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Fachbereichsarbeit

Krebs: Entstehung und Prävention

2.592 / ~12 sternsternsternsternstern_0.5 Lucia B. . 2017
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Fachbereichsarbeit
Biowissenschaften

Fritz-Ruoff-Schule Nürtingen

Note: 1,0 , Prof.: Dr. Keller, Jahr: 2015

Lucia B. ©
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sternsternsternsternstern_0.5
ID# 70619







Krebs

Entstehung & Prävention



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Inhalt

Definition 2

Tumoren 2

Merkmale maligner Tumoren 2

Tumorgenese 3

DNA - Schäden 4

Entstehung einer Tumorzelle 5

Zellkommunikation 5

Proliferation 6

Differenzierung 6

Immunologischer Faktor 7

Krebsauslöser 7

Auswirkung auf den Organismus 8

Prävention 8

Quellen 10

Internetquellen 10

Literaturquellen 10

Abbildungsverzeichnis 10

Selbstständigkeitserklärung 11


Krebs

Definition

Die Bezeichnung Krebs ist ein Sammelbegriff für die Gruppe der malignen (bösartigen) Tumorerkrankungen. Ihr gemeinsames Merkmal ist das unkontrollierte Wachstum von Tumorzellen, die invasiv gesundes Gewebe verdrängen und zerstören können.1

Tumoren

Als „Tumoren“ im weiteren Sinne bezeichnet man eine umschriebene (lokalisierte) Volumenzunahme eines Gewebes, gleichgültig, wie sie zustande gekommen ist. In der Medizin wird der Begriff „Tumor“ mit „Geschwulst“ gleichgesetzt.
Im engeren Sinne versteht man unter einem Tumor eine abnorme Gewebsmasse, die auf eine autonome(eigenständig), progressive (fortschreitend) und überschießende Proliferation (Vermehrung) körpereigener Zellen zurückgeht, sich weder strukturell noch funktionell in das Normalgewebe eingliedert und auch dann noch weiter wächst, wenn der auslösende Reiz nicht mehr wirksam ist.

Die Begriffe Tumor, Geschwulst und Neoplasie (Neubildung) können synonym verwendet werden, sagen allerdings nichts über das biologische Verhalten (Dignität) eines Tumors aus, was sich am besten aus dem klinischen Verlauf beurteilen lässt. Diesbezüglich unterscheidet man benigne, semimaligne und maligne Tumoren.

Benigne Tumoren

Gutartige oder auch benigne (ungefährliche) Tumoren wachsen verhältnismäßig langsam, sind wenig entdifferenziert, verdrängen umliegendes Gewebe ohne es zu durchdringen, infiltrieren keine Gefäße und bilden daher keine Metastasen. Nach chirurgischer Entfernung treten die Geschwülste nicht wieder auf und führen unbehandelt nicht zum Tode des Erkrankten, es sei denn die Verdrängung des umliegenden Gewebes stört vitale Funktionen, zum Beispiel bei Hirntumoren oder dass er durch exzessive Hormonproduktion den Funktionsstoffwechsel aus dem Gleichgewicht bringt.2

Merkmale maligner Tumoren

Bösartige oder auch maligne Tumore wachsen in charakteristischer Weise schnell, dringen in die unmittelbare Umgebung ein (Infiltration) und zerstören deren histologische Ordnung (Destruktiv).
Maligne Tumoren neigen dazu sich entlang histologischer Leitstrukturen ( z.B. Nervenscheiden) auszubreiten und in Lymph- oder Blutgefäße einzubrechen (Invasion).

Dadurch kommen die Tumorzellen in andere Organe und bilden Tochtergeschwülste (Matastasen).

Klinische Symptome gibt es bei malignen Tumoren immer, diese treten jedoch leider meist erst im fortgeschrittenen Stadium auf.


