Der Zeitpunkt der Krebsstrahlentherapie kann den Haarausfall minimieren, sagen Forscher

Der Zeitpunkt der Krebsstrahlentherapie kann den Haarausfall minimieren, sagen Forscher

Die Entdeckung der circadianen Uhr in Mäsehaaren enthüllt einen Zeitraum, in dem Strahlenschäden schnell repariert werden können, wodurch das Haar intakt bleibt

LA JOLLA, CA – Da Forscher herausgefunden haben, dass Mäusehaare eine zirkadiane Uhr haben – ein 24-Stunden-Zyklus aus Wachstum gefolgt von restaurativen Reparaturen – vermuten sie, dass Haarausfall beim Menschen durch toxische Strahlentherapie und Chemotherapie zur Krebsbehandlung minimiert werden könnte, wenn diese Behandlungen spät am Tag verabreicht werden.

Die Studie, die in der frühen Online-Ausgabe des Verhandlungen der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS) fanden heraus, dass Mäuse 85 Prozent ihres Haares verloren, wenn sie morgens eine Strahlentherapie erhielten, verglichen mit einem Haarverlust von 17 Prozent, wenn die Behandlung abends stattfand.

Die Forscher vom Salk Institute for Biological Studies, der University of Southern California (USC) und der University of California, Irvine (UCI), haben den genauen Zeitpunkt der Haarkreuzuhr herausgefunden und auch die Biologie hinter dem Uhrwerk aufgedeckt – die Moleküle, die dem Haar sagen, wann es wachsen und wann es Schäden reparieren soll. Anschließend testeten sie die Uhr mithilfe von Strahlentherapie.

“Diese Ergebnisse sind besonders spannend, da sie einen bedeutenden Schritt in Richtung der Entwicklung neuer Strahlentherapieprotokolle darstellen, die die Minimierung negativer Nebenwirkungen auf normales Gewebe, wie Haare oder Knochenmark, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der gewünschten Effekte auf Krebszellen umfassen”, sagt Maksim Plikus, außerordentlicher Professor für Entwicklungs- und Zellbiologie an der UCI und Erstautor der Studie. “Wir werden unsere Erkenntnisse nun anwenden, um neuartige auf dem zirkadianen Rhythmus basierende Ansätze für die Krebstherapie zu entwickeln.”

Salk-Forscher Satchin Panda und Amandine Chaix.

Bilder: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

Die Wissenschaftler können nicht sagen, dass ihre Ergebnisse direkt in die menschliche Krebstherapie umgesetzt werden können, da sie diese Möglichkeit noch nicht untersucht haben. Aber sie sagen, es werde immer deutlicher, dass Körperorgane und -gewebe ihre eigenen zirkadianen Uhren haben, die, wenn sie verstanden werden, dazu genutzt werden könnten, die Medikamententherapie für maximalen Nutzen zu timen.

“Es gibt überall im Körper Uhren – Uhren, die ihren ganz eigenen Rhythmus haben und, wie wir festgestellt haben, wenig mit der zentralen Uhr in unserem Gehirn zu tun haben”, sagt der Co-Leitautor der Studie, Satchidananda Panda, . , ein außerordentlicher Professor am Salk-Institut Labor für Regulierungsbiologie und ein Experte für den zirkadianen Rhythmus.

“Das legt nahe, dass es keine gute Idee ist, ein Medikament an ein Organ zu verabreichen, während es weitgehend inaktiv ist. Sie könnten dem Organ mehr Schaden zufügen als im Wachzustand, wenn es sich selbst repariert und regeneriert”, sagt Panda. “Wenn man weiß, wann ein Organ sich selbst repariert, könnte man möglicherweise stärkere Dosen eines Medikaments oder einer Therapie verabreichen. Das könnte zu einem besseren Ergebnis führen und gleichzeitig Nebenwirkungen minimieren.”

Panda nutzt genetische, genomische und biochemische Ansätze, um Gene zu identifizieren, die in verschiedenen Organen circadianer Regulierung unterliegen, und um den Mechanismus einer solchen Regulierung zu verstehen. Plikus von der UCI und Cheng-Ming Chuong, Professor für Pathologie an der Keck School of Medicine der USC und Co-Leiter der Studie, sind Experten für Haarregeneration.

Diese Forscher und ihre Kollegen schlossen sich zusammen, um die zirkadiane Uhr von Mäusehaaren zu finden und dann zu zerlegen. Es war eine lange und schwierige Studie, sagt Chuong.

