Eine Unterbrechung der Durchblutung kann laut einer neuen Studie der NYU Langone Health zu einer vorzeitigen Alterung des Knochenmarks führen, und damit die Fähigkeit des Immunsystems zur Bekämpfung von Krebs schwächen. Die in JACC-CardioOncology veröffentlichte Studie zeigte, dass eine periphere Ischämie – eine Einschränkung der Durchblutung in den Arterien der Beine – bei Mäusen zu einem doppelt so schnellen Wachstum von Brusttumoren führte wie bei Mäusen ohne Durchblutungsbeschränkung. Diese Ergebnisse bauen auf einer Studie desselben Teams aus dem Jahr 2020 auf, in der festgestellt wurde, dass eine Ischämie während eines Herzinfarkts denselben Effekt hat.
Zusammenhang zwischen Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebswachstum
Eine Ischämie tritt auf, wenn sich Fettablagerungen wie Cholesterin in den Arterienwänden ansammeln und zu Entzündungen und Gerinnseln führen, die den Fluss von sauerstoffreichem Blut einschränken. Wenn dies in den Beinen geschieht, verursacht es eine periphere Arterienerkrankung, die das Risiko für einen Herzinfarkt oder Schlaganfall erhöhen kann. „Unsere Studie zeigt, dass eine Beeinträchtigung des Blutflusses das Krebswachstum fördert, unabhängig davon, wo im Körper dies geschieht, sagt die korrespondierende Autorin Kathryn J. Moore, PhD, Jean- und David-Blechman-Professorin für Kardiologie in der Abteilung für Medizin, Leon-H.-Charney-Abteilung für Kardiologie, NYU Grossman School of Medicine. “ Dieser Zusammenhang zwischen peripherer arterieller Verschlusskrankheit und Brustkrebswachstum unterstreicht, wie wichtig es ist, metabolische und vaskuläre Risikofaktoren als Teil einer umfassenden Krebsbehandlungsstrategie anzugehen. Wichtig ist, dass das Forschungsteam herausfand, dass eine eingeschränkte Durchblutung eine Verschiebung hin zu Immunzellpopulationen auslöst, die Infektionen und Krebs nicht effizient bekämpfen können, was den Veränderungen im Alter entspricht.
Um die Mechanismen hinter dem Zusammenhang zwischen Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebswachstum zu untersuchen, entwickelten die Autoren der Studie ein Mausmodell mit Brusttumoren und induzierten eine vorübergehende Ischämie in einem Hinterbein. Das Team verglich dann das Krebswachstum bei Mäusen mit und ohne Durchblutungsstörungen. Ihre Ergebnisse basieren auf der Natur des Immunsystems, das sich entwickelt hat, um eindringende Bakterien und Viren anzugreifen und unter normalen Bedingungen Krebszellen zu erkennen und zu eliminieren. Diese Schutzfunktionen beruhen auf Stammzellreserven im Knochenmark, die bei Bedarf aktiviert werden können, um während des gesamten Lebens wichtige Populationen weißer Blutkörperchen zu produzieren.
Neue Strategien für die Krebsprävention und -behandlung
Normalerweise reagiert das Immunsystem auf Verletzungen oder Infektionen, indem es Entzündungen verstärkt, um Bedrohungen zu beseitigen, und dann wieder zurückfährt, um Schäden an gesundem Gewebe zu vermeiden. Dieses Gleichgewicht wird durch eine Mischung aus Immunzellen aufrechterhalten, die Entzündungen entweder aktivieren oder unterdrücken. Die Forscher fanden heraus, dass eine verminderte Durchblutung dieses Gleichgewicht stört. Sie programmiert die Stammzellen im Knochenmark um, sodass sie bevorzugt „myeloische” Immunzellen (Monozyten, Makrophagen, Neutrophile) produzieren, die die Immunantwort dämpfen, während sie die Produktion von Lymphozyten wie T-Zellen reduzieren, die zu einer starken Antitumorantwort beitragen. Die lokale Umgebung innerhalb von Tumoren zeigte eine ähnliche Veränderung, indem sich mehr immunsuppressive Zellen ansammelten – darunter Ly6Chi-Monozyten, M2-ähnliche F4/80+ MHCIIlo-Makrophagen und regulatorische T-Zellen –, die den Krebs vor Immunangriffen schützen.
Weitere Experimente zeigten, dass diese Immunveränderungen von langer Dauer waren. Die Ischämie veränderte nicht nur die Expression von Hunderten von Genen und versetzte die Immunzellen in einen krebstoleranteren Zustand, sondern reorganisierte auch die Struktur des Chromatins – das Proteingerüst, das den Zugang zur DNA kontrolliert –, wodurch es für die Immunzellen schwieriger wurde, die an der Krebsbekämpfung beteiligten Gene zu aktivieren. „Unsere Ergebnisse zeigen einen direkten Mechanismus, durch den Ischämie das Krebswachstum fördert, indem sie Stammzellen auf eine Weise umprogrammiert, die dem Alterungsprozess ähnelt und die Immuntoleranz fördert“, sagt die Erstautorin Alexandra Newman, PhD, Postdoktorandin in Dr. Moores Labor. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Strategien für die Krebsprävention und -behandlung, wie beispielsweise eine frühzeitigere Krebsvorsorge für Patienten mit peripherer Arterienerkrankung und den Einsatz von entzündungsmodulierenden Therapien, um diesen Effekten entgegenzuwirken. Für die Zukunft hofft das Forschungsteam, bei der Konzeption klinischer Studien mitwirken zu können, in denen untersucht wird, ob bestehende entzündungsgerichtete Therapien den postischämischen Veränderungen, die das Tumorwachstum fördern, entgegenwirken können.