恶性胶质瘤能劫持神经可塑性

实体瘤生长过程需要营养物质，因此会新生血管。胶质细胞和神经元之间存在重要的功能联系，但是癌症细胞能窃取神经认知功能，作为自己生长的重要刺激信号，这一现象仍然让人觉得非常新颖。利用这种特点，如果进行针对性阻断，也许能找到对付这种恶性肿瘤的治疗策略。

How thought itself can drive tumour growth (nature.com)

恶性胶质瘤缺乏有效治疗方法。虽然这些肿瘤只存在于中枢神经系统中，但恶性神经胶质瘤细胞与人脑中86亿个神经元之间的相互作用知之甚少。这一点尤其重要，因为大多数患有这种疾病的人都会出现进行性认知能力下降，从而剥夺了他们在最后几个月的生活质量。克里希纳等表明恶性胶质瘤可以通过改变大脑回路来生长，从而剥夺宿主的认知功能并最终导致死亡。这些见解可能会导致神经胶质瘤治疗的全新方法，并提供一种限制受影响个体认知能力下降的方法。

人脑是一个复杂的系统，涉及称为神经网络的大型专门神经元群之间的高度协调的相互作用。这些网络具有动态性和可塑性，通常被称为神经可塑性的特征，构成了发展和学习的基础。3神经可塑性还提供包括从脑损伤中恢复等功能。神经可塑性最基本的单位是两个神经元之间的接触点，这种连接结构称为突触，允许信息在大脑内部传播到身体的其他部位。所有人类的思想、行为、情感和记忆都存在于由突触介导的电化学信号网中。

在克里希纳及其同事介绍这项工作之前，人们普遍认为胶质瘤以几种方式之一损害神经和认知功能：通过浸润和影响脑组织；通过压迫邻近组织；通过诱导肿瘤周围肿胀4；或者可能通过“血管窃取”来竞争血液供应（图1）。作者现在揭示了一种以前未知的机制，其中胶质瘤修改大脑回路以满足自己的需求 - 通过突触重塑劫持神经可塑性，从而积极改变大脑的结构。利用这种诱导的神经可塑性的能力使胶质瘤能够接收额外的神经元信号并增殖。

图1 |与脑肿瘤相关的认知问题的模型。人脑包含对语言处理很重要的区域，例如大脑左侧的区域。a-d，已经提出了各种模型来解释脑肿瘤患者的神经缺陷。肿瘤可能侵入或压迫组织，导致邻近组织肿胀或将血液供应重新路由到肿瘤。e， 克里希纳等.2为脑肿瘤通过修改大脑的神经元回路导致认知能力下降的模型提供证据。肿瘤可以与神经元形成称为突触的连接，当神经元积极发出信号时，这些连接可以促进肿瘤生长5.作者报告说，参与语言任务的大脑区域的活动也推动了肿瘤相关区域的活动，这些区域通常不能在语言处理中发挥作用。与肿瘤神经元信号相关的高功能连接预测侵袭性肿瘤行为、认知能力下降和生存率低下。

一系列令人信服的工作表明，神经活动可以使胶质瘤生长。以前有报道称，神经元和胶质瘤之间形成工作突触（具有电生理功能的突触）5.去极化电流是大脑中神经元激活和信息流的基本基础，可促进神经胶质瘤的强健增殖5.在神经纤维瘤病的情况下，视觉通路中的神经元活动似乎促进肿瘤生长（肿瘤发生）6.克里希纳及其同事的工作表明，有意识的思维，以及心灵本身通过言语机制的活动，似乎也促进了肿瘤发生，证明了大脑和心灵之间意想不到的联系。Krishna及其同事探索了这些肿瘤与神经元回路结合以促进突触可塑性的机制。

作者开始这些研究表明，胶质瘤渗透大脑劫持了网络的可塑性，并利用自愿的心理活动来生长。这在语言任务中得到了证明，其中在脑部手术中清醒的人被要求在图片中命名项目，并在手术期间记录他们的大脑表面活动。肿瘤浸润的大脑区域远离公认的语言区域，并且可能不参与语言网络的区域，但显示出与任务相关的大脑活动增加。这种寄生的可塑性没有提供额外的计算能力来区分简单和更复杂的单词。

作者进行了一项多尺度分析，将突触形成与大脑中的大规模网络联系起来，使用脑磁图（MEG）技术来检测由大量神经元的电活动产生的小磁场。显示这些磁场相关波动的大脑区域据说在功能上是相连的。作者通过研究来自肿瘤浸润脑组织各个区域的MEG信号如何与大脑的其他区域相关联，评估了胶质瘤不同亚区域的连通性。部分肿瘤被归类为具有高或低功能连接（HFC或LFC）。

在HFC区域，参与神经回路组装的基因，包括编码TSP-1蛋白的基因，表达比平时更高。TSP-1是一种参与突触形成的蛋白质，通常由称为星形胶质细胞的健康细胞分泌7.发现在分子水平上诱导突触变化的胶质瘤区域显示出它们与整个大脑的线路改变。

为了更详细地研究HFC区域突触的形成，Krishna及其同事进行了一系列实验，涉及诸如使用含有肿瘤细胞的称为类器官的3D培养细胞等技术。与来自LFC区域的细胞相比，发现来自胶质瘤HFC区域的细胞与共培养的神经元更好地结合，并显示出更多的电活动。这些发现与了解胶质瘤患者的相关症状有关。这些症状可能包括癫痫发作，这可能是通过神经胶质瘤的这个紧急亚区的作用触发的，该亚区在细胞水平上与作者的假设一致，即TSP-1在胶质瘤介导的突触形成中具有关键作用，作者报告说，当TSP-1被添加到与神经元共培养的胶质瘤的LFC区域时，类器官模型的行为类似于与肿瘤HFC区域细胞共培养的类器官相关的行为。相反，当将TSP-1抑制剂加巴喷丁添加到共培养物中时，胶质瘤增殖减少。此外，富含TSP-1的神经胶质瘤浸润脑组织在体内移植到小鼠大脑的海马区域时形成突触。

在暴露于沐浴神经样本的液体（神经元条件培养基）后，HFC胶质瘤细胞显示出更大的侵袭性，并产生了称为肿瘤微管的细胞生长，将肿瘤细胞连接在一起。这些微管可能会放大神经活动输入电流的影响5.这些发现的影响是深远的，因为微管连接的胶质瘤细胞可以逃避通常由放射治疗引起的细胞死亡。9.

在小鼠和人类中，富集功能连接的胶质瘤与较差的生存率和认知能力下降有关。研究表明，胶质瘤通过寄生神经可塑性从大脑中劫持计算能力，从而以牺牲认知功能为代价进行增长。因此，神经胶质瘤患者的认知能力下降可能是生存率低的独立预测因素10.坦率地说，生理思维和肿瘤之间的这种大脑电对话是一个令人震惊和震惊的概念。通过这种劫持，胶质瘤表现出一种独特的可塑性形式，这种形式可能只适用于心灵的内在肿瘤。

机器中的这两个幽灵，头脑和肿瘤，在大脑的黑暗深处互相窃窃私语，进行着一场非常值得偷听的对话。这样做可能会导致改善脑肿瘤患者生活的创新方法。