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4 Onkologie Zu den Zytostatika gehören u. a. die sogenannten Antimetabolite, wie 5-Fluoruracil. Aufgrund der Strukturähnlichkeit dieses Wirkstoffes mit den Basen Uracil, Cytosin und Thymin wird 5-Fluoruracil während der Replikation der DNA und auch während der Transkription fälschlicherweise anstelle der Basen eingebaut. Die auf diese Weise entstehende fehlerhafte RNA hemmt das Wachstum der Zelle. Eine weitere Wirkung der Antimetabolite ist die Hemmung eines Enzyms, das die Synthese von dTMP katalysiert. Das für die DNA-Reparatur und die DNA-Synthese wichtige dTMP kann dann nicht synthetisiert werden, so dass letztlich die Zellteilung inhibiert wird. Eine weitere Gruppe der Zytostatika sind die Taxane. Zu ihnen gehört der Arzneistoff Paclitaxel, der ursprünglich in der Rinde der Pazifischen Eibe gefunden wurde. Während der Metaphase der Mitose sind die Spindelfasern dafür zuständig, die beiden Schwesterchromosomen voneinander zu trennen und zu den Spindelpolen zu ziehen. Durch Paclitaxel wird dieser Mechanismus unterbunden. Die Mitose läuft nicht vollständig ab, was zum Tod der Tumorzelle führt. Zu den Zytostatika gehören außerdem die sogenannten Alkylanzien. Diese Wirkstoffe, wie zum Beispiel Nimustin, sind Zellzyklusunabhängig, wirken also weniger spezifisch auf Tumorzellen. Sie schädigen die DNA der Zellen durch eine Modifizierung der Basenpaare, die Alkylierung. Bei der Alkylierung werden zwei Basen durch eine Kohlenwasserstoffkette verknüpft. Diese Basen können im selben (Intrastrang-Quervernetzung) oder in gegenüberliegenden DNA-Einzelsträngen liegen (Interstrang-Quervernetzung). Aufgrund dieser Modifikation kann die DNA nicht mehr repliziert werden. Der Zellstoffwechsel kommt zum Erliegen und die Apoptose wird eingeleitet. Eine ähnliche Wirkung besitzen Platinverbindungen, zum Beispiel Cis-Platin. Auch hier kommt durch eine irreversible Bindung des Moleküls an die DNA zu Quervernetzungen. Bei der Chemotherapie werden meist verschiedene Wirkstoffe kombiniert und in einer geplanten zeitlichen Abfolge verabreicht. Die Behandlung folgt also einem individuellen Schema, in welchem Faktoren wie die Wirkdauer der Medikamente und die Regenerationszeit des Körpers berücksichtigt werden. Der Erfolg einer Chemotherapie hängt auch davon ab, wie gut die Wirkstoffe die Krebszellen im Körper erreichen können. Eine wichtige Rolle spielt weiterhin die Abbaugeschwindigkeit des Medikaments und die mögliche Resistenz von Tumorzellen gegen das Zytostatikum. 4.6.5 Strahlentherapie Die »Strahlentherapie« ist ein modernes Fachgebiet der Medizin, welches sich mit dem Einsatz von ionisierender und somit hochenergetischer Strahlung auf Menschen und Tiere beschäftigt. Hierbei ist das Ziel, verschiedene Krankheitstypen vollständig zu heilen (kurative Bestrahlung), deren weiteren Fortschritt zu verhindern oder bei nicht zu erwartender Heilung die Krankheitssymptome durch eine palliative Bestrahlung zu lindern. Der grundsätzliche Wirkungsmechanismus der Strahlentherapie beruht auf der Energieübertragung der eingesetzten Strahlung auf das bestrahlte Gewebe. Durch diese kommt es zu verschiedenen Folgereaktionen: Zum einen kann die Zell-DNA durch direkte Treffer 86
�� 4.6 Therapie und Diagnostik �� Abbildung 4.4: Intensitätsvergleich zwischen Elektronen-/Röntgenbremsstrahlung und Protonen in Abhängigkeit von der Gewebetiefe. Quelle: Wikipedia [44]. der Strahlung stark geschädigt werden, was auf das Brechen von Einzelsträngen oder dem gesamten Doppelstrang zurückzuführen ist. Zum anderen können freie Radikale durch die Ionisierung von Wassermolekülen entstehen. Da freie Radikale ein oder mehrere ungepaarte Elektronen besitzen, sind diese Moleküle sehr reaktionsfreudig, sodass sie durch sofortige Reaktionen mit der Zell-DNA diese akut schädigen.Die verursachten Schäden übersteigen die ohnehin geringe Reparaturfähigkeit einer Tumorzelle, sodass die Mitose und somit die weitere Vermehrung der Zellen verhindert wird und bei übermäßigen Schäden an der DNA der Tumorzelle die Apoptose eingeleitet wird. Um nun noch die Intensität der verwendeten Strahlung quantitativ beschreiben zu können, wurde eine Einheit eingeführt, welche die »durch ionisierende Strahlung verursachte ( . . .) und ( . . .) [folglich] pro Masse absorbierte Energie« (Wikipedia [43]) angibt. Diese Energiemenge wird in J/kg angegeben. Betrachtet man nun die angewandten Therapieformen, so lassen sich drei Haupttherapien unterscheiden: Die Teletherapie, die Partikel-/Schwerionentherapie und die Brachytherapie. In der Teletherapie wird die benötigte Strahlung in Linearbeschleunigern erzeugt. Hierbei handelt es sich entweder um Elektronenstrahlung, Photonenstrahlung oder Röntgenbremsstrahlung. Charakteristisch für die Teletherapie ist das auftretende Spektrum der Strahlung wie es in Abbildung 4.4 zu erkennen ist. Das Dosismaximum der Strahlung liegt relativ am Anfang der Flugbahn, anschließend baut sich die Intensität nur langsam ab, sodass auf den Tumor folgendes Gewebe ebenfalls hohe Strahlungsdosen erfährt. 87
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