Chemioterapia e radioterapia: il ruolo dell’ossigeno

Pur ammettendo specifiche differenza da caso a caso, una caratteristica comune alla maggior parte dei tumori è data dai bassi livelli di ossigeno. Come dimostrato da numerose indagini, in condizioni di ipossia i tumori hanno generalmente un comportamento più aggressivo e le cellule tumorali subiscono frequenti mutazioni genetiche, sviluppando in tal modo una straordinaria capacità di diffondersi e, quindi, di portare a metastasi. 

L’ipossia (carenza di ossigeno) nella radio e chemioterapia

L’ipossia a livello del tessuto tumorale non solo porta ad una maggiore aggressività del tumore, ma causa anche una bassa risposta alla chemio e radioterapia.
In particolare, l’efficacia dei farmaci antitumorali è risultata essere ostacolata sia dai bassi livelli di ossigeno che dalle condizioni di acidosi del tessuto corporeo dovute alla glicolisi anaerobica, condiszione anch’essa legata alla carenza di ossigeno. Poiché alcuni farmaci chemioterapici richiedono ossigeno per generare i radicali liberi che uccidono le cellule tumorali, gli stessi farmaci si sono dimostrati essere inefficaci (o meno efficaci) nel caso di un cancro particolarmente ipossico.

Studio: “Effects of hypoxia on human cancer cell line chemosensitivity

Efficacia di farmaci utilizzati nella chemioterapia in condizione di ipossia

Per renderne la consultazione più semplice, riportiamo di seguito la traduzione dell’absctract dello studio “Effects of hypoxia on human cancer cell line chemosensitivity” condotto dai ricercatori Sara Strese, Mårten Fryknäs, Rolf Larsson e Joachim Gullbo integralmente consultabile cliccando qui. 

Metodo
Sono stati testati un panel di 19 farmaci disponibili in commercio: 5-fluorouracile, acriflavina, bortezomib, cisplatino, digitossina, digossina, docetaxel, doxorubicina, etoposide, gemcitabina, irinotecan, melfalan, mitomicina c, rapamicina, sorafenib, talidomide, toscritina e tiracanpazamina, per l’attività citotossica sulle linee cellulari tumorali A2780 (ovarico), ACHN (renale), MCF-7 (seno), H69 (SCLC) e U-937 (linfoma). Parti uguali e parallele delle cellule sono state coltivate a diverse pressioni di ossigeno e dopo 72 ore di esposizione al farmaco è stata ne è stata misurata la vitalità (citotossicità in microcoltura fluorimetrica FMCA).

Resistenza mediata dall’ipossia alla radio e chemioterapia
Le cellule ipossiche, cioè in carenza di ossigeno, possono essere resistenti sia alla radioterapia che alla chemioterapia convenzionale.
Gli studi dimostrano l’impatto negativo dell’ipossia sull’efficacia della radioterapia nel trattamento tumorale e, in particolare, nel caso di carcinoma mammario, carcinoma della testa e del collo e carcinoma della cervice uterina. Esistono diverse teorie non escluse per spiegare il fatto che anche la chemioterapia convenzionale abbia un effetto minore sulle cellule tumorali ipossiche. Il pattern vascolare anarchico caratteristico di molti tumori include cambiamenti di calibro, anse e triforcazioni. Unitamente alla distanza tra cellula e vaso sanguigno, ciò diminuisce sia l’esposizione del farmaco antitumorale che la proliferazione cellulare. Poiché l’effetto citotossico è maggiore nelle cellule in rapida divisione, le cellule tumorali a lenta proliferazione lontane dai vasi sanguigni risultano essere meno sensibili alla chemioterapia. Da momento che l’ipossia coinvolge anche le cellule con bassa espressione di p53, di conseguenza l’apoptosi indotta da p53 risulta conseguentemente ridotta nelle cellule ipossiche. Inoltre, in un ambiente normossico (cioè con normali livelli di ossigeno), le lesioni al DNA causate da alcuni farmaci antitumorali sono più permanenti, mentre in un ambiente ipossico si verificano livelli più elevati di ripristino e guarigione. 

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Ipossia cerebrale: carenza di ossigeno al cervello e ictus

Ipossia cerebrale

Ipossia cerebrale, ovvero carenza di ossigeno al cervello
Le cellule del cervello sono particolarmente sensibili alla mancanza di ossigeno. Pur essendo un organo particolarmente “attivo” dal punto di vista metabolico, il cervello non dispone infatti di alcuna particolare “riserva di ossigeno” (Hypoxia, Ischemic Stroke, and Memory Defcits:Prospects for Therapy – Miao-Kun Sun).

L’ossigeno è fondamentale alle cellule cerebrali, la cui funzione è quella di trasmettere i segnali elettrici che coordinano la funzione di tutti gli organi, consentono il movimento e “orchestrando” tutte le altre funzioni corporee all’interno di un organismo vivente. Tali attività, fondamentali alla vita stessa, sono ad alta richiesta energetica. In particolare, cellule “ad alto funzionamento” come quelle celebrali e cardiache, richiedono per funzionare un costante ed elevato quantitativo di energia. 

Questo è il motivo per cui l’ipossia cerebrale si dimostra una condizione particolarmente seria per le funzioni celebrali.

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Ipossia cerebrale e malattie cardiovascolari: infarto e ictus
Secondo l’OMS (Organizzazione mondiale della sanità), le malattie cardiovascolari (CVD) sono la prima causa di morte nel mondo: ci sono più persone che muoiono ogni anno per CVD che per qualsiasi altra causa. Con malattie cardiovascolari ci si riferisce generalmente a condizioni che riguardano l’ostruzione dei vasi sanguigni con conseguente dolore toracico (angina), infarto o ictus. 

Ipossia cerebrale e ictus
L’ictus
si verifica quando un’arteria cerebrale ristretta si “blocca” improvvisamente a causa di un coagulo di sangue, interrompendo così l’apporto di ossigeno. Sebbene il meccanismo sia molto simile a quello di un infarto o di un attacco di cuore (che si verifica generalmente quando a bloccarsi è un’arteria coronaria), l’ipossia cerebrale può essere un problema anche più grave poiché le cellule cerebrali muoiono ancor più velocemente di quelle cardiache. L’interruzione del regolare flusso di ossigeno al cervello porta ad una rapida morte cellulare, con conseguenti danni permanenti alle regioni del cervello interessate. 

A seconda della regione del cervello interessata, un ictus può provocare una serie di problemi neurologici differenti, come perdita della capacità di muovere un arto, di parlare o di vedere, fino alla perdita di coscienza (coma) e alla morte. 

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