Neoplasie als Krankheitsmodell

Besonders bei der Tumordiagnostik: Mit den neu entwickelten targeted therapies wird die Labordiagnostik häufig zur Companion Diagnostik, d.h. sie hat eine direkte Konsequenz für die Therapie (Beispiel: Her2/neu-positive Mammakarzinome können mit Trastuzumab behandelt werden, sind sie negativ müssen sie mit zytostatischer Therapie behandelt werden).

Knochenmarksbiopsie: mittels Jamshidi-Punktion = Beckenkammstanze.Bevorzugte Punktionsstelle ist die SIPS zur Gewinnung einesKnochenmarksaspirats für die zytologische Untersuchung und eines Stanzzylinders für die Histologie.

Next generation sequencingFISHTumormarker

Die Therapie maligner Erkrankungen kann mit Medikamenten (Chemotherapie), Bestrahlung (Radiotherapie) oder chirurgisch erfolgen, oder verschiedene Verfahren kombinieren. Man unterscheidet folgende Strategien: 1. Neoadjuvante Therapie = Chemotherapie vor einem operativen Verfahren mit dem Ziel der Verkleinerung der Tumormasse zur besseren Resektion und um ggf. Mikrometastasen mit zu behandeln2. Adjuvante Therapie = nach erfolgter operativer oder anderweitiger Therapie mit Remission zur Verhinderung von Rezidiven3. Simultane Therapie = zeitl. Überlappend mit anderen Therapieformen, meist RadiotherapieAußerdem unterscheidet man zwischen kurativen Ansätzen und palliativen Therapiezielen, wie der Limitierung des Tumorwachstums und dessen potentielle Folgen und der Verbesserung der Lebensqualität des Patienten.Die Therapieschemata richten sich u.a. nach Tumorart, Grading, Staging und auch nach Erfahrung und Vorlieben des behandelnden Arztes.

Grundprinzipien für den Einsatz von Zytostatika: 1. Zytostatika sind zytotoxische Stoffe (Apoptose), Problem: Resistenzentwicklung (z. B. P-GP)2. Zytostatika werden meist in Kombinationen verabreicht und in mehreren Zyklen gegeben3. Wichtigste Nebenwirkungen betreffen Magen-Darmtrakt und Knochenmark, dosisabhängig! Wichtig: Komedikation zur Prophylaxe von Nebenwirkungen (z. B. Antiemetika)4. Eine exakte Diagnose, in der die genaue Art der Erkrankung berücksichtigt wird, ist Voraussetzung für eine rationale Therapie.5. Die Therapieregime sollten durch klinische Studien überprüft sein (in vitro Daten und Tierexperimente stellen die Grundlage dar, sind aber nicht aussagekräftig genug!!)Lernziel: Die verschiedenen Substanzklassen zur Behandlung von Neoplasien benennen können. Alkylantien, Antimetaboliten, Topoisomerasehemmstoffe, Mitosehemmer, Antibiotika (zusammen als Zytostatika bezeichnet), Monoklonale Antikörper, Signaltransduktionsinhibitoren ( = targeted therapies), Hormone und Zytokine Lernziel: Die Mechanismen der Tumortherapeutikaresistenz (verminderte Aufnahme/Aktivierung, verstärkte Inaktivierung/Auswärtstransport, erhöhte DNA-Reparatur, Überexpression von Zielproteinen, Hemmung der Apoptose) erklären können.►verminderte Aufnahme z.B. von Methotrexat durch verminderte Expression des Gens für einen Folattransporter; der Folsäureantagonist gelangt nicht mehr in die Tumorzelle, um dort die Thymin- und Purinsynthese zu manipulieren. Ein weiterer Mechanismus ist die verminderte Expression des Gens für einen Nukleosidtransporter, der Cytarabin, ein Pyrimidinanalogon in die Zelle transportiert. ► verstärkte Inaktvierung von z.B. Bleomycin durch vermehrte Synthese von Hydrolase oder von Cyclophosphamid durch vermehrte Synthese von einer Aldehyddehydrogenase.► verminderte Aktivierung von z.B. Prodrug Azathioprin zu 6-Mercaptopurin► verstärkte DNA-Reparatur-Mechanismen bei Gabe von Medikamenten, die eine direkte DNA-Schädigung bewirken (Alkylantien, Cisplatin) oder Reparaturmechanismen eigentlich inhibieren sollen (Topoisomerase-II-Inhibitoren).► veränderte Zielstruktur, z.B. der Topoisomerase-II, wodurch eine reduzierte Bindung und damit Wirkung des von Etoposid bewirkt wird.► Überexpression des Zielproteins, sodass z.B. Methotrexat nicht mehr Dihydrofolat-Reduktase genügend hemmen kann und die Stoffwechselschritte, an denen Folsäure beteiligt ist, trotzdem ablaufen können. Ein weiteres Beispiel ist die Überexpression des Schlüsselenzyms der Pyrimidin-Biosynthese, die Thymidilatsynthetase, die normalerweise von 5-FU gehemmt wird.► verstärkter Auswärtstransport durch vermehrte Expression des Gens für den Multi-Drug-Resistance Transporter MDR-1, sodass z.B. Mitosehemmer vermehrt aus der Zelle ausgeschleust werdenUAWs und deren Therapie:- Übelkeit/Erbrechen: Glukokortikoide, Serotoninantagonisten, Aprepitant (das Neuropeptid Substanz P löst durch Bindung an den NK-1-Rezeptor Erbrechen aus. Aprepitant ist NK-1-Rezeptorantagonist, reduziert v.a. das verzögerte Erbrechen). Transmitter, die bei Übelkeit relevant sind: ADHS-Neuro = Acetylcholin, Dopamin, Histamin, Serotonin, Neuropeptid Substanz P. ANE-Syndrom: Anorexie-Nausea-Emesis.- Knochenmetastasen und Hyperkalzämie: Bisphosphonate- Hämatotoxizität: Erythropoetin, G-CSF- Hyperurikämie: Rasburicase-Oxidation von Harnsäure in das besser wasserlösliche Allantoin- Hand-Fuß-Syndrom (erythematöse Hautveränderung an den Handflächen und Fußsohlen mit dolor, tumor, rubor): Analgetika, Kortikosteroide, Vitamin B6, 10% uridinhaltige Cremes; besonders bei targeted therapies auftretend.- Diarrhoe, GI-Blutungen- Alopezie- Leukopenie, Immunsuppression mit Infektionsrisiko, Thrombopenie mit Blutungsneigung, Anämie- erbgutschädigende Wirkung, Azoospermie, Amenorrhoe- Sekundärneoplasien- Knochenmarkstoxizität Therapielimitierend sind weniger als 3000 Leukos/mikroliterPrädiktive Faktoren zur Wirkung von Chemotherapeutika: - Mutation im KRAS-Gen führt dazu, dass monoklonale Antikörper als Therapieoption wegfallen

