Krebstherapeutika

Alkylanzien, Interkalierende WS, ...

Alkylanzien, Interkalierende WS, ...


N. K.
Diese Lernkarten behandeln die Grundlagen und Anwendungen von Krebstherapeutika auf Universitätsniveau. Sie konzentrieren sich auf Mechanismen wie DNA-Schäden, Zellzyklushemmung und Signaltransduktion, wobei Substanzen wie Proteasom-Inhibitoren, Tyrosinkinase-Inhibitoren und Antimetabolite im Mittelpunkt stehen. Die Karteikarten eignen sich für Medizinstudenten und Fachkräfte, die sich mit der Wirkungsweise und Indikation von Zytostatika vertraut machen möchten.
Karten
203
Lernende
2
Sprache
Deutsch
Kategorie
Medizin
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
26.07.2016 / 13.05.2021

Lernkarten

extrinsischer Weg der Apoptoseaktivierung

über Todesrezeptoren

Apoptose und Caspasen Schaubild

Wofür ist "Caspase" eine Abkürzung? Zu welcher Proteingruppe gehören sie?

Cystein-haltige Aspartasen

Cystein-Proteasen

Caspase Funktionen

• spalten Substrate sequenzspezifisch (3 AS vor Asp) hinter Aspartat-Resten

•Signaltransduktionskaskade

•Veränderung von Effektorproteine führt dann zur APOPTOSE.

•Caspasen unterscheiden sich hinsichtlich der Sequenzspezifität

• Wichtigste Effektorcaspase: Caspase-3

Funktion des Tumorsuppressorgens p53

• besitzt 3´-5´-Nucleaseaktivität (wichtig bei DNA-Reparatur)

• wirkt als Transkriptionsfaktor (steuert Apoptose-relevante Gene, z.B. Bax)

•induziert CDK-Inhibitor p21 (welches die DNA-Replikation und somit Zellzyklus stoppt)
•Aflatoxin B1, Tabakrauch führen zur Mutation des p53 Gens

• p53 Mutation bei 50% aller Tumore nachgewiesen

p53 Funktion Schaubild

Angiogenese Schaubild: Einflussfaktoren, Vorgang

Zytostatika: Target-Ziel, Problem, prinzipielle Angriffspunkte

Ziele:

• selektiv Zellteilung von Tumorzellen stoppen

•selektiv Tumorzellen zur Apoptose oder Nekrose zu bringen


Problem:

die meisten Zytostatika haben nur geringe Selektivität für Tumorzellen und wirken somit auf andere stark proliferierende Zellen (=> Nebenwirkungen, wie z.B. Haarausfall, Schleimhaut- und Blutbildveränderungen)


Prinzipielle Angriffspunkte: Nukleotid- und DNA-Stoffwechsel

- proliferierende Zelle bedarf geregelten Nukleotid-Stoffwechsel für Zellzyklus

- ruhende Zelle nicht (damit geringe Schädigung durch Zytostatika)

- Hemmung von Wachstumssignalen

Zellzyklusphasen

G1-Phase: Nach der Ruhephase („gap“); Neusynthese wachstumsrelevanter Proteine (z.B. Polymerasen)

S-Phase: DNA-Synthese

G2-Phase: Vorbereitung zur Mitose; Zellvergrößerung durch Flüssigkeitsaufnahme

M-Phase: Mitose = Chromosomenteilung, Zellkernteilung und Zellteilung

G0-Phase: Ruhephase; Zustand differenzierter Zellen (Rückkehr nach G1 ggfs. möglich)

Mitose

Prophase:  Verkürzung der Chromosomen durch Spiralisierung (Kondensierung), Zusammenhalten der Chromatiden durch Centromer, gegen Ende (Prometaphase): Auflösen der Kernmembran, verschwinden der Nukleolen

Metaphase:  Chromosomen sind nun maximal verdickt und liegen in der Äquatorialebene der Zelle vor, die Centromere sind gespalten

Anaphase: Trennen der Chromatide und Wandern zu den Polen der Zelle, Centromere werden hierbei von Spindelfasern geführt

Telophase:  Entspiralisieren der Chromatide in Polen der Zelle, Neubildung einer Kernmembran & Nucleolus, Tochterkerne gehen in Interphase über, die Zelle wird durch Ausbildung einer neuen Querwand zweigeteilt.

