Studie enthüllt viele Möglichkeiten, wie Karzinogene die Entwicklung von Brustkrebs auslösen

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In einem umfassenden Review haben Wissenschaftler eine detaillierte Karte erstellt, die die vielen Möglichkeiten beschreibt, wie Umweltchemikalien zur Entstehung von Brustkrebs führen können.

Unter Verwendung ionisierender Strahlung als Modell identifizierten die Forscher Schlüsselmechanismen in Zellen, die, wenn sie gestört werden, Brustkrebs verursachen. Da die Ergebnisse auf andere Umweltkarzinogene übertragen werden können, könnten sie laut den Forschern zur Identifizierung von chemischen Substanzen beitragen, die das Brustkrebsrisiko erhöhen.

„Wir wissen, dass die Exposition gegenüber toxischen Chemikalien eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Brustkrebs spielen kann“, sagt Ruthann Rudel, Umwelttoxikologin am Silent Spring Institute in Newton, Massachusetts (USA) und Mitautorin der Studie. „Wenn die Aufsichtsbehörden versuchen zu bewerten, ob eine Chemikalie schädlich ist oder nicht, erfassen die von ihnen verwendeten Tests nicht die Auswirkungen auf die Brustgesundheit. Dieses Versäumnis bei den Tests bedeutet, dass potenzielle Mammakarzinogene grünes Licht für die Verwendung in Verbraucherprodukten erhalten.“

Brustkrebs ist die häufigste invasive Krebserkrankung bei Frauen, wobei die Inzidenzraten in Nordamerika und Europa am höchsten sind und weltweit steigen. Da nur 5 bis 10 Prozent der Brustkrebserkrankungen auf ererbte Mutationen mit hohem Risiko wie BRCA1 und BRCA2 zurückzuführen sind, ist nach Ansicht der Wissenschaftler ein besseres Verständnis dessen erforderlich, wie Umweltfaktoren zu der Erkrankung beitragen. So könnten die Inzidenzraten gesenkt werden.

Zu diesem Zweck untersuchten die Forscher des Silent Spring Institute ionisierende Strahlung – einen etablierten Risikofaktor für Brustkrebs. Menschen können ionisierender Strahlung aus vielen Quellen ausgesetzt sein. Dazu gehören auch Röntgenstrahlen, Computertomographie und Strahlentherapie. Die Auswirkungen einer Strahlungsexposition auf Brustkrebs sind ausführlich analysiert worden, wobei ein großer Teil auf Untersuchungen von Überlebenden der Atombombenexplosionen in Hiroshima und Nagasaki basiert sowie auf der Beurteilung von Frauen, die als Jugendliche medizinischer Bestrahlung ausgesetzt waren.

Rudel und ihre Koautorin Jessica Helm analysierten 467 Studien, um die Abfolge der biologischen Veränderungen zu identifizieren, die in Brustzellen und -gewebe ab dem Zeitpunkt der Strahlenexposition bis zur Tumorbildung auftreten. Anschließend erstellten sie eine Karte dieser sequenziellen Veränderungen und deckten mehrere miteinander verbundene Wege auf, über die ionisierende Strahlung zu Brustkrebs führt.

Die Forscherinnen erstellten die Karte mit einem Framework namens Adverse Outcome Pathway (AOP). AOP wurde von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) entwickelt, um darzustellen, wie sich komplexe Krankheiten entwickeln. AOP sollen Regulierungsbehörden, Chemieherstellern und Pharmaunternehmen dabei helfen vorherzusagen, wie Chemikalien Krankheiten in einem frühen Stadium des Forschungsprozesses beeinflussen können.

„Wenig überraschend stellte sich heraus, dass Brustkrebs viel komplexer ist als es in traditionellen Krebsmodellen vermittelt wird“, erklärt Rudel. In traditionellen Modellen löst ionisierende Strahlung Brustkrebs ausschließlich durch DNA-Schäden aus. Das neue Modell des Silent Spring Institute bezieht aktuelle Erkenntnisse aus der Krebsbiologie mit ein, die zeigen, dass Strahlung neben DNA-Schäden auch die Produktion von reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies erhöht.

„Diese Studie ist wichtig und unterstreicht die Notwendigkeit einer ganzheitlichen Betrachtung mechanistischer Belege bei der Identifizierung potenzieller Karzinogene“, sagt Kathryn Guyton, leitende Toxikologin bei der International Agency for Research on Cancer. „Tatsächlich gibt es mehrere Schlüsselmerkmale von Karzinogenen. Wir erkennen immer mehr an, dass Karzinogene beim Menschen unterschiedliche Kombinationen dieser Schlüsselmerkmale aufweisen können.“

Das Silent-Spring-Team stellte außerdem fest, dass die biologischen Veränderungen, die zu Brustkrebs führen, stark von Fortpflanzungshormonen wie Östrogen und Progesteron beeinflusst werden. Fortpflanzungshormone stimulieren die Proliferation von Zellen in der Brust, sodass Chemikalien, die auf ähnliche Weise die Zellproliferation fördern, die Brust anfälliger für Tumore machen können. „Kritische Entwicklungsphasen wie in der Pubertät oder in der Schwangerschaft, in denen sich die Brust stark verändert, sind Zeiten, in denen die Brust besonders anfällig ist“, sagt Rudel.

Um Lücken bei der Prüfung der Sicherheit chemischer Substanzen zu schließen, identifizierten die Forscher von Silent Spring eine Reihe von Tests, mit denen Zulassungsbehörden Chemikalien ausfindig machen können, die die in ihrem neuen Modell beschriebenen Wege stören. Entsprechende chemische Stoffe würden als potenzielle Brustkarzinogene angesehen, wodurch ihre Verwendung in Produkten beeinträchtigt wird.

„Diese Studie ist ein unschätzbarer Beitrag auf diesem Gebiet und ein echter Weckruf für die Aufsichtsbehörden“, sagt Linda Birnbaum, ehemalige Direktorin des National Institute for Environmental Health Science in den USA. „Durch das Festhalten an einem vereinfachten Modell, wie Chemikalien Krebs verursachen, haben die Aufsichtsbehörden wichtige Informationen übersehen, sodass möglicherweise giftige Chemikalien in von uns verwendete Produkte, unsere Luft und unser Wasser gelangen können.“

Das AOP-Projekt ist Teil des Safer Chemicals Program des Silent Spring Institute, das neue kostengünstige Methoden entwickelt, um Chemikalien auf ihre Auswirkungen auf die Brust hin zu untersuchen. Das durch diese Bemühungen gewonnene Wissen wird den Forscher zufolge Regierungsbehörden dabei helfen, den Einsatz chemischer Substanzen wirksamer zu regulieren und Unternehmen bei der Entwicklung sicherer Produkte zu unterstützen.

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