Erschwerte Trennung der DNA-Stränge = Replikation gehemmt

Alkylantien können in drei Gruppen aufgeteilt werden: Quervernetzung der DNA-Stränge1. Stickstoff-Lost-Derivate, z.B. Cyclophosphamid - Lymphome, Mamma-CA (Wegener-Granulomatose, Sklerodermie, SLE) - UAW: hämorrhagische Zystitis - Leuko-, Thrombopenie2. Alkylsulfonate z.B. Busulfan und Treosulfan3. Nitrosoharnstoffe, z.B. Carmustin und Dacarbazin

Cisplatin, Carboplatin, Oxaliplatin: - führen zu einer Quervernetzung der DNA-Stränge, Telomerasehemmer.- Bei Bronchial-CA, Ovarial-CA, Hodentumoren, Pleuramesotheliom, Colon-CA.- Nephro-, neuro- und ototoxisch.- KI: Niereninsuffizienz

Bleomycin, Doxorubicin, Anthracyclin:- DNA-Interkalation; Einlagerung zwischen zwei Basenpaare, Bindung an Topoisomerase-II-DNA-Komplex führt zu DNA-Strangbrüchen- B-Non-Hodgkin-Lymphome, Hodentumore, Morbus Hodgkin, AML- UAW: die gebleote Lunge =Lungenfibrose, Kardiotox.- KI: Lungenerkrankungen, kardiale Erkrankungen

z.B. Azathioprin, 6-Mercaptopurin (aktive Form von Azathioprin)

5-Fluorouracil, Gemcitabin:- Einbau falscher Bausteine in die DNA- kolorektales Karzinom, Mamma-CA, Pankreas-CA- UAW: Mukositis, Hand-Fuß-Syndrom- KI: Leuko-, Thrombopenie

Methotrexat (Merke: Leucovorin-Rescue = gemeinsame Gabe einer Hochdosis (normalerweise letal) Methotrexat zusammen mit Folsäure-Alternative Leucovorin (aktiviertes Vitamin B9), sodass die hohe Dosis Methotrexat die volle Wirkung auf Krebszellen hat, aber auf normale Zellen, mit einem langsameren Stoffwechsel möglichst keine) - kompetitive Hemmung des Enzyms Dihydrofolat-Reduktase; Inhibition der DNA-Synthese (durch Hemmung von Thymidin- und Purinsynthese)- nichtonkologische Anwendungen: 1x wöchentlich bei RA, Psoriasis, M. Wegener = Autoimmunerkrankungen), und bei ALL, Non-Hodgkin-Lymphom, Osteosarkom- UAW: Mukositis, Nephro-, Hepatotoxizität- KI: Leuko-, Thrombopenie, Niereninsuffizienz, LeberinsuffizienzCAVE! Interaktion mit organischen Säuren; NSAID, Penicilline, Sulfonamide verringern MTX- Ausscheidung und erhöhen dadurch die Toxizität!

