Ernährung: Weshalb führen fettreiche Lebensmittel zu Darmkrebs?

Verbindung zwischen fettreicher Ernährung und Darmkrebs

Eine fettreiche Ernährung ist ungesund und begünstigt die Entstehung von Darmkrebs. Aber wodurch genau wird das Risiko für Darmkrebs gefördert und welche Mechanismen bei der Ernährung mit fettreichen Nahrungsmitteln spielen hier eine Rolle?

Bei einer neuen Untersuchung unter Beteiligung von Forschenden der Arizona State University wurde jetzt festgestellt, dass durch eine fettreiche Ernährung insbesondere drei Faktoren ausgelöst werden, welche das Risiko für Darmkrebs erhöhen. Die Studie wurde in der Zeitschrift „Cell Reports“ veröffentlicht.

Fettleibigkeit begünstigt Entstehung von Tumoren

„Es gibt epidemiologische Beweise für einen starken Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und inem erhöhtem Tumorrisiko. Im Darm sind die Stammzellen die wahrscheinlichen Ursprungszellen für Krebs“, erläutert Studienautorin Miyeko Mana. Doch worin besteht der Zusammenhang?

Die Ernährung ist etwas, was sich auf diesen Kreislauf von Fettleibigkeit und Darmkrebs auswirkt und die neue Studie hat genauer als je zuvor aufgezeigt, wie eine fettreiche Ernährung eine molekulare Kaskade von Ereignissen auslöst, welche zu Darmkrebs führt, erläutern die Forschenden.

Welche Rolle spielen intestinale Stammzellen?

Wenn Nahrungsmittel im Körper abgebaut werden und sich ihren Weg durch den Darm bahnen, interagieren sie mit sogenannten intestinalen Stammzellen (ISC), die entlang der Innenflächen des Darms positioniert sind. Diese Stammzellen befinden sich in Einstülpungen des Darms, welche auch als Darmkrypten bezeichnet werden.

Es wird angenommen, dass ISC eine Art Tor darstellen, welches die Bildung von Darmtumoren koordiniert, wenn sie sich an eine fettreiche Ernährung anpassen, berichtet das Team. Innerhalb der ISC befinden sich fettreiche Sensormoleküle, welche den Gehalt an fettreicher Nahrung in den Zellen wahrnehmen und darauf reagieren.

PPARs können Krebsrisiko erhöhen

„Wir sind den Mechanismen nachgegangen, die für die Anpassung der Stammzellen an die fettreiche Ernährung erforderlich sein könnten – und da sind wir auf die PPARs gestoßen”, erläutert Mana. Diese sogenannten Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptoren (oder PPARs) lösen ein zelluläres Programm aus, welches das Krebsrisiko erhöht. Aber die genauen Mechanismen blieben bislang unklar, weil es mehrere Arten von PPARs gibt und es schwierig ist, ihre genaue Rolle zu bestimmen.

„Es gibt eine Familie von drei PPARs, genannt Delta, Alpha und Gamma. Zuerst dachte ich, dass nur PPAR delta beteiligt ist, aber um zu sehen, ob dieses Gen wirklich für den Phänotyp verantwortlich ist, muss man es entfernen“, erklärt der Expertin. Dem Team gelang es tatsächlich, die Rolle der einzelnen PPAR delta und alpha mit der Hilfe eines Mausmodells zu ermitteln, welches ihre Aktivität in der Zelle kontrollierte.

Die Tiere erhielten für die Studie eine langfristige fettreiche oder normale Ernährung, und die Aktivität jedes PPARs wurde sorgfältig überwacht, um die Auswirkungen auf das Krebsrisiko zu untersuchen.

Zunächst entfernten die Fachleute das PPAR-delta-Gen. „Aber als wir es aus dem Darm entfernten, beobachteten wir immer noch den Phänotyp. Also fragten wir uns, ob vielleicht ein anderes PPAR kompensiert, und da dachten wir an PPAR alpha. Beide (PPAR delta und PPAR alpha) scheinen für diesen Phänotyp der fettreichen Ernährung in den Stammzellen erforderlich zu sein“, erklärt Mana.

