Forscher des Barts Cancer Institute an der Queen Mary University of London haben eine bahnbrechende Entdeckung über die Rolle der mitochondrialen Dynamik bei der Kontrolle der Migration von Melanom-Hautkrebszellen gemacht, wie in einer Studie veröffentlicht in Nature Communications enthüllt. Darüber hinaus fanden sie heraus, dass die AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK) als entscheidender Sensor für die Ausbreitung von Tumoren fungiert.
Eva Crosas-Molist, eine Forscherin der Queen Mary University of London, erklärte:
“Diese metastatischen Zellen verändern ihre Verkabelung, um äußerst effizient zu sein. Sie benötigen nur geringe Energiemengen, um sich zu bewegen, was ihnen hilft, in den potenziell stressigen Umgebungen, in die sie migrieren, zu überleben, wo möglicherweise ein Mangel an Nährstoffen oder Sauerstoff herrscht.”
Die Studie ergab, dass die aus den Mitochondrien stammende ATP-Energie, bekannt als Kraftwerk der Zelle, für die Zellmigration im Vergleich zur Glykolyse unverzichtbar ist. Für eine starke Adhäsion und Fusion mit den Mitochondrien sind bei der gestreckt-mesenchymalen Migration hohe ATP-Spiegel erforderlich. Die Forscher beobachteten, dass zur Hemmung der durch den Discoidin-Domänenrezeptor 1 vermittelten Adhäsion die ATP-Spiegel in den Zellen abnehmen, was die AMPK aktiviert und die Myosin-Phosphatase deaktiviert, einschließlich Myosin II, und somit die abgerundete amöboide Migration ermöglicht. Dieser Prozess ermöglicht es den Krebszellen, sich von dem ursprünglichen Tumor zu lösen und sich in verschiedenen Teilen des Körpers auszubreiten.
Die abgerundete amöboide Migration erleichtert eine effizientere Bewegung der Zellen im gesamten Körper, während die mesenchymale Migration tendenziell langsamer ist. Auch die mitochondriale Spaltung ist Teil dieses Prozesses, aktiviert durch AMPK. Zellen, die eine abgerundete amöboide Migration durchlaufen, zeigen eine höhere intrinsische Aktivierung von AMPK, was zur Fragmentierung der Mitochondrien führt. Die Forscher stellten fest, dass eine Beeinträchtigung der mitochondrialen Fusion, durch das Abschalten von MFN2 erreicht oder durch AMPK induzierte mitochondriale Spaltung, zu einer Fragmentierung der Mitochondrien und abgerundeten amöboiden Migration führt.
Die Forscher haben auch festgestellt, dass fragmentierte, aber funktionale Mitochondrien ein größeres Risiko als Krebszellen darstellen, hauptsächlich aufgrund ihres geringen Energieverbrauchs und ihrer Fähigkeit, sich im Körper zu bewegen.
Darüber hinaus haben die Ermittler festgestellt, dass die Aktivierung von AMPK in wenig haftenden Zellen die Myosin-II-abhängige dreidimensionale Invasion verstärken kann. Sie betonten die Notwendigkeit weiterer Forschung zu den verschiedenen Ebenen der Regulation von Myosin II, insbesondere in wandernden Zellen, da sich die meisten Studien hauptsächlich auf die Regulation der Myosin-Aktivität durch das Rho-assoziierte Proteinkinase konzentriert haben.
“Patienten, bei denen der Krebs metastasiert hat, stehen oft vor schwierigeren Behandlungen und geringeren Überlebenschancen. Das Verständnis, wie Krebszellen im Körper reisen, kann wertvolle Erkenntnisse liefern, um Interventionen zur Vorbeugung in der Zukunft zu entwickeln. Je besser wir die Prozesse verstehen, die im Körper von Krebspatienten ablaufen, desto besser sind wir in der Lage, die Krankheit zu bekämpfen”, sagte Dr. Ketan Patel, Chef-Wissenschaftler bei Cancer Research UK.
Die Forscher wiesen auch auf das Potenzial hin, Verbindungen, die AMPK beeinflussen, in anderen Krankheitszuständen wie Diabetes, mitochondrialen Erkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen einzusetzen, insbesondere bei Patienten mit fortgeschrittenem Krebs.
