Krebs – Entstehung eines Tumors

Hallo! Willkommen zum Video zum Thema Krebs. Als erstes gehen wir auf die Eigenschaften von Krebszellen ein. Danach reden wir über Tumore und die Tumorprogression. Danach besprechen wir die Kontrolle der Zellteilung und gehen auf die Ursachen ein, wieso es zu einer unkontrollierten Zellteilung bei Krebszellen kommt. Wir besprechen auch, welche Gene bei der Krebsentstehung eine Rolle spielen. Die Voraussetzungen, um das Video ideal zu verstehen, sind Kenntnisse über die Genexpression, Mutationen und den Zellzyklus. Unter Krebs versteht man einen Sammelbegriff für Krankheiten, bei denen sich die Zellen unkontrolliert teilen und ihre normale Funktion verlieren. Zu den charakteristischen Merkmalen von Krebszellen gehören also: unkontrollierte Zellteilung, unkontrolliertes Wachstum, Verlust der Funktion und der Spezialisierung und es kommt zu einer Deaktivierung der Apoptose, des gezielten, programmierten Zelltods. Durch die unkontrollierte Vermehrung der Krebszellen entsteht ein Tumor, also eine Geschwulst aus Körpergewebe. Man unterscheidet dabei zwischen gutartigen und bösartigen Tumoren. Ein gutartiger Tumor wächst langsam. Er dringt nicht in das umliegende Gewebe ein. Bösartige Tumoren wachsen hingegen in das gesunde Gewebe ein. Dabei können Tumorzellen über Blut und Lymphe in andere Körperbereiche vordringen und dort Tochtertumore bilden. Man spricht in diesem Fall von Metastasenbildung. Wir wiederholen jetzt die Kontrolle der Zellteilung: Jede Körperzelle durchläuft einen Zellzyklus. Wie du bereits weißt, gliedert er sich in die Mitose, die Cytokinese, bei der letztendlich zwei Zellen entstehen, und die zwischengeschaltete Interphase, die sich in G1-, S- und G2-Phase gliedert. Der Zellzyklus wird von inneren und äußeren Signalen gesteuert. Eine wichtige Rolle spielen hierbei die sogenannten Wachstumsfaktoren. Das sind Proteine, die spezifisch das Wachstum und die Teilung eines bestimmten Zelltyps kontrollieren. Außerdem gibt es in der Zelle am Übergang von einer Phase zu nächsten Qualitätsprüfungen. Diese Kontrollpunkte, auch Checkpoints genannt, werden nur dann passiert, wenn der vorhergehende Arbeitsschritt vollständig und korrekt ausgeführt wurde. Dabei sind spezielle Enzyme beteiligt. Sie werden als Cycline bezeichnet. Sie helfen bei der Kontrolle des Ablaufs des Zellzyklus. Zu bestimmten Zeiten im Zellzyklus bilden die Cycline Komplexe, deren Aktivierung beziehungsweise Deaktivierung unter anderem durch Wachstumshormone gesteuert wird. Außerdem kommt es zu einer Kontrolle durch die genannten Proto-Onkogene, auf die wir jetzt zu sprechen kommen. Bei der Kontrolle der Zellteilung sind vor allem zwei Typen von Genen beteiligt. Die Proto-Onkogene kodieren für Proteine, die das normale Zellwachstum und die Zellteilung stimulieren. Sie sind sehr wichtig für den richtigen Ablauf der Zellteilung. Proto-Onkogene kodieren zum Beispiel für Wachstumsfaktoren. Die zweite Gruppe der Gene, die eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Zellteilung haben, sind die Tumorsuppressorgene. Tumorsupressorgene kodieren für Proteine, die das Zellwachstum hemmen und die Apoptose auslösen. Der Name wurde gewählt, weil die Tumorsuppressorgene die Entstehung eines Tumors verhindern. Wie wird aus einer gesunden Zelle also eine Krebszelle? Aus den bereits gelernten Informationen weißt du, es muss eine Veränderung im Erbmaterial geben, genauer gesagt in den Genen, die wir gerade besprochen haben. Dabei sind in der Regel Mutagene beteiligt. Mutagene erzeugen Veränderungen im Erbmaterial. Sie führen also zu Mutationen. Die erste Art von Mutagenen sind die chemischen Mutagene. Wird eine Substanz als „karzinogen‟ bezeichnet, so ist sie krebserregend. Dazu zählen eine Vielzahl von karzinogenen Substanzen, darunter sind einige zum Beispiel in Zigaretten enthalten. Außerdem gibt es physikalische Mutagene. Dazu zählt zum Beispiel die UV-Strahlung, die radioaktive Strahlung und die Röntgenstrahlung. Alle diese drei Arten von Strahlung können das Krebsrisiko erhöhen. Damit eine gesunde Zelle zu einer Krebszelle wird, muss also