"Spindelgifte" aka Vinca-Alkaloide, z.B. Vincristin, Vinblastin:- Hemmung der Ausbildung eines Spindelapparates- bei Lymphomen- UAW: periphereNeuropathie (Vin a Neuron), Nekrose bei Paravasat- KI: Leuko-, Thrombopenieund die Taxane, z.B. Paclitaxel:- Hemmung der Ausbildung des Spindelapparates- Mamma-CA, Ovarial-CA, NSCLC- UAW: periphere Neuropathie, allergische Reaktionen- KI: Neuropathie, Leuko-, Thrombopenie

Die Topoisomerasen überführen superhelikale DNA in entspannte DNA, indem sie einen (TI-I) oder beide (TI-II) Stränge der DNA schneiden und wieder zusammenfügen. Dadurch kann die entspannte DNA aufgetrennt und abgelesen, sowie repliziert werden.Topotecan (TI-1-Inhibitor) Etoposid (TI-2-Inhibitor) bei therapierefraktärem HodenkarzinomDurch die Topoisomeraseinhibitoren, kann die DNA nicht mehr entspannt werden und somit wird auch die Replikation verhindert.

Lernziele: In Abgrenzung zu den klassischen zytotoxischen Medikamenten neue und zielgerichtete Therapiemethoden benennen können.Monoklonale Antikörper (Rituximab, Trastuzumab, Bevacuzimab), Tyrosinkinaseinhibitoren (Imatinib, Sorafenib), Proteasominhibitoren (Bortezomib)Die grundlegenden Wirkmechanismen, die Grundzüge der klinischen Anwendung und UAW von gezielten Tumortherapeutika beschreiben können.Therapien, die an den Hallmarks, Enabling Characteristics oder an möglichen Future Hallmarks ansetzen.Telomerase Inhibitoren - Enabling replicative immortalityCDK-Inhibitoren - Evading growth suppressorsEGFR-Inhibitoren - Sustainiing proliferative signaling (Trastuzumab)Proapoptotische BH3 Mimetika - Resisting cell deathVEGFR Inhibitoren - Inducing angiogenesis (Bevacizumab)HGF/c-Met Inhibitoren - Activating invasion and metastasisPARP Inhibitoren - Genome instability and MutationSelective antiinflammatory drugs - Tumorpromoting inflammationAerobe Glykolyse-Inhibitoren - Deregulating cellular energeticsImmune-activating anti-CTLA4 mAb - Avoiding immune destructionMonoklonale AntikörperTrastuzumab:- Antikörper gegen HER2/neu (epidermal growth factor receptor 2) EGFR-Inhibitoren- Mamma CA mit HER2/neu Überexpression- UAW: Herzinsuffizienz, Hand-Fuß-Syndrom- KI: Herzinsuffizienz, Kombination mit AnthrazyklinenRituximab:- Antikörper gegen CD20; Aktivierung reifer B-Lymphozyten geht runter- B-Zell-Lymphome, meist in Kombi mit Chemo, RA Reserve Medikament- UAW: Immunsuppresiion, Infektionsreaktion, schwere allergische Hautreaktionen, progressive multifokale Leukenzephalopathie- KI: Herzinsuffizienz, schwere HerzerkrankungenBevacuzimab:- Antikörper gegen VEGF; Tumorangiogenese runter- kolorektales CA, Mamma CA, NSCLC- UAW: Wundheilungsstörungen, Magen-DArm-Perforation, Fistelbildung, Thrombembolie, Hypertonie, Hand-Fuß-Syndrom- KI: pulmonale Blutungen, Hämoptysen, unbehandelte ZNS-MetastasenNomenklatur der monoklonalen Antikörper:1. murine Antikörper -omab 2. chimäre Antikörper -ximab (nur der variable Teil des AK ist von der Maus)3. humanisierte Antikörper -zumab (nur noch die Antigenbindungsstelle ist von der Maus)4. vollständig humanisierte Antikörper -umab Small moleculesImatinib:- Tyrosinkinase-Inhibition; Wirkung auf bcr-abl-Kinase, Rezeptor für Stammzellfaktor (c-Kit), PDGF-Rezeptor- CML (bcr-abl-positiv, Philadelphia-Chromosom), GI-Stromatumor (c-Kit positiv)- UAW: Hämatotox., Kopfschmerz, MyalgieSorafenib: - Tyrosinkinase-Inhibition; Wirkung auf VEGFR, PDGFR und c-Kit- HCC- UAW: Hautausschlag, GI-Beschwerden, Kardiotox., Hand-Fuß-Syndrom- KI: CAVE bei QT-Zeit verlängernder BegleitmedikationBortezomib:- Proteasom-Inhibition; Apoptose- Multiples Myelom- Hämatotox., ANE-Syndrom, periphere Neuropathien, Parästhesien, Kopfschmerz

Tamoxifen; selektiver Estrogenrezeptor-Modulator (SERM)- östrogenantagonistisch auf Brustgewebe, östrogenagonistisch am Endometrium- bei hormonsensiblem Mamma-Karzinom- UAW: Thrombembolien, Endometriumhyperplasie (CAVE: Endometrium-CA), Sehstörungen- KI: ThrombembolienCAVE: Tamoxifen ist die inaktive Form des Wirkstoffs und wird über CYP2D6 aktiviert, d.h. gibt man es in Kombination mit starken CYP2D6-Inhibitoren (Fluoxetin; SSRI), entsteht weniger aktiver Metabolit.

