Angiogenesis und Tumorwachstum: Die Verbindung verstehen

Alle Gewebe, einschließlich Tumoren, benötigen Sauerstoff und Nährstoffe zum Wachstum und Überleben. Gewebe bilden und ersetzen Blutgefäße bei Bedarf, wobei dieser Prozess durch eine komplexe Kaskade von Enzymen und chemischen Signalen reguliert wird. Ein charakteristisches Merkmal von Krebszellen ist ihre Fähigkeit, normale Kontrollen der Angiogenese – der Bildung neuer Blutgefäße – zu außer Kraft zu setzen. Ohne Einschränkungen bei der Nährstoffversorgung wächst der Tumor und metastasiert.

Was ist Angiogenese?

Angiogenese ist die Neubildung von Blutgefäßen. Blutgefäße transportieren Nährstoffe und Sauerstoff zu den Geweben und entfernen Kohlendioxid sowie Stoffwechselabfälle. Die Angiogenese ist mit dem Gewebewachstum abgestimmt und wird durch eine Reihe von Wachstumsfaktoren aus Proteinen und Enzymen reguliert.

Angiogenese und Tumorwachstum

Tumore müssen eine unabhängige Blutversorgung schaffen, um das unkontrollierte Wachstum und die Metastasierung von Krebszellen zu versorgen. Ohne die Fähigkeit, neue Blutgefäße zu bilden, wäre die Tumorgröße auf etwa 2 mm begrenzt. Tumore exprimieren Wachstumsfaktoren, die den angiogenen Prozess anregen.

Der Angiogenese-Prozess

Die Bildung von Blutgefäßen ist ein komplexer Prozess. Wachstumsfaktoren, die vom Tumor produziert werden, gelangen ins benachbarte Gewebe und binden an Rezeptoren auf bestehenden Blutgefäßen, so die Angiogenesis Foundation. Von den Rezeptoren aktivierte Oberflächenzellen senden chemische Signale an den Zellkern, der Enzyme freisetzt, die die Basalmembran oder eine die Blutgefäße umgebende Hülle auflösen. Die Blutgefäßzellen teilen sich und wandern durch die von den Enzymen geschaffenen Räume in Richtung des Tumors und bilden einen Spross. Weitere Enzyme am Tumor lösen das Gewebe vor dem Spross auf, während er in Richtung des Tumors wächst. Während der Spross sich verlängert, rollen sich die Zellen zu einem Schlauch. Muskelzellen bilden sich, um das neue Blutgefäß zu stützen, und schließen den Prozess ab.

Angiogenese-Inhibitoren

Angiogenese-Inhibitoren unterbrechen die Kaskade mit dem Ziel, das Tumorwachstum anzuhalten oder zu verlangsamen. Diese Wirkstoffe greifen die Krebszellen nicht direkt an. Drei Klassen von Inhibitoren konzentrieren sich jeweils auf einen anderen Aspekt des Prozesses. Matrix-Metalloproteinase-Inhibitoren (MMP-Inhibitoren) stören die Wirkung der Enzyme, die die Basalmembran auflösen. Endothelzell-Inhibitoren verhindern die Teilung von Blutgefäßen, die dann in Richtung des Tumors wandern. Die dritte Klasse, sogenannte Angiogenese-Aktivierungsinhibitoren, unterbricht die Angiogenesekaskade. Bevacizumab (Avastin) ist der einzige Angiogenese-Aktivierungsinhibitor, der von der US-amerikanischen Arzneimittelbehörde FDA für die Krebsbehandlung zugelassen ist.

Zukünftige Forschung

Angiogenese-Inhibitoren haben bei Patienten mit bestimmten fortgeschrittenen Krebsarten einen bescheidenen Effekt auf das Überleben, so das National Cancer Institute. Diese Wirkstoffe werden auch für den Einsatz in früheren Krebsstadien untersucht. Tumore neigen jedoch dazu, Resistenzen gegen Angiogenese-Inhibitoren zu entwickeln und die Produktion von Wachstumsfaktoren zu erhöhen, die nicht durch den spezifisch verwendeten Inhibitor beeinflusst werden.