Warum lösen sich Zellen vom Tumorknoten?
Um die Invasion zu beginnen, muss sich eine maligne Zelle von der Hauptmasse des Tumors ablösen. Dieser Prozess wird durch zwei Schlüsselveränderungen in den physikochemischen Eigenschaften der Plasmakollemma gewährleistet:
- Verminderung der interzellulären Adhäsion. Die Kraft der gegenseitigen Zellhaftung fällt kritisch ab (3- bis 6-fach unter die Norm). Dies geschieht aus zwei Gründen:
- Mangel an Adhäsionsmolekülen. Auf der Zelloberfläche und im Interzellularraum herrscht ein drastischer Mangel an spezifischen Verbindungsstrukturen: Cadherinen, Cateninen, Laminin, Fibronectin und Vitronectin.
- Zerstörung der interzellulären Substanz. Der Tumor schüttet aggressive Enzyme aus, die eine verstärkte Hydrolyse der Moleküle hervorrufen, welche die Zellen zusammenhalten.
- Erhöhung der negativen Oberflächenladung. Die Zellen beginnen aufgrund elektrostatischer Kräfte buchstäblich, sich voneinander abzustoßen.
- Mechanismus: Auf der Zellmembran fixieren sich negativ geladene Radikale, während der Gehalt an wichtigen Kationen (wie Calcium- und Natriumionen) deutlich abnimmt. Infolgedessen trennen sich gleichartig geladene Zellen leicht voneinander und bereiten sich auf die Migration vor.
Mechanismen der Gewebebewegung und -destruktion
Nachdem sie sich vom Primärknoten gelöst hat, beginnt die Tumorzelle, sich aktiv durch gesundes Gewebe zu bewegen und dabei dessen Struktur zu zerstören. Dieser Prozess stützt sich auf einen komplexen Komplex von Wechselwirkungen mit der extrazellulären Umgebung:
- Fähigkeit zur Taxis (gerichtetem Movement). Tumorzellen besitzen eine ausgeprägte Motilität. Die Oberflächenspannung ihrer Plasmamembran ist vermindert, was den Übergang des Zytosols vom Gel- in den Sol-Zustand und zurück erleichtert. Dies sorgt für die klassische amöboide Bewegung.
- Chemotaxis und autokrine Stimulation. Die Bewegung verläuft nicht chaotisch. Die Zellen reagieren auf Chemotaxine im umliegenden Gewebe, die sie anlocken. Darüber hinaus produziert der Tumor selbst Bewegungsstimulationsfaktoren und treibt so seine eigene Motilität an (autokrine Regulation).
- Abschwächung der Kontaktinhibition. Im Gegensatz zu gesunden Zellen, die ihr Wachstum und ihre Bewegung beim Kontakt mit Nachbarn einstellen, ignorieren Tumorzellen diese Signale. Sie teilen sich weiter und kriechen selbst bei dichtem Kontakt miteinander vorwärts.
- Wechselwirkung mit der extrazellulären Matrix. Um sich fortzubewegen, benötigen die Zellen einen Halt. Sie synthetisieren eine enorme Menge an Rezeptoren für Liganden von Adhäsionsmolekülen (insbesondere für interzelluläres Fibronectin und Laminin). Dies ermöglicht ihnen, sich fest an nicht-zelluläre Strukturen anzheften — Basalmembranen, Kollagen und Vitronectin — und an deren Oberfläche entlangzugleiten, wobei sie immer tiefer in das Gewebe vordringen.
Metabolischer Atypismus als Grundlage der Invasion
Alle oben beschriebenen Prozesse sind ohne eine tiefgreifende Umstrukturierung der intrazellulären Abläufe unmöglich. Der Stoffwechselattypismus (biochemische Atypismus) stellt eine wesentliche Veränderung ausnahmslos aller Stoffwechselarten in der Tumorzelle dar.
Globale Veränderungen betreffen:
- Synthese und Abbau von Nukleinsäuren;
- Proteinstoffwechsel;
- Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsel;
- Ionen-, Flüssigkeits- und Vitaminhaushalt.
Genau diese totale biochemische Verschiebung führt zu einer Veränderung der physikochemischen Parameter sowohl der einzelnen Zelle als auch des gesamten Tumors. Der veränderte Stoffwechsel schafft ideale Bedingungen für ein aggressives invasives Wachstum, die Zerstörung benachbarter Strukturen und die anschließende Metastasierung.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welche konkreten aggressiven Enzyme schüttet der Tumor zur Zerstörung der interzellulären Substanz aus?