WachstumsfaktorenInterferoneProleukin = Interleukin-2Proleukin wirkt immunregulatorisch. Die biologischen Aktivitäten von Aldesleukin und nativem humanem Il-2, einem natürlich vorkommenden Interleukin, sind vergleichbar. Die in-vivo-Gabe von Proleukin verursacht bei Tieren und Menschen dosisabhängig vielfältige immunologische Effekte. Es ist erwiesen, dass Aldesleukin in Maustumormodellen sowohl Wachstum als auch Ausbreitung von Tumoren inhibieren kann. Es ist noch nicht genau geklärt, über welchen Mechanismus die Aldesleukin-vermittelte Immunostimulation zur antitumoralen Aktivität führt.

Die CML ist die klonale Erkrankung einer hämatopoetischen Stammzelle mit autonomer Proliferation vorwiegend von Zellen der Granulozytopoese, Ausschwemmung aller Reifungsstadien. 95% aller CMLs sind bcr-abl positiv, das heißt, die Zellen haben eine balancierte Translokation von Chromosom 22 auf den langen Arm von 9 (=Philadelphia Chromosom), wodurch die Tyrosinkinase als Produkt des bcr-abl Gens transkribiert und translatiert werden kann. diagnosekriterien hauptkriterien, nicht alle positiv... zb biopsie haufih neg. aber plasma zellen im km, bioptischer nachweis, knochenmarksplasmozytose größer 30%, m- gradient igg größer 3,5 g/dl iga groser 2sonderfall solitäres Plasmozytom, das kurativ bestrahlt werden kann, sonst zytoreduktin entweder normal dosiert palliativ oder hochdosiert mit autologer stammzelltransplantation im anschluss, supportive therapiebestrahlung nur bei schmerzhaften osteolysen und drohenden knochenfrakturen, bisphosphonate ab Stadium 2, thalidomid wg antiangiogenesebortezomib inhibiert proteasomhemmt prolif, induziert apoptose, hemmt interaktion mit Symptome: HepatosplenomegalieUnklare Knochenschmerzenmäßige Anämieim Verlauf aseptisches Fieber, Thrombozytopenie; Thrombembolien und Blutungen, Anàmie, Gewichtsverlust, neue extramedulläre Herde, AZ schlechter, Hyperkalziämie, BSG rauf, Retentionsparameter (Kreatinin, Harnstoff, Harnsäure) raufZytologie: viele Granulozyten im Blutbild (im Praktikumsbeispiel >100.000), extreme linksverschiebung bis hin zu Promyelozyten oder sogar Myeloblasten, alle Zellreifungsstadien vertreten! DD reaktive Granulozytose: weniger starke Linksverschiebung; viele Stabkernige, aber kaum Vorläuferzellen - Ausnahme ist die schwere Sepsis, die allerdings mit starken klinischen Symptomen (Hypoperfusion, Hypotonie, Störung der Bewusstseinslage, metabolische Azidose, Oligurie >30ml/h, Thrombozytopenie <100.000/Mikroliter oder Thrombozytensturz >30% Abfall innerhalb 24h) einhergeht. Pat. mit CML und vorliegendem Blutbild kann durchaus symptomfrei sein.Therapie: ImatinibGenetik: Reziproke Translokation von Chromosom 22 auf Chromosom 9Philadelphia Chromosom90-95% der CML Patientan sind bcr-abl positivAb, ist eine Tyrosinkinase, deren Translation durch die Translokation gesteigert wird und die ihrerseits die Mitose und Proliferation der Zellen steigert.

