In den letzten Jahren hat die Forschung vorgeschlagen, dass Kohlenmonoxid, das hochgiftige Gas aus Autoabgasenund defekte Heizungen emittiert , kann verwendet werden, um bestimmte entzündliche Erkrankungen zu behandeln. Jetzt eine Studie von einem Forscherteam in Beth Israel Deaconess Medical Center ( BIDMC ) geführt zeigt zum ersten Mal , dass Kohlenmonoxid kann auch eine Rolle bei der Behandlung von Krebs.
Die überraschende neue Erkenntnisse, die in der Dezember-Ausgabe der Zeitschrift Cancer Research, zeigen, dass in der Zellkultur und Tiermodellen von Kohlenmonoxid (CO ), die beide verhindern kann Tumor Wachstum der Prostata und Lungenkrebs und kann die Wirksamkeit der Amplifikation Chemotherapie 1000 -fache - bei gleichzeitiger Schonung noncancerous Gewebe aus manchmal schwächenden Nebenwirkungen Chemo .
"Wir fanden heraus, dass in kleinen, sorgfältig kontrollierten Dosen , CO imitiert nicht nur die Effekte von Chemotherapeutika durch Hemmung Vermehrung von Krebszellen , sondern verstärkt auch die toxischen Wirkungen der Chemotherapie Drogen Doxorubicin und Camptothecin zu Krebs Zelltod beschleunigen", sagt Senior Autor Leo Otterbein , PhD, ein Ermittler in der Transplantations- Institut in BIDMC der Abteilung für Chirurgie und Associate Professor für Chirurgie an der Harvard Medical School. "Wichtig ist und ziemlich einzigartig ist, dass CO auch dazu beigetragen, normales Gewebe von der Chemotherapie , die eine unangenehme Nebenwirkung der Behandlungen ist zu schützen. "
Die neue Entdeckung scheint auf CO Fähigkeit der Stoffwechselzustand von Krebszellen umzuschalten, so dass Tumoren Wesentlichen arbeiten sich zu Tode Scharnier . " Es gibt grundlegende Unterschiede im Metabolismus von normalen Zellen und Krebszellen ", erklärt Otterbein . " Krebszellen sind in der Lage, ihren Stoffwechsel bei der Verarbeitung von Zucker und anderen Energiequellen , die es ihnen ermöglichen, sich rasch vermehren und zu verbreiten. Diese Verschiebung der Stoffwechsel wird als Warburg -Effekt bekannt zu ändern. Unsere Ergebnisse zeigen, dass CO im Wesentlichen induziert eine " Anti- Warburg " Wirkung rasch Betankung Krebszelle bioenergetischen zwingende der Krebszelle , um die Atmung , was letztendlich zu metabolischen Erschöpfung zu erhöhen. "
Der Körper natürlich erzeugt CO unter Stress durch die erhöhte Expression des Gens Hämoxygenase -1 ( HO-1 Hmox1 ) , einem zellschützende Stressreaktion Gen, das CO erzeugt , wie es katabolisiert Häm , ein wesentlicher Bestandteil vieler Proteine wie Hämoglobin . Der Anstieg der HO-1 wurde gezeigt, dass unter zahlreichen unterschiedlichen Stressoren auftreten, wie Entzündung , Trauma und sogar die Reparatur von Gewebe . Tumoren sind aber oft fehlt diese Fähigkeit , weil HO inaktiv geworden ist und nicht mehr ausreichende Mengen an CO erzeugen . Wollte in diesem neuen Papier, Otterbein und erster Autor Barbara Wegiel , PhD, auch ein Forscher in Transplant Institute BIDMC ist , um herauszufinden, ob Unfähigkeit eines Tumors zu CO natürlich zu produzieren war , was Betankung Krebswachstum .
"Wenn A und B gleich C , dann mit Gründen wir , wenn Sie Kohlenmonoxid zu Tumoren verabreicht , können die Fähigkeit eines Tumorzelle , ihre Zellwachstum regulieren wiederherstellen würde , und so ist auch langsam , dass das Wachstum ", sagt Otterbein .