Benigner Tumor

Maligner Tumor

Alter

Bevorzugt Jugendliche

Bevorzugt ältere Menschen

Symptome

Symptomarm

Symptomreich (aber spät)

Verlauf

Lang, nicht tödlich

Kurz, tödlich

Metastasen

fehlen

Häufig

Rezidive

Selten

Häufig

Wachstumsform

Expansiv, verdrängend

Infiltrierend, invasiv, destruktiv

Tumorkapsel

vorhanden

Fehlt

Zellgröße,-form

einheitlich

uneinheitlich

Zellgehalt

niedrig

Hoch

Mitosen

fehlen

Häufig

DNA-Gehalt

regelrecht

Vermehrt

3

Tumorgenese

Eine Charakteristische Eigenschaft von Tumorzellen ist die unkontrollierte Vermehrung. Ein Tumor kann somit erst dann entstehen, wenn die Kontrolle über Replikation von Kernmaterial und Zellteilung verloren geht. Da die Tumoreigenschaften auch an die Tochterzellen weitergegeben werden, muss eine Änderung der DNA vorliegen.4

Als genetische Erkrankung beruht Krebs letztlich auf einer „Anarchie“ der ansonsten exakt regulierten Entwicklung und Vermehrung von Zellen. Diese Anarchie ist das Resultat eines in mehreren Schritten verlaufenden Prozesses, der durch Noxen ausgelöst werden kann.5

Noxe: eine Substanz oder ein Ereignis, das einem biologischenOrganismus Schäden zufügt. Im weiteren Sinn versteht man unter einer "Noxe" jede Art von Krankheitsursache. Bsp Toxine, Strahlung, Viren6

Bis aus gesunden Zellen Tumorzellen werden, vergehen oftmals viele Jahre bis Jahrzehnte. Zwei Modelle, die diese langjährige Entwicklung beschreiben, sind von besonderer Bedeutung:

  • Das "klonale Evolutionsmodell" oder stochastische Modell lehnt sich an Darwins Evolutionstheorie an: In einer Zelle entsteht eine zufällige Veränderung des Erbmaterials, die dieser ein schnelleres Wachstum oder einen anderen "Ãœberlebensvorteil" ermöglicht. Durch ein zweites zufälliges Ereignis erlangt eine von dieser Zelle abstammende Tochterzelle erneut einen Vorteil und so weiter, bis ein Tumor entsteht, dessen Eigenschaften sich deutlich von denen des Ausgangsgewebes unterscheiden.

    Dieses Modell besagt, dass das Fortschreiten des Tumorwachstums und die Bildung von Metastasen praktisch von jeder Zelle des Tumors ausgehen können.

  • das "Modell der Tumorstammzelle". Es besagt, dass Tumoren durch schrittweise Veränderungen von körpereigenen Stammzellen entstehen, die normalerweise für die Erneuerung aller Gewebe sorgen. Nach diesem Modell sind es nur einige wenige so entstandene Tumorstammzellen, die einen Tumor unterhalten oder in der Lage sind, Metastasen zu bilden. Ihre Zellteilungsrate wäre also dafür verantwortlich, mit welcher Wahrscheinlichkeit zufällige Fehler zu Krebs führen.

Diese beiden Modelle widersprechen sich nicht unbedingt. Auch Zellen, die aus solchen Tumorstammzellen hervorgehen, können sich nach den Prinzipien der klonalen Evolution vermehren, weil sie Vorteile gegenüber anderen Tumorstammzellen und deren Klonen entwickelt haben.7

DNA - Schäden

Bei jeder Zellteilung wird das Erbmaterial, die DNA, verdoppelt und auf die beiden Tochterzellen verteilt. Dabei kann es durchaus zu Kopierfehlern kommen, schon vorhandene Fehler werden weitergegeben und können ihrerseits zu weiteren Fehlern führen. Solche Veränderungen an der Erbsubstanz nennt man Mutationen. Sie entstehen durch Austausch (Missence), Verlust (Deletion) oder fehlerhaftes Hinzufügen weiterer DNA-Bausteine in die Erbsubstanz (Insetrion), wodurch sich die auf dem DNA-Faden gespeicherte Information verändern kann.

Oft greift ein natürliches Sicherungssystem - in jeder Körperzelle liegt die Geninformation normalerweise doppelt vor, aus den Keimzellen von Mutter und Vater. Nicht jede Genmutation beeinflusst deshalb die auf der DNA enthaltene Information und hat Konsequenzen für den Organismus. Ist ein Teil der Erbinformation jedoch nur einfach - nicht doppelt - vorhanden, und tritt hier ein weiterer Schaden auf, gibt es keinen Ersatz.8


Krebs entsteht in mehreren Schritten

Mit der Zeit häufen Zellen immer mehr Mutationen an. (Im Durchschnitt sind zehn Veränderungen am Erbmaterial nötig, um aus einer gesunden Zelle eine Tumorzelle zu machen.)

