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Onkologie Wissenschaft

Metastasen durch Sauerstoffmangel im Tumor

Metastasen entstehen aus Krebszellen, die sich vom Primärtumor ablösen. Eine  Forschungsgruppe hat nun den Mangel an Sauerstoff als Auslöser dafür identifiziert, warum Cluster von zirkulierenden Tumorzellen (CTCs) den Tumor verlassen.

In einem Mausmodell für Brustkrebs stellte sich heraus, dass verschiedene Bereiche eines Tumors unterschiedlich gut mit Sauerstoff versorgt sind: Krebszellen mit Sauerstoffmangel fanden sich dort, wo der Tumor vergleichsweise wenig Blutgefässen aufwies – im Inneren sowie in klar abgegrenzten äusseren Arealen. Die Untersuchung von CTC-Cluster, die sich von diesen Tumoren abgelöst hatten belegte, dass diese ebenfalls unter Sauerstoffmangel litten.

Weitere Versuche zeigten, dass CTC-Cluster mit Sauerstoffmangel besonders gefährlich sind: Im Vergleich zu Verbänden mit normalem Sauerstoffgehalt bildeten sie schneller Metastasen und verkürzten die Überlebenszeit der Mäuse.

Um die Sauerstoffversorgung zu verbessern wurde die Ausbildung von Blutgefässen durch eine proangiogenetischen Behandlung stimuliert. Wie erwartet reduzierte sich dadurch die Zahl der abgelösten CTC-Cluster – allerdings vergrösserte sich dabei gleichzeitig auch der Primärtumor deutlich.

„Dies ist ein provokantes Ergebnis“, so Prof. Nicola Aceto, Universität Basel: „Wenn wir dem Tumor genug Sauerstoff geben, haben die Krebszellen keinen Grund, den Tumor zu verlassen und Metastasen zu bilden. Andererseits beschleunigt dies aber auch das Wachstum des Primärtumors.“

Die nächste Herausforderung besteht darin, diese Erkenntnisse in das klinische Umfeld zu übertragen und Substanzen zu finden, die die Sauerstoffzufuhr im Tumor verbessern, in Kombination mit anderen Wirkstoffen jedoch auch die Entstehung von Metastasen bei Brustkrebs bremsen.

Referenzen:

Universität Basel, https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Sauerstoffmangel-im-Tumor-beguenstigt-die-Bildung-von-Metastasen.html

Hypoxia Triggers the Intravasation of Clustered Circulating Tumor Cells,
Cell Reports (2020); doi: 10.1016/j.celrep.2020.108105

#krebs #metastasen #sauerstoffmangel #tumorbiologie #ctcs #krebszellen #medizin #dmedimpressions 

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Infektiologie Pädiatrie Virologie Wissenschaft

COVID-19: Neue, gefährliche Folgeerkrankung bei Kindern

Während eine Covid-19-Infektion für die meisten Kinder komplikationslos verläuft, kann es bei einigen zum Multisystem Inflammatory Syndrome in Children (MIS-C) führen. Die Erkrankung ähnelt anderen Erkrankungen im Zusammenhang mit SARS-CoV-2, wie dem Kawasaki-Syndrom. Im Gegensatz zu diesem führt MIS-C zu noch häufigeren Entzündungen in vielen Organsystemen. Diese betreffen das Herz, die Lungen, das Verdauungs- und/oder das Nervensystem. In seltenen Fällen (1,7%) kann die Erkrankung auch tödlich verlaufen.

Eine Metaanalyse untersuchte 662 Fälle von an MIS-C erkrankten Kindern, von denen 71% aufgrund ihrer Symptome, zu denen am häufigsten Fieber, Bauchschmerzen und Diarrhö zählten, in einer Intensivstation behandelt wurden. Bei vielen geheilten Patienten zeigten sich Anomalien in den Blutgefäßen rund um das Herz, die in späteren Jahren  eventuell zu einem erhöhten Herzinfarktrisiko führen könnten. 

Erschwerend kommt dazu, dass auch eine unauffällige COVID-19-Infektion zum Auftreten von MIS-C führen kann. Typischerweise treten die ersten Symptome nach drei bis vier Wochen auf. In diesem Fall sollte sofort ein Spital aufgesucht werde, so der Ratschlag der Behandler. Es empfiehlt sich auch eine länderdauernde Überwachung des Gesundheitszustands der Kinder, da die Langzeitschäden zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht abgeschätzt werden können. 