Zusammenfassung Hallmarks of Cancer(= in mehreren Schritten erworbene biologische Fähigkeiten in der Entwicklung humaner Tumoren)1. Erhaltung proliferativer Signale / chronische Proliferation durch: - autokrine proliferative Stimulation- Stimulation von Stromazellen zur Ausschüttung von Wachstumsfaktoren- vermehrte Expression von Wachstumsfaktorrezeptoren- Strukturveränderungen, die zu ligandenunabhängiger Rezeptoraktivierung führen- Veränderungen an Molekülen der Signalkaskaden von Wachstums-Rezeptoren (z.B. gain-of-function Mutationen im B-Raf Protein, die zu einer konstitutiven Aktivierung der MAP-Kinase-Kaskade führen)- Unterbrechung negativer Feedback Mechanismen (z.B. loss-of-function Mutationen im Ras-Gen, die die intrinsische GTPase Aktivität und damit das negative Feedback des Ras-Proteins beeinträchtigen oder z.B. loss-of-function Mutationen in PTEN, einer Phosphatase, die normalerweise PIP3 zu PIP2 dephosphorylliert und damit das antiapoptotische Signal abschaltet, verstärken das PI3K Signal, was zur Tumorgenese beiträgt.CAVE: Ein zu hohes Level an proliferativen und antiapoptotischen Signalen kann zu einer entgegengesetzten Reaktion führne, sodass die Zellen in das sogenannte Seneszenzstadium eintreten (vergrößertes Zytoplasma, FEhlen von proliferativen Markern, Expression von beta-Galaktosidase). Diese paradoxe Reaktion scheint ein weiterer intrinsischer Mechanismus der Zellen gegen massives Signaling und damit Tumorgenese zu sein. Demzufolge scheint die onkogene Signalintensität ein Kompromiss zwischen maximaler proliferativer Stimulation und dem Vermeiden der Seneszenz zu sein. 2. Wachstumssuppression umgehen durch: - loss- or gain-of-function Mutationen in Rb und TP53, die in zwei komplementären, teils redundanten Regelkreisen den Zellzyklus regulieren = Entscheidung für Proliferation oder Apoptose/Seneszenz (Rb integriert verschiedene haptsächlich extrazelluläre Signale und "entscheidet" entweder für oder gegen das Fortschreiten der Zelle im Zellzyklus. TP53 integriert intrazelluläre Signale zu Genomschäden, Anzahl der Wachstumsfaktoren, Glucose, Oxigenierung etc. und kann den Zellzyklus anhalten, bei starker Schädigung sogar die Apoptose einleiten.)- Ausschalten / Umgehen der Kontaktinhibition (z.B. NF2 Genprodukt Merlin verbindet normalerweise Adhesine wie E-Cadherine mit transmembranen Rezeptor-Kinasen und steigert damit den Zell-Zell-Kontakt. Außerdem bindet Merlin Wachstumsfaktor-Rezeptoren und hemmt so deren Proliferationssignale oder z.B. das LKB1 epitheliale Polaritäts-Protein, das hilft, die Gewebeintegrität zu erhalten und gleicht sogar die erhöhte Produktion des Myc-onkogens aus, d.h. bei einem Ausfall werden die Zellen anfällig für Myc-induzierte Transformationen)- Umleiten des TGF-beta Signalwegs (dabei werden die antiproliferativen Effekte von TGF-beta durch einige Tumoren im späten Stadium "umgedeutet", um normales Gewebe zur epithelial-mesenchymalen Transition [EMT] zu bewegen)3. Zelltod widerstehen durch:- Erhöhung der Expression von antiapoptotischen Regulatoren (Bcl-2, Bcl-xL) oder Überlebenssignalen (Igf1/2)- verminderte Expression proapoptotischer Regulatoren (Bax, Bim, Puma)- Kurzschließen des ligandeninduzierten extrinsischen Todessignals- Autophagie (durch Mangelerscheinungen, Radiotherapie, Zytokine ausgelöster Stress kann dazu führen, dass die Krebszellen durch Autophagie auf eine Größe und einen Zustand schrumpfen, die zytoprotektiv wirken; so können sie persistieren und schließlich wieder wachsen, wenn der Stressor wegfällt)- Nekrosen mit proinflammatorischen und tumorgenem Potential (durch proinflammatorischen Signale von nekrotisierenden Zellen werden Entzündungszellen des Immunsystems rekrutiert. Diese können aber zur Angiogenese, Proliferation und Invasion in andere Gewebe beitragen, außerdem können