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Viel Eisen fördert Beweglichkeit von Hirntumorzellen
Warum Glioblastome so schwer zu behandeln sind, liegt auch an einzelnen Krebszellen, die ins benachbarte Gehirngewebe vordringen. Nun deuten Laboruntersuchungen darauf hin, dass ein hohes Eisenangebot in der direkten Tumorumgebung die Ausbreitung bestimmter Zelltypen fördern kann. Für die Behandlung oder die Eisenaufnahme über Lebensmittel lassen sich daraus bislang keine Empfehlungen ableiten.
Freiburg (Deutschland). Glioblastome wachsen nicht nur als zusammenhängende Geschwülste. Einzelne Krebszellen dringen in das umliegende Gehirngewebe ein, sodass sie selbst bei einer Operation oft nicht vollständig entfernt werden können. Aus solchen zurückbleibenden Zellen kann sich erneut ein Tumor entwickeln.
Welche Bedingungen im Tumorgewebe die Wanderung dieser Zellen begünstigen, ist noch nicht vollständig verstanden. Ein möglicher Faktor ist Eisen. Zwar ist das Spurenelement für normale Zellfunktionen unverzichtbar. In geschädigten Bereichen eines Tumors kann es aber in erhöhten Mengen verfügbar sein.
Forscher des Universitätsklinikums Freiburg (UKF) um Dr. Vidhya Madapusi Ravi haben nun untersucht, wie der Eisenstoffwechsel und das Eindringen von Glioblastomzellen in umliegendes Gewebe zusammenhängen. Dafür analysierten sie menschliche Gewebeproben aus dem Tumorzentrum, der Randzone und bereits befallenem Gehirngewebe. Sie verglichen die Genaktivität einzelner Zellkerne und untersuchten, an welchen Stellen bestimmte Aktivitätsmuster auftreten.
Besonders im Zentrum der Tumoren stießen die Forscher auf eine Untergruppe von Krebszellen, bei denen Gene zur Eisenaufnahme und Eisenspeicherung verstärkt aktiv waren. Gleichzeitig zeigten diese Zellen Genmuster, die mit dem Eindringen ins Gewebe und der Anpassung an Stress verbunden sind. Die Zellen ähnelten dabei einem beweglicheren, sogenannten mesenchymalen Zustand. Dieser Zusammenhang lässt vermuten, dass ein veränderter Eisenhaushalt mit invasiven Eigenschaften einhergehen kann.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass bestimmte Hirntumore stärker im Gehirn streuen, wenn die Zellen viel Eisen in der Umgebung haben“, erklärt Dr. Vidhya Madapusi Ravi.
Um den Zusammenhang näher zu prüfen, setzten die Wissenschaftler aus Patientenproben gewonnene Glioblastomzellen im Labor zusätzlichem Eisen aus. Die Beweglichkeit veränderte sich daraufhin, allerdings nicht bei allen untersuchten Zellzuständen in gleicher Weise. Wie die Zellen reagierten, hing vielmehr von ihren jeweiligen biologischen Eigenschaften ab.
In einem weiteren Versuch nutzte das Team kultivierte Schnitte aus menschlichem Gehirngewebe, in denen Tumorzellen unter möglichst gewebetypischen Bedingungen wachsen konnten. Nach Zugabe von Eisen in Mengen, die in diesen Versuchen keine schädigende Wirkung auf das Gewebe zeigten, wuchsen die Tumoren stärker und drangen weiter in die Hirnschnitte ein. Damit ergänzen die Gewebeversuche die Zusammenhänge, die zuvor in den Genanalysen sichtbar geworden waren.
Zudem beobachteten die Forscher eine erhöhte Aktivität von Genen, die mit dem Umbau des Zellgerüsts und Reaktionen auf belastende Bedingungen zusammenhängen. Welche dieser Prozesse das Eindringen in Gehirngewebe tatsächlich ermöglichen, blieb jedoch ungeklärt. Die Untersuchung belegt auch nicht, dass Eisen für die Ausbreitung von Glioblastomen zwingend erforderlich ist.
„Damit rückt nicht nur die Tumorzelle selbst, sondern auch ihre unmittelbare Umgebung stärker in den Blick“, erklärt Dr. Vidhya Madapusi Ravi.