Alkylering

EN Alkylering angiver overførslen af ​​en alkylgruppe fra et molekyle til et andet. Alkylering har en mutagen og kræftfremkaldende virkning, da DNA og RNA ofte angribes og ændres af alkyleringsmidler. De såkaldte alkyleringsmidler bruges på medicinen på den ene side til at hæmme cellevækst som cytostatika, og på den anden side udløser de kræft eller forårsager genetisk skade i afkommet.

Hvad er alkyleringen?

Visse kemiske stoffer udvikler mutagene og kræftfremkaldende virkninger på grund af deres evne til at forårsage alkylering. Under alkyleringen overføres alkylgrupper. Methylering er et specielt tilfælde af alkylering. Methylgruppen hører også til alkylengruppen. Imidlertid finder methylering altid sted i kroppen under fysiologiske forhold, mens alkylgrupper med mere end et carbonatom hovedsageligt er forårsaget af eksogene stoffer.

DNA-methylering er ansvarlig for epigenetiske ændringer. Mange andre methyleringsreaktioner finder også sted i organismen. I processen overføres methylgrupper til specifikke funktionelle grupper, såsom hydroxyl-, amino- eller sulfhydrylgrupper.

Når ethyl-, propyl- eller endda højere kæde-alkylgrupper overføres, forringes det genetiske materiale især. Jo flere alkylgrupper, der binder til DNA, jo oftere bryder DNA-strengene. Desuden kan forskellige strenge også forbindes til hinanden. Når alt kommer til alt fører højkædede alkyleringer altid til ændringer i nukleinsyremolekylerne. Som et resultat af nukleinsyreændringerne hæmmes cellevækst blandt andet.

Funktion & opgave

På grund af den væksthæmmende virkning af alkyleringer er der mulige anvendelser i kampen mod kræft. Selvom alkylerende forbindelser er kræftfremkaldende, kan de også stoppe den uhæmmede vækst af eksisterende kræftceller. Ved at ødelægge DNA'et afbrydes væksten af ​​prolifererende celler (delende celler) ved såkaldte kontrolpunkter af cellecyklussen. Cellen dør langsomt. Dette gælder både kræftceller og celler, der udsættes for stærk vækst under fysiologiske forhold, såsom immunceller, slimhindeceller, hårrotceller og kimceller.

I hver celle er der ændringer i DNA'et, men virkningen og intensiteten er størst i spredning af celler. De celler, der deles særlig hurtigt, påvirkes derfor mest. Dette er grundlaget for den selektive virkning af cytostatika på kræftceller. Derfor bruges mange alkylerende cytostatika i kræftterapi i forbindelse med kemoterapi.

Ved langvarig brug af disse stoffer øges deres skadelighed, da celler i langsommere grad er langsomt voksende celler genetisk modificerede. I det specielle tilfælde af methylering methyleres DNA'et også i stor udstrækning. Der er dog ingen genetisk ændring. Basesekvensen bevares. Methylgrupper er kun bundet til cytidinet. De methylerede områder af DNA'et er inaktive, så den genetiske kode ikke længere kan læses her. Dette fører til epigenetiske ændringer i DNA'et. Så DNA'et modificeres, hvorved den genetiske kode bevares.

På grund af epigenetiske ændringer ændrer kroppen sig også i form af modifikationer af fænotypen. Det er netop disse processer, der er ansvarlige for påvirkningen af ​​miljøet på udviklingen og udtrykket af karakteristiske egenskaber, som ikke er helt bestemt af genotypen. Differentieringen af ​​de enkelte celler i forskellige organer og væv har også at gøre med epigenetiske ændringer. Differentiering er forårsaget af den forskellige aktivitet af gener i forskellige celletyper.

Sygdomme og lidelser

Grundlaget for kemoterapi er baseret på den cytostatiske virkning af alkylerende stoffer. På samme tid skyldes imidlertid de stærke bivirkninger af kemoterapeutiske midler også deres alkylerende virkning. Disse aktive ingredienser udvikler deres terapeutiske virkning mod kræft på grund af deres vækstinhiberende indflydelse på cellerne. Kræftecellerne vokser hurtigst. Derfor er de mest påvirket.

Imidlertid er immuncellerne, slimhindecellerne eller kimcellerne også svækket i deres vækst. Som et resultat manifesterer de kendte bivirkninger ved kemoterapi sig i modtagelighed for infektion, kvalme, opkast, anæmi, hårtab, tørre slimhinder og andre ubehagelige symptomer.

Vigtige cytostatika til kemoterapi er derivater af nitrogen sennepsforbindelser, alkylsulfonater, nitrosoureaer og forskellige andre grupper af stoffer. Det, de alle har til fælles, er en alkylerende virkning på DNA'et, som ødelægges under processen. Alle aktive ingredienser kan bruges til kræftbehandling, men har de tilsvarende ubehagelige bivirkninger. Hvis en sund person kommer i kontakt med disse stoffer, øges deres risiko for at udvikle kræft.

Den kortvarige effekt af disse stoffer er at stoppe celledelingen og cellerne til at dø. De gradvise ændringer i DNA i langsomt voksende celler kan også føre til deres omdannelse til kræftceller på lang sigt.

Alkylerende kemiske forbindelser i industrien og fødevareindustrien har også kræftfremkaldende og mutagene virkninger. Disse inkluderer dimethylsulfat i den kemiske industri og de kolde desinfektionsmidler dimethylbicarbonat og diethylbicarbonat i fødevareindustrien.

Kroppens egne methyleringer kan også føre til sygdomme, hvis de er forkerte. Forøget eller nedsat genaktivitet er baseret på methylering af DNA. Når methylering er defekt, udvikles sygdomme imidlertid. Forkert genaktivering kan fx føre til tumorer. Dette er tilfældet, når et regulatorisk gen til celledeling er inaktivt. Imidlertid kan aktivering af gener, der normalt skal være inaktiv, føre til degeneration af celler. Forskellige methyleringsmønstre blev fundet i forskellige tumorer sammenlignet med de tilsvarende sunde væv. Det betyder ikke noget, om metyleringsgraden er for stærk eller for svag.