„Also haben wir uns genauer angesehen, worauf diese beiden Faktoren (PPARs) abzielen könnten, und das war das mitochondriale Protein Cpt1a. Dies ist erforderlich für den Import von langkettigen Fettsäuren (LCFAs) in die Mitochondrien zur Verwendung. Die LCFAs sind Teil der fettreichen Ernährung“, so Mana weiter.

Entfernung von Cpt1a reduzierte Risiko der Tumorigenese

Als die Forschenden an Mäusen eine Untersuchung an Cpt1a durchführten, stellten sie fest, dass sie die Tumorbildung in ihren Bahnen stoppen konnten. Der Verlust von Cpt1a verhinderte sowohl die Expansion als auch die Proliferation der ISCs in den Krypten. „Wenn man Cpt1a entfernt, bleibt einem dieser Phänotyp der fettreichen Ernährung in den intestinalen Stammzellen erspart. Man senkt also an dieser Stelle das Risiko der Tumorigenese“, so Mana.

So entsteht durch fettreiche Ernährung Krebs

Anhand der Daten konnte die Krebsentstehung von der Ernährung bis hin zur Tumorbildung nachvollzogen werden. Zunächst werden Fette zu freien Fettsäuren aufgespalten. Die freien Fettsäuren stimulieren dann Sensoren wie die PPARs und schalten Gene ein, welche die Fettsäuren abbauen können.

Als nächstes werden die überschüssigen freien Fettsäuren zu den Mitochondrien transportiert, welche sie durch Oxidation verbrennen können, um mehr Energie für die Stammzellen zu gewinnen, die sich vermehren, wachsen und das Darmgewebe regenerieren. Wird aber die Anzahl der ISCs erhöht, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass Mutationen auftreten können – einfach durch zufällige Mutationen und die schiere Anzahl der Zellen, die zu Darmkrebs führen, erläutert das Team.

„Die Idee ist, dass dieser größere Pool von Zellen im Darm verbleibt und Mutationen akkumuliert, und das bedeutet, dass sie eine Quelle von mutierten Zellen sein können, die zu Transformation und Tumorinitiierung führen. Wir denken, dass das eine wahrscheinliche Möglichkeit ist, wenn es Bedingungen gibt, die den Stammzellenpool erweitern“, mutmaßen die Fachleute.

Fettreiche Ernährung beschleunigte Sterblichkeit erheblich

Das Team fand heraus, dass eine fettreiche Ernährung die Lebenserwartung in diesem Modell im Vergleich zur Kontrollbedingung dramatisch verküzte, indem sie für eine schnellere Tumorigenese sorgte.

So lässt sich der Darm heilen

„Die Mengen dieser Fette, die man über die Nahrung zu sich nehmen kann, werden sich auf die Stammzellen auswirken, wahrscheinlich auf ziemlich direkte Weise“, erläutert Mana in einer Pressemitteilung der Arizona State University. Die Expertin fand es durchaus überraschend, dass Fettsäuren einen so direkten Effekt haben können. Werden aber diese PPARs und CPT1a entfernt, wird der Darm wieder gesund.

„Diese Studien wurden bisher alle in diesen Mausmodellen durchgeführt. Eine Idee, mit der wir angefangen haben, war, die metabolischen Abhängigkeiten der Tumoren zu verstehen, die in einem natürlichen oder pharmakologischen Kontext entstehen können, und dann diese metabolischen Programme zum Nachteil des Tumors, aber nicht des normalen Gewebes, zu beeinflussen. Wir machen Fortschritte mit dem Modell der fettreichen Ernährung. Letztlich ist es aber das Ziel, Darmkrebs beim Menschen zu eliminieren oder zu verhindern“, resümiert Mana. (as)