Hilfe des Zellstoffwechsels
Ein besseres Verständnis des Stoffwechsels in Tumorzellen, die sich Medikamenten entziehen, könnte die Krebsbehandlung verbessern, laut neuen Forschungen der University of Cincinnati in Ohio.
Einige Tumore sind schwer zu behandeln, denn während sie zunächst auf Krebsmedikamente ansprechen, können einige Zellen überleben und neue Tumore säen.
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 Prozess, bekannt als Autophagie, liefert den Abfall in Zellkammern, die Lysosomen genannt werden. Diese enthalten verschiedene Arten von Enzymen für die Verdauung und den Abbau der verschiedenen Materialien.
Autophagie ist auch ein Überlebensmechanismus, der sich einschaltet, wenn die Nährstoffe knapp sind, und wieder ausschaltet, wenn die Nährstoffe ausreichend vorhanden sind.
“Wir haben festgestellt, dass der Zellstoffwechsel die Fähigkeit, mit der Autophagie zu beginnen, erheblich beeinflusst”, sagt die leitende Forscherin Carol Mercer, eine Professorin in der Abteilung für Hämatologie und Onkologie an der University of Cincinnati in Ohio.
Sie und ihre Kollegen berichten über ihre Ergebnisse – die “die dynamische und metabolische Regulation der Autophagie aufdecken” – in einem Beitrag, der jetzt in der Zeitschrift Cell Reports veröffentlicht wurde. (1)
Kontrolle der Autophagie
Zwei Arten von Enzymen kontrollieren die Autophagie in Zellen: die eine ist AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK) und die andere ist das Angriffsziel von Rapamycin (mTOR).
Bei einigen Krebsarten werden bereits Medikamente eingesetzt, die AMPK oder mTOR auslösen, und sie werden gegenwärtig auch für andere Krebsbehandlungen untersucht.
Aus diesen Gründen, erklärt Mercer, ist es “wichtig zu verstehen, wie sie diesen Tumorzell-Überlebensweg beeinflussen”.
Jede Zelle enthält winzige Kraftpakete, die Mitochondrien genannt werden und Energie für die Zellen erzeugen. Die Energieproduktion in den Mitochondrien erfolgt in mehreren Stufen, die jeweils einen Proteinkomplex umfassen. Die erste Stufe verwendet einen sogenannten mitochondrialen Komplex I. (2)
Menschen mit einem Defizit dieses Komplexes können verschiedene Gesundheitsprobleme entwickeln, darunter einige, die das Herz, die Leber, das Gehirn und die Nerven betreffen.
Mercer und ihre Kollegen zeigten, dass der mitochondriale Komplex I auch eine Schlüsselrolle bei der Auslösung und Steigerung der Autophagie und der Regulierung ihrer Dauer spielt.
Autophagie verhindern und fördern
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass genetische Fehler im mitochondrialen Komplex I die 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 steigern, die den mitochondrialen Stoffwechsel erhöhen”, so die Autoren.
Insgesamt zeigt die Studie neue Erkenntnisse über die dynamische Rolle des Zellstoffwechsels in der Autophagie und schlägt laut Mercer “neue therapeutische Strategien für Krebs, neurodegenerative und mitochondriale Erkrankungen” vor.
Die meiste Arbeit, um herauszufinden, wie der Stoffwechsel die Autophagie beeinflusst und wie man sie zur Steigerung oder Verminderung des Prozesses verwendet, wurde mit Hilfe von kultivierten Zellen durchgeführt.
Es baut auf früheren Arbeiten eines Mitglieds des Teams auf, das entdeckt hatte, dass die Hemmung von mTOR zwar Leberkrebs behandeln kann, aber auch die Autophagie erhöht.
Die Daten zeigen die Bedeutung des Stoffwechsels für die Regulation der Autophagie, erhöhen das Verständnis für klinisch relevante Medikamente, die für Krebs wichtig sind, und schlagen neue Strategien zur Steigerung oder Hemmung der Autophagie vor.
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