Klonogener Zelltod
Englisch: clonogenic cell death, reproductive cell death
Definition
Als klonogener Zelltod wird der Verlust der Teilungsfähigkeit einer Zelle bezeichnet. Die betroffenen Zellen sind physiologisch intakt, können sich aber nicht oder nur noch unzureichend teilen. Dieser Zustand soll z.B. durch eine Strahlentherapie in der Krebstherapie erreicht werden, spielt aber auch in gesunden Geweben eine Rolle.
Hintergrund
Eine Strahlentherapie führt zu verschiedenen Schäden in den bestrahlten Zellen, die z.B. die Proteine und auch die DNA betreffen. So kann 1 Gray Bestrahlung in einer Zelle etwa 30 DNA-Doppelstrangbrüche verursachen. Diese Doppelstrangbrüche würden unter physiologischen Bedingungen u.a. mittels homologer Rekombination repariert. In Tumorzellen sind diese Reparaturmechanismen oft beeinträchtigt. Daher werden DNA-Schäden entweder nicht, oder nur fehlerhaft repariert. Dadurch können letale Chromosomenaberrationen entstehen.
Einteilung
Es gibt verschiedene Mechanismen, die zu einem klonogenen Zelltod und somit einer Teilungsunfähigkeit führen können.
Mitosetod
Wenn die Zellen z.B. im Rahmen einer Bestrahlung nicht direkt absterben, bleiben sie morphologisch und metabolisch intakt, allerdings mit beträchtlichen, unreparierten DNA-Schäden. Sie können dann nur noch einige wenige Mitosen durchlaufen und sterben.
Ein weiteres Phänomen, das mit der Mitose in Verbindung steht, ist die sogenannte Mitose-Katastrophe. Dabei kommt es aufgrund von DNA-Schäden und fehlerhaften Spindelapparaten zum Zelltod während der Mitose.
Interphasetod
Beim Interphasetod kommt es infolge von DNA-Schäden zu einem Zelltod durch ein frühes Apoptoseprogramm. Es findet keine Mitose mehr statt. Dieser Mechanismus ist p53-assoziiert. Da p53 in Tumorzellen oft nicht intakt ist, spielt der Interphasetod eher im Normalgewebe eine Rolle. Es kommt im Rahmen der Apoptose zu einem Zellrückbau ohne entzündliche Reaktion. Zu den Zellen, die schnell in die Apoptose eintreten, gehören z.B. Zellen des blutbildenden Systems. Das erklärt, warum Lymphozyten besonders strahlensensibel sind.
Differenzierung
Durch eine Bestrahlung kann die Spezialisierung einer Zelle beschleunigt oder induziert werden. Dadurch entstehen terminale Funktionszellen, die keine Kolonien mehr bilden. Vermittelt wird dies über p53 und p21. Es kommt zu einem G1-Arrest. Ein Beispiel sind Fibroblasten, die zu Fibrozyten differenzieren. Dies passiert z.B. bei der radiogenen Fibrose als unerwünschte Wirkung einer Strahlentherapie.