Interphase:  Verdopplung der DNA 

Angriffspunkte der Zytostatika in Abhängigkeit vom Zellzyklus

Phasenunspezifische Zytostatika:

  • Platinverbindungen
  • Alkylanzien
  • Interkalierer

In der S-Phase (Phase, in der DNA-Synthese erfolgt) angreifende Zytostatika:

  • Antimetabolite (z.B. 5-Fluoruracil)
  • Inhibitoren der Ribonucleotidsynthese (z.B. Ribonucleotidreduktase-Inhibitor Hydroxyharnstoff)
  • Methotrexat (Folsäure-Antagonist: inhibiert Dihydrofolat-Reduktase)

Topoisomerase-Inhibitoren: wirken in der S, G2(Vorbereitugn zur Mitose, Zellvergrößerung durch Flüssigkeitsaufnahme) und M Phase (Mitose)

Mitose Inhibitoren: wirken in der G2 und M- Phase

In welcher Phase des Zellzyklus können Zytostatika Tumorzellen nicht angreifen?

in der G0-Phase, da hier die Ruhephase ist und die Zellen differenziert sind

Bis zu wieviel Prozent der Tumorzellen liegen in der G0-Phase vor?

90% -> kackee, da weniger Angriffspunkt

Wichtige Angriffspunkte und Wirkmechanismen von Zytostatika Übersicht

Methotrexat ist Antimetabolit zu Folsäure

falsch in der Tabelle: Alkylantien bewirken Crosslinking, nicht Interkalation

Doxorubicin ist hingegen Interkalanz, da es planar ist und sich zwischen die beiden Einzelstränge schiebt

Übersicht Wirkstoffklassen

Say whaaaaaat

Alkylantien: allgemeiner Wirkmechanismus, weitere Wirkungen

•bilden reaktive Carbokationen, die bevorzugt Nukleinsäuren alkylieren
•greifen auch nukleophile Zentren (OH, NH, SH, COOH) von Proteinen an

• keine Selektivität bzgl. Wirkort oder Struktur

N-Lost-Derivate: Grundstruktur ist wovon abgeleitet, WM, Wovon ist Reaktionsgeschwindigkeit abhängig? Risiko?

•abgeleitet von dem Kampfgas „Lost“ (Senfgas: Cl-C2H5-S-C2H5-Cl)
•bifunktionelle Alkylanzien: cross-linking! bevorzugt Pos. N-7 von Guanosin

- alle therapeutisch eingesetzten N-Lost-Derivate haben Aromaten

• cross-linking verhindert DNA-Einzelstrangbildung

•Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig von der Nucleophilie des N-Atoms (N-Protonierung blockiert Reaktion => über pH-steuerbar)

• sind quasi selbst Kanzerogene! (können auch gesunde Zellen schädigen -> deshalb Einsatz auch bei Leukämie und Myelomen )

haben massive NW

Wirkungsmechanismus der N-Lost-Derivate

DNA-Alkylierung durch N-Lost-Derivate

DNA: Angriffspunkt für Zytostatika

Reaktive Zentren der DNA:

•N-7 (Guanin)

•N-3 (Adenin)

•N-1 (Adenin)
•[N-4 (Cytosin)]

• Auch: N-3 (Cytosin), O-6 (Guanin)

Adenin Struktur, wo ist das reaktive Zentrum?

•N-3 (Adenin)

•N-1 (Adenin)
 

an N9 mit Desoxyribose verbunden

Guanin Struktur, wo ist das reaktive Zentrum?

•N-7 (Guanin)

• O-6 (Guanin)

auch an N9 mit Desoxyribose verknüpft

Cytosin Struktur, wo ist das reaktive Zentrum?

•[N-4 (Cytosin)]

• Auch: N-3 (Cytosin)

an N1 mit Desoxyribose verknüpft

Thymin Struktur

wird eher nicht von Zytostatika angegriffen

Chlorambucil

Zytostatikum: N-Lost-Derivat

•N-Phenylsubstitution erschwert Aziridiniumion-Bildung (Nucleophilie des N ist vermindert; reagiert nur mit starken Nukleophilen)
• zur Therapie chronisch lymphatischen Leukämie