nekrotisierende Zellen z.B. IL-1 freisetzen, das benachbarte Tumorzellen zur Proliferation anregt; Toleranz des Zelltods einiger Tumorzellen bringt einen Vorteil für die gesamte Population)4. Replikative Unsterblichkeit ermöglichen durch:- Verhinderung der Telomerverkürzung (realisiert durch Telomeraseaktivität (90% der Tumorzellen) oder einen selteneren Telomererhaltungsmechanismus. Bei subkritischer Telomerlänge gehen die Zellen als Schutzmechanismus in die Seneszenz, d.h., Tumorzellen ohne Telomeraseaktivität können die hohe Zellteilungsrate eigenltich nicht "überleben"CAVE: die Erosion der Telomere und darauffolgende end-to-end Fusionen von Chromosomen kann dazu führen, dass noch häufiger Mutationen auftreten; d.h. auch Tumorzellen ohne anfängliche Telomeraseaktivität können zu makroskopischen Tumoren heranwachsen, bzw. erwerben diese Fähigkeit im VerlaufAußerdem erfüllen Telomerase und ihr Protein TERT weitere Funktionen bei der Verstärkung der Zellproliferation und Apoptose-Resistenz, DNA-Reparaturmechanismen, etc.5. Angiogenese induzieren durch: - VEGF-Gen Expression (ausgelöst durch Hypoxie und onkogene Signale, VEGF Liganden, die in latenter Form in der EZM vorliegen und werden durch onkogene MMPs befreit und aktiviert, chronisch hochregulierte Expression von FGF)- Hochregulation der Expression angiogener Faktoren durch Ras und Myc- Hochregulation der Expression angiogener Faktoren durch inflammatorische Zellen (Zellen der angeborenen Immunität = Makrophagen, Neutros, Mastzellen, myeloide Progenitorzellen infiltriren Tumore und stoßen durch peritumorale Inflammation die Angiogenese an- Perizyten, die die Tumorneovaskularisation erhalten. Dem entgegen wirken endogene Angiogenese-Inhibitoren wie TSP-1, Angiostation, Endostatin, Gamstatin, Tumstatin; das Gleichgewicht ist normalerweise zugunsten der antiangiogenen Faktoren verschoben! Verlauf der Angiogenese: Aktivierung Endothelzellen durch GFs durch HIF-1alpha --> Abbau Basalmembran des bestehenden Blutgefäßes durch Proteinasen --> Migration und Proliferation von Endothelzellen in Richtung angiogenem Stimulus --> Bildung Basalmembran und Bildung von Anostomosen. Die gebildeten Gefäße bei der Tumorangiogenese sind unstrukturiert, unreif, weniger stabil und sehr permeabel!6. Aktivierung von Invasion und Metastasierung (mesenchymal, kollektive, amöboid) durch: - epithelial-mesenchymale Transition = EMT (Erwerb von Eigenschaften für Invasion, Apoptose-Resistenz und Dissemination, Verlust von Adhärenzkontakten = Unterdrückung von E-Cadherin Gen Expression), Morphologieveränderung von polygonal/epithelial zu spindelförmig/fibroblastisch, Expression von Matrix-degradierenden Enzymen, erhöhte Beweglichkeit)- Interaktion von Tumor- und Stromazellen (mesenchymale Stammzellen exprimieren CCL5, das invasives Verhalten von Tumorzellen auslöst, Makrophagen verhelfen zu lokaler Invasion durch die Bereitstellung von Metalloproteinasen und Cystein-Cathepsinproteinase - vermutlich aktiviert durch IL-4, In Brustkrebs stellen TAMs EGF zur Verfügung, wogegen die Krebszellen sie mit CSF-1 versorgen - die Interaktion führt zu Intravasation und Metastasierung- mesenchymal-epitheliale Transition =MET (wenn die Zellen eine neue Heimat gefunden haben, müssen sie sich wieder an die lokalen, stationären Bedingungen anpassen, vermutlich verläuft die EMT selten vollständig und muss so auch nur zum Teil wieder umgekehrt werden)- andere Formen der Metastasierung, bisher nicht gut erforscht (einerseits kollektive Metastasierung bei squamösen Tumoren; ganze Teile des Tumors metastasieren an einen anderen Ort, selten, vermutlich nicht besonders funkitonell, andererseits die amöboide Matastasierung; morphologische Plastizität erlaubt dem Tumor durch natürliche Interstitien zu rutschen und sich nicht selbst den Weg frei machen zu müssen)

