Кіріспе

Ісік жасушаларының оттегі тапшылығы – ісік жасушаларының оттегіден айырылу жағдайы. Ісік өскен сайын, қанмен қамтамасыз етілуіне қарағанда тез өседі, нәтижесінде ісіктің кейбір бөліктеріндегі оттегі концентрациясы сау тіндерге қарағанда айтарлықтай төмен болады. Қатты ісіктердегі гипоксиялық микроорта – бұл тез көбейіп жатқан ісік жасушаларының ісік тамырларының 70-150 мкм радиусы ішінде қол жетімді оттегіні тұтынуының нәтижесінде, ісік тініне одан әрі таралатын оттегі мөлшерін шектейді. Үнемі өсу және қиын гипоксиялық жағдайларда көбейіп өту үшін, қатерлі жасушалар метаболизмін өзгертеді. Бұдан әрі, гипоксия жасушалардың мінез-құлқын өзгертеді және жасушадан тыс матрицаның қайта құрылуымен, сондай-ақ жасушалардың қозғалғыштығының және метастаздық қасиеттерінің артуымен байланысты.

Гликолиттік жолдағы өзгерістер

Метаболизмдегі нақты бір өзгеріс, тарихи тұрғыдан Варбург эффектісі деп белгілі, қалыпты және оттегі жетіспейтін қатерлі жасушаларда гликолиздің жоғары қарқынына алып келеді. RAS, SRC және MYC сияқты көптеген онкогендер гликолиттік ферменттер мен глюкоза тасымалдаушыларына жауапты гендердің экспрессиясын күшейтеді.

Гин экспрессиясының HIF-1 әсерінен өзгеруі

Қатерлі ісік прогрессиясы кезінде ісік жасушалары кең ауқымды метаболизмдік қайта бағдарламалауға ұшырайды, ал тіндік гипоксия – қатты ісіктердің ерекше белгісі болып табылады, бұл жасуша метаболизмінің бейімделуіне алып келеді. Гипоксияға сезімтал фактор 1α (HIF 1α) – негізгі оттегімен реттелетін транскрипциялық активатор, ол жасушалардың гипоксияға бейімделуінде маңызды рөл атқарады, себебі жасушаның тіршілік етуі, көбеюі, ангиогенез және апоптозға қарсы іс-әрекеттер сияқты көптеген биологиялық процестерге қатысты мақсатты гендердің транскрипциясын күшейтеді. Гастрикалық және колоректальді қатерлі ісіктер сияқты зерттелген көптеген қатты ісіктерде HIF1A экспрессиясы жоғары деңгейде байқалды. Бұл гендерге: глюкоза тасымалдаушы 2 (GLUT1), гексокиназа (HK), фосфогликоза изомераза (PGI), фосфофруктокиназа (PFKL), фруктоза бисфосфат альдолаза (ALDO), глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа (GAPDH), фосфоглицерат киназа (PGK), фосфоглицерат мутаза (PGM), энолаза 1 (ENOA), пируват киназа (PK), пируват дегидрогеназа киназа, изозим 1 (PDK1) және лактат дегидрогеназа A (LDH A) жатады. Гипоксиялық микроортамен байланысты оттегі концентрациясының өзгеруімен қатар, ісіктердегі глюкоза концентрациясының градиенттері де аэробты және анаэробты гликолиз жылдамдығына әсер етеді. Көмірсуларға жауап беретін элемент (ChoRE) – HIF 1-мен ұқсас консенсустық тізбекте байланыс арқылы глюкоза концентрациясының өзгеруіне жауап ретінде гликолиздік фермент гендерінің экспрессиясын реттеуге жауапты. HIF 1 және ChoRE-нің 5’ RCGTG 3’ ДНК тізбегімен өзара әрекеттесуі жоғарыда аталған гендердің экспрессиясын арттыруға әкеледі.

