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Krebs - der biologische Hintergrund

26.04.06.

Wie alle Lebewesen ist auch der Mensch das Produkt komplex miteinander wechselwirkender Zellen. Jede der 10 Billiarden (eine 10 mit 14 Nullen) Zellen unseres Körpers trägt die gleichen genetischen Erbinformationen, von denen je nach Lage der Zelle im Körper nur ein bestimmter Teil genutzt wird. Eine Veränderung dieser Erbinformationen im lebenden Organismus kann zu Krebs führen.

Wie ist eine Zelle aufgebaut?

Jede Zelle ist von einer Hülle, der Membran, umgeben. Im Inneren der Zelle befinden sich verschiedene Strukturen, so genannte Organellen, denen unterschiedliche, für jedes Organell charakteristische, Funktionen zugeordnet werden können. Sie befinden sich in einer Flüssigkeit, dem Cytosol, das z. B. Proteine enthält. Ein Beispiel für ein Organell ist der Zellkern, der Ort, der alle genetischen Informationen in Form der DNA (Desoxyribunucleinsäure) enthält. Diese besteht aus drei Bausteinen: — Basen — Zucker und einem — Phosphatrest Sie dient als Bauanleitung für Proteine, die die verschiedensten Aufgaben in unserem Organismus erfüllen. Proteine bestehen aus Aminosäuren, in deren Sequenz, sie sich auf molekularer Ebene unterscheiden. Jedes Protein besteht also aus verschiedenen Aminosäuren.

Wie ist es dem Körper möglich verschiedene Proteine herzustellen?

Die Lösung verbirgt sich in der Reihenfolge der Basen, aus der die DNA besteht. Diese Reihenfolge wird von Strukturen in der Zelle erkannt, die mit Hilfe dieser Vorlage die entsprechenden Aminosäuren zusammenführen. Bei jeder Zellteilung wird die DNA kopiert und auf diesem Weg weitergegeben, so dass jede der Zellen des Körpers über die gleichen Informationen verfügt. Weitere Organellen stellen z. B. Energie bereit, die u a. für die Synthese der Proteine, deren Um- oder Abbau benötigt wird. Dies wird hier nicht näher erläutert.

Wie stehen benachbarte Zellen in Kontakt?

Zellen können in normalem Gewebe direkt aneinander gebunden oder durch Ketten aus Molekülen in Kontakt treten, so dass ein Raum zwischen ihnen ausgespart bleibt. Die Ober- flächen verschiedener Zellen weisen unterschiedliche, charakteristische Strukturen auf, die es den Zellen ermöglichen sich untereinander zu unterscheiden.

Wie ist es möglich, dass Gewebe und Organe entstehen, die sich nicht nur in ihrem äußeren Erscheinungsbild, sondern auch in ihrer Funktion unterscheiden?

Während der Embryonalentwicklung entsteht aus einer befruchteten Eizelle durch zahlreiche Zellteilungen ein neuer Organismus. Die durch Teilung entstandenen Zellen sind zunächst alle identisch, doch wird ihre Entwicklungspotenz allmählich immer weiter eingeschränkt. Dies ist darauf zurückzuführen, das nur noch ein bestimmter Teil der Gene genutzt wird, während der andere abgeschaltet ist. Ein Gen ist der Teil der DNA, der für ein Protein codiert ist. Wie die Zelle sich entwickelt, ist abhängig von den Zellen ihrer Umgebung und der Verteilung der Proteine im Cytoplasma. Bei der Differenzierung der Zelle ändern sich also deren Gestalt und Funktion, abhängig davon welchen Platz sie im Organismus einnehmen soll. Jede fertig differenzierte Zelle enthält dann einen bestimmten Satz von Proteinen, der für ihre Funktion essentiell ist und der durch eine Krebserkrankung in seiner Zusammensetzung verändert werden kann. So kann z. B. ein erhöhter Wert eines Proteins, PSA (Prostataspezifisches Antigen), ein Anzeichen für ein Prostatakarzinom sein. Nachdem einige grundlegende Begriffe geklärt wurden, nun zur eigentlichen Frage:

Was ist Krebs?

Krebs ist eine vielschichtige Krankheit. Man versteht darunter jede Veränderung eines Gewebes, bei der die Zellen sozusagen ihre Differenzierung verlieren und daher autonom, also selbstständig wachsen können. Während der Mensch und somit auch die Körperzellen einer bestimmten Lebensdauer unterliegen, sind bei Tumorzellen Mechanismen, die der Kontrolle von Wachstums- und Teilungsprozessen dienen, defekt, so dass diese zu einem uneingeschränktem Wachstum fähig sind. Die Zellen eines Tumors, die alle von einer gemeinsamen Ursprungszelle abstammen, sind durch Mutationen, d. h. einer Veränderung der Basenabfolge in der DNA, entstanden. Diese Mutationen haben in bestimmten Genen stattgefunden: In den Tumorsuppressorgenen, die im gesunden Zustand der Zelle das Wachstum unterdrücken und durch Mutationen inaktiviert werden sowie den Protoonkogenen, die wachstumsfördernd sind und die durch Mutationen zu Onkogenen werden. Dies hat zur Folge dass ein Protein, das das Wachstum fördert, im Überschuss vorhanden ist. Abhängig davon, wo es zu einer Mutation kommt, wird ein Protein, in diesem Fall das Produkt eines Tumorsupressor- oder Onkogens, in einem höheren Ausmaß hergestellt, seine Funktion verändert oder sogar aufgehoben. Damit es zur Bildung eines Tumors kommt, müssen mehrere Mutationsereignisse stattfinden, die mehrere Gene betreffen müssen.

Eine Mutation kann auf verschiedenen Wegen entstehen

Sie kann z. B. durch Strahlung, UVLicht, chemische Substanzen oder onkogene Viren hervorgerufen werden. Wir sind solchen Mutationen allerdings nicht schutzlos ausgeliefert, denn Reparatursysteme sind in der Lage solche Veränderungen der Basenabfolge zu erkennen und zu beseitigen, d. h. sie stellen die ursprüngliche Situation wieder her.

Wie kann man sich die Auswirkungen solcher Mutationen vorstellen?

Bisher wurde beschrieben, wie eine Mutation entsteht und somit eine Veränderung in der Basenabfolge der DNA bewirkt. Weiter wurde erläutert, dass diese Abfolge darüber bestimmt, an welche Stelle im Protein eine bestimmte Aminosäure eingebaut wird. Um noch einmal deutlich zu machen, was ein Austausch einer Base bewirkt, zunächst folgendes, einfaches Beispiel: Vertauscht man in dem Namen „Anne“ den letzten Buchstaben (Analog: Veränderte Basenabfolge _ abweichende Aminosäuresequenz) erhält man zwar noch einen Mädchennamen, doch ist dieser jetzt nicht mehr „Anne“, sondern „Anna“. Ändert man das Verb „fährt“ (ä_ü) erhält das Wort sogar einen neuen Sinn, der vollkommen verloren gehen kann, wenn man z. B. das ä gegen ein c tauschen würde.

Überträgt man nun dieses Beispiel auf ein Protein, so kann eine veränderte Aminosäuresequenz dazu führen, dass dieses nicht mehr seiner ursprünglichen Funktion entspricht, sie nicht mehr in vollem Umfang oder gar nicht mehr erfüllt. Ein Protein kann z. B. als Botenstoff wirken, der das Wachstum einer Zelle beeinflusst. Dieser bindet an einen Rezeptor, der das ankommende Signal über mehrere Stationen, bei denen es sich ebenfalls um Proteine handelt, bis zum Zellkern weiterleitet. Dort wirkt er sich auf den Zellzyklus, d. h. die Häufigkeit mit der sich eine Zelle teilt oder auf die Genregulation, die bestimmt ob und in welchem Maße ein Protein synthetisiert wird, aus. Eine Mutation kann nun entweder einen dieser Schritte unterbrechen oder ihn fälschlicherweise in Gang setzten. Genauere Beispiele werden angesprochen, wenn in einer der nächsten Ausgaben Beispiele für häufige Tumore detaillierter erläutert werden.

Wie kommt es zur Bildung von Metastasen?

Damit es zur Bildung von Metastasen kommen kann, muss sich eine Zelle aus dem Gewebe lösen und in die Blutbahn oder die Lymphe gelangen um so transportiert zu werden. Das gelingt nur dann, wenn Systemene, die den Zelltod einleiten defekt sind, denn im Normalfall würde eine solche Zelle absterben. Hat es eine Zelle geschafft sich den Weg durch Blut oder Lymphe zu bahnen, muss sie ihr Transportmedium verlassen und sich in einem anderen Gewebe ansiedeln, dort wachsen und sich teilen.

Die Entstehung eines Tumors kann erblich oder durch äußere Faktoren hervorgerufen werden und ist insgesamt eine Aneinanderreihung komplexer Ereignisse, die hier nur in groben Zügen erläutert werden konnte.

Tim Bauer

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