Darmkrebs gehört zu den häufigsten Krebsarten, was neue Strategien für seine Prävention und Therapie dringend erforderlich macht. Forscher haben nun einen Metaboliten-Signalweg identifiziert, der Erkenntnisse für dieses Ziel liefert.
Darmkrebs ist eine der häufigsten Krebsarten und fordert jährlich mehr als 50.000 Todesopfer in den USA. Alkoholkonsum, Fettleibigkeit, rotes Fleisch sowie eine ballaststoffarme und zuckerreiche Ernährung werden mit einem erhöhten Darmkrebsrisiko in Verbindung gebracht.
Ein Molekül, das in der Leber als Reaktion auf eine kohlenhydratarme "ketogene" Ernährung produziert wird, hat eine starke Wirkung bei der Unterdrückung des Darmtumorwachstums und könnte zur Vorbeugung und Behandlung solcher Krebsarten nützlich sein, so eine neue Studie von Forschern der Perelman School of Medicine an der Universität von Pennsylvania.
In der in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie stellten die Forscher zunächst fest, dass Mäuse, die eine kohlenhydratarme, fettreiche ketogene Diät erhielten, eine bemerkenswerte Resistenz gegen die Entwicklung und das Wachstum von Darmtumoren aufwiesen. Die Wissenschaftler führten diesen Effekt auf Beta-Hydroxybutyrat (BHB) zurück, ein kleines organisches Molekül, das in der Leber als Reaktion auf eine ketogene Diät oder Hunger produziert wird.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieses natürliche Molekül, BHB, eines Tages zu einem Standardbestandteil der Darmkrebsbehandlung und -prävention werden könnte“, sagte der Co-Autor der Studie Dr. Maayan Levy, Assistenzprofessor für Mikrobiologie an der Penn Medicine.
In der Studie wollten Levy, Dr. Christoph Thaiss und ihre Teams anhand von Experimenten mit Mäusen herausfinden, ob verschiedene Arten der Ernährung die Entwicklung und das Wachstum von Darmkrebs hemmen können. Sie setzten sechs Gruppen von Mäusen auf Diäten mit unterschiedlichem Fett-Kohlenhydrat-Verhältnis und wendeten dann ein chemisches Standardverfahren an, das normalerweise Dickdarmtumore hervorruft.
Sie fanden heraus, dass die beiden ketogenen Diäten mit einem Fett-Kohlenhydrat-Verhältnis von 90/10 Prozent – bei der einen wurde Schweineschmalz, bei der anderen Crisco (hauptsächlich Sojaöl) verwendet – bei den meisten Tieren, die Entwicklung von Darmtumoren verhinderten. Im Gegensatz dazu entwickelten alle Tiere mit den anderen Diäten, einschließlich fettarmer und kohlenhydratreicher Diäten, Tumore. Selbst als die Forscher den Mäusen ketogene Diäten verabreichten, nachdem die Darmtumore bereits zu wachsen begonnen hatten, zeigten die Diäten einen „Behandlungseffekt", indem sie das weitere Wachstum und die Ausbreitung der Tumore deutlich verlangsamten.
In weiteren Experimenten stellten die Wissenschaftler fest, dass diese Tumorunterdrückung mit einer langsameren Produktion neuer Epithelzellen, die den Dickdarm auskleiden, durch Stammzellen verbunden ist. Letztendlich führten sie diese Verlangsamung des Darmzellwachstums auf BHB zurück, dass normalerweise von der Leber als Teil einer „Hungerreaktion" produziert und in diesem Fall durch die kohlenhydratarme Keto-Diät ausgelöst wird.
BHB ist dafür bekannt, dass es unter kohlenhydratarmen Bedingungen als alternative Brennstoffquelle für wichtige Organe dient. Die Forscher zeigten jedoch, dass es nicht nur eine Brennstoffquelle ist, sondern auch ein starkes wachstumshemmendes Signal, zumindest für Zellen der Darmschleimhaut. Sie waren in der Lage, die tumorunterdrückenden Wirkungen der Keto-Diäten zu reproduzieren, indem sie den Mäusen BHB verabreichten – entweder in ihrem Wasser oder über eine Infusion, die die natürliche Sekretion des Moleküls durch die Leber imitierte.
Das Team zeigte, dass BHB seine wachstumshemmende Wirkung auf Darmzellen ausübt, indem es einen Oberflächenrezeptor namens Hcar2 aktiviert. Dieser wiederum stimuliert die Expression eines wachstumshemmenden Gens, Hopx.
Experimente mit menschlichen Darmzellen erbrachten den Nachweis, dass BHB über die menschlichen Versionen von Hcar2 und Hopx die gleiche wachstumshemmende Wirkung auf diese Zellen hat. Darmtumorzellen, die diese beiden Gene nicht exprimieren, sprachen nicht auf die BHB-Behandlung an, was darauf hindeutet, dass sie als mögliche Prädiktoren für die Wirksamkeit der Behandlung dienen.
„Bevor eine Empfehlung für die Verwendung von BHB zur Prävention oder Behandlung ausgesprochen werden kann, sind klinische Studien zur BHB-Supplementierung erforderlich“, so Thaiss.
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung der University of Pennsylvania School of Medicine. Die Originalpublikation findet ihr hier.
Bildquelle: Diana Polekhina, unsplash
