Krebs: Verwendung des Zellstoffwechsels zur Bekämpfung hartnäckiger Tumoren
Ein besseres Verständnis des Stoffwechsels in Tumorzellen, die sich Medikamenten entziehen, könnte laut neuen Forschungen der Universität von Cincinnati in Ohio die Krebsbehandlung verbessern.
Einige Tumoren sind schwer zu behandeln, da sie zunächst auf Krebsmedikamente ansprechen, einige Zellen jedoch überleben und neue Tumoren aussäen können.
Die überlebenden Zellen tun dies, indem sie einen „selbstfressenden“ Prozess verstärken, durch den sie Abfall beseitigen, fehlerhafte Komponenten und Krankheitserreger entfernen und wesentliche molekulare Bausteine recyceln.
Der als Autophagie bekannte Prozess liefert den Abfall an Zellkompartimente, die als Lysosomen bezeichnet werden. Diese enthalten verschiedene Arten von Enzymen zum Aufschluss und Abbau der verschiedenen Materialien.
Autophagie ist auch ein Überlebensmechanismus, der sich einschaltet, wenn Nährstoffe knapp sind, und sich wieder ausschaltet, wenn reichlich Nährstoffe vorhanden sind.
"Wir haben festgestellt, dass der Zellstoffwechsel die Fähigkeit, mit der Autophagie zu beginnen, erheblich beeinflusst", sagt die leitende Forscherin Carol Mercer, eine außerordentliche Professorin in der Abteilung für Hämatologie und Onkologie an der Universität von Cincinnati in Ohio.
Sie und ihre Kollegen berichten über ihre Ergebnisse - die „die dynamische und metabolische Regulation der Autophagie“ offenbaren - in einem Artikel, der jetzt in der Zeitschrift veröffentlicht wird Zellenberichte.
Kontrolle der Autophagie
Zwei Arten der Autophagie der Enzymkontrolle in Zellen: eine ist AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK) und die andere ist das Säugetierziel von Rapamycin (mTOR).
Behandlungen für einige Krebsarten verwenden bereits Medikamente, die AMPK oder Target-mTOR auslösen, und sie werden auch für die Verwendung bei anderen Krebsbehandlungen untersucht.
Aus diesen Gründen, erklärt Mercer, ist es "wichtig zu verstehen, wie sie diesen Überlebensweg von Tumorzellen beeinflussen".
Jede Zelle enthält winzige Kraftwerke, sogenannte Mitochondrien, die Energie für die Zellen erzeugen. Die Energieerzeugung in Mitochondrien erfolgt in mehreren Stadien, an denen jeweils ein Proteinkomplex beteiligt ist. Die erste Stufe verwendet einen sogenannten Mitochondrienkomplex I.
Menschen mit einem Mangel an Komplex I können verschiedene Gesundheitsprobleme entwickeln, darunter einige, die Herz, Leber, Gehirn und Nerven betreffen.
Mercer und ihre Kollegen zeigten, dass der Mitochondrienkomplex I auch eine Schlüsselrolle bei der Auslösung und Erhöhung der Autophagie und der Regulierung ihrer Dauer spielt.
Vorbeugung und Förderung der Autophagie
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass genetische Fehler im Mitochondrienkomplex I eine durch mTOR-Inhibitoren ausgelöste Autophagie verhinderten. Sie zeigten auch, wie zwei Antidiabetika - Phenformin und Metformin - die gleiche Wirkung hatten.
Umgekehrt war es möglich, die Autophagie mit Methoden zu erhöhen, „die den mitochondrialen Metabolismus erhöhten“, so die Autoren.
Insgesamt enthüllt die Studie neue Einblicke in die dynamische Rolle des Zellstoffwechsels bei der Autophagie und schlägt laut Mercer „neue Therapiestrategien für Krebs, neurodegenerative und mitochondriale Erkrankungen“ vor.
Die meisten Arbeiten, um herauszufinden, wie der Stoffwechsel die Autophagie beeinflusst und wie man ihn verwendet, um den Prozess zu erhöhen oder zu verringern, wurden mit kultivierten Zellen durchgeführt.
Es baut auf früheren Arbeiten eines Teammitglieds auf, das herausgefunden hatte, dass die Hemmung von mTOR zwar Leberkrebs behandeln kann, aber auch die Autophagie erhöht.
"Unsere Daten zeigen die Bedeutung des Stoffwechsels für die Regulierung der Autophagie, verbessern unser Verständnis für klinisch relevante Medikamente, die für Krebs wichtig sind, und schlagen neue Strategien zur Erhöhung oder Hemmung der Autophagie vor."
Carol Mercer