Referenzen:
Children’s Hospital Houston, Texas; Georgetown University, Washington DC

Multisystem inflammatory syndrome in children: A systematic review, 4.9.2020; https://www.thelancet.com/journals/eclinm/article/PIIS2589-5370(20)30271-6/fulltext#%20

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Kardiologie Leben

Sport bei Herzerkrankungen ein Muss

Zu dieser Empfehlung haben sich europäische Kardiologen durchgerungen und in einer Arbeitsgruppe der „European Society of Cardiology“ (ESC) erstmalig Leitlinien für sportliche Aktivitäten bei herzkranken Menschen zusammengetragen. Sportliche Aktivitäten sind nicht nur gesund, sondern in fast allen Fällen ein Muss, betonen die Ärzte: „regelmäßiges Training verhindert nicht nur das Auftreten von Krankheiten, sondern reduziert das Risiko eines zu frühen Tods bei Menschen mit vorangeschrittenen Herzerkrankungen“.

Herzkranke Menschen sollen den Empfehlungen zufolge mindestens 150 Minuten in der Woche „moderat“ trainieren. Krafttraining mit leichten Gewichten ist etwa für Menschen mit Übergewicht, Bluthochdruck und/oder Diabetes ein passendes Trainingskonzept. Daneben sollte auch Ausdauer trainiert werden – durch Radfahren, Laufen und Schwimmen. „Die Wahrscheinlichkeit, dass eine sportliche Übung einen Herzstillstand oder einen Herzinfarkt auslöst, ist extrem niedrig“, meint auch Sanjay Sharma, Sportkardiologe an der St. George’s Universität, London; laut einer Mitteilung.

Vorsicht geboten ist bei Patienten mit Herzschrittmachern – aber auch hier zeigt regelmäßiges Training viel mehr Vor- als Nachteile. Sollte ein Patient über 15 Minuten einen Schmerz in der Brust fühlen, muss jedoch sofort ein Krankenwagen gerufen werden. Menschen, die blutverdünnende Medikamente zu sich nehmen, sollten Kontaktsport vermeiden, um das Risiko einer Blutung zu verringern. Das ESC empfehlt sehr unsportlichen Menschen mit einer fortgeschrittenen Herzkrankheit vor Trainingsbeginn einen Arzt aufzusuchen, um gemeinsam einen Trainingsplan aufzustellen.

Referenzen:

European Society of Cardiology 2020 ESC Guidelines on sports cardiology and exercise in patients with cardiovascular disease, ESC Clinical Practice Guidelines; https://www.escardio.org/Guidelines/Clinical-Practice-Guidelines/sports-cardiology-and-exercise-in-patients-with-cardiovascular-disease

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Infektiologie Virologie Wissenschaft

Corona-Hotspots im menschlichen Körper

Eine Infektion mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 kann verschiedene Organe beeinträchtigen. Vor diesem Hintergrund haben Forscher des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und der US-amerikanischen Cornell University zelluläre Faktoren untersucht, die für eine Infektion von Bedeutung sein könnten. Sie analysierten dazu die Aktivität von 28 spezifischen Genen in einer Vielzahl menschlicher Gewebe.

Dabei handelt es sich neben Rezeptoren auf der Zelloberfläche auch um Enzyme, die das Eindringen von Krankheitserregern in die Zelle blockieren – sogenannte Restriktionsfaktoren. Anhand von Informationen aus wissenschaftlichen Datenbanken analysierten die Forscher die Genaktivität in rund 400.000 menschlichen Zellen aus verschiedenen Gewebetypen.

Im Einklang mit der bekannten Tatsache, dass SARS-CoV-2 insbesondere die Atemwege attackiert, weisen die Expessionsmuster die Nasenschleimhaut als ein „Schlachtfeld“ aus. Demnach enthalten die Zellen der Nasenschleimhaut sowohl Faktoren, die eine Infektion begünstigen, wie den ACE2-Rezeptor, als auch Faktoren, die den Eintritt des Virus hemmen, wie IFITM3 und LY6E. „Es scheint daher, dass der Kontakt des Virus mit der Nasenschleimhaut zu einem Tauziehen führt. Es geht also um die Frage, wer daraus als Sieger hervorgeht,“ so die Autoren.

Als weitere potentielle Hotspots erwiesen sich der Darm, Nieren, Hoden und Plazenta. Das Virus wurde bisher nicht in Neuronen nachgewiesen, das Nervensystem umfasst jedoch andere Zellen wie Astrozyten und Perizyten, die zum Beispiel an der Regulation der sogenannten Blut-Hirn-Schranke beteiligt sind. Gemäss der Studie könnten diese Zellen durchaus auch anfällig für eine Infektion sein.

