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

Welche Faktoren beeinflussen die Bildung von Brustkrebs? Ein Forscherteam geht den Karzinogenen auf die Spur.

In der bislang umfassendsten Übersicht über die Entwicklung von Brustkrebs haben Wissenschaftler eine detaillierte Karte erstellt, die die vielen Möglichkeiten beschreibt, wie Umweltchemikalien die Krankheit auslösen können. Anhand ionisierender Strahlung als Modell identifizierten die Forscher Schlüsselmechanismen in Zellen, die bei Störung Brustkrebs verursachen. Da die Ergebnisse auf andere Umweltkarzinogene übertragen werden können, könnten sie den Aufsichtsbehörden helfen, Chemikalien zu identifizieren, 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 und eine der Mitautoren 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 Brust. Diese Testlücke bedeutet, dass potenzielle Brustkarzinogene grünes Licht für die Verwendung in unseren Verbraucherprodukten erhalten.“

Brustkrebs ist die häufigste invasive Krebserkrankung bei Frauen. Die Inzidenzraten sind in Nordamerika und Europa am höchsten und steigen weltweit. 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 darüber erforderlich, wie Umweltfaktoren zur Krankheit beitragen, um künftigen Brustkrebserkrankungen und niedrigeren Inzidenzraten vorzubeugen.

Zu diesem Zweck untersuchten die Forscher von Silent Spring ionisierende Strahlung – einen etablierten Risikofaktor für Brustkrebs. Menschen können ionisierender Strahlung aus vielen Quellen ausgesetzt sein, einschließlich Röntgenstrahlen, CT-Scans und Strahlenbehandlung. Die Auswirkungen der Bestrahlung auf Brustkrebs wurden ausführlich untersucht, wobei ein großer Teil auf Untersuchungen von Überlebenden der Atombombenanschläge in Hiroshima und Nagasaki sowie von Frauen basiert, die als Jugendliche medizinischer Bestrahlung ausgesetzt waren.

Rudel und die Co-Autorin Jessica Helm berichteten in der Zeitschrift Archives of Toxicology über 467 Studien, um die Abfolge biologischer Veränderungen zu identifizieren, die in Brustzellen und -gewebe ab dem Zeitpunkt der Strahlenexposition bis zur Bildung eines Tumors auftreten. Anschließend erstellten sie eine Karte dieser sequentiellen Veränderungen und enthüllten mehrere miteinander verbundene Wege, über die ionisierende Strahlung zu Brustkrebs führt.

Die Forscher erstellten die Karte mithilfe eines Frameworks namens Adverse Outcome Pathway (AOP). AOPs wurden von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) entwickelt, um darzustellen, wie sich komplexe Krankheiten entwickeln, und um Regulierungsbehörden, Chemieherstellern und Pharmaunternehmen zu helfen, vorherzusagen, wie Chemikalien Krankheiten zu Beginn des Forschungsprozesses beeinflussen könnten.

„Es ist nicht überraschend, dass Brustkrebs viel komplexer ist als die Art und Weise, wie er in traditionellen Krebsmodellen vermittelt wird“, sagt Rudel. In traditionellen Modellen löst ionisierende Strahlung Brustkrebs ausschließlich durch DNA-Schäden aus. Das neue Modell von Silent Spring integriert aktuelle Erkenntnisse aus der Krebsbiologie, die zeigen, dass Strahlung neben DNA-Schäden auch die Produktion von Molekülen erhöht, die als reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies bezeichnet werden. Diese Moleküle richten in den Zellen Chaos an, verursachen Entzündungen, verändern die DNA und stören andere wichtige biologische Aktivitäten.

„Diese Studie ist wichtig und unterstreicht die Notwendigkeit einer ganzheitlichen Betrachtung mechanistischer Beweise bei der Identifizierung potenzieller Karzinogene“, sagt Kathryn Guyton, eine leitende Toxikologin bei der Internationalen Agentur für Krebsforschung. „In der Realität gibt es mehrere Schlüsselmerkmale von Karzinogenen. Wir wissen zunehmend zu schätzen, dass menschliche Karzinogene 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 während der Pubertät oder 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 chemischen Sicherheit zu schließen, identifizierten die Forscher von Silent Spring eine Reihe von Tests, mit denen Regulierungsbehörden Chemikalien finden könnten, die die in ihrem neuen Modell beschriebenen Wege stören. Chemikalien, die diese Wege stören, würden als potenzielle Brustkarzinogene angesehen, wodurch ihre Verwendung in Produkten behindert wird.

„Diese Studie ist ein unschätzbarer Beitrag auf diesem Gebiet und ein echter Weckruf für die Aufsichtsbehörden“, sagt Linda Birnbaum, ehemalige Direktorin des Nationalen Instituts für Umweltgesundheitswissenschaften. „Durch das Festhalten an einem vereinfachten Modell, wie Chemikalien Krebs verursachen, haben die Aufsichtsbehörden wichtige Informationen vermisst, sodass möglicherweise giftige Chemikalien in unsere 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 zu untersuchen. Das durch diese Bemühungen gewonnene Wissen wird Regierungsbehörden dabei helfen, Chemikalien effektiver zu regulieren und Unternehmen bei der Entwicklung sicherer Produkte zu unterstützen.

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