E51 Gefäßtransport von Tumorzellen

Thema

Wenn eine Tumorzelle den Primärtumor verlässt und in den Blutkreislauf gelangt, wird sie zu einer sogenannten zirkulierenden Tumorzelle. Von diesem Moment an muss die zirkulierende Tumorzelle den Transport durch den Blutkreislauf überleben und sich schließlich in einem entfernten Organ niederlassen. Der Prozess umfasst mehrere aufeinanderfolgende Phasen: Austritt aus dem Primärtumor, Eintritt in den Blutkreislauf, Überleben während des Transports und Extravasation, d. h. Austritt aus dem Blutgefäß bereits im entfernten Organ.

Von allen zirkulierenden Tumorzellen, die in den Blutkreislauf gelangen, stirbt die überwiegende Mehrheit während des Transports: Nur ein äußerst kleiner Bruchteil, deutlich weniger als eine von zehntausend, schafft es, den gesamten Prozess abzuschließen, den Transport durch den Blutkreislauf zu überleben und erfolgreich eine neue Stelle im Körper zu besiedeln. Diese enorme Sterblichkeit beim Transport ist der Grund dafür, dass die Mehrzahl der Tumorzellen, die sich vom Primärtumor lösen, nie eine Metastasierung bilden.

Der Grund dafür, dass so wenige zirkulierende Tumorzellen diesen Transit überleben, liegt darin, dass sie im Blutkreislauf drei verschiedenen Arten physikalischer und biologischer Herausforderungen ausgesetzt sind. Die erste Herausforderung ist rein mechanischer Natur: Der Blutfluss selbst erzeugt Scherkräfte auf die zirkulierende Tumorzelle, also Reibungs- und Widerstandskräfte, die beim Umströmen des Blutes auf deren Oberfläche wirken und diese direkt schädigen oder zerstören können.

Die zweite Herausforderung tritt auf, wenn die zirkulierende Tumorzelle diese Scherkräfte übersteht und sich der Wand eines Blutgefäßes nähert: Um auszutreten und den Blutkreislauf zu verlassen, muss die zirkulierende Tumorzelle am Endothel haften, der Zellschicht, die die Innenseite der Blutgefäßwand auskleidet. Diese Adhäsion hängt von spezifischen zellulären Bindungsmechanismen zwischen der zirkulierenden Tumorzelle und dem Endothel ab, und wenn die zirkulierende Tumorzelle nicht am Endothel haftet, wird sie weiterhin vom Blutfluss mitgerissen, ohne es verlassen zu können.

Die dritte Herausforderung ist biologischer Natur: Während die zirkulierende Tumorzelle im Blutkreislauf zirkuliert, ist sie ein Ziel für das Immunsystem des Patienten, das sie erkennen und zerstören kann. Darüber hinaus wird die zirkulierende Tumorzelle bei der Ablösung vom Primärtumor aus der extrazellulären Matrix entfernt, der unterstützenden Umgebung, die normalerweise Tumorzellen umgibt und sie mit Signalen versorgt, die sie am Leben erhalten; Ohne diesen Kontakt mit der extrazellulären Matrix verliert die zirkulierende Tumorzelle diese Überlebenssignale, und viele sterben gerade aufgrund dieses Fehlens, während sie sich frei im Blutkreislauf befinden.

Es ist die Kombination dieser drei Herausforderungen für die zirkulierende Tumorzelle – die Scherkräfte des Blutflusses, die Notwendigkeit, am Endothel zu haften und der Verlust von Überlebenssignalen, die normalerweise von der extrazellulären Matrix bereitgestellt werden –, die erklärt, warum das Auftreten von Metastasen aus einer zirkulierenden Tumorzelle so selten vorkommt. Das physikalische Verständnis dieses Transits der zirkulierenden Tumorzelle durch den Blutkreislauf ermöglicht es uns zu verstehen, warum die meisten Patienten, selbst wenn der Primärtumor kontinuierlich Zellen ins Blut abgibt, nicht von jeder dieser Zellen eine Metastasierung entwickeln, sondern nur von den ganz wenigen, die es schaffen, die gesamte Reise zu überleben.

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