Begriff des Tumorwachstums
Tumorwachstum ist eine typische Form der Gewebswachstumsstörung, die unter Einwirkung eines Karzinogens entsteht und sich durch pathologische Veränderungen der strukturellen Elemente des Gewebes äußert. Für einen Tumor sind ein Atypismus des Wachstums, des Stoffwechsels, der Struktur und der Funktion charakteristisch. Ein prinzipielles Merkmal der Tumorzelle ist das Entkommen aus der homöostatischen Kontrolle des Wirtsorganismus: Die Zelle gehorcht nicht mehr den regulatorischen Signalen.
Zu den typischen Formen von Gewebswachstumsstörungen gehören auch Hypertrophie, Hypotrophie, Hyperplasie, Hypoplasie, Dysplasie, Sklerose und Metaplasie. Tumoren nehmen unter ihnen als Prozess mit autonomem Wachstum einen besonderen Platz ein.
Benigne und maligne Tumoren
- Gutartige Tumoren: langsame Teilung, hochdifferenzierte Zellen, Erhalt der normalen Morphologie, fehlende Metastasierung, expansives Wachstum.
- Bösartige Tumoren: schnelle Teilung, geringe Differenzierung, Verlust der normalen Zellform, Fähigkeit zur Invasion und Metastasierung.
Je nach Ursprungsgewebe werden bösartige Tumoren wie folgt klassifiziert: aus Epithel — Karzinom, aus Drüsenepithel — Adenokarzinom, aus Bindegewebe (Knochen, Blut, Muskeln) — Sarkom.
Invasion ist das Einwachsen des Tumors in das umliegende Gewebe. Metastasierung ist die Bildung sekundärer Tumorherde in einiger Entfernung vom primären (Mutter-)Knoten.
Ursachen und Bedingungen des Tumorwachstums
Die unmittelbare Ursache eines Tumors ist ein Karzinogen, d. h. ein Faktor, der eine bösartige Transformation der Zelle hervorrufen kann. Nach ihrer Natur werden Karzinogene in chemische, biologische und physikalische unterteilt.
Bedingungen, die die Entfaltung der karzinogenen Wirkung begünstigen:
- genetische Prädisposition (Mutationen von Suppressorgenen, Onkogenen);
- verminderte Aktivität von Proteinen, die den Zellzyklus kontrollieren;
- Schwächung der antikarzinogenen Mechanismen des Organismus (Immunüberwachung, DNA-Reparatursysteme, Antionkogene).
Chemische Karzinogenese
Die Mehrheit der chemischen Substanzen sind Prokarzinogene: Sie rufen den Tumor nicht von sich aus hervor, sondern werden infolge des Stoffwechsels, überwiegend in der Leber, in aktive Karzinogene umgewandelt. Ein klassisches Beispiel ist Aflatoxin, das in ein Epoxid umgewandelt wird.
- Organische Karzinogene: Aflatoxine, Epoxide, aromatische und polyzyklische Kohlenwasserstoffe, Heterozyklen, 2-Naphthylamin, alkylierende Agenten, freie Radikale.
- Anorganische Karzinogene: Arsen, Asbest, Nickel- und Chromverbindungen.
- Endogene Karzinogene: bestimmte Gallensäuren, Estrogene, Aminosäurestoffwechselprodukte.
Stadien der Karzinogenese
Die Karzinogenese umfasst unabhängig von der Natur des Faktors zwei Hauptphasen.
- Initiation — die Wechselwirkung des Karzinogens mit der zellulären DNA, vor allem mit durch ein Protoonkogen — einem DNA-Abschnitt, der für Proteine der Teilungs- und Wachstumsregulation kodiert. Infolge der Schädigung verwandelt sich das Protoonkogen in ein aktives ein Onkogen. Man unterscheidet:
- genomische Initiation — Punktmutation in einem Protoonkogen (Nukleotidaustausch);
- epigenetische Initiation — Störung der Expressionsregulation ohne Änderung der DNA-Sequenz.
- Promotion — Expression des Onkogens, phänotypische Transformation der Zelle, aktive Teilung und Bildung des Tumorknotens.
Biologische und physikalische Karzinogene
Biologische Karzinogene sind onkogene Viren. Zu den RNA-haltigen gehören Rous-Sarkoma-Viren und einige Leukämieviren; zu den DNA-haltigen gehören Adenoviren, Papovaviren (einschließlich humane Papillomviren) und Herpesviren. Die Initiation besteht in der Integration des viralen Genoms (oder einer Kopie davon) in die DNA der Wirtszelle unter Bildung eines Onkogens; darauf folgen Promotion und Transformation.
Physikalische Karzinogene sind ionisierende Strahlung und Ultraviolettlicht. Sie schädigen die DNA direkt und verursachen Mutationen in Protoonkogenen mit demselben Ergebnis: Bildung eines Onkogens, Immortalisierung, Expression und Tumortransformation.
Antiblastischer Schutz: Antionkogene
Im Organismus existiert ein System der Antitumorabwehr — Antionkogene, die für tumorwachstumssupprimierende Proteine kodieren.
- Das Protein p53 registriert DNA-Schäden und wirkt auf zwei Wegen: Es hält den Zellzyklus in der G1-Phase an und gibt der DNA-Reparatur eine Chance; bei schweren, irreversiblen Schäden leitet es die Apoptose ein.
- Das Protein p27 blockiert den Übergang der Zelle aus der G1-Phase in die S-Phase und verhindert so die Replikation geschädigter DNA.
Die Verringerung der Aktivität dieser Proteine ist eine der Hauptbedingungen für die Entfaltung der karzinogenen Wirkung und die Entwicklung eines Tumors.
Schlüsselpunkte
- Ein Tumor ist eine typische Form der Gewebswachstumsstörung mit Atypismus und Entkommen aus der homöostatischen Kontrolle.
- Gutartige Tumoren sind hochdifferenziert und metastasieren nicht; bösartige wachsen schnell, invadieren und metastasieren.
- Karzinom — aus Epithel, Adenokarzinom — aus Drüsenepithel, Sarkom — aus Bindegewebe.
- Karzinogene werden unterteilt in chemische (häufig Prokarzinogene), biologische (Onkoviren) und physikalische (ionisierende und UV-Strahlung).
- Die Karzinogenese umfasst zwei Phasen: Initiation (Umwandlung eines Protoonkogens in ein Onkogen) und Promotion (Expression des Onkogens und Transformation).
- Die Initiation kann genomisch (Mutation) oder epigenetisch (Störung der Expressionsregulation) sein.
- Die Tumorzelle erlangt Immortalität und ein autonomes proliferatives Potenzial.
- Die Antionkogene p53 und p27 sorgen für den Zellzyklusarrest, die DNA-Reparatur und die Apoptose geschädigter Zellen.