệm là một yếu tố tham gia tích cực

Quan điểm cho rằng các tế bào không ác tính được tuyển mộ của vi môi trường không phải là những người ngoài cuộc thụ động mà là những yếu tố đóng góp tích cực có thể thúc đẩy – và trong một số bối cảnh hạn chế – sự phát triển, xâm lấn và tạo mạch của khối u.

Mechanisms

Khi khối u phát triển, khoảng cách ngày càng tăng từ các mạch máu tạo ra tình trạng thiếu oxy, điều này kích thích các tín hiệu tiền tạo mạch làm thay đổi cán cân theo hướng hình thành mạch máu mới – công tắc tạo mạch. Hệ mạch máu hình thành sau đó có cấu trúc và chức năng bất thường: không có tổ chức, rò rỉ và kém hiệu quả. Trong vi môi trường, các nguyên bào sợi liên quan đến ung thư, các tế bào miễn dịch xâm nhập và chất nền ngoại bào được tái cấu trúc cung cấp các yếu tố tăng trưởng, protease và hỗ trợ cấu trúc. Tín hiệu là tương hỗ: các tế bào khối u tái lập trình mô đệm, và các tế bào mô đệm lần lượt ảnh hưởng đến hành vi của khối u, đôi khi thúc đẩy và đôi khi hạn chế tiềm năng ác tính.

Clinical relevance

Vi môi trường và hệ mạch khối u định hình cách khối u phát triển, cách thuốc tiếp cận chúng và cách các phản ứng miễn dịch được tạo ra, cung cấp cơ sở lý luận cho các liệu pháp nhắm mục tiêu vào sự tạo mạch hoặc mô đệm. Mục này mang tính tham khảo và giáo dục và không đưa ra các khuyến nghị điều trị cá nhân hóa.

History

Giả thuyết năm 1971 của Judah Folkman rằng sự phát triển của khối u phụ thuộc vào sự tạo mạch đã định hình lại hệ mạch máu như một mục tiêu và kích thích hàng thập kỷ nghiên cứu về các yếu tố tiền và chống tạo mạch. Các công trình tiếp theo đã mô tả đặc điểm cấu trúc bất thường của các mạch máu khối u và mở rộng sự chú ý từ riêng hệ mạch máu sang toàn bộ vi môi trường, công nhận các tế bào mô đệm và miễn dịch được tuyển mộ là những người tham gia tích cực vào sự tiến triển của khối u.

Debates

Liệu mô đệm luôn thúc đẩy khối u?

Mặc dù phần lớn vi môi trường hỗ trợ sự phát triển của khối u, một số tín hiệu từ mô đệm hạn chế hành vi ác tính, vì vậy hiệu ứng ròng của vi môi trường phụ thuộc vào bối cảnh chứ không phải là đồng nhất thúc đẩy khối u.

Key figures

• Judah Folkman
• Rakesh Jain
• Peter Carmeliet
• Douglas Hanahan
• Lisa Coussens
• Robert Kerbel

Seminal works

• folkman-1971
• carmeliet-jain-2000
• hanahan-coussens-2012

Frequently asked questions

Tại sao khối u cần tạo mạch máu mới?

Vượt quá một kích thước nhỏ, khối u phát triển vượt quá giới hạn khuếch tán của oxy và chất dinh dưỡng, vì vậy nó phải kích thích sự tạo mạch để hình thành nguồn cung cấp máu duy trì sự phát triển liên tục.

Vi môi trường khối u là gì?

Đó là hệ sinh thái bao quanh các tế bào ung thư, bao gồm các nguyên bào sợi được tuyển mộ, tế bào miễn dịch và nội mô, mạch máu và chất nền ngoại bào, tất cả đều tương tác với khối u và ảnh hưởng đến hành vi của nó.