Pharmakologie und Toxikologie 1
Pharmakologie und Toxikologie 1, ZHAW Wädenswil. Bei Fragen oder Korrekturen an silvannessler@gmail.com
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Lernkarten
Wie entsteht Krebs?
Tumore kommen durch genetische oder epigenetische Veränderungen in Tumorsurpressor- und Onkogenen auf.
Tumorsurpressorgene verhindern normalerweise die Entstehung einer Krebszelle: Es sind Gene wie p53, das zellcyklusregulierend und apoptoseauslösend wirkt oder Rb, das eine kontrollierende Eigenschaft beim Zellzyklus hat.
Onkogene sind Gene, die, wenn sie aktiviert oder überexprimiert sind, zu Krebs führen können. Sie steuern die unkontrollierte Proliferation.
Wie kommt es zu einem Tumor?
Die Tumorentwicklung startet durch einzelne, maligne (genetisch veränderte) Zellen, die sich unkontrolliert teilen und später (in einem frühen Stadium des Tumors) Angiogenese auslösen. Durch die Bildung von neuen Blutgefässen entsteht ein invasiver Tumor. Durch Metastase erfolgt eine systemische Ausbreitung im ganzen Körper.
Welche Prozesse sind bei der Umwandlung von Proonkogenen zu Onkogenen beteiligt.
Mutationen in Proonkogenen können zur wirksamen Onkogenen führen. Diese Veränderungen können zur Inaktivierung diverser Faktoren führen. Krebs entsteht jedoch erst durch die Akkumulation verschiedener Mutationen in verschiedenen Genen.
Welche Vorgänge können aus einem Gen zu einem Onkogen führen?
- Gentranslokation
- Fusionsprotein, das z.B. Wachstumsfaktoren immer aktiviert hält
- Genamplifikation
- Von einem bestimmten Protein werden übermässig viele Proteine hergestellt
- Promotoraktivierung
- Epigenetisch bestimmt
- Genmutation
- Fehlerhaftes Protein
- Gene Silencing
- keine Genexpression des entsprechenden Gens
Was hat die epigenetische Regulation der Genexpression mit der Entstehung von Krebs zu tun?
Epigenetische Veränderungen der Genexpression betreffen Bereiche ausserhalb der Gensequenz. Sie werden durch die Methylierung oder Histone-Acetylierung geregelt. Bei der Deacetylierung, einem Prozess, bei dem die Acetylgruppe durch die Histondeacetylase entfernt wird, wird die Chromatin-DNA Struktur verändert, wodurch eine einfachere und erhöhte Expression des entsprechenden Gens ausgelöst wird.
Was ist Euchromatin?
Offene Chromatinstruktur, durch Deacetylierung/Demethylierung ausgelöst.
Was ist Heterochromatin?
Geschlossene Chromatinstruktur, wird durch Methylierung und Acetylierung ausgelöst.
Was löst das c-ABR-CBR Fusionsgen aus?
c-ABR-CBR ist ein Fusionsprotein, das durch eine Translokation von Chromosom 9 und 22 entsteht. Es ist ein chimerisches Protein (ein Fusionsprotein), das einen Wachstumsfaktoren-Pathway durchgehen aktiviert hält. Es führt somit zur unkontrollierten Teilung von Leucocyten.
Welche vier Pathways gibt es in Krebszellen, die Wachstumsregulierend sind?
- Ras/MAPK
- oft permanent aktiv in Tumoren
- STATs
- Klassischer STAT-Pathway
- RI3K/Akt
- aktivierend auf Zellkyklus
- PLCy/PKC
- führt zu Zellproliferation
Welche Tyrosinkinasen bzw. deren Liganden sind bei der Zellproliferation beteiligt?
- EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor)
- HER2 (human epidermal Growth Factor Receptor)
- VEGFR (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor)
- PDGFR (Platelet-derived Growth Factor Receptor)
- FGFR (Fibroblast Growth Factor Receptor)
Welche zwei Hauptwege der Apoptose gibt es und was haben diese gemeinsam?
- Fas-Induzierter Pathway
- Mitochondrialer Weg
In beiden Fällen wird die Capsase-Kaskade aktiviert. Effektorkaspasen 3/6/7 induzieren Zelltod. Es kommt zur Bildung von Aptotic Bodies und zur DNA-Fragmentierung.
Welche Eigenschaft hat die Telomerase bei Krebszellen?