GLUT1 тасымалдаушысының экспрессиялары

GLUT1 – 14 гексоза тасымалдаушыдан тұратын ГЛУТ тасымалдаушылар тобының мүшесі, гексоза қанттарының концентрация градиенті бойынша тасымалдануын жеңілдетуге жауапты. GLUT1 – барлық жасуша түрлерінде базалық глюкоза тасымалын қамтамасыз ететін, отбасының ең көп экспрессияланатын мүшесі. Гипоксиялық жағдайларға жауап ретінде GLUT1 деңгейі mRNA және ақуыз деңгейлеріндегі өзгерістермен бірге артады. Сонымен қатар, гипоксиялық жағдайларда GLUT1 тасымалының жоғарылағаны анықталды. GLUT1, басқа ГЛУТ отбасы мүшелерімен бірге, қантты жасушадан тыс ортадан жасуша ішіне тасымалдау арқылы жасушалық гликолиттік метаболизмнің жылдамдығын шектеуге мүмкіндік береді. Гипоксиялық ісіктерде GLUT1 деңгейінің артуы жасушаларға глюкоза ағынын күшейтеді, бұл гликолиздің жоғарылауына және метастаз қаупінің ұлғаюына әкеледі (төменде егжей-тегжейлі түсіндіріледі).

Гексокиназа 2 экспрессиясы

Гексокиназа (ГК) – АТФ-қа тәуелді фосфорилдану арқылы глюкозаны глюкоза-6-фосфатқа айналдыратын гликолиттік жолдың бірінші ферменті. Гликолиздің жүзеге асуы үшін маңызды, гексокиназа реакциясы глюкозаны келесі қадамдарға дайындап белсендіреді. Гипоксиялық ісіктерде гексокиназаның мРНК мөлшері, сондай-ақ ақуыз деңгейі айтарлықтай жоғарылайды. Гексокиназа 2-нің экспрессиясының күшеюі, кейбір жағдайларда 10 есеге дейін, ГЛУТ1 арқылы глюкозаның сіңуінің артуынан кейін гликолиттік жол арқылы глюкоза ағынының жоғарылауына жағдай жасайды.

Фосфогликоза изомераза экспрессиясы

Фосфоглюкоза изомеразасы (ФГИ) – гликолиз және глюконеогенез жолдарындағы рөл атқаратын цитозольдік фермент. Ол глюкоза-6-фосфатты және фруктоза-6-фосфатты бір-біріне айналдыру реакциясын катализдейді. Жасушадан тыс ортада ФГИ – митогендік, мотогендік, дифференциациялық функцияларды, сондай-ақ ісік прогрессиясы мен метастаздарды тудыратын автокриндік қозғалыс факторы (АМФ) ретінде танылады. HIF 1-дің ықпалымен ФГИ-дың белсендірілуі глюкоза-6-фосфаттың фруктоза-6-фосфатқа айналуын күшейтеді, сонымен қатар қатерлі ісік метастаздарында жасушалардың қозғалуы мен инвазиясына да әсер етеді.

6-фосфофрукто-2-киназа/фруктоза 2,6-бисфосфатазалардың экспрессиясы

Фосфофрукто 2-киназалар/фруктоза 2,6-бисфофатазалар (PFKFB) – гликолиздің аралық өнімі фруктоза 1,6-бисфосфатының деңгейін бақылауға жауапты, бифункционалдық АТФ-ге тәуелді ферменттер тобына жатады. HIF 1-дің индукциялаған экспрессиясы (PFK 2/FBPase 2) фруктоза 2,6-бисфосфатының тепе-теңдігін өзгертеді, ол фосфофруктокиназа 1 (PFK 1) үшін маңызды аллостериялық активатор болып табылады. PFK 1 – гликолиздің ең маңызды қадамдарының бірін қадағалайтын фермент. PFK 1-дің реттелуіне жасушалық энергияның жағдайы да әсер етеді, нәтижесінде АТФ-тың тежеуші әсері байқалады. HIF 1-дің PFK 2/FBPase 2 экспрессиясы нәтижесінде қатерлі жасушаларда фруктоза 2,6-бисфосфатының артуы PFK 1-ді белсендіріп, фруктоза 6-фосфатын фруктоза 1,6-бисфосфатына айналдыратын гликолиттік ағынды күшейтеді. Фруктоза 2,6-бисфосфатының гликолизді аллостериялық реттеуі қатерлі жасушаларға олардың биоэнергетикалық және биосинтетикалық қажеттіліктеріне сай гликолиттік тепе-теңдікті сақтауға мүмкіндік береді.

