Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Adaptation to oxygen deprivation elucidates tumor physiology

08.03.2006

Anzeige


Two new studies in the March Cell Metabolism reveal a survival mechanism by which cells adapt to oxygen starvation by ratcheting down their demand. The mechanism serves to protect against the potentially fatal production of free radicals when oxygen is scarce, one group reported. The findings may also have important implications for understanding the physiology of cancerous tumors, the researchers said, suggesting new combination treatment strategies for fighting the disease.

When the supply of oxygen from the bloodstream fails to meet demand from body tissues--as can occur in the exercising muscle, ischemic hearts, or tumors--hypoxia results, the researchers explained. Cells adapt to low oxygen conditions by activating a "program of gene-expression changes" initiated by so-called hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) transcription factor.


"Over a century ago, Pasteur described that hypoxic cells increase the conversion of glucose [the body’s primary energy source] to lactate, an effect that to date had been primarily attributed to the activities of hypoxia-inducible transcription factors," said study author Chi Dang, from Johns Hopkins University School of Medicine. "The accompanying decrease in cellular respiration in hypoxia was thought to result passively from the paucity of the required oxygen."

The new studies rather reveal that adaptation to hypoxia depends on an active process that serves to inhibit respiration and shunt pyruvate, the lactate precursor, away from mitochondria. Mitochondria are the cells’ "power plants," where food-derived molecules are converted to usable energy via respiration.

"It is a very elegant mechanism," said study author Nicholas Denko of Stanford University School of Medicine. "The cell simply turns off the spigot that sends fuel to the mitochondria."

Both studies found that cells repress mitochondria function and oxygen consumption under low oxygen conditions through the enzyme pyruvate dehydrogenase kinase 1 (PDK1).

Dang’s group showed that, under hypoxic conditions, mouse cells lacking HIF-1 fail to activate PDK1 and undergo cell death (apoptosis) following a dramatic rise in the level of reactive oxygen species (ROS). Forced PDK1 expression in hypoxic cells lacking HIF-1 limited toxic free radical generation and rescued the cells from hypoxia-induced death.

Denko’s team similarly demonstrated in tumor cells that HIF-1 causes a drop in oxygen use, resulting in increased oxygen availability and decreased cell death under low oxygen conditions--findings that might have important implications for cancer therapy, he said.

Indeed, his group found HIF-1 activity made cells more resistant to the antitumor drug tirapazamine (TPZ). They also found that HIF-1-deficient cells grown with limited oxygen exhibit increased sensitivity to TPZ relative to normal cells.

"Recent interest has focused on cytotoxins that target hypoxic cells in tumor microenvironments, such as the drug tirapazamine," said Howard Hughes Medical Institute investigator M. Celeste Simon in a preview. "Because intracellular oxygen concentrations are decreased by mitochondrial oxygen consumption, HIF-1 could protect tumor cells from TPZ-mediated cell death by maintaining intracellular oxygen levels."

While HIF-1 inhibition in hypoxic tumor cells should have multiple therapeutic benefits, Simon added, "the use of HIF-1 inhibitors in conjunction with other treatments has to be carefully evaluated for the most effective combination and sequence of drug delivery."

Heidi Hardman | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.cellmetabolism.org

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Alzheimer Demenz: früher erkennen, besser behandeln
08.02.2012 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

nachricht Wer ist besonders anfällig für Rückenschmerzen?
08.02.2012 | Universitätsklinikum Heidelberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert


Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst

Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...

Im Focus: Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber


Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.

Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.

Das System ...

Im Focus: VLT liefert detailreichstes Infrarotbild des Carinanebels


Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.

Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.

Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...

Im Focus: Automatisch Lücken im Funkspektrum erkennen


Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.

Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...

Im Focus: Bronze-Matrjoschka: hocheffiziente Katalysatoren und Nanoröhrchen mit ungewöhnlicher Symmetrie


Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.

Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.

In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Zwerggalaxie hat großen Hunger

08.02.2012 | Physik Astronomie

Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert

08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

Obstacles No Barrier to Higher Speeds for Worms

08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

»Jede Sekunde zählt« Erster Internationaler Kongress zu Rettungsdienstsystemen in Neu Delhi

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Bauwerke gebrauchstauglich halten

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft im Dialog-Veranstaltungen im Wissenschaftsjahr 2012

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp