Tumoren zeichnen sich im Gegensatz zu gesundem Gewebe dadurch aus, dass sie:
- unabhängig von Wachstumssignalen sind
- insensitiv für hemmende Wachstumssignale sind
- Apoptose (programmierter Zelltod) umgehen oder vermeiden
- sich das Potential zur unbegrenzten Replikation aneignen
- die Versorgung mit Blutgefäßen induzieren (Angiogenese)
- infiltrierend wachsen und metastasieren.
Durch Zytostatika wird die Zellteilung gehemmt. Dabei schlägt die Therapie um so effektiver an, je schneller der Tumor wächst. Dies liegt daran, dass die Chemotherapeutika besonders gut auf proliferierende Zellen wirken, also auf Zellen, die noch nicht ausdifferenziert sind und sich nicht in der Ruhe-Phase befinden.
Je nach Angriffspunkt im Zellzyklus werden phasenspezifische und phasenunspezifische Substanzen unterschieden. Phasenspezifische Substanzen wirken nur in einzelnen Phasen des Zellzyklus. So wirken z. B. Antimetaboliten in der S-Phase, in der die DNA-Replikation stattfindet, und Mitosehemmstoffe in der Mitose-Phase. Phasenunspezifisch wirken z. B. Antrazykline und Alkylantien. Dennoch ist ihre Wirksamkeit auf proliferierende Zellen deutlich höher als auf ruhende.
Durch die Zytostatika werden die Tumorzellen eliminiert, indem die Apoptose induziert wird. Diese ist allerdings abhängig vom Tumorsuppressorprotein p53, dessen kodierende Gene geschädigt sein können, wodurch eine Tumorresistenz gegen Chemotherapeutika ausgelöst werden kann.
Die meisten Zytostatika schädigen neben den Tumorzellen auch gesunde Zellen. Dabei sind Zellen und Gewebe mit hoher Proliferationsrate, wie Knochenmark, Epithel des Gastrointestinaltrakts und Haarfollikel, besonders stark betroffen (Nebenwirkungen wie Knochenmarksdepression, Schleimhautentzündung und Haarausfall liegen darin begründet). Zytostatika haben neben ihrer tumorhemmenden Wirkung auch ein teratogenes, mutagenes und onkogenes Potential, d. h. sie können selbst die Entstehung eines Zweittumors auslösen. Als besonders kanzerogen einzustufen sind die Alkylantien.
Methotrexat greift in den C1-Stoffwechsel ein, d. h. es inhibiert die Übertragung von Methylbausteinen in der Nucleinsäurebiosynthese. Konkret wird das Enzym Dihydrofolatreduktase inhibiert, wodurch die Synthese von RNS und DNS gehemmt wird.
Methotrexat ist stark hydrophil und gelangt über einen spezifischen Transporter in die Zelle, wo es mit Polyglutamat verknüpft wird. In dieser Form kann es die Zelle nur schlecht verlassen und kumuliert. Dies hat zur Folge, dass Nebenwirkungen nicht immer sogleich nach Absetzen der Therapie verschwinden.