Knudson-Two-Hit-Theorie: Entsprechend dieser Hypothese führt eine Kombination von genetischen Veränderungen zur Entstehung von Krebs. Aufgrund des diploiden Chromosomensatzes besitzen Menschen jeweils 2 Allele (Kopien) eines Gens auf homologen Chromosomen. Wird beispielsweise ein Allel eines bestimmten Tumorsuppressorgens durch Mutation oder Chromosomenverlust funktionsuntüchtig, verbleibt noch ein zweites Allel (Wildtyp-Allel) im Erbgut der Zellen. Erst die Schädigung dieses verbleibenden, zweiten Allels führt zur Tumorentstehung, was als "Verlust der Heterozygotie" (engl. "loss of heterozygosity"; LOH) bezeichnet wird.

Am Beispiel des Retinoblastoms: Beim hereditären Retinoblastom ist bereits ein Allel von der verantwortlichen Mutation betroffen. Es ist also nur noch eine Mutation, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 1:100.000 auftritt notwendig, um zu einer Tumorzelle zu führen. Beim sporadischen Retinoblastom ist die Mutation beider Allele notwendig, um zur Entartung zu führen. Siehe dazu auch Knudson-Two-Hit-Theorie.

Protoonkogene sind Gene normaler Zellen, die Wachstum und Differenzierung regulieren. Werden sie in einer Weise durch Mutationen verändert, die zu einer unkontrollierten Zellproliferation führen, werden sie zu zellulären Onkogenen (c-onc). Neben den zellulären Onkogenen gibts es auch virale Onkogene (v-onc). Einteilung der Protoonkogene in folgende Gruppen entsprechend der durch sie codierten Proteine:- Wachstumsfaktoren- Wachstumsfaktor Rezeptoren- G-Proteine- Nichtrezeptor-Tyrosinkinasen (Serin oder Threoninkinasen der MAP Kinasefamilie)- nukleäre TranskriptionsfaktorenAktivierungen von Protoonkogenen durch:• Punktmutationen (häufig) z.b. in RAS Genen (KRAS, HRAS oder NRAS) bei bis zu 85% der Pankreskarzinome und bis zu 50% der Colonkarzinome, meist in den Kodons 12, 13 oder 61, die den Verlust der GTPase Aktivität von Ras bewirken, sodass die Umwandlung von der GTP zur GDP Form blockiert wird. Dies bewirkt eine permanente Aktivierung von des Ras-Proteins und damit einständiges Wachstumsstimulierendes Signal in der Zelle.• Amplifikation ist das vermehrte Auftreten von DNA Abschnitten, entweder innerhalb eines Chromosoms, indem der Genabschnitt mehrmals hintereinander auftaucht; homogene Chromosomeverlängerung, die amplifizierten Bereiche sind als Homogeneously staining Regions anfärbbar. Sie können auch außerhalb des Chromosomens liegen, dann bilden sie als sogenannte Double Minutes ringförmige DNA Moleküle mit eigenem Origin of Replication, d.h. sie können eigenständig repliziert werden.• Rearrangements sind Mutationen, die durch Deletion, Inversion, Insertion, oder Transposition entstehen.• Translokation von Genabschnitten kann z.b. zu Fusionsgenen, wie bcr-abl führen, dessen Aktivitätslevel durch Verlust des inhibierenden N-terminalen Teils des Proteins verändert wird und durch den Bcr-Anteil konstitutiv aktiviert ist. Gleiches gilt für das Burkitt Lymphom, das durch eine Translokation von Chromosom 8 mit Chromosom 14,2 oder 22 begünstigt wird.

Gene, die durch Verlust oder Inaktivierung zur Tumorbilduug beitragen; das können nahezu alle Gene sein, deren Genprodukte das Wachstum einer Zelle reduzieren. Das erreichen sie durch: - Hemmung des Zellzyklus- Kopplung des Zellzyklus mit DNA Schädigug und Apoptose- Regulation von Zelladhäsion und MatrixdegenerationTumorsuppressorgen inaktivierende Mutationen sind häufig rezessiv, ha ein intaktes Allel meist ausreicht, um die suppresive Wirkung auf das Zellwachstum zu erhalten. Erst die Veränderung des zweiten Allels führt zum Verlust der suppressiven Wirkung. Siehe dazu auch Knudson-Two-Hit Theorie.Beispiele: - Retinoblastomgen, Rb-Protein, Retinoblastom- p53, p53-Protein, Li-Fraumeni-Syndrom (dominant-negative Mutation; eine inaktivierende Mutation in einem Allel reicht bereits, um die Zelle zu transformieren)

Tumorinduzierte Immunsupression (TGF-beta); anatomische Barrieren, Manipulation der Antigenpräsentation, chronische Entzündung

Apoptose-Inhibitoren wirken auf Ebene der Caspase-Aktivität;wichtigste Proteine für die Unterdrückung der Apoptose sind Bcl-2 und Bcl-xL und die IAPs (Inhibitor of Apoptosis Protein), z.B. XIAP, c-IAP-1 und -2 (hemmen die Caspasen 3,7 und die Procaspase 9. Survivin inhibiert 3,7 und 9).

Durch Hypoxie im schnell wachsenden Tumorgewebe wird HIF-1 angesprochen und induziert die Expression von VEGF, der wiederum das Aussprossen neuer Kapillare aus einem bereits vorhandenen Gefäßsystem in den Tumor bewirkt. Weiterhin wirkt die Auflösung von EZM und vaskulärer Basalmembran der umgebenden Gefäße durch MMP proangiogen; die Endothelzellen und Perizyten lösen sich aus ihrem vorherigen Verbund und wandern in Richtung des Angiogenen Stimumulus. Die Endothelzellen proliferieren dabei und bilden unter Rekrutierung glatter Muskelzellen gefäßähnliche Strukturen.Je höher die Gefäßdichte, desto schlechter ist oftmals die Prognose.Angiogenestimulatoren: VEGFAngiopoietinFGFAngiogeninPDGFEGFIL-8G-CSFTNF-alphaetc etc.

Nur maligne Tumoren metastasieren.In den Tumorzellen wird dabei ein Programm induziert, bei dem ein embryonales Geexpressionsmuster aktiviert wird. Dieses führt zur epithelialen mesenchymalen Transmission (EMT), d.h. dieZellen verlieren dabei die Eigenshaften einer Epithelzelle und nehmen die einer Mesenchymzelle an. U.a. kommt es dabei zu einer Repression der E-Cadherin Expression, was den Tumorzellen die freie Beweglichtkeit im Körper ermöglicht.Die Metastasierung erfolgt in 4 Schritten: Invasion; Lösen aus dem Primartumorverband, Durchdringen von EZM und Basalmembran, sowie BGW mithilfe von MMPs, Cysteinproteasen und PAI-System.Intravasation; Tumorzellen in Blutgrfäßen, Interaktion mit Integrinen, Cadherinen, und anderen Zelladhäsionsmolekülenund dadurch ausgelöste Signaltransduktionswege wichtig für Motilität, Verteilung der Tumorzellen.Extravasation; Interaktion der Tumorzellen mit den Kapillarendothelzellen über prinzipiell gleiche Mechanismen wie Intravasation. Etablierung des Tumorzellklons in sekundären Organen.Manifestation; erneut Proliferation und Angiogenense, dieMetastase wachst und manifestiert sich.