“Haare sind ein sehr komplexes Organ, das verschiedene Zelltypen in unterschiedlichen Lebenszyklusstadien auf engstem Raum beherbergt”, sagt Chuong. “Wir fanden heraus, dass Haare bei Mäusen morgens schnell wachsen und nachts langsamer werden, angetrieben von einer sehr leistungsfähigen Uhr.”

Jedes Mal, wenn Haarzellen sich teilen, nehmen sie DNA-Schäden auf, die repariert werden müssen. Die Wissenschaftler entdeckten, dass Haarzellen bei Mäusen diese Schäden hauptsächlich am Abend reparieren. Dieser Prozess sei vergleichbar mit der Nutzung einer Küchenspülmaschine, so Panda. “Die meisten von uns lassen die Spülmaschine laufen, nachdem sie viele schmutzige Geschirrteile angesammelt haben – wir lassen sie nicht jedes Mal laufen, wenn ein Geschirrteil schmutzig ist. Dasselbe gilt für Zellen. Sie reinigen – reparieren ihre DNA – einmal am Tag”, sagt Panda.

Strahlentherapie schädigt die DNA von sich schnell teilenden Zellen, weshalb sie gegen wachsende Krebszellen eingesetzt wird. Das bedeutet, dass DNA-Schäden an Haarzellen, die durch Strahlentherapie am Morgen entstehen, erst am Abend repariert werden, was zu Haarausfall führt. Schäden durch Strahlentherapie in der Nacht werden jedoch minimiert, da Haarzellen, die sich bereits im Prozess der DNA-Reparatur befinden, schnell heilen können.

“Obwohl wir noch nicht wissen, ob menschliches Haar der gleichen Uhr folgt wie das Haar von Mäusen, wächst Gesichtsbehaarung bei Männern tagsüber, was zu dem sprichwörtlichen 5-Uhr-Schatten führt. Es gibt keinen 5-Uhr-Schatten am Morgen, wenn man sich abends rasiert”, sagt Panda.

Die Forscher fanden heraus, dass Krebszellen keine zirkadianen Uhren haben, da sie sich ständig teilen.
“Das bedeutet, dass die Krebstherapie nicht zeitlich abgestimmt sein muss, um wirksamer zu sein”, fügt Panda hinzu. “Die Zeitplanung dient dazu, Kollateralschäden an normalen Zellen, die von diesen Behandlungen betroffen sind, zu minimieren.”

Wissenschaftler wissen mit Sicherheit, dass andere Organe wie die Leber eine zirkadiane Uhr verwenden, und sie vermuten, dass das gesamte menschliche Gewebe auf ähnliche Weise reguliert wird, auch wenn die Uhren unterschiedlich eingestellt sein mögen.

“Es gibt viele klinische Auswirkungen für diese Kakophonie der inneren Uhren, die über den Zeitpunkt der Medikamententherapie hinausgehen”, sagt Panda. “Einige Forscher vermuten beispielsweise, dass Fettleibigkeit und Diabetes auftreten, wenn ein Organ oder mehrere Organe – vielleicht die Leber, der Magen oder die Bauchspeicheldrüse – schlafen sollten, aber durch Nahrung, die verarbeitet werden muss, geweckt werden.

“Diese lokalen Uhren tun viel mehr als die zentrale Uhr im Gehirn, die hauptsächlich den Schlaf reguliert”, sagt er. “Dieses Forschungsgebiet ist spannend und könnte eines Tages zur menschlichen Gesundheit beitragen.”

Weitere beitragende Autoren sind Christopher Vollmers und Amandine Chaix vom Salk Institute, Damon de la Cruz von der USC und Raul Ramos von der UCI.

Die Studie wurde durch Zuschüsse unterstützt von Nationale Gesundheitsinstitute (AR 42177, AR47364, DK091618, P30 CA014195), Die Leona M. und Harry B. Helmsley Charitable Trust, der Dana Foundation, der Glenn Stiftung für medizinische Forschung und die Edward Mallinckrodt Jr. Stiftung. Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit führenden Institutionen für Grundlagenforschung, an der international renommierte Fakultätsmitglieder grundlegende Fragen der Biowissenschaften in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld untersuchen. Mit dem Fokus auf Entdeckungen und die Ausbildung zukünftiger Forschergenerationen leisten Salk-Wissenschaftler bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten durch die Untersuchung von Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie sowie verwandten Disziplinen.

Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Auszeichnungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polio-Impfstoff-Pionier Dr. Jonas Salk gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.