ein Proto-Onkogen durch eine Mutation in ein Onkogen umgewandelt werden. Ein Onkogen ist ein Krebsgen. Zum Beispiel kann durch eine Punktmutation ein Wachstumsfaktor entstehen, der aktiver als das normale Protein ist, man spricht von einem hyperaktiven Protein. Dieses hyperaktive Protein kann zu einem erhöhten Zellwachstum und einer erhöhten Zellteilungsrate führen, mit anderen Worten zur Krebsbildung. Außerdem kann durch eine Genamplifikation das Proto-Onkogen in ungewöhnlich vielen Kopien vorliegen. Dadurch resultiert ein Überschuss des normalen Proteins. Durch die erhöhte Anzahl der Wachstumsfaktoren wird die Wachstums- und Zellteilungsrate ebenfalls erhöht und es kommt zu Krebsbildung. Eine weitere Möglichkeit ist die Translokation. Darunter versteht man die Verlagerung eines Genabschnitts an einen anderen Ort in der DNA. Dieser Prozess kann zur Folge haben, dass ein Proto-Onkogen von einem besonders aktiven Promotor eingebaut wird. Dadurch kommt es auch zum Überschuss des normalen Proteins. Auch in diesem Fall wird die Zellwachstums- und Zellteilungsrate erhöht und es wird Krebs entstehen. In allen drei Fällen wurde das Proto-Onkogen in ein Onkogen, also in ein Krebsgen, umgewandelt. Wir kommen jetzt auf die Tumorsuppressorgene zu sprechen: Wie du bereits weißt, kodieren Tumorsuppressorgene Proteine, die das Zellwachstum hemmen. Wenn ein Tumorsuppressorgen aufgrund einer Mutation defekt ist, können diese Proteine das Zellwachstum nicht mehr hemmen. Wir fassen die genetischen Ursachen von Krebs zusammen: Es gibt zwei Arten von Genen, die bei der Kontrolle des normalen Zellzyklus beteiligt sind. Proto-Onkogene kodieren für Proteine, die den Zellzyklus stimulieren. Die Tumorsuppressorgene kodieren hingegen für Proteine, die den Zellzyklus hemmen. Wie du bereits weißt, trägt jede diploide Körperzelle zwei homologe Chromosomen mit den gleichen Genen. Somit liegen immer zwei Allele vor. Mutationen in einem Proto-Onkogen zum Onkogen verhalten sich dominant. Bereits ein mutiertes Allel bewirkt, dass ein hyperaktives Protein gebildet werden kann, das den Zellzyklus übermäßig stimuliert. Solange die Tumorsuppressorgene aktiv sind, liegen jedoch weiterhin Proteine vor, die den Zellzyklus hemmen können. Somit verhindern die Tumorsuppressorgene die Entstehung von Krebs und somit eines Tumors. Mutationen, die ein Tumorsuppressorgen unwirksam machen, sind rezessiv. Wenn nur ein Allel mutiert ist, liegen trotzdem noch intakte Proteine vor, die den Zellzyklus hemmen. Erst wenn beide Allele mutiert sind, liegen keine hemmenden Proteine mehr vor. In dem Fall, dass in beiden Genen, also in den Proto-Onkogenen und in den Tumorsuppressorgenen, Mutationen vorliegen, kann die gesunde Zelle zu einer Krebszelle mutieren. Man spricht auch von der Zwei-Treffer-Theorie. Die Zwei-Treffer-Theorie geht davon aus, dass mindesten zwei Mutationen notwendig sind, um Zellen zu Krebszellen entarten zu lassen. Wir kommen jetzt zur Zusammenfassung des Videos: Krebs ist die Folge von genetischen Veränderungen, die den Zellzyklus beeinflussen. Eine Krebszelle wird charakterisiert durch ihre unkontrollierte Vermehrung und das unkontrollierte Wachstum. Dabei verliert sie ihre Funktion beziehungsweise Spezialisierung. Außerdem kommt es zur Deaktivierung der Apoptose, also des programmierten Zelltods. Wir haben danach über die Tumorprogression und die Metastasenbildung geredet. Danach ging es um die Kontrolle des Zellzyklus. Der Zellzyklus wird von stimulierenden und hemmenden Proteinen kontrolliert. Danach haben wir über die genetischen Ursachen der Krebsentstehung geredet. Proto-Onkogene kodieren für Proteine, die den Zellzyklus stimulieren. Tumorsuppressorgene kodieren für Proteine, die den Zellzyklus hemmen. Wir haben über die Zwei-Treffer-Theorie geredet. Mutationen in einem Proto-Onkogen verhalten sich dominant. Dadurch wird ein Proto-Onkogen zu einem Onkogen. Mutationen in einem Tumorsuppressorgen verhalten sich hingegen rezessiv. Wenn in beiden Genen eine Mutation vorliegt, kommt es zur Krebsentstehung. Danke für deine Aufmerksamkeit. Bis zum nächsten Video, tschüss!