Krebszellen oder auch ihre Vorläuferzellen weisen eine besonders hohe Mutationsrate auf - ihre Erbinformation verändert sich häufig. Diese Eigenschaft bezeichnet man als "genetische Instabilität". Die Veränderungen können sowohl durch natürlich vorkommende als auch durch von außen wirkende Faktoren ausgelöst werden. Die allermeisten dieser Schäden führen zum Zelltod, doch nicht alle Zellen sterben ab.

Gesunde Zellen besitzen zahlreiche Reparaturmechanismen, um solche Fehler zu begrenzen. Allerdings können Mutationen auch das Reparatursystem der Zelle selbst lahmlegen, sodass Schäden der DNA nicht mehr behoben, sondern an die Tochterzellen weitergegeben werden.

Mutationen können ein Gen selbst betreffen, aber auch seinen "Schalter", den sogenannten Promotor. Dieser Abschnitt der Erbinformation sorgt dafür, dass die DNA nur bei Kontakt mit bestimmten Proteinen - den Transkriptionsfaktoren - kopiert wird. Mutationen am Promotor verändern die Regulation der Genexpression - also die Häufigkeit, mit der das entsprechende Gen abgelesen wird.

Andere Gewebe sind nicht verändert. Mutieren Gene dagegen in Keimzellen, also Eizellen oder Spermien, werden diese veränderten Eigenschaften von ihrem Träger sogar vererbt: Diese Mutationen sind in allen Zellen seiner Nachkommen vorhanden. Damit erben Betroffene auch ein hohes Risiko, im Laufe ihres Lebens an einem Tumor zu erkranken. Das erklärt, weshalb es vorkommt, dass eine bestimmte Krebsart in einer Familie sehr häufig vorkommt.10

Entstehung einer Tumorzelle

Was muss in einer Zelle an-/ abgeschaltet werden, dass sie zur Tumorzelle wird?

An der Entstehung eines Tumors sind, wenn auch mit unterschiedlicher Gewichtung, alle Faktoren beteiligt, welche bei der Embryogenese und bei der Regeneration den Proliferations- und Differenzierungsstoffwechsel steuern. Zu diesen Faktoren gehören:

Das erklärt:

1. warum sich derart veränderte Zellen nicht mehr mit anderen Zellen zusammentun, um ein Gewebsmuster zu bilden.

2. warum sie sich unbehelligt von den anderen Nachbarzellen teilen können. Um sich teilen zu können, benötigen gesunde Zellen von außen einwirkende (externe) Signale durch regulierende Wachstumsfaktoren. Krebszellen benötigen diese Signale nicht mehr. Sie können sich auch ohne solche Wachstumsfaktoren teilen.

3. warum sie die Möglichkeit haben den Zellverband für immer zu verlassen. DennIn der Regel haben Zellen einen festen Standort im Körper und gehen nicht auf Wanderschaft (eine Ausnahme bilden zum Beispiel Lymphozyten und andere Blutzellen). Tumorzellen können jedoch in andere Gewebe einwachsen oder sich im Körper fortbewegen - sie metastasieren.12

Das geschieht durch die Protoonkogen-Aktivierung. Protoonkogene sind eine Gruppe von Genen die über eine Reihe von Signalübertragungen die Zellvermehrung steuern. Durch Mutationen, Deregulation oder Vermehrung werden sie zu Krebsgenen, die man Onkogene nennt.

Gleichzeitig werden Tumorsuppressorgene „abgeschaltet“. Tumorsuppressorgene, oder auch „Anti-Onkogene“ sind eine Gruppe von Genen, welche die Zellvermehrung stoppen und der Zelle eine Verschnaufpause zur Zelldifferenzierung geben.

Differenzierung

Die Differenzierung einer Zelle bedeutet, dass diese Zelle sich verändert um im Organismus besondere Aufgaben zu erfüllen. Die Zelldifferenzierung wird durch eine Reihe von Differenzierungsgenen gesteuert, zu denen neben den Suppressorgenen auch einige Protoonkogene und Wachstumsfaktoren gehören.

Immunologischer Faktor

Eine wesentliche Aufgabe des Immunsystems besteht darin, Zellen, die als Fremdkörper in den Organismus eingedrungen sind oder als Tumorzellen fremd geworden sind, auszumerzen. Eine mutierte Zelle besitzt eine abartige Oberflächenstruktur, welche von den Wächterzellen erkannt wird. Diese rufen dann Lymphozyten, also körpereigene Killerzellen herbei, die dann die Apoptose einleiten.

Manche Tumorzellen jedoch haben ihre Oberflächenstruktur beziehungsweise ihre Oberflächenmoleküle so verändert, dass die Wächterzellen sie nicht mehr als Tumorzellen erkennen. Sie können überleben und teilen sich. Oder aber sie werden durch eine Mutation unempfindlich gegenüber Signalen, die das Wachstum hemmen oder den Zelltod bewirken. Dadurch haben sie auch eine Mangelnde Fähigkeit zum "programmierten Zelltod" (Apoptose) Normale Zellen sind fähig, "Selbstmord" zu begehen, wenn sie Schäden aufweisen.

Krebsauslöser

Substanzen, die Krebs auslösen können, werden als Kanzerogene bezeichnet. Karzinogene sind Stoffe, die Karzinome verursachen, die häufigste, aber nicht die einzige Krebsform. Beide Begriffe werden heute aber meist synonym verwendet.

Solche Stoffe verursachen Schäden an der Erbsubstanz. Diese Veränderungen bezeichnet man als Mutationen. Substanzen, die Mutationen auslösen, nennt man auch Mutagene. Die Endung "-gen" bedeutet "verursachend", "bewirkend". Mutagene verursachen also Mutationen, Kanzerogene verursachen Krebs.

Die Krebserregenden Stoffe selbst werden in drei Gruppen geteilt, den chemischen, biologischen und physikalischen Kanzerogene. Ich habe für jede Gruppe ein Beispiel:

Biologisches Kanzerogen: Viren können ihre DNS in ihre Wirtszelle einschleusen. Dabei kann die virale DNS in das Wirtsgenom eingebaut werden, was in seltenen Fällen zu malignen Transformationen führt.15

Physikalische Kanzerogene: Unter dem Einfluss kurzwelliger UV-B-Strahlen mit geringer Endringtiefe kommt es in der DNA der basalen Epidermiszellen zur Bildung von Thymindimeren. Normalerweise können solche Läsionen vom DNA-Reperatursystem der Zelle ausgebessert werden, daher treten Hauttumoren an lichtexponierten Stelle erst nach jahrzehntelanger starker Sonneneinstrahlung auf. (Patienten mit „Xeroderma pigmentosum“ entwickeln sehr schnell maligne Hauttumoren, da sie die Thymindimere nicht reparieren können)16

Außerdem kann es bei Zellteilungen und vielen anderen an Wachstum und Regeneration beteiligten Vorgängen zu Fehlern in der Erbinformation kommen, ohne dass erkennbare äußere Risikofaktoren einwirken.

Auswirkung auf den Organismus

Durch die gesteigerte Zellvermehrung im Tumorgewebe steigt zwangsläufig auch das Volumen des Tumors, welcher dann aus Platzmangel umliegendes Gewebe verdrängt. So können selbst benigne Tumoren fatale Folgen haben, wenn sie wichtiges Gewebe verdrängen der Lumina verschließen, wie zum Beispiel im Gehirn. Auch können einige benigne Tumoren zu malignen Tumoren mutieren.

Maligne Tumoren haben zusätzlich die Fähigkeit umliegendes Gewebe zu infiltrieren und zu zerstören. Außerdem können sich einzelne Krebszellen aus dem Zellverband lösen und über die Blut- und Lymphgefäße andere Körperregionen erreichen und dort Tochtergeschwüre, sogenannte Metastasen bilden. Die dauernde Zellvermehrung und Wanderung kostet sehr viel Energie, das ist letztlich auch der Grund, weshalb der Mensch stirbt.

Prävention

Wie lässt sich Krebs verhindern? An dieser Frage arbeiten weltweit viele Forscher. Zwar sind viele Faktoren bekannt, die an der Entstehung eines Tumors beteiligt sein können. Doch sie spielen längst nicht bei allen Erkrankungsarten eine Rolle. Für viele Tumoren sind zufällige Fehler bei der Zellteilung verantwortlich, denen man nicht vorbeugen kann.
Das heißt nicht, dass man gar nichts tun kann.

Vorbeugen ist möglich und gar nicht so schwer. Zumindest das Risiko für einige häufige Krebsarten lässt sich senken: durch einen gesunden Lebensstil und durch die Meidung von Risiken am Arbeitsplatz und im Alltag.

Warnzeichen: folgende Warnzeichen deuten unter Umständen auf bereits bestehende Geschwulstkrankheit im Frühstadium hin:


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