Die Telomeraseaktivität ist bei Krebszellen erhöht. Die Telomerase kann die Telomere mit repetitiven Sequenzen verlängern und damit eine unendliche Teilung der Zelle ermöglichen.
Was ist der Zusammenhang zwischen Apoptose und Krebszellen?
In Krebszellen sind Pathways, die Apoptose auslösen können oft mutiert und können nicht mehr ihrer Funktion nachkommen. Zum einen sind Pathways, die extrazelluläre apoptotische Signale erkennen und weiterverarbeiten und zum anderen die Verhinderung von intrazellulären apoptotischen Signalen mutiert.
Was ist Angiogenese und wie wird sie ausgelöst?
Angiogenese beschreibt die Neubildung von Blutgefässen. Schnell wachsende Tumore weisen schnell eine Tumorhypoxie (eine Sauerstoffarmut) auf. Sie sekretieren deshalb Angiogenese-auslösende Substanzen wie HIF aplha und beta. Diese, wiederum lösen die Sekretion von verschiedenen Wachstumsfaktoren aus, welche zur Neubildung von Blutgefässen führt.
Welche Problematik ist mit der Diagnose von Krebs verbunden?
Die Krebsdiagnose erfolgt meist erst spät in der Karzinogenese. Zu diesem Zeitpunkt ist oft schon der angiogenetische Switch, sprich die Neubildung von Blutgefässen aktiv, was die Metastasierung der Krebszellen ermöglicht.
Was lässt sich über die Mikroumgebung eines Tumors sagen?
Die Mikroumgebung eines Tumors kann sehr heterogen sein. Sie enthält verschiedene Arten von Zellen, unter anderem Krebs-assoziierte Fibroblasten, Immunzellen, Krebs-Stammzellen. Die Mikroumgebung eines Tumors kann von Patient zu Patient sehr verschieden sein und zum Wachstum des Tumors beitragen.
Was ist ein Adenom?
Ein Adenom ist die gutartige, solitäre, durch eine Kapsel vom Umfeld abgegrenzte Gewebsneubildung.
Was ist ein Malignom?
Ein Malignom ist ein bösartiger Tumor.
Was sind Karzinome?
Karzinome sind bösartige (maligne) Tumoren, die aus epithelialen Zellen hervorgehen; können aktiv in das Blutgefässystem oder das Lymphgefässystem einbrechende Gewebsneubildungen sein, die ihre Zellen nach dem Einbruch in andere Organe verstreuen können (Metastasierung).
Was sind Sarkome?
Sarkome sind maligne Gewebsproliferationen, entstehen jedoch aus mesenchymalem Geweben wie bspw. Binde-, Stütz- und Nervengewebe und Knochen, Knorpel, Nerven, Blutgefässen, Muskeln und Fett.
Was versteht man unter Leukämie und Lymphomen?
Leukämie und Lymphomen sind bösartige Zellneubildungen welche blutbildende Organe wie die Milz und das Knochenmark befallen.
Mit welchen Methoden kann Krebs sichtbar gemacht werden (molekulare Bildgebungsverfahren)?
Mit dem radioaktiv gelabeltem Zucker 18-F-deoxyglucose (FDG) können metabolisch (sehr) aktive Zellen in einem PET/CT (Positron emission tomography/computed tomography) Scan sichbar gemacht werden. Der radioaktiv gelabelte Zucker emittiert ein Positron, das, wenn es auf ein Elektron trifft, annhiliert wird. Die Masse der beiden Teilchen wird in zwei Gamma-Strahlen à 511 keV umgewandelt, was detektiert werden kann.
Welche zwei pharmakologischen Krebsbehandlungsmethoden gibt es?
Behandlung mit Zytostatika
- Hemmen schneller Wachstum, nicht selektiv
Gezielte anti-neoplastisch wirkende Arzneistoffe
- Hormonmodulierung
- Ausnutzung von abnormalen Zellfunktionen (z.B. BCR-ABL Kinase)
- Antikörper gegen charakteristische Tumorproteine
- fehlgesteuerte Funktionen müssen bekannt sein
- Modulation von körpereigenen Steuerungswegen (z.B. über Blockierung von VEGF)
Mit welchen Zielen werden anti neoplastische Substanzen in der Tumortherapie eingesetzt?