•wasserlöslich

Melphalan

Zytostatikum: N-Lost-Derivat

•enthält Teilstruktur des Phenylalanins

• wird vom L-Typ-Aminosäuretransporter-1 und -2 aktiv in Zellen aufgenommen

•oral applizierbar

•Therapie des Multiplen Myeloms

Bendamustin

Zytostatikum: N-Lost-Derivat

• zur Therapie der chronisch lymphatischen Leukämie

Oxaphosphinane: Grundstruktur, Metabolismus, Resistenzen

- haben eine Phosphoesteramid-Struktur

- die einzelnen Vertreter unterscheiden sich lediglich in der Stellung &/o. Zahl der Chlorethyl-Reste

•reaktionsträge Prodrugs → Biotransformation in der Leber: reaktive Alkylantien!
•deutlich weniger nukleophil als N-Lost, da N in einer Phosphoamidstruktur

• Resistenzen:

- durch Enzyminduktion (z.B.: Aldehyddehydrogenase)

-durch erhöhte Thiolspiegel

-durch verringerte Apoptoserate

Cyclophosphamid

Zytostatikum: Oxaphosphinan

• Phosphor ist chiral: (-) Enantiomer höhere Zytotoxizität (bessere Pharmakokinetik; Therapie: Racemat)
• Indikation: Leukosen (weil Bioaktivierung insb. in Tieren auch in Leukozyten erfolgt), M. Hodgkins, N-H-Lymphome, Bronchial-, Mamma-, Ovarial-CA.

Bioaktivierung:

-in der Leber durch CYP2B6 und CYP2C

-Bildung des 4´-OH-CP (ein Halbaminal)

-in Krebszelle: Bildung des alkylierenden P-OH-Derivats

-in nicht-transformierter Zelle: Bildung des nicht alkylierenden P-O-Etherderivats
-Acrolein: zwar zytotoxisch, aber keine Wirkung auf Krebszelle (verursacht NW im Urogenitaltrakt: wahrscheinlich Alkylierung von Cysteinresten in Proteinen→ Gabe von Mesna)

-perorale Gabe möglich, BV = 70-90%

-intravenöse Gabe ungünstig, da bioaktivierender Schritt in der Leber bei oraler Gabe ausgeprägter ist
- HWZ = 6-8 h

Bioaktivierung von Cyclophosphamid (CP)

Ifosfamid

Zytostatikum: Oxaphosphinan

• Isomer des CP (Therapie: Racemat), Bioaktivierung wie CP

• starke N-Dechlorethylierung und damit Inaktivierung als bei CP

• entstehendes Chloracetaldehyd ist neuro- und nephrotoxisch (Einsatz von Mesna)
• Hoden-, Weichteilsarkome, Bronchial, Zervix, Ovarial-CA

Trofosfamid

Zytostatikum: Oxaphosphinan

• kurze HWZ, ca. 1h

• CP und Ifosfamid als Metaboliten, Indikation wie CP

Aziridin-Derivate: zytotoxisches Prinzip, Indikation, Wirkstoff

zyt. Prinzip: Aufspaltung des Aziridinringsystems unter Alkylierung eines Nukleophils (X-H)
• Reaktivität auch unter sauren Bedingungen hoch (im Ggs zu N-Lost)

• ThioTEPA: einziger Wirkstoff, quasi obsolet

• parenteral bei Brustkrebs, Blasenkrebs Ovarialkarzinom

•Hauptmetabolit: TEPA

Aziridin-Derivate: WM

Mitomycin: Woraus gewonnen? Bioaktivierung, WM, Applikation

• Aus Streptomyces caespitosus

• antibakteriell

• Prodrug: Bioaktivierung zu Alkylans über Reduktasen -> Chinon zu Hydrochinon

•Alkylierung führt zu cross-linking mit DNA

• parenterale Applikation

Mitomycin Struktur

Zytostatikum: Alkylans

Mitomycin  Bioaktivierung und WM

Methansulfonsäureester: Struktur, WM, Applikation, Indikation

• Ester der Methansulfonsäure, die nukleophile Gruppen relativ unspezifisch alkylieren können (vgl. Dimethylsulfat) 
• Cross linking: Reaktion mit N-7 des Guanins

• peroral und parenterale Applikation (chron. myeloische Leukämie, Ovarialkarzinom)

Busulfan

Zytostatikum: Methansulfonsäureester

Treosulfan

Zytostatikum: Methansulfonsäureester

- Treosulfan = Dihydroxyderivat des Busulfans
- Pharmakokinetik des Treosulfans günstiger als Busulfan

Étudier