E32 Tumorangiogenese

Thema

Angiogenese ist die Bildung neuer Blutgefäße als Reaktion auf Signale, die vom Tumor selbst ausgesendet werden. Ohne Angiogenese kann der Tumor nicht über eine Größe von etwa ein bis zwei Millimetern hinauswachsen – dieselbe Grenze, die durch den Diffusionsradius von Sauerstoff aus den Blutgefäßen des Wirtsgewebes vorgegeben ist.

Angiogenese wirkt wie ein Schalter gegen diese Grenze: Sobald sie aktiviert ist, ermöglicht sie ein Tumorwachstum weit über diese ein bis zwei Millimeter hinaus, sodass der Tumor eine makroskopische Größe erreichen kann.

Doch dieselbe Angiogenese, die das makroskopische Tumorwachstum ermöglicht, erzeugt gleichzeitig ein abnormes Gefäßsystem. Paradoxerweise führt dieses abnorme Gefäßsystem zu drei neuen Problemen: Sauerstoffmangel im Tumor selbst, erhöhtem Druck im Tumorgewebe und Arzneimittelresistenz.

Die Physik hinter dieser Angiogenese beruht auf chemischen Gradienten und vaskulärer Chemotaxis: Bei Sauerstoffmangel im Tumor schüttet dieser ein Signalprotein aus, das die Bildung von Blutgefäßen anregt. Dieses Protein erzeugt einen Konzentrationsgradienten – höher in Tumornähe, niedriger mit zunehmender Entfernung –, in Richtung dessen die neuen Blutgefäße wachsen.

Die so entstehende Tumorvaskulatur ist funktionell beeinträchtigt: Sie ist erweitert, durchlässig, weist keine der Zellen auf, die Blutgefäße normalerweise umgeben und stabilisieren, und ihr Blutfluss ist unregelmäßig und kann sich sogar umkehren. Somit ist dieselbe Angiogenese, die es dem Tumor ermöglicht, die Diffusionsgrenze zu überwinden und makroskopische Größe zu erreichen, auch die Ursache dafür, dass die Gefäßstruktur des Tumors der des umgebenden gesunden Gewebes weit unterlegen ist.

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