Wie Alkohol Stammzellen schädigt und Krebsrisiko erhöht

Wie Alkohol Stammzellen schädigt und Krebsrisiko erhöht
Bildnachweis: Max. Pixel

Nach Zigaretten ist Alkohol vielleicht das häufigste Karzinogen, dem sich Menschen freiwillig aussetzen. Wie diese einfache Substanz Krebs fördert, ist jedoch nicht klar. Aber unser neueste Studiemit genetisch veränderten Mäusen beleuchtet den möglichen Mechanismus.

Unsere frühere Forschung hat den prinzipiellen Mechanismus aufgedeckt, der uns vor Alkohol-induzierten DNA-Schäden schützt. Die erste Stufe dieses Schutzes besteht aus einem Enzym, das Acetaldehyd - ein toxisches Nebenprodukt, das im Körper entsteht, wenn Alkohol metabolisiert wird - in eine harmlose Substanz umwandelt.

Die zweite Schutzstufe besteht aus einem Reparatursystem, das den Schaden, den Acetaldehyd der DNA zufügt, behebt. Jetzt haben wir diese Arbeit erweitert, um zu zeigen, wie Alkohol und anschließend sein toxisches Nebenprodukt die DNA der Zellen, die Blut liefern, schädigen - die Blutstammzelle.

Erbliche Gendefekte, die diesen Schutzmechanismus beeinträchtigen, sind beim Menschen üblich. Über 500m haben Menschen in Südostasien kein biologisches System für den Umgang mit Acetaldehyd (die erste Schutzebene). Menschen aus dieser Region bekommen nach dem Alkoholkonsum oft einen geröteten Teint und fühlen sich oft unwohl. Sie haben auch ein erhöhtes Risiko für Speiseröhrenkrebs.

Vierfache Erhöhung des Schadens

Wir zeigen, dass Mäuse, die genetisch verändert wurden, um diesen Schutzverlust zu emulieren, viermal mehr DNA-Schäden in ihren Blutzellen akkumulieren, nachdem sie einer einzigen Dosis Alkohol ausgesetzt waren. Daher sind sie sehr auf das DNA-Reparatursystem angewiesen, um sicherzustellen, dass diese Zellen nicht funktionieren keine irreversiblen DNA-Schäden.

Obwohl es sehr selten ist, fehlt einigen Menschen das DNA-Reparatursystem (Level-2-Schutz), das den Schaden rückgängig macht. Sie leiden an einer verheerenden Krankheit namens Fanconis Anämie Dies führt zu vorzeitigem Tod aufgrund von Blutverlust, Blutkrebs und anderen Krebsarten.

Mit Mäusen, denen beide Schutzmechanismen fehlen, zeigen wir schlüssig, dass Alkoholexposition Schäden an den Chromosomen in den Blutzellen verursacht, die zu Umlagerungen ihrer Chromosomen führen - den Strukturen im Kern der Zellen, in denen die DNA verpackt ist. Mithilfe modernster DNA-Sequenzierungstechnologie entschlüsselten wir die Genome der seltenen Stammzellen, die das Blut in diesen Mäusen liefern und zeigen, wie sie durch diesen Schaden verändert werden.

Schäden am Genom der Stammzellen können zu Fehlfunktionen führen. Da diese vitalen Zellen jedoch zu einer großen Anzahl von spezialisierten Blutzellen führen, kann das veränderte Genom einzelner Stammzellen auf viele Tochterzellen übertragen werden. Veränderte Genome führen letztlich zu veränderten Genen, die in einigen Fällen dazu führen, dass Zellen krebsartig werden.


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Keine Gewissheit, aber wertvolle neue Einsichten

Wir haben in erster Linie die Blutzellen bei unseren Mäusen untersucht, aber wir können nicht mit Sicherheit sagen, dass Alkohol Blutkrebs verursacht. Es ist jedoch bekannt, dass Alkohol die Blutproduktion beeinflusst. Unsere Ergebnisse erklären bis zu einem gewissen Grad, warum dies geschieht.

Der Hauptvorteil des Studierens von Blut ist, dass es leicht experimentell zu untersuchen ist. Dies gilt insbesondere für die Blutstammzellen, die durch eine Technik, die als Knochenmarktransplantation bekannt ist, quantifiziert und funktionell beurteilt werden können. Dies beinhaltet die Transplantation von Stammzellen, die man in eine Maus einschätzen möchte, die solche Zellen nicht mehr hat. Im Laufe der Zeit beginnen die transplantierten Stammzellen, neues Blut zu produzieren, und die Wirksamkeit bezieht sich auf die Fitness der transplantierten Stammzellen. Die Analyse von Blutstammzellen bietet also einen Einblick in die Art und Weise, wie Alkohol andere Stammzellen im Körper schädigen kann, wie zum Beispiel den Darm und die Leber.

Das GesprächUnsere neue Forschung erklärt, wie Alkohol die DNA in unseren lebenswichtigen Stammzellen schädigt. Obwohl wir zeigen, dass dieser Schaden durch einen robusten Schutzmechanismus begrenzt ist, ist eine erbliche Dysfunktion dieses Mechanismus bei Menschen üblich. Dennoch ist es wichtig zu betonen, dass sie, wie alle Schutzmechanismen, nicht perfekt sind und überwältigt werden können. Das meiste Leben auf der Erde, von Bakterien bis zu Säugetieren, besitzt ebenfalls diesen Schutzmechanismus, aber im Gegensatz zum Menschen haben sie noch nicht die Fähigkeit entwickelt, Alkohol im industriellen Maßstab für den Konsum herzustellen.

Über den Autor

Ketan Patel, Professor, Universität Cambridge. Ist Molekularbiologe am MRC LMB

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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