Фруктоза-1,6-бисфосфат альдолаза экспрессиясы

Фруктоза-1,6-бисфосфат альдолазасы (ALDO) альдолаза A, B және C түрлерін қамтитын отбасыға жатады. Гликолизде ерекше, альдолаза ферменттері фруктоза-1,6-бисфосфатты екі 3 көміртекті молекулаға – глицеральдегид-3-фосфатқа (GAP) және дигидроксиацетонфосфатқа (DHAP) – ыдыратады. Гипоксия жағдайында HIF 1-дің араласуымен альдолаза А-ның экспрессиясы артуы фруктоза-2,6-бисфосфаттың глицеральдегид-3-фосфатқа және дигидроксиацетонфосфатқа катализдеуін күшейтеді, соның салдарынан гликолиттік ағын жеделдейді.

Глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа экспрессиясы

Гликолиттік фермент, глицеральдегид-3 фосфат дегидрогеназасы (GAPDH), глицеральдегид-3 фосфатының (GADP) 1,3-бисфосфоглицератқа (1,3BPG) окистенуіне жауапты. Глицеральдегид-3 фосфат дегидрогеназасының экспрессиясының артуы тамыр эндотелий жасушаларында ~24 сағаттық гипоксиялық жағдайларда максималды (4-5 есе) шамаға жетеді. Глицеральдегид-3 фосфат дегидрогеназаның нақты белсенділік механизмдеріне қатысты әртүрлі модельдер ұсынылған.

Фосфоглицераткиназа-1 экспрессиясы

Гипоксияның егешкі гепатомасының (Hepa 1c1c7) жасушаларында фосфоглицераткиназа 1 (PGK 1) мРНК-ның 10 есеге артуына себеп болатыны көрсетілді. Фосфоглицераткиназа 1 – 1,3-бисфосфоглицератты (1,3 BPG) 3-фосфоглицератқа (3 P G) түрлендіруге қатысатын фермент, бұл АДФ-дан АТФ өндіруге алып келеді. ГИФ 1 гендік экспрессияны индукциялау, ароматты көмірсутек рецепторының ядролық транслокаторының (ARNT1) болуымен байланысты деп саналады. Арнттың N-терминалды аймағы және HIF 1 фосфоглицераткиназа 1 транскрипциясын индукциялау үшін бірлесіп жұмыс істейді деп есептеледі.

Фосфоглицерат мутаза экспрессиясы

Фосфоглицерат мутазасы В (PGM B) – 3-фосфоглицератты (3PG) 2-фосфоглицератқа (2PG) түрлендіруге жауапты соңғы гликолиттік ферменттердің бірі. Егеуқұйрық егеуқұйрығының ұрықтық фибробластарын гипоксиялық жағдайларға ұшыратқан зерттеулерде ақуыз және мРНК деңгейлері 2-3 есеге артқаны көрсетілді. Деңгейлердің жоғарылауы басқа гликолиттік ферменттердегідей, транскрипциялық деңгейде реттеледі. Жасушалардың гипоксияға бейімделуі үшін гликолиттік ағынның артуына оның үлесін растай отырып, 16 сағаттан кейін максималды жоғары реттелуі байқалды.

Энолаза-1 экспрессиялары

Энолаза 1, сонымен қатар α-энолаза деп те аталады, ENOA генімен кодталады және гликолиттік жол арқылы 2-фосфоглицератты фосфоенолпируватқа түрлендіруге жауапты. Энолаза 1-дің жоғары экспрессиясы, сондай-ақ оның трансляциядан кейінгі модификациялары қатерлі ісіктерді диагностикалау және олардың барысын болжау үшін маңызды болуы мүмкін. Трансляциядан кейінгі модификациялардың нақты рөлі толыққанды анықталмағанмен, кейбір қатерлі жасуша түрлері арасындағы үлгілер олардың функциясына, орналасуына және иммуногенділігіне маңызды әсер ететінін көрсетеді. Гликолиттік ағынды және анаэробты энергия өндірісін күшейту рөлінен басқа, ол белгілі бір гуморалды және жасушалық иммундық жауапты тудыратыны дәлелденген. Барлық деңгейде, гипоксиямен шақырылған энолаза 1-дің жоғары экспрессиясы гипоксиялық ісіктерде маңызды рөл атқарады, соның ішінде анаэробты тыныс алудың тікелей артуына себеп болады.