- zur Heilung: kurative Therapie
- zur Unterstützung einer operativen oder Strahlentherapie
- adjuvante Therapie zur Unterdrückung eines Rezidivs (Wiederkommens)
- neoadjuvante Therapie zur Verkleinerung der Tumormasse vor einer OP
- Palliativ
Wie wirken Zytostatika?
- hemmen die Zellteilung unspezifisch
- sind gleichzeitig Cytotoxisch -> Apoptoseeinleitend
- Wirken nicht selektiv
Was hat einen Einfluss auf die Nebenwirkungen von Zytostatika?
- Wirkstoff selbst
- Begleiterkrankungen
- Zustand des Patienten
- sonstige MEdikation
- Dosis und Dauer
Auf welchen Wegen können Zytostatika die Zellteilung verhindern?
- Schädigung der DNA
- Hemmung der Synthese von Bausteinen
- Hemmung der Bildung oder des Abbaus von Mikrotubuli
Wie schädigen alkylierende Substanzen die DNA?
Sie verhindern die Hybridisierung via Wasserstoffbrücken-Bildung und damit die DNA-Replikation.
Welche Wege der DNA-Schädigung gibt es? (Krebsmedikation)
- Interkalierende Substanzen
- Alkylierung
- Topoisomerasehemmer
- Hemmung der DHF Reduktase
- Antimetabolite (Falsche DNA-Bausteine)
Wie funktionieren Spindelgifte?
Spindelgifte hemmen den Auf- oder Abbau des Spindelapparates. Dadurch kann die Zellteilung nicht mehr fortschreiten und es kommt zur Apoptose. Es gibt verschiedene, auch natürlich vorkommende Spindelgifte.
Welches sind die häufigsten Arten von Zielproteinen für gezielte Krebstherapien?
- Membranständige Rezeptoren
- Intrazelluläre onkogene Proteine
Auf welchen Wegen funktionieren gezielte Krebstherapien?
Oft mit monoklonalen AK oder niedermolekularen Substanzen:
- Blockierung eines Wachstumsfaktors
- Blockierung der Bindungsstelle von Faktoren
- Verhinderung der intrazellulären Phosphorylierung durch Tyrosinkinasehemmer
Auf welche Weise ist Imatinib (Gleevec) wirksam?
Imatinib bindet an eine allosterische Bindungsstelle der BCR-ABL Tyrosinkinase, die durch eine Translokation zwischen Chromosom 9 und 22 entstanden ist und verhindert dort die Bindung von ATP. Dadurch wird der sonst konstant aktive Wachstumspromotor unterdrückt.
Auf welche Weise können Antikörper für die Krebstherapie eingesetzt werden?
- Induktion von Apoptose in Tumorzellen
- Aktivierung des Komplementsystems: Tumorzelllyse
- Immunzellaktivierung: Phagocytose
- Inhibiton der Angiogenese
- Aktivierung des Immunsystems, Stimulation der adaptiven Immunantwort
- "Armed" Antibodies: toxisches Molekül zu Krebszellen
- AK-basierte Umverteilung von Immunzellen (CAR-T und bispezifische Antikörper)
Welches sind die Anforderungen an Zielproteine für molekulare AK?
- Hohe Expressionslevel in Tumorzellen, tiefe in normalen
- Kontinuierliche Expression (keine Resistenzmechanismen)
- Membrangebunden, nicht im Blut vorhanden
- Von aussen zugänglich
Wie wirkt Herceptin?
Herceptin inhibiert Rezeptor-Signalübertragung und Angiogenese. Zudem hat es eine Funktion als FC-Effektor.
Fc-mediated antibody effector functions play an important role in shaping the immune response and their active regulation is crucial to prevent excessive immune activation
Wie wirkt Gazyva?
Gazyva erhöht die Affinität für FcyRIIIa durch eine Änderung des Glykosilierungsmusters, wodurch eine potentere ADCC (Antibody-dependent cellular cytotoxicity) Induktion ausgelöst wird.
CD16, also known as FcγRIII, is a cluster of differentiation molecule found on the surface of natural killer cells, neutrophils, monocytes, macrophages, and certain T cells.
Wie wirkt Avastin?
Avastin bindet an VEGF-A und verhindert so die Angiogenese.
Wieso gelingt es dem Immunsystem nicht, einen Tumor zu eliminieren?
Durch Mutationen der Tumorzellen sind diese resistenter gegen eine Elimination durch das Immunsystem.