Hierbei werden 3 Phasen unterschieden, die in der Realität nur schwer voneinander abgrenzbar sind. Initiationsphase, in der es zu DNA Schäden in einer Zelle kommt, aufgrund derer die Zelle proliferiert. Z.B. durch genetische Prädisposition, spontane Mutationen, mutagene Substanzen, virale oder physikalische Noxen. Promotionsphase, in der durch klonale Proliferation immer mehr entartete (transformierte) Zellen entstehen, ohne dass ein Tumor nachweisbar ist (Latenzphase). In dieser Phase können Protoonkogene (z.B. einige Stoffe in Zigarettenrauch, Alkohol, etc.) das Fortschreiten induzieren und/oder verstärken. Progressionsphase; der Tumor ist nachweisbar und dehnt sich auf andere Organe und Gewebe aus- er metastasiert. Angiogenese, "Antiapoptose"

Grundlage ist ebenfalls die klonale Natur von Tumoren, allerdings geht das Mehrschrittmodell davon aus, dass die entarteten Zellen weitere Mutationen erwerben, die ihnen abermals einen Wachstumsvorteil verschaffen und durch die sie sich immer weiter vom Ausgangsgewebe entfernen.Beispiel: Die Inaktivierung des APC-Signalwegs (Adenoma Polyposis Coli) in Kolonzellen scheint die Polypenbildung im Kolon zu bewirken. Weitere Mutationen, in K-RAS-, DCC- und p53-Gen führen dann zur Ausprägung des Kolonkarzinoms.

Viren allein reichen für die Entwicklung von Krebserkrankungen nicht aus, bestimmte menschliche Krebserkrankungen sind aber virusassoziiert.• Burkitt-Lymphom und Ebstein-Barr-Virus• hepatozelluläres Karzinom und Hepatitisviren• Cervixkarzinom und HPV• T-Zell-Leukämie und HTLV-1Im Detail unterschiedliche Wirkmechanismen, aber gemeinsam ist die Aktivierung wachstumsfördernder Signalwege oder eini Inhibition von Tumorsuppressorgenprodukten in den infizierten Zellen.

Beschreibung der anatomischen Ausbreitung eines malignen Tumors unter Berücksichtigung von1. Ausbreitung des Primärtumors Tx (kann nicht beurteilt werden), Tis (Carcinoma in situ), T1 (Gewebeinfiltration auf Submucosa beschränkt)-T4 (organübergreifende Infiltration)2. Fehlen oder Vorhandensein und Ausbreitung von regionären Lymphknotenmetastasen Nx (kann nicht beurteilt werden), N0 (kein regionärer Lymphknotenbefall, N+ (nicht zu beurteilende Anzahl befallener LK), N1-N3 (zunehmender Befall, genaue Anzahlen den jeweiligen Leitlinien zu entnehmen.3. Fernmetastasen M0 (keine) oder M1 (Fernmetastasen)Die Klassifikation ist wichtig um eine prognostische Aussage zu machen, nach Festlegung des TNM-Stadiums erfolgt die Einteilung in UICC-Stadien, hat Einfluss auf den therapeutischen Verlauf, dient dem Informationsaustausch der behandelnden Parteien und der Verlaufskontrolle und Auswertung maligner Tumorerkrankungen.Eine TNM Klassifikation kann erst durch die Histologie bestätigt werden (pTNM). Entsprechend der Klassifikation und des Gradings wird das Stadium bestimmt.

Histopathologisches Grading gibt an, wie stark das Tumorgewebe vom umgebenden Ursprungsgewebe abweicht. Teilweise lässt sich ein Zusammenhang zwischen Differenzierungsgrad und Malignität des Tumors feststellen.Gx = Differenzierungsgrad nicht bestimmtbarG1 = gut differenziertG2 = mäßig differenziertG3 = schlecht differenziertG4 = undifferenziert

ki-67 ist ein Marker für die Bestimmung der Zellteilungsrate und somit der Wachstumsgeschwindigkeit des Tumors.

UICC-Stadien (Union Internationale Contre le Cancer)Stadium I - darunter fallen alle T1, T2 mit N0 und M0Stadium IIA - darunter fallen alle T3 mit N0 und M0Stadium IIB - darunter fallen alle T4 mit N0 und M0Stadium IIIA - darunter fallen alle T1, T2 mit N1, aber M0Stadium IIIB - darunter fallen alle T3, T4 mit N1, aber M0Stadium IIIC - darunter fällt jedes T mit N2, aber M0Stadium IV - darunter fällt jedes T mit egal welchem N mit M1 (jeder metastasierte Tumor)