In den angeführten Quellen werden für die Tumorinvasion keine konkreten Enzymnamen genannt.
Es wird angegeben, dass der Tumor Enzyme ausschüttet und die Tumorzelle proteolytische Enzyme und deren Aktivatoren sekretiert, welche:
- Moleküle der interzellulären Substanz hydrolysieren;
- den Abbau der extrazellulären Matrix verursachen;
- den Weg für die Invasion freimachen.
Welche spezifischen Chemoattraktanzien locken Tumorzellen bei der Migration an?
In den Quellen werden folgende Faktoren, die mit Chemotaxis und der Anlockung von Tumorzellen zusammenhängen, direkt genannt:
- Abbauprodukte von Fibronectin und Laminin — wirken als Chemoattraktanzien und ziehen Tumorzellen in die Matrixabbauzone.
- IGF I und IGF II — Beispiele für Faktoren, die Zielorgane zur Anlockung von Tumorzellen freisetzen können; Leber und Lunge produzieren diese in großer Menge.
Ebenfalls werden für den Organtropismus der Metastasierung Chemokinpaare genannt: Brustkrebszellen weisen ein hohes Niveau an Rezeptoren CXCR4 und CCR7 auf, während ihre Liganden CXCL12 und CCL21 in den Zielorganen — Lymphknoten und Lunge — in großer Menge enthalten sind.
Welche Metastasierungsstadien folgen auf das invasive Wachstum des Primärknotens?
Auf das invasive Wachstum des Primärknotens folgt die metastatische Kaskade, die folgende Stadien umfasst:
- Ablösung und Intravasation — Ablösung der Zelle vom Primärknoten, Invasion in die Gefäßwand und Eintritt in das Gefäßlumen.
- Embolie (Zirkulation) — Zirkulation der Tumorzelle im Blut- oder Lymphstrom und Adhäsion an das Gefäßendothel.
- Extravasation — Invasion der Zelle von innen in die Gefäßwand und Austritt in das umliegende Gewebe.
- Metastasenhildung — Zellteilung, Absiedlung an einem neuen Ort unter Bildung eines Sekundärtumors.
Zur Merkhilfe für die Ursachen der Invasion nutzen Sie die Abkürzung AD-CHAM: Adhäsion (vermindert), Destruktion (des umliegenden Gewebes), Chemotaxis (gerichtete Bewegung), Amöboide Bewegung (Gel-Sol-Zustand), Matrix (Synthese von Rezeptoren zur Verankerung).
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Was ist die Hauptfolge des invasiven Wachstums für das umliegende Gewebe?
Die Hauptfolge ist die Destruktion (Zerstörung) von Normalgewebe, während die Neoplasmazellen darin eindringen und voranschreiten.
Warum stoßen Tumorzellen einander ab?
Aufgrund der Zunahme der negativen Ladung an ihrer Oberfläche. Dies geschieht infolge der Fixierung negativ geladener Radikale und des Verlusts von Kationen (in erster Linie Calcium und Natrium).
Wie genau heftet sich die Tumorzelle bei der Bewegung an das Gewebe an?
Sie synthetisiert eine große Anzahl von Rezeptoren für Moleküle der extrazellulären Matrix (Laminin, Fibronectin). Dies ermöglicht es ihr, sich an Basalmembranen und Kollagen zu heften und diese als Unterlage für die Fortbewegung zu nutzen.
Welche Rolle spielt die Oberflächenspannung des Plasmolemms bei der Invasion?
Die Senkung der Oberflächenspannung des Plasmolemms ist eine Grundvoraussetzung für die Taxis. Sie erleichtert den Übergang des Zytosols vom Gel- in den Sol-Zustand, was die amöboide Bewegung der Zelle ermöglicht.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Die Rolle von Tumorenzymen bei der Hydrolyse von Molekülen der Interzellularsubstanz
- Mechanismen des Übergangs des Zytosols vom Gel- zum Sol-Zustand bei der amöboiden Bewegung
- Autokrine Stimulation der Motilität von Tumorzellen
- Abschwächung der Kontaktauslösung: Ursachen und Folgen
- Veränderung des Nukleinsäure- und Proteinstoffwechsels beim biochemischen Atypismus
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