नवी दिल्ली: ऑक्सिजनची कमतरता, ज्याला वैद्यकीयदृष्ट्या हायपोक्सिया म्हणतात, अशा स्थितीचे वर्णन करते ज्यामध्ये ऊतींना चयापचय गरजा पूर्ण करण्यासाठी अपुरा ऑक्सिजन मिळतो. कर्करोगाच्या संदर्भात, ट्यूमर हायपोक्सिया म्हणजे घन ट्यूमरच्या आतील भागात जेथे ऑक्सिजनची पातळी असामान्य वाढ आणि रक्त पुरवठा पद्धतींमुळे सामान्य ऊतकांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असते. ही स्थिती सर्वात प्रगत घन ट्यूमरचे वैशिष्ट्य म्हणून ओळखली जाते आणि ट्यूमरची प्रगती, उपचार प्रतिसाद आणि रुग्णाच्या परिणामांवर त्याचे प्रमुख परिणाम आहेत.

News9Live शी संवाद साधताना, डॉ. किरण तामखाने- कॅन्सर फिजिशियन- M|O|C ठाणे आणि कल्याण यांनी ट्यूमरमध्ये हायपोक्सिया म्हणजे काय आणि त्याचा आरोग्यावर काय परिणाम होतो हे सांगितले.

ट्यूमर हायपोक्सिया म्हणजे काय?

ट्यूमर हायपोक्सिया उद्भवते जेव्हा कर्करोगाच्या ऊतकाने रक्तवहिन्यासंबंधीचा पुरवठा वाढतो. एक घन ट्यूमर जसजसा मोठा होतो, वेगाने विभाजित होणाऱ्या कर्करोगाच्या पेशी ऑक्सिजनचा वापर नवीन रक्तवाहिन्यांपेक्षा जास्त वेगाने करतात. निरोगी ऊतींमध्ये, कार्यशील रक्तवाहिन्या कार्यक्षमतेने ऑक्सिजन पुरवतात. ट्यूमरमध्ये, तथापि, एंजियोजेनेसिस (नवीन रक्तवाहिन्यांची वाढ) बहुतेक वेळा अव्यवस्थित आणि अकार्यक्षम असते, ज्यामुळे असामान्य, गळती आणि खराब कार्य करणारी संवहनी तयार होते. यामुळे ऑक्सिजन रक्तवाहिन्यांपासून दूर पसरू शकत नाही अशा प्रदेशांकडे नेतो- पेशी हायपोक्सिक होण्यापूर्वी साधारणतः 100-150 µm पर्यंत.

घन ट्यूमरमध्ये, तीन सूक्ष्म वातावरण एकत्र असू शकतात:

1. नॉर्मोक्सिक झोन, चांगल्या प्रकारे परफ्यूज झालेल्या रक्तवाहिन्यांजवळ.
2. हायपोक्सिक प्रदेश, जेथे ऑक्सिजनची कमतरता आहे.
3. नेक्रोटिक कोर क्षेत्रे, जिथे पेशी गंभीर ऑक्सिजन आणि पोषक तत्वांच्या कमतरतेमुळे मरतात.

ट्यूमरमध्ये हायपोक्सिया कसा होतो

ट्यूमरमध्ये हायपोक्सियाची मुख्य यंत्रणा समाविष्ट आहे:

1. मागणी असंतुलन: कर्करोगाच्या पेशी आक्रमकपणे गुणाकारतात, रक्तवहिन्यापेक्षा अधिक वेगाने ट्यूमरचे प्रमाण वाढवते. परिणामी, मध्यवर्ती ट्यूमर भागात ऑक्सिजनची उपासमार होते.
2. असामान्य ट्यूमर रक्तवाहिन्या: ट्यूमर एंजियोजेनेसिस हायपोक्सिया-इन्ड्युसिबल घटक (HIFs) सारख्या घटकांद्वारे चालविले जाते, परंतु परिणामी रक्तवाहिन्या बहुधा विकृत असतात- त्रासदायक, गळती आणि संरचनात्मकदृष्ट्या अस्थिर. हे गोंधळलेले रक्तवहिन्या प्रभावी ऑक्सिजन वाहतूक प्रतिबंधित करते.
3. वाढलेले प्रसार अंतर: रक्तवाहिन्यांमधील अनियमित अंतरामुळे, पुरेशा प्रमाणात ऑक्सिजन प्रसारासाठी कर्करोगाच्या पेशी रक्तवाहिन्यांपासून खूप दूर असू शकतात.
4. शारीरिक ताण आणि इंटरस्टिशियल प्रेशर: जसजसे ट्यूमर वाढतात तसतसे, घन ताण आणि भारदस्त इंटरस्टिशियल फ्लुइड प्रेशर जवळपासच्या वाहिन्यांना संकुचित करते, ज्यामुळे रक्त आणि ऑक्सिजन वितरण मर्यादित होते.
5. पद्धतशीर/होस्ट घटक: कर्करोगाच्या रुग्णांमध्ये अनेकदा अशक्तपणा (कर्करोग किंवा उपचारांमुळे) विकसित होतो, ज्यामुळे रक्ताची ऑक्सिजन वाहून नेण्याची क्षमता कमी होते, ट्यूमरमध्ये हायपोक्सिया वाढतो.

