Zuckerstoffwechsel bei aggressiven Krebszellen - Rohner

OM & Ernährung 2006/Nr. 118
Fachbeitrag
Zuckerstoffwechsel bei aggressiven Krebszellen
Dr. rer. nat. Johannes F. Coy
Glukose spielt für den Menschen eine
sehr wichtige Rolle bei verschiedensten Stoffwechselvorgängen. Viele
Zellen des Menschen nutzen diesen
Zucker als Energielieferant. Ein Überangebot von Glukose kann aber aufgrund der chemischen Eigenschaften
von Glukose zu gravierenden Zellschäden und damit verbunden zu
schweren Erkrankungen führen. Ein
bestimmter Anteil des Glucose-Moleküls liegt in einer reaktiven Form
(der offenen Aldehydform) vor. Ähnlich wie beim Formaldehyd kommt es
dann zu irreversiblen Reaktionen von
Glukose mit Proteinen, die damit auf
Dauer geschädigt werden.
Dies lässt verstehen, dass eine zu
hohe Konzentration von Glukose in
der Zelle auf Dauer zu schweren Schäden führt. Manche Gewebe und Zellen des menschlichen Körpers sind
besonders von zu hohen Glukosekonzentrationen betroffen. Dies sind genau die Gewebe, die bei Diabetikern
auf Dauer durch hohe Glukosekonzentrationen geschädigt werden: Die
Netzhaut (Retina), Nervenzellen (Neuronen) und Blutgefäßzellen (Endothelzellen). Typisch sind chronische
Langzeitschäden wie Retinopathie,
Neuropathie und Blutgefäßschäden,
die dann schließlich zu Blindheit, Nervenschäden und Herzinfarkt/Schlaganfall führen können.
Neben Skelettmuskelzellen verwendet auch eine bestimmte Form von
Krebszellen Glukose als Treibstoff.
Diese Krebszellen sind äußerst aggressiv und nutzen das TKTL1-Enzym,
um aus Glukose Energie zu gewinnen,
auch wenn kein Sauerstoff zur Verfügung steht. Eine ähnliche Strategie
verfolgt auch eine Skelettmuskelzelle bei Sauerstoffmangel. Jeweils vergären sie Glukose zu Milchsäure (Laktat). Obwohl das Endprodukt sich
gleicht, ist der Stoffwechselweg völlig unterschiedlich. Ein wesentlicher
Unterschied der Milchsäurebildung
in Muskelzellen und Krebszellen ist
die Reaktion auf das Vorhandensein
von Sauerstoff. Sobald Skelettmuskelzellen wieder genügend Sauerstoff
zum Verbrennen der Glukose haben,
stoppen sie die Milchsäurebildung.
Vergärende Krebszellen machen dies
allerdings nicht. Dieses Phänomen
(Warburg-Effekt) ist bereits 1924 von
Nobelpreisträger Otto Heinrich Warburg erstmals beschrieben worden.
Nobelpreisträger
Prof. Otto Heinrich
Warburg
Er sah darin sogar die Hauptursache für Krebs. Die Entdeckung des
TKTL1-Enzyms erklärt nun erstmals,
weshalb Tumorzellen Glukose zu
Milchsäure vergären, egal ob Sauerstoff da ist oder abwesend ist. Neben
dem Wachstum ohne Sauerstoff eröffnet dieser Weg nämlich die Möglichkeit für Krebszellen, sich aus dem Gewebeverband zu lösen und zu streuen.
Durch die gebildete Milchsäure zerstören sie gesundes, umgebendes Gewebe, erleichtern die Ausbreitung und
die Bildung von Metastasen.
Aktuelle Forschungen an der Universität Regensburg zeigen, dass durch
die hohe Milchsäure-Produktion der
Tumorzellen die Vermehrung und
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Zytokinproduktion von T-Lymphozyten bis zu 95 % gehemmt werden. Somit hat eine Hemmung der Milchsäure-produzierenden Tumorzellen auch
eine wichtige Funktion zur Förderung
der körpereigenen Immunantwort.
Da in der Regel ein Krebspatient
an den Folgen der Metastasierung
stirbt und nicht am Ursprungstumor
selbst, wird eine Krebszelle damit
zu einer aggressiven, lebensgefährlichen Krebszelle. Glukose ist daher
nicht krebsauslösend, sondern trägt
zum Aggressivwerden von vorhandenen Krebszellen entscheidend bei.
Obwohl TKTL1-positive Krebszellen äußerst aggressiv sind und Metastasen bilden können, haben sie
eine Achillesferse, die sie angreifbar
macht. Im Gegensatz zu Skelettmuskelzellen kann diese Form von Krebszellen nicht auf die Fettverbrennung
umstellen. Diese Krebszellen sind damit absolut abhängig vom alleinigen
Treibstoff Glukose. Andererseits verschaffen sie sich einen Vorteil – sie
sind von der Sauerstoffversorgung
und neu zu bildenden Blutgefäßen
unabhängiger. Das „Abschalten“ der
Mitochondrien erklärt auch die Entstehung von Chemoresistenzen sowie
die geringere Sensibilität gegenüber
einer Strahlentherapie, da hierdurch
die Bildung von Sauerstoffradikalen,
die zu einem Absterben der Krebszelle führt, vermindert ist.
Krebs in der Form von lokal begrenzt wachsenden Tumoren kommt
im ganzen Tierreich vor. Krebs in seiner aggressivsten Form, also metastasierender Krebs, kommt interessanterweise nur beim Menschen und
einigen mit Kohlenhydraten gefütterten Haustieren als Haupttodesursache vor.
Bemerkenswerterweise gibt es ein
Organ, das extrem niedrige Krebsraten
aufweist: Das Herz. Während Krebsformen wie Brustkrebs, Darmkrebs
und Prostatakrebs häufig auftreten
und Patienten daran oft versterben, ist
Herzkrebs extrem selten und fast niemand verstirbt an Herzkrebs. Bisher
konnte niemand eine schlüssige Antwort auf diese Frage geben. Der Herz-
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muskel gewinnt im Gegensatz zum
Skelettmuskel seine Energie überwiegend aus der Fettverbrennung, selbst
wenn Glukose als Treibstoff in ausreichenden Mengen vorliegt.
Dies könnte erklären, weshalb
vom Herzen keine aggressiven Krebserkrankungen ausgehen und es
den glukoseabhängigen, streuenden
TKTL1-positiven Krebszellen anderer
Krebsarten nicht gelingt, das Herz zu
besiedeln und deswegen so selten ein
Mensch an Herzkrebs verstirbt.
Interessant ist auch das Ergebnis
von aktuellen Studien, dass sportliche Aktivität die Überlebenszeit von
Krebspatienten deutlich erhöht.
Der TKTL1-Glukosestoffwechsel erklärt nun erstmals schlüssig, wie durch
Sport der Treibstoff Glukose für diese
aggressiven, TKTL1-positiven Krebszellen so reduziert wird, dass es zu einer verbesserten Überlebenszeit bei
einer Krebserkrankung kommt.
Ergänzend hierzu kann durch eine
Umstellung auf eine Ernährung, die
nur noch wenig und langsam Glukose
freisetzt, zusätzlich der Treibstoff für
diese Form von Krebszellen limitiert
wird. Dies kann beispielsweise durch
den