Tumorzelle: Aufbau, Funktion, Klinik

Wichtige Eigenschaften von Krebszellen

Unkontrollierte Zellteilung (Selbstgenügsames Wachstumssignal)

Eine der charakteristischsten Eigenschaften von Tumorzellen ist ihre Fähigkeit, sich unkontrolliert zu vermehren. Normale Zellen benötigen spezifische Signale, um sich zu teilen und zu wachsen, doch Krebszellen sind in der Lage, unabhängig von solchen Signalen zu wachsen. Dies liegt oft daran, dass sie Mutationen in Protoonkogenen aufweisen, die in Onkogene umgewandelt wurden, welche das Wachstum dauerhaft aktivieren.

Widerstand gegen Wachstumshemmung

Normale Zellen hören auf zu wachsen, wenn sie eine kritische Zellzahl oder Größe erreichen oder wenn sie von Nachbarzellen blockiert werden. Krebszellen ignorieren jedoch diese wachstumshemmenden Signale und vermehren sich weiterhin, auch wenn sie die physikalischen oder chemischen Grenzen ihrer Umgebung überschreiten. Dies führt zur Bildung von Tumoren, die gesundes Gewebe verdrängen.

Verlust der Zelladhäsion und Beweglichkeit (Invasion und Metastasierung)

Tumorzellen verlieren die Fähigkeit, sich fest an ihren Ursprungsort zu binden. Dies geschieht durch Veränderungen in den Zelladhäsionsmolekülen wie E-Cadherin, die normalerweise für den Zusammenhalt von Zellen im Gewebe verantwortlich sind. Dieser Verlust der Adhäsion ermöglicht es den Krebszellen, sich durch das umliegende Gewebe zu bewegen. Unterstützt durch tentakelartige Auswüchse (Mikrotentakel), können sie in Blut- oder Lymphgefäße eindringen und sich in andere Körperteile ausbreiten – ein Prozess, der als Metastasierung bezeichnet wird.

Apoptose-Resistenz (Vermeidung des programmierten Zelltods)

Gesunde Zellen durchlaufen Apoptose (programmierten Zelltod), wenn sie geschädigt oder funktionsunfähig sind, um die Integrität des Organismus zu wahren. Tumorzellen entwickeln jedoch Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, diesen Prozess zu umgehen. Dies geschieht häufig durch Mutationen in Tumorsuppressorgenen wie p53, die normalerweise den Zelltod bei irreparablen Schäden einleiten. Die Resistenz gegen Apoptose erlaubt es Krebszellen, weiter zu überleben, auch wenn sie stark geschädigt sind.

Unsterblichkeit (Endlose Replikation):
Normale Zellen können sich nur eine begrenzte Anzahl von Malen teilen, bevor sie in einen Zustand der Seneszenz oder des Zelltods eintreten. Dies liegt an der Verkürzung der Telomere, der Schutzkappen an den Enden der Chromosomen, bei jeder Zellteilung. Tumorzellen haben jedoch Mechanismen entwickelt, um die Telomerase-Aktivität aufrechtzuerhalten oder zu reaktivieren, ein Enzym, das die Telomere wiederherstellt und ihnen somit eine potenziell unbegrenzte Teilungskapazität verleiht. Dieser Mechanismus macht Krebszellen faktisch „unsterblich“.

Induzierung der Angiogenese:
Um das schnelle Wachstum aufrechtzuerhalten, benötigen Tumorzellen eine ständige Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff. Sie lösen daher die Bildung neuer Blutgefäße (Angiogenese) aus, indem sie angiogene Faktoren wie VEGF (vascular endothelial growth factor) freisetzen. Diese neuen Blutgefäße versorgen den Tumor mit den notwendigen Ressourcen und ermöglichen es ihm, weiter zu wachsen.

Stoffwechselveränderungen (Warburg-Effekt):
Krebszellen verändern ihren Stoffwechsel, um sich an die besonderen Anforderungen ihrer Umgebung anzupassen. Eine häufige Veränderung ist der sogenannte Warburg-Effekt, bei dem Krebszellen Glukose bevorzugt über die Glykolyse verstoffwechseln, auch wenn Sauerstoff ausreichend vorhanden ist. Dies steht im Gegensatz zu normalen Zellen, die unter aeroben Bedingungen den oxidativen Stoffwechsel nutzen. Der Warburg-Effekt ermöglicht es den Krebszellen, trotz der sauerstoffarmen Umgebungen innerhalb von Tumoren weiterhin Energie zu erzeugen.

Genetische Instabilität:
Eine weitere Eigenschaft von Tumorzellen ist die genetische Instabilität. Durch Mutationen in Genen, die für die Reparatur von DNA-Schäden verantwortlich sind, akkumulieren Krebszellen zusätzliche genetische Veränderungen mit jeder Zellteilung. Diese Mutationen tragen dazu bei, dass sich Krebszellen noch schneller vermehren und sich in Bezug auf ihre Wachstumsanforderungen weiterentwickeln. Diese genetische Instabilität ist ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung von Tumoren und deren Fähigkeit, resistent gegen Therapien zu werden.

Veränderungen in der Kommunikation mit der Umgebung:
Tumorzellen manipulieren aktiv ihre Umgebung, um ihr Überleben und Wachstum zu fördern. Dies geschieht durch die Freisetzung von Zytokinen und Wachstumsfaktoren, die das Immunsystem, das Bindegewebe und die Blutgefäße beeinflussen. Krebszellen können Entzündungsreaktionen auslösen, die ihr Wachstum fördern, und gleichzeitig Mechanismen aktivieren, um der Immunerkennung zu entgehen.

Immunevasion:
Krebszellen entwickeln Strategien, um dem Immunsystem zu entkommen. Sie können beispielsweise Moleküle auf ihrer Zelloberfläche exprimieren, die Immunzellen davon abhalten, sie als gefährlich zu erkennen. Dies ermöglicht es ihnen, im Körper zu verbleiben und zu wachsen, ohne vom Immunsystem zerstört zu werden. Zudem können sie das Immunsystem aktiv unterdrücken, um ihre eigene Ausbreitung zu fördern.

Metastasierung und Tentakelwachstum

Die Tentakelstrukturen spielen eine wichtige Rolle bei der Fähigkeit der Tumorzellen zur Metastasierung. Durch diese tentakelartigen Fortsätze können sich die Zellen durch das umliegende Gewebe bewegen, in Blutgefäße eindringen und in entfernte Organe streuen. Dort setzen sie sich fest und bilden Sekundärtumore.

Grading-Kategorien

G1 (Grad 1 – gut differenziert)

• Beschreibung
  ➜ Die Tumorzellen sehen den normalen Zellen, aus denen sie entstanden sind, noch sehr ähnlich. Die Zellstruktur ist weitgehend geordnet, und die Zellkerne zeigen nur geringfügige Anomalien.
• Klinische Bedeutung
  ➜ Tumore mit einem niedrigen Grad (G1) wachsen in der Regel langsamer und haben eine geringere Tendenz zur Metastasierung. Sie sprechen oft besser auf Behandlungen wie Operation oder Bestrahlung an, und die Prognose für Patienten mit G1-Tumoren ist in der Regel günstig.

G2 (Grad 2 – mäßig differenziert)

• Beschreibung
  ➜ Die Tumorzellen zeigen mehr Unterschiede zu normalen Zellen, aber es bleibt noch eine gewisse strukturelle Ähnlichkeit erhalten. Die Zellkerne sind vergrößert und weisen Anomalien auf, aber die Zellteilung erfolgt in einem noch geordneten Muster.
• Klinische Bedeutung
  ➜ Tumore des Grads 2 sind aggressiver als G1-Tumore und neigen zu einer etwas schnelleren Ausbreitung. Die Prognose hängt stark von der spezifischen Krebsart und dem Fortschreiten der Erkrankung ab, aber die Behandlungsoptionen sind immer noch relativ breit gefächert.

G3 (Grad 3 – schlecht differenziert)

• Beschreibung
  ➜ Die Tumorzellen sehen deutlich anders aus als normale Zellen, sind chaotisch strukturiert und zeigen eine ausgeprägte zelluläre Anaplasie (Verlust der Differenzierung). Die Zellkerne sind stark vergrößert und weisen unregelmäßige Formen auf. Der Zellzyklus ist gestört, was zu einer schnellen und unkontrollierten Zellteilung führt.
• Klinische Bedeutung
  ➜ Tumore des Grads 3 wachsen schnell und haben ein hohes Risiko, in umliegendes Gewebe einzudringen und zu metastasieren. Die Behandlungsansätze sind in der Regel aggressiver, häufig werden Kombinationstherapien aus Operation, Bestrahlung und Chemotherapie eingesetzt. Die Prognose ist im Vergleich zu G1 und G2 weniger günstig.

G4 (Grad 4 – undifferenziert/anaplastisch):

• Beschreibung
  ➜ G4-Tumore bestehen aus Zellen, die praktisch keine Ähnlichkeit mehr mit normalen Zellen aufweisen. Die Zellstruktur ist extrem unorganisiert, die Zellkerne sind stark abnormal, und die Zellteilung ist unkontrolliert. Dies weist auf einen hochaggressiven Tumor hin.
• Klinische Bedeutung
  ➜ G4-Tumore sind die aggressivsten Tumore mit einer sehr schnellen Wachstumsgeschwindigkeit und einer hohen Wahrscheinlichkeit der Metastasierung. Sie sprechen oft schlechter auf Standardtherapien an, und die Prognose ist in der Regel ungünstig. Patienten mit G4-Tumoren benötigen meist eine intensivierte und multimodale Behandlung, die auch experimentelle Therapien umfassen kann.