हायपोक्सियाला सेल्युलर प्रतिसाद

हायपोक्सिक कर्करोगाच्या पेशी जगण्यासाठी नाट्यमय शारीरिक बदल घडवून आणतात. या रुपांतरातील एक मध्यवर्ती खेळाडू म्हणजे Hypoxia-Inducible Factor-1α (HIF-1α), एक ट्रान्सक्रिप्शन फॅक्टर जो एंजियोजेनेसिस (VEGF सारखे), ग्लुकोज चयापचय, पेशी टिकून राहणे आणि आक्रमणामध्ये गुंतलेल्या जनुकांना सक्रिय करतो. एलिव्हेटेड HIF-1α अनेक मानवी कर्करोगांमध्ये नोंदवले गेले आहे आणि ते आक्रमक वाढ, मेटास्टॅटिक क्षमता आणि किरणोत्सर्ग आणि केमोथेरपीसह थेरपीच्या प्रतिकाराशी संबंधित आहे.

हायपोक्सिक परिस्थितीत, ट्यूमर पेशी अनेकदा कार्यक्षम एरोबिक श्वासोच्छवासापासून ॲनारोबिक ग्लायकोलिसिस (“वारबर्ग प्रभाव”) कडे स्विच करतात, ज्यामुळे त्यांना ऑक्सिजनशिवाय ऊर्जा काढता येते परंतु प्रतिकूल सूक्ष्म वातावरण तयार करणारे ऍसिडिक चयापचय उपउत्पादने तयार होतात.

ऑन्कोलॉजीमध्ये ट्यूमर हायपोक्सिया का महत्त्वाचा आहे

ट्यूमरमधील हायपोक्सिया ही केवळ एक जैवरासायनिक उत्सुकता नाही – ती वैद्यकीयदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण आहे:

1. उपचार प्रतिकार: हायपोक्सिक पेशी रेडिएशनसाठी कमी संवेदनशील असतात (ज्यांना डीएनए-हानीकारक मुक्त रॅडिकल्स तयार करण्यासाठी ऑक्सिजनची आवश्यकता असते) आणि काही केमोथेरपी.
2. आक्रमक फिनोटाइप: ऑक्सिजन-उपाशी पेशी अधिक आक्रमक आणि पेशींच्या मृत्यूला प्रतिरोधक बनू शकतात, ज्यामुळे मेटास्टॅटिक क्षमता वाढते. संशोधनात असे दिसून आले आहे की हायपोक्सिक ट्यूमर पेशी रक्तप्रवाहात आणि बियाणे दूरच्या अवयवांमध्ये अधिक प्रभावीपणे टिकून राहू शकतात.
3. रोगनिदान: हायपोक्सियाची उच्च पातळी दर्शविणारे अनेक कर्करोग खराब क्लिनिकल परिणाम आणि पुन्हा पडण्याच्या उच्च दरांशी संबंधित असतात.

भारतीय संशोधन आणि क्लिनिकल संदर्भ

बहुतेक मूलभूत ट्यूमर जीवशास्त्र संशोधनाची जागतिक मुळे आहेत, भारतीय शास्त्रज्ञ हायपोक्सिया आणि कर्करोग जीवशास्त्र समजून घेण्यासाठी उल्लेखनीय योगदान देत आहेत. अलीकडील भारतीय संशोधन- इंडियन जर्नल ऑफ एक्सपेरिमेंटल बायोलॉजी मधील इम्युनोबायोलॉजी अभ्यासासह- हायपोक्सिक ट्यूमर सूक्ष्म वातावरण रोगप्रतिकारक पेशींशी कसे संवाद साधतात, संभाव्यत: ट्यूमर-विरोधी प्रतिकारशक्ती कमकुवत करतात यावर प्रकाश टाकतात.

पुढे, आयआयटी हैदराबाद सारख्या भारतीय संस्थांमध्ये अत्याधुनिक कार्य हायपोक्सियाला उपचारात्मक अडथळा म्हणून संबोधित करत आहे, हायपोक्सिक ट्यूमर क्षेत्रांमध्ये थेट ऑक्सिजन पोहोचवण्यासाठी आणि उपचार प्रतिसाद वाढवण्यासाठी नवकल्पना विकसित करत आहे.