Identifizierung der Krebsart durch den Pathologen
Seneszenz: Verlust der Teilungs- und Wachstumskraft einer Zelle. |
Normale, hochdifferenzierte Zellen teilen sich nicht. Diese Fähigkeit, die Proliferation zu stoppen, wird als „Zellalterung“ bezeichnet. |
Dies könnte ein Mechanismus zur Vorbeugung der Krebsentstehung sein. Die Zellalterung in menschlichen Zellen wird durch die Verkürzung der Telomere verursacht. Telomere sind die sich wiederholenden DNA-Sequenzen und die damit verbundenen Proteine, die das Ende jedes Chromosoms verschließen. |
Das Enzym „Telomerase“ hält diese repetitiven Telomersequenzen aufrecht. In erwachsenen menschlichen Zellen ist das Gen, das für die katalytische Untereinheit Telomerase kodiert, ausgeschaltet oder nicht vollständig aktiviert, daher neigen die Telomere in diesen Zellen dazu, bei jeder Zellteilung etwas kürzer zu werden, und schließlich kann die Telomerkappe auf dem Chromosom gefährlich verkürzt werden, wodurch der Zellzyklus gestoppt wird und eine Zellteilung verhindert wird, solange die Zelle beschädigte oder unzureichende DNA enthält. In normalen Zellen, die noch funktionsfähiges p53 produzieren und über intakte Zellzyklus-Checkpoints verfügen, führt diese Verkürzung der Telomerase zu einem Stillstand der Zellteilung, d.h. zu „replikativer Seneszenz“. |
In Krebszellen oder Krebsvorstufenzellen, die Mutationen in p53 oder bestimmten Zellzyklus-Checkpoint-Proteinen aufweisen, werden die Verkürzung der Telomerase und das erzeugte Signal möglicherweise ignoriert und der Zellzyklus schreitet fort, was zu massiven Chromosomenschäden führt. Die angesammelten Mutationen können die Krebsentwicklung fördern. |
Normales Zellwachstum und Differenzierung
Die Anzahl der Zellen in einem mehrzelligen Organismus wird normalerweise streng kontrolliert, wobei ein Gleichgewicht zwischen der Zellteilungs- und Differenzierungsrate und der Zelltodrate besteht. |
Im voll entwickelten menschlichen Körper ändert sich die Gesamtzahl der differenzierten funktionellen Zellen, aus denen ein bestimmtes Gewebe besteht, nicht wesentlich, wobei die meisten Gewebezellpopulationen einem langsamen Zellerneuerungsprozess durch Zellteilung oder -differenzierung sowie Zelltod unterliegen. |
Da Krebs durch eine Störung der Kontrolle des Zellwachstums und der Zelldifferenzierung verursacht wird, ist es wichtig, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die den normalen Zellzyklus regulieren und den Zelltod kontrollieren. |
Manche Zellen bleiben während der gesamten Lebensdauer des Organismus bestehen, ohne sich zu teilen . Dazu gehören Nervenzellen, Herzmuskelzellen, Sinneszellen für Licht. |
Durch Zelltod oder Schädigung verloren gegangene Zellen anderer Gewebe werden entweder durch Teilung reifer Zellen oder durch Differenzierung von Stammzellen ersetzt. |
Die Leber ist ein Beispiel für ein Gewebe, das sich nur langsam erneuert. Nach einer Leberschädigung teilen sich die Zellen einfach, um Tochterzellen desselben Typs zu produzieren. In Geweben wie dem Darmepithel, dem hämatopoetischen System oder der Haut, die sich sehr schnell erneuern, werden beschädigte Zellen rasch durch die Differenzierung adulter Stammzellen ersetzt. |
Stammzellen sind per Definition nicht terminal differenziert und können sich während der gesamten Lebensdauer eines Organismus teilen. Pools von Stammzellen bringen Nachkommen hervor, die sich in spezialisiertere Zellen differenzieren, und andere, die Stammzellen mit der Fähigkeit zur Selbsterneuerung bleiben. |
Die terminale Differenzierung dieser Vorläuferzellen wird durch Wachstumsfaktoren und Zytokine stimuliert, was zu einer zellulären Spezialisierung in Bezug auf Zellstruktur und -funktion führt, die für den Gewebetyp spezifisch ist. Diese hochdifferenzierten Zellen, aus denen ein funktionsfähiges Gewebe besteht, behalten im Allgemeinen ihre spezifischen Eigenschaften, selbst wenn sie in eine neue Umgebung gebracht werden, und wandeln sich nicht in einen anderen Zelltyp um. |
Störungen bei der Regulierung der Zellteilung und -differenzierung oder der Zelltod haben schwerwiegende Auswirkungen auf die Gewebe- oder Organfunktion. |
Krebs ist das Produkt der unkontrollierten Vermehrung einer einzelnen Zelle und resultiert oft aus dem Verlust der Kontrolle über die Zellteilung in Verbindung mit einem Mangel an Apoptose (programmierter Zelltod). |
Jede Phase des Zellzyklus wird streng kontrolliert und verfügt über einen bestimmten Satz von Kontrollpunkten, an denen der Zellzyklus gestoppt werden kann. |
Die wichtigsten Kontrollpunkte in einem Zellzyklus sind der Kontrollpunkt G1 unmittelbar vor dem Eintritt in die S-Phase und der Kontrollpunkt G2 unmittelbar vor dem Eintritt in die Mitose. |
Wenn die Umweltbedingungen eine Zellteilung nicht zulassen, stoppen die meisten Zellen bei G1, da dies der Punkt ist, an dem die Zelle, wenn sie nicht stoppt, mit der S-Phase der DNA-Replikation beginnt. |
Die Kontrollpunkte G1 und G2 können sowohl durch spezifische intrazelluläre Proteine als auch durch extrazelluläre Reize reguliert werden. In den meisten eukaryotischen Zellen sind die Kontrollpunkte G1 und G2 Zeitpunkte, an denen der Zellzyklus angehalten werden kann, wenn die vorherigen Zellzyklusereignisse noch nicht abgeschlossen sind. |
Der G1-Kontrollpunkt verhindert den Eintritt in die S- oder Synthesephase, wenn DNA-Mutationen oder -Fehler erkannt werden. |
Das Fortschreiten vom G2-Kontrollpunkt in die Mitose kann verhindert werden, wenn die DNA nicht ausreichend und vollständig repliziert wurde oder die Chromosomentrennung in der Mitose aufgrund unvollständiger Anheftung der Chromosomen an die mitotische Spindel verzögert wird. |
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