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Ar­beits­blatt 7c: Lern­zir­kel Sta­ti­on 3

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Ar­beits­blatt 7c: Lern­zir­kel Sta­ti­on 3

An­gio­ge­ne­sis is a phy­sio­lo­gi­cal pro­cess de­scri­bing the growth of new blood ves­sels from pre-exis­ting ves­sels. An­gio­ge­ne­sis is a nor­mal pro­cess in growth and de­ve­lop­ment, äs well äs in wound hea­ling. Howe­ver, this is also a fun­da­men­tal step in the tran­si­ti­on of tu­mors from a dor­mant state to a ma­li­gnant state. Can­cer cells are cells that have lost their abili­ty to di­vi­de in a con­trol­led fa­shion. A tumor con­sists of a po­pu­la­ti­on of ra­pidly di­vi­ding and gro­wing can­cer cells. Howe­ver, tu­mors wouldn't grow bey­ond a cer­tain size, ge­ne­ral­ly 1-2 mm^3.

How do new blood ves­sels grow?

The pro­cess of an­gio­ge­ne­sis can be de­scri­bed as an or­der­ly se­ries of events:

  1. In­ju­red or di­sea­sed tis­su­es (e.g. tumor) pro­du­ce and re­lease an­gio­ge­nic growth fac­tors (pro­te­ins) that dif­fu­se into the ne­ar­by tis­su­es.
  2. The an­gio­ge­nic growth fac­tors bind to spe­ci­fic re­cep­tors lo­ca­ted on the en­do­the­li­al cells of ne­ar­by pre-exis­ting blood ves­sels.
  3. Once growth fac­tors bind to their re­cep­tors, the en­do­the­li­al cells be­co­me ac­tiva­ted. Si­gnals are sent from the cell's sur­face to the nu­cleus. The en­do­the­li­al cell's ma­chine­ry be­gins to pro­du­ce new mole­cu­les in­clu­ding en­zy­mes.
  4. En­zy­mes dis­sol­ve tiny holes in the she­ath-like co­ver­ing (bas­e­ment mem­bra­ne) sur­roun­ding all exis­ting blood ves­sels.
  5. The en­do­the­li­al cells begin to di­vi­de (pro­li­fe­ra­te), and they mi­gra­te out through the dis­sol­ved holes of the exis­ting ves­sel towards the di­sea­sed tis­sue.
  6. Spe­cia­li­zed mole­cu­les cal­led ad­he­si­on mole­cu­les serve äs grap­p­ling hooks to help pull the sprou­ting new blood ves­sel sprout for­ward.
  7. Ad­di­tio­nal en­zy­mes (ma­trix me­tal­lo­pro­te­ina­ses) are pro­du­ced to dis­sol­ve the tis­sue in front of the sprou­ting ves­sel tip in order to ac­com­mo­da­te it. As the ves­sel ex­tends, the tis­sue is re­mol­ded around the ves­sel.
  8. Sprou­ting en­do­the­li­al cells roll up to form a blood ves­sel tube.
  9. In­di­vi­du­al blood ves­sel tubes con­nect to form blood ves­sel loops that can cir­cu­la­te blood.
  10. Fi­nal­ly, newly for­med blood ves­sel tubes are sta­bi­li­zed by spe­cia­li­zed mus­cle cells that pro­vi­de struc­tu­ral sup­port. Blood flow then be­gins.

Auf­ga­ben:

  1. Nen­nen Sie je ein Bei­spiel für einen Wachs­tums- und Ent­wick­lungs­pro­zess, bei denen Ge­fäß­neu­bil­dun­gen (= An­gio­ge­ne­se) statt­fin­den.
  2. Geben Sie eine Er­klä­rung für die Tat­sa­che, dass ein Tumor ohne Ge­fäß­neu­bil­dung nicht grö­ßer als 1-2 mm3 wer­den kann.
  3. Be­schrei­ben Sie die auf der nächs­ten Seite sche­ma­tisch dar­ge­stell­ten Vor­gän­ge kurz mit ei­ge­nen Wor­ten.
  4. Be­nen­nen Sie das bio­lo­gi­sche Prin­zip, das die Ak­ti­vie­rung von En­do­thel­zel­len be­wirkt.
  5. Ent­wi­ckeln Sie auf Basis der Vor­gän­ge bei der An­gio­ge­ne­se eine Tu­morthe­ra­pie.

Glos­sar:

Angio - (von griech. ag­gei­on = Gefäß), -ge­ne­se (von griech. ge­ne­sis = Ent­ste­hung)

blood ves­sel : Blut­ge­fäß; dor­mant ru­hend; tis­sue: Ge­we­be; to dis­sol­ve: lösen (che­misch)

ad­he­si­on : An­hef­tung; tip: Spit­ze; loop: Schlau­fe

en­do­the­li­al cell (= En­do­thel­zel­le): plat­ten­för­mi­ge Zel­len, die in einer ein­zi­gen Schicht die Blut­ge­fä­ße aus­klei­den

bas­e­ment-mem­bra­ne (= Ba­salla­mi­na od. -mem­bran): sta­bi­li­sie­ren­de und iso­lie­ren­de Grenz­schicht zwi­schen Epi­t­hel- und Bin­de­ge­we­be

she­ath-like : hül­len­ar­tig; grap­p­ling hook: En­t­er­ha­ken; re­mold: um­ge­stal­ten; sprou­ting: Spros­sung

Quel­len: (Dez. 2008)

1. http://​www.​angio.​org/​und​erst​andi​ng/​und​erst​andi​ng.​html

2. http://​en.​wi­ki­pe­dia.​org/​wiki/​An­gio­ge­ne­sis

Lern­zir­kel: Sta­ti­on 3

Sche­ma­ti­sche Dar­stel­lung der An­gio­ge­ne­se:

Blut1

 

Blut2

 

Blut3

 

Wei­ter­füh­ren­de Li­te­ra­tur - Links:

1. Aus­schal­tung der Blut­ver­sor­gung von Tu­mo­ren, Judah Folk­man, Spek­trum der Wis­sen­schaft, Spe­zi­al 2: Krebs­me­di­zin, S. 91-96, 1996

2. Ziel­si­che­re Me­di­ka­men­te, Clau­dia Eber­hard-Metz­ger, Spek­trum der Wis­sen­schaft, Spe­zi­al 3: Krebs­me­di­zin II, s. S. 78-81, 2003

3. http://​www.​bio­chem­web.​org/​ang​ioge​nesi​s.​shtml