Пируват киназа экспрессиясы

HIF 1 белсендірілген пируват киназа M бірнеше изоформада кездеседі, олар PKM1 және PKM2 деп аталады. Пируват киназасы фосфоенолпируватты пируватқа айналдырып, АДФ-дан АТФ-ны түзетіні көрсетілген. Фосфофруктокиназа-1-мен қатар, пируват киназа да фруктоза 2,6-бифосфатпен аллостерикалық түрде белсендіріледі. Қатерлі ісік жасушаларында пируват киназа M2 HIF 1α-мен тікелей әрекеттеседі, HIF 1 байланысын және гипоксиялық жауап элементтеріне p300 рекрутын күшейтеді. Бұл оң кері байланыс HIF 1 трансактивациясына және глюкоза метаболизміне күшейтілген әсерге алып келеді. Пируват киназа M2 көбінесе әртүрлі параллель, алдын-ала беру, оң және теріс кері байланыс механизмдеріндегі рөлдері бар қатерлі ісік метаболизмін негізгі реттеушісі болып саналады. Пируват киназа M1 мен пируват киназа M2 арасындағы генетикалық айырмашылық 531 аминқышқылының бар болғаны 22-сін құрайды, бұл зор айырмашылықты тудырады. Пируват киназа M2 метаболикалық белсенділігі ацетилдену, окистену, фосфорилдену, гидроксилдену және сумоилдену сияқты посттрансляциялық модификациялар арқылы реттеледі. Бұл әртүрлі модификациялар метаболикалық белсенді тетрамерлік түрінен белсенді емес мономерлік түріне ауысуына себеп болуы мүмкін. Белгілі EGFR белсендірілген клеткадан тыс сигналды реттейтін киназа 2 (ERK2) және өліммен байланысты протеин киназасы пируват киназа M2-ге байланысып, тікелей фосфорилдейтіні көрсетілген, бұл гликолиз жолындағы белсенділіктің артуына әкеледі. Қатты ісіктегі гипоксиялық жағдайларда пируват киназа M2 анаэробты энергия өндірісін ынталандыруда маңызды рөл атқарады.

Пируват дегидрогеназа киназа экспрессиясы

Пируват дегидрогеназасы гликолиттік жолдан тікелей соңғы келеді және пируватты ацетил-КоА-ға түрлендіруге жауапты, ол ТСА циклына енді. ТСА циклы тікелей оттекті қажет етпесе де, аэробты жағдайларда электрондық тасымалдау тізбегі жүзеге асыратын NADH-ты NAD+-ға айналдыруды қажет етеді. Гипоксиялық ісіктерде кездесетін анаэробты жағдайларда, электрондық тасымалдау тізбегінің жұмыс істемеуіне байланысты ТСА циклы аз АТФ шығынын қамтамасыз етеді. Гликолиттік жолмен түзілген пируватты ТСА циклынан ауыстыру үшін, гипоксиялық жағдайларға жауап ретінде пируват дегидрогеназа киназасының экспрессиясы артады. Пируват дегидрогеназа киназасы гликолиттік фермент емес, көбінесе гликолиттік регулятор болып табылады. Гипоксиялық жағдайларда HIF 1 транскрипциялық белсендіретін пируват дегидрогеназа киназалары пируват дегидрогеназасының E1 суббірлігін фосфорилдеуге жауапты, осылайша оның қызметін тоқтатады. Осы жолды тежеу арқылы гликолиттік өнімдер митохондриялық ТСА циклынан лактат дегидрогеназаға бағытталады.

Лактат дегидрогеназа экспрессиясы

Лактат дегидрогеназа А (LDH A) экспрессиясының белсенділігі, пируват дегидрогеназа кинезасы арқылы пируват дегидрогеназасының деактивациясына сәйкес келеді. Фосфорилденуден кейін пируват дегидрогеназасының белсенділігінің төмендеуі және лактат дегидрогеназа А экспрессиясының артуы пируватты митохондриялық ТСА циклынан ауыстырады. Көптеген түрлі ісік түрлерінде лактат дегидрогеназа А жоғары деңгейде табылады және тіпті нашар прогнозбен және жоғары метастаздық потенциалмен байланысты. Лактат өндірісінің жоғары деңгейі лактаттың гипоксиялық ісіктерде байқалатын агрессивті мінез-құлыққа қандай да бір әсер ететіні туралы сұрақ тудырады.

Гликолиттік өзгерістер мен салдарлар туралы жалпы түсінік

Гипоксиялық ісік жағдайында дерлік барлық гликолиттік ферменттердің экспрессиясының артуы байқалады. Бұл белоктардың шамадан тыс экспрессиялануы HIF 1 арқылы жүзеге асырылады және қалыпты жасушалық метаболизмді толығымен өзгертеді. Митохондриялық тотығу жылдамдығы төмендеген кезде лактат пен протондар жинақтала бастайды. Гипоксиялық ісік жасушаларында көрсетілгендей, жоғары деңгейдегі гликолиз және лактат өндірісі, тіпті оттегі болған жағдайда да, қатерлі жасушалардың айқын белгісі болып табылады. Ісік жасушаларын ацидоздық күйден құтқару үшін, HIF 1 белсендірілгеннен кейін көмірсутек ангидразалары қайтадан жоғары экспрессияланады. Бұл ферменттер көмірқышқыл газының бикарбонат пен протондарға қайтымды гидратациясын катализдейді. Олар сондай-ақ жасуша сыртындағы ортаны қышқылдандыруға және ісік жасушаларының тірі қалуына үлес қосатын сәл сілтілі жасушаішілік кеңістікті сақтауға көмектеседі. Гипоксиялық ісік жасушаларынан шығарылатын лактат көмірсутек ангидразасы 9 және натрий-сутек алмастырғыш 1 (MCT4) арқылы қоршаған ортаға шығарылады. Жергілікті аэробикалық қатерлі жасушалар бұл лактатты сіңіріп алып, метаболикалық симбиоз құрайды деп саналады.

Лактаттар мен қатерлі ісік

Қатерлі клеткалар (гипоксиялық және нормоксиялық) метаболизмнің окисденуші фосфорилирлеуден өзгертілген гликолизге қарай үлкен ауысуының нәтижесінде көп мөлшерде лактат өндіреді. Бөлінетін лактаттың жоғары деңгейі ісік клеткаларының иммундық қашуына себеп болады. Белсенді Т-клеткалары энергия көзі ретінде гликолизді пайдаланады, сондықтан олар өздерінің лактат деңгейлерін реттеуі керек. Дәстүрлі түрде секреция арқылы жүзеге асырылатын иммундық клеткалар лактатқа қаныққан ортада концентрация градиентіне байланысты өз лактаттарынан құтыла алмайды. Лейкоциттер лактаттан улануы мүмкін, ал жасушадан тыс кеңістіктегі төмен pH цитотоксикалық Т-клеткаларының функциясын төмендетуі мүмкін. Эндотелий клеткаларында лактаттың қан тамыр эндотелий өсу факторын (VEGF) өндіруге ықпал ететіні көрсетілді, бұл лактат индукцияланған ангиогенез нәтижесінде клеткалардың қозғалуын күшейтеді. Ісік клеткаларынан МСТ4 арқылы лактаттың бөлінуі IL-8-ге тәуелді механизм арқылы ангиогенезді және ісік өсуін ынталандыру үшін жеткілікті болды. Лактаттың гиалуронан өндірісін арттыратыны және нәтижесінде CD44 экспрессиясының жоғарылайтыны анықталды. Гиалуронан – клеткадан тыс матрицаның тұтастығын сақтау және клеткалар арасындағы өзара әрекеттесуді реттеу үшін маңызды гликозаминогликан полимері. Гиалуронан CD44 арқылы клетка бетіне бекітіледі, олар кавеолинге бай липидтік салдарға орналасқан. Гиалуронанның кесілуіне және одан әрі ыдырауына Hyal2 және Hyal1 сәйкесінше ықпал етеді. Карциноманың айналасындағы гиалуронанның жоғары деңгейі клетка өсуін және қозғалғыштығын күшейтеді. Гиалуронан метаболизміне қатысқан фибробластардың гендері үшін лактатқа сезімтал жауап элементі анықталды. Сонымен қатар, лактат концентрациясының радиорезистенттікпен тікелей байланысты екенін атап өткен жөн. Көптеген қатерлі ісікке қарсы терапиялар, соның ішінде иондаушы сәулелену және көптеген химиотерапиялық препараттар геномдық тұрақсыздықты тудыратын реактивті оттегі түрлерінің артық өндірісіне сенеді. Лактат антиоксидант ретінде реактивті оттегі түрлерінің деңгейін төмендетуге қабілетті, осылайша сәулеленуге және химиотерапияға төзімділікті арттырады.

Қышқыл микроорталық және метастаздар

Гипоксиялық ісіктердің төмен pH деңгейі, жоғары мөлшердегі сүт қышқылының нәтижесінде туындайды, жақын орналасқан қатерлі емес тінді бұзу арқылы ісік клеткаларының таралуына көмектеседі деп саналады. Карбонат ангидраза 9, жасуша ішіндегі pH деңгейін сәл сілтілі ұстауға қатысады, бұл әрекетті жасуша сырты кеңістіктен карбонатты шығару арқылы іске асырады, соның салдарынан жасушалардың айналасын қышқылдандырады. Бұдан бөлек, гипоксиялық ісік клеткаларынан протонды сырғыту, айналағы pH деңгейін одан да төмендетеді. Ал, қысқаша айтқанда, фосфоглюкоза изомеразаның автокриндік функциясы да клеткалардың жылжу қабілетін және метастаздардың пайда болуын күшейтеді.

Метаболистік симбиоз

Гипоксиялық ісік жасушалары энергия гомеостазын сақтау үшін көп мөлшерде глюкозаны пайдаланады, сондықтан ісік өз ресурстарын ең тиімді жолмен пайдаланудың тәсілін тапты. Гипоксиялық ісіктердің гликолиздің соңғы өнімі – лактат, гипоксияға сезімтал 4-монокарбоксилат тасымалдаушы (MCT4) арқылы гипоксиялық жасушадан шығарылады. Клетка сыртындағы бос лактатты монокарбоксилат 1-тасымалдаушы (MCT1) қабылдайды, ол гипоксияға сезімтал емес және аэробикалық жасушалардың бетінде орналасқан тасымалдаушы. Бұл тасымалдаушы аэробты қатерлі ісік жасушаларына лактатты тиімді сіңіруге, оны лактат дегидрогеназа B (LDH B) оттегіге тәуелді экспрессиясы арқылы пируватқа айналдыруға және оны энергия көзі ретінде қолдануға мүмкіндік береді. Бұл жасушаларды көп мөлшерде глюкоза қажет етуден босатады, ал гипоксиялық жасушалар қолда бар ресурстардың көп бөлігін пайдалана алады. Ісік жасушалары оттегінің аймақтық қолжетімділігінің өзгеруіне бейімделуге қабілетті екенін де көрсетті. Қатерлі ісік жасушалары белгілі бір уақытта гипоксиялық, ал келесі уақытта аэробтық болуы мүмкін. Бұл лактат өндіретін және лактатты тұтынатын күйлер арасындағы метаболикалық симбиоздың динамикалық реттелуін көрсететін оттегімен толыққанды қамтамасыз етудің циклдық өзгеруін көрсетеді.

Пентазофосфат жолы

Жылдам ісік өсуінің қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін, ісік толыққанды жаңа клетканың синтезін қолдаудың жолын табуы керек, сонымен бірге қоректік заттардың азаюына төтеп беруі тиіс. Олар макромолекулалық синтез үшін прекурсорлар өндірісін үйлестіріп, жасушалық өсімді, көбеюді және тірі қалу қабілетін нашарлатпай жасушалық биоэнергетиканы сақтауы керек. Мұны істеудің бір жолы – глюкоза-6-фосфат сияқты гликолиз аралықтарын пентоза-5-фосфат және НАДФ беру үшін пентоза-фосфат жолына бағыттап, қайта бөлу. Рибоза-5-фосфат нуклеотидтер өндірісіне қатысатын аралық зат ретінде әрекет етеді, осылайша гипоксиялық ісік жасушаларында гликолиз бен нуклеотид синтезі арасында байланыс орнатады. Егер гликолиз нормаксиялық жағдайларда жоғары деңгейде белсенді болып қалатын болса, NADPH жасушаларды тотығу зақымдарынан қорғау үшін антиоксиданттық реакциялардың медиаторы болып табылады.

Сәулелік терапия

Оттегінің болуы немесе болмауы иондаушы сәулеленудің ісік және қалыпты жасушалардың клеткалық өліміне әсер етуіне күшті ықпал етеді. Бұл құбылыс оттегі эффектісі деп аталады. Гипоксиялық жағдайларда жасушалардың HIF 1-ге байланысты механизмдер арқылы радиорезистенттілікке ие болатыны көрсетілген. Бұл мәселені шешу үшін радиациялық онкологтар бір мезгілдегі интеграцияланған күшейту қарқыны модуляцияланған сәулелену терапиясы (SIB IMRT) сияқты қуатты құралдар мен тәсілдерді әзірледі, бұл қатерлі ісіктің шағын нысаналық фракцияларына сәулеленудің күшейтілген дозасын беруге мүмкіндік береді, сондай-ақ гипоксияға селективті цитотоксиндер/дәрілер және HIF 1 ингибиторлары қолданылады. Бұдан өзге, иондық сәулемен, әсіресе көміртегі иондарымен гипоксиялық ісікті емдеу мүмкін. Иондардың зақымдануы тікелей болатындықтан, OER (Оттегіні күшейту коэффициенті) 1-ге тең, сондықтан оттегінің әсері маңызды емес. Гипоксиямен байланысты емдеу араласуларының маңызды тәсілі – дозалық бояу процедурасы, онда сәулеленудің жоғары дозасы ісіктің гипоксиялық субкөлемдеріне бағытталады. Дегенмен, ең үлкен қиындықтардың бірі – ісіктің гипоксиясын анықтау үшін клиникалық қолданысқа жарамды әдістің болмауы. Осыған байланысты, позитрондық эмиссиялық томография (ПЭТ) және магниттік-резонанстық томография (МРТ) сияқты инвазивті емес гипоксияны анықтау әдістерін бағалау бірнеше жылдан бері қарқынды зерттеулердің нысаны болып табылады. ПЭТ-кескіні клиникалық қолдануда басымдыққа ие, ал ісіктің гипоксиясын бейнелеу үшін ең көп зерттелген ПЭТ-радиомаркерлері 18F FMISO, 18F EF5, 18F FAZA және 18F HX4 болып табылады. Гипоксиялық ПЭТ-ге негізделген дозалық бояудың тиімділігі бірнеше интервенциялық клиникалық сынақтарда бағалануда.

Басқа емдеу әдістері

Биоредуктивті продәрілер мұндай жасушалармен күресуде маңызды рөл атқарады: олар гипоксияда белсендірілетін продәрілер ретінде оттегі тапшылығын сезінетін ісік жасушаларын таңдап жоя алады. Мысалға, тирапазамин және эвофосфамид жатады. Мұндай жағдайлардағы ісіктерді зерттеуді доктор Л. Грей бастап кеткен.

Метастаздарды жою үшін ісіктің гипоксиясын мақсат ету

Көптеген жарияланымдар ісіктің гипоксиясы мен метастаздық таралу арасындағы байланысты дәлелдеді.

Дәрілік препараттарды әзірлеу

Омыртқа гипоксиясын емдеу үшін бірнеше тәсіл қолданылды. Кейбір компаниялар гипоксиялық ортада белсендірілетін дәрі-дәрмектерді әзірлеуге тырысты (Novacea, Inc., Proacta, Inc. және Threshold Pharmaceuticals, Inc.), ал басқалары қазіргі уақытта ісіктің гипоксиясын азайтуға ұмтылады (Diffusion Pharmaceuticals, Inc. және NuvOx Pharma, LLC). Бірнеше компания гипоксиялық ортада белсендірілетін дәрі-дәрмектерді жасауға тырысты. Бұл препараттар ісіктерде жиі кездесетін, бірақ қалыпты тіндерде сирек болатын гипоксия деңгейлерін бағыттайды. Ісіктің гипоксиялық аймақтары көбінесе дәстүрлі химиотерапиялық препараттарға төзімді болады және соңғы нәтижеде рецидивке әкеледі. Әдебиетте гипоксияның нашар жағдаймен байланысты екендігі көрсетілген, бұл оны қатерлі ісіктің прогрессиясы мен терапиялық жауаптың маңызды факторы етеді. Novacea Inc. гипоксияны белсендіретін препаратты әзірлеуді тоқтатты. Proacta компаниясының PR610 препараты токсикалық әсерлеріне байланысты I фазалық клиникалық сынақтың нәтижесіз аяқталды. Threshold Pharmaceuticals гипоксиялық белсендірілген пропрепарат TH 302 препаратын III фазалық сынақтар статистикалық маңызды жалпы өмір сүруді көрсетпегеннен кейін тоқтатты. В3 витаминінің белсенді түрі – ниацинамид, ісіктің қан ағынын жақсарту арқылы және ісіктің гипоксиясын азайту арқылы химио- және радиосенсибилизациялаушы агент ретінде әрекет етеді. Ниацинамид сондай-ақ поли(ADP-рибоза) полимеразаларын (PARP 1) тежейді, бұл ферменттер сәулелену немесе химиотерапиядан туындаған ДНК тізбегінің үзілуін жақын қосуға қатысады. 2016 жылдың тамызына қарай, бұл жағдай бойынша клиникалық сынақтар жүргізілмейді. Ісіктің гипоксиясын емдеудің тағы бір тәсілі – ісіктің гипоксиялық аймақтарын қайта толықтыру үшін оттегі диффузиясын жақсартатын қосылысты қолдану. Diffusion Pharmaceuticals компаниясы, оттегі диффузиясын жақсартатын қосылыстарды әзірлеуші, өзінің жетекші қосылысы – транс-натрий кроцетинатын (TSC) глиобластома мультиформе диагнозы жаңа қойылған 59 науқасқа қатысты II фазалық клиникалық сынақта сынады. II фазалық сынақтың нәтижелері толық доза алған TSC пациенттерінің 36%-ы 2 жыл өмір сүргенін көрсетті, ал стандартты емдеу кезіндегі өмір сүру көрсеткіші 27%-дан 30%-ға дейін ауыспады. Сынақтың негізгі мақсаты жалпы өмір сүру емес, екі жылдық өмір сүру болды. Алғашқы нәтижелер ісіктің гипоксиясының кері қайтарылуын көрсетті және сынақ жалғасуда. Гипоксияны бағыттаудың тағы бір тәсілі – нақты мақсатты топтармен қапталған немесе толтырылған нанобөлшектерді пайдалану. Гиалурон қышқылының CD44 жолы арқылы қатерлі ісіктер мен метастаздарды бағыттау бұрын зерттелген; Almoustafa және авторлар тобы Hyaluronic acid-пен қапталған нанобөлшектермен CD44 рецепторларын бағыттаудың доксорубицинге төзімділікті азайтатынын, еркін препаратқа және бағытталмаған нанобөлшектерге қарағанда көрсетті. Дегенмен, in vitro және in vivo гипоксия модельдеуін қолдана отырып, қосымша клиникаға дейінгі зерттеулер жүргізілуі керек.