Die Autoren zuerst aus führten eine detaillierte Analyse von mehr als 500 Tumorproben Prostatakrebs Patienten . " Durch diese Biopsien, wir die Expression von HO-1 bestätigt ", erklärt Wegiel , der auch ein Assistent Professor für Chirurgie an der HMS . "Aber wir haben festgestellt, dass HO-1 im Tumor aktiv war einfach nicht . Es war nicht die Herstellung ausreichender Mengen an CO, und wir dachten, dies zu veränderten Zellwachstum und Malignität beitragen . "
Diese Erkenntnis führte zu ihrer Hypothese, dass HO -1, durch seine Fähigkeit, CO zu erzeugen, wurde der Regulierung des Wachstums von Krebszellen , eine Entdeckung , die beobachtet wurde, und auch in anderen Zelltypen beschrieben . Um diese Hypothese zu testen, wurden Mäuse mit etablierten Tumoren in einem Regime von inhaliertem CO von einer Stunde pro Tag bei einer sicheren, niedrigen Konzentration entspricht, der für die Verwendung bei Menschen in klinischen Studien bestätigt gestartet. Die Tumorgröße wurde täglich über vier bis sechs Wochen gemessen. In den Krebszellkulturen, die metabolische Aktivität in den Mitochondrien - Energie erzeugenden Organellen der Zellen - wurden mit biochemischen Markern sowie bildgebende Verfahren gemessen.
" Wir fanden, dass die Exposition gegen CO sensibilisiert die Prostatakrebszellen - aber nicht die normalen Zellen - zur Chemotherapie ", erklärt Otterbein . " CO gezielte Mitochondrien -Aktivität in den Krebszellen die durch einen höheren Sauerstoffverbrauch , die Erzeugung freier Radikale und schließlich mitochondrialen Zusammenbruch belegt.
" Gemeinsam angegeben unsere Ergebnisse , dass CO induziert eine anti- Warburg-Effekt durch schnelles Betanken Krebszelle Bioenergetik , was letztlich zu einer Stoffwechsel Erschöpfung ", fügt er hinzu. Wichtig ist, geschützt CO normalen Zellen von DNA- Schäden, die durch zytotoxische Substanzen erzeugt wird, teilweise durch die Verringerung des Sauerstoffverbrauchs und Hervorrufen einer Winterschlaf -ähnlichen Zustand in diesen Zellen. " Im Wesentlichen eingegeben diese normalen Zellen Wachstumsarrest und verlangsamte die metabolische Rate , in deutlichem Gegensatz zu den Krebszellen , die Sauerstoff mit einer Rate , die schließlich zu ihrem Tod führte verbrauchen fort. "
Während die Autoren beachten Sie, dass mehr Forschung notwendig, um diese Ergebnisse zu bestätigen werden , bieten sie eine vielversprechende neue Richtung für die Krebsbehandlung .
"Chemotherapie bleibt die Therapie der ersten Wahl für viele Arten von Krebs , darunter Brust- und Lungenkrebs ", sagt Studie Co-Autor und BIDMC Chef Academic Vorsitzender Vikas Sukhatme , MD, PhD . "Aber die Chemotherapie die schwächenden Nebenwirkungen und nur begrenzt wirksam sind bekannt. Diese neue Erkenntnis eröffnet die Möglichkeit neuer therapeutischer Interventionen, die Vorteile der leistungsfähigen Chemotherapie Drogen nehmen , vielleicht macht sie noch stärker , während gleichzeitig ihre schreckliche Nebenwirkungen und Schäden begrenzen zu normalen Zellen und Gewebe. es gibt laufende innovative Methoden werden entwickelt und getestet, CO direkt an die Tumorstelle zu liefern , die den Bedarf an zusätzlichen Medikamenten vermeiden könnten. Tatsächlich kleine Moleküle sind so gestaltet , dass CO als Fracht transportieren können und liefern sie in einem Gewebe spezifischen Art und Weise . "