Referenzen:

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen – DZNE; Cornell University https://www.dzne.de/aktuelles/pressemitteilungen/presse/hotspots-einer-corona-infektion-im-menschlichen-koerper

A single-cell RNA expression map of human coronavirus entry factors; Cell Reports (2020); https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)31164-5

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Onkologie Wissenschaft

Haare färben und Krebsrisiko

Studien haben darauf hingewiesen, dass Personen die sich regelmäßig die Haare färben, ein höheres Krebsrisiko, insbesondere für Blasenkrebs sowie Brustkrebs, haben könnten. In der größten Studie bisher, die 117.200 Frauen aus den USA über 36 Jahre verfolgte, konnte dies nun nicht erhärtet werden. Ein Forschungsteam um Eva Schernhammer, Leiterin der Abteilung für Epidemiologie der MedUni Wien, konnte belegen, dass regelmäßiges Haarefärben keine nennenswerten Einflüsse auf die meisten Krebsarten hatte – mit einigen wenigen Ausnahmen.

So zeigte sich ein positiver Zusammenhang für das Risiko für Basalzellkarzinome, hormonrezeptor-negativen Brustkrebs und Eierstockkrebs. Außerdem fanden sich Hinweise auf eine Heterogenität durch die natürliche Haarfarbe – ein erhöhtes Risiko für Hodgkin-Lymphome wurde nur bei Frauen mit natürlich dunklem Haar beobachtet, ein höheres Risiko für Basalzellkarzinome wurde speziell bei Frauen mit natürlich hellem Haar beobachtet. Die aktuellen Befunde beschränken sich auf US-amerikanische weiße Frauen und erstrecken sich möglicherweise nicht auf andere Populationen.

„Unsere Ergebnisse rechtfertigen eine weitere prospektive Validierung“, erklärt Schernhammer. „Diese richtet sich nach verschiedenen Populationen und Nationen, verschiedenen Anfälligkeitsgenotypen (z.B. NAT1 oder NAT2), Krebsarten verschiedener Genotypen und molekulargenetischer Phänotypen, verschiedenen Expositionseinstellungen (persönlicher Gebrauch vs. berufliche Exposition), verschiedenen Zeitpunkten und verschiedenen Farben der verwendeten permanenten Haarfärbemittel mit verfeinerten Expositionsabschätzungen und sollte im Licht der Gesamtheit der Beweise interpretiert werden.“

Referenzen:

Medizinische Universität Wien https://www.meduniwien.ac.at/web/ueber-uns/news/detailseite/2020/news-im-september-2020/haare-faerben-und-krebsrisiko-groesste-studie-bisher/

Personal use of permanent hair dyes and cancer risk and mortality in US women: prospective cohort study, British Medical Journal 2020:370; https://www.bmj.com/content/370/bmj.m2942

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Diagnostik Onkologie Wissenschaft

Tätowierfarben zur Krebserkennung

Farbstoffe aus der Tintenkollektion von Tätowierern könnten nach neuen Forschungsergebnissen der USC Viterbi der Schlüssel zur Verbesserung der Krebserkennung sein.

Cristina Zavaleta und ihr Team haben neue bildgebende Kontrastmittel entwickelt, bei denen gängige Farbstoffe wie Tätowierungstinte und Lebensmittelfarbstoffe verwendet werden. Bindet man diese an tumorspezifische Nanopartikel, können Krebserkrankungen durch diese „optischen Tinten“ besser dargestellt werden, sodass Mediziner leichter zwischen Krebszellen und normalen Gewebe unterscheiden können. Durch den empfindlicheren Bildkontrast lassen sich Tumore auch einfacher lokalisieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass diese Pigmente von der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) bereits zugelassen sind und relativ rasch in der Klinik eingesetzt werden könnten.

Die Idee kam der Forscherin beim Besuch des Pixar-Studios. „Ich habe darüber nachgedacht, ob diese wirklich hochpigmentierten Farben, wie sie von Künstlern verwendet werden, interessante optische Eigenschaften haben“. Die Idee führte sie danach in ein Tattoo-Studio, in dem sie sich mit handelsüblichen Tinten eindeckte. Nachfolgende Untersuchungen im Raman-Scanner zeigten die erstaunlichen spektralen Fingerabdrücke der Pigmente. Die Partikel wiesen zudem eine bestimmte Größe auf, die es ihnen ermöglicht, passiv in Tumore einzudringen. Gleichzeitig sind sie groß genug, um im Tumor auch zurückgehalten zu werden und damit für eine gewisse Zeit erkennbar bleiben.

Referenzen:
USC Viterbi https://viterbischool.usc.edu/news/2020/08/using-tattoo-ink-to-find-cancer

A colorful approach towards developing new nano-based imaging contrast agents for improved cancer detection, Biomaterial Science; https://doi.org/10.1039/D0BM01099E

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Dermatologie Technologie Wissenschaft

Elektronische Haut kann auf Schmerz reagieren

Australischen Forschern ist ein Durchbruch bei der Entwicklung eines künstlichen Haut-Ersatzes gelungen. Sie haben eine elektronische „Haut“ entwickelt, die wie echte Haut auf Schmerzen reagiert und diese auch mit der gleichen Geschwindigkeit wie menschliche Zellen weiterleitet. Die neue Haut könnte als Alternative zu Hauttransplantaten zur Verfügung stehen und den Einsatz von intelligenter Prothetik und Robotik entscheidend vorantreiben.

Bisher konnte keine Technologie das menschliche Schmerzgefühl realistisch nachahmen. Das neue Material reagiert jedoch sofort, wenn Druck, Hitze oder Kälte eine schmerzhafte Schwelle erreichen. „Es bedeutet, dass unsere künstliche Haut den Unterschied zwischen dem sanften Berühren einer Nadel mit dem Finger oder dem versehentlichen Stechen selbst erkennt,“ so das Team um Prof. Madhu Bhaskaran: „eine kritische Unterscheidung, die auf elektronischem Wege noch nie erreicht wurde“.

Für ihr System haben die Techniker drei eigene vorangegangene Erfindungen die bereits zum Patent angemeldet sind kombiniert: sehr dünne, dehnbare Elektronik; temperaturreaktive Beschichtungen und elektronische Speicherzellen, die die Art und Weise imitieren, wie das Gehirn das Langzeitgedächtnis nutzt, um vorhergehende Informationen abzurufen und zu speichern.

Referenzen:

RMIT University, Melbourne; National Institute of Cardiovascular Diseases, BangladeshArtificial Somatosensors: Feedback receptors for electronic skins; Advanced Intelligent Systems 1.9.2020; https://doi.org/10.1002/aisy.202000094

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Psychologie Wissenschaft

Kannibalen verschonen ihre Verwandten

Makaber und doch wissenschaftlich belegt: eine neue Studie von Marlies Oostland und Michael Brecht von der Princeton University und der Humboldt-Universität zu Berlin ergab, dass Kannibalen nur selten Blutsverwandte essen. Das ist eine Eigenheit die auch bei kannibalischen Tieren beobachtet wurde. Ebenso wie diese erbrechen sich auch Kannibalen, während sie ihre Mordopfer essen. Die Autoren schließen daraus, dass eine innere Abscheu dem Verspeisen von Verwandten entgegenwirkt, wobei es schon bemerkenswert erscheint, dass auch bei diesen Schwerverbrechern biologische Mechanismen greifen, die enge Verwandte schützen.

In modernen Gesellschaften sind kannibalische Morde extrem selten. Trotzdem konnten die Forscher für die Zeit nach 1900 eine Vielzahl solcher Fälle über Publikationen, Internetrecherchen und Expertenbefragungen dokumentieren. Insgesamt 121 Kannibalen und 631 ihrer Opfer wurden mit Informationen über „gewöhnliche“ Morde aus FBI- Datenbanken verglichen. Es zeigte sich, dass kannibalische Morde eine eigene Verbrechenskategorie darstellen. Diese Morde zeigen charakteristische Eigenheiten bei Methoden, Tätern und Opfern. Kannibalen töten oft mit physischer Gewalt, etwa durch Erstechen, Strangulieren oder Erschlagen, und seltener mit Schusswaffen.Von Kannibalen ausgeführte Morde haben oft einen sexuellen Bezug, Täter sind meist ältere Männer, die jüngere Frauen töten.

Referenzen:

Humboldt-Universität zu Berlin; Princeton University https://www.hu-berlin.de/de/pr/nachrichten/august-2020/nr-20831

Kin-avoidance in cannibalistic homicide; Frontiers of Psychology (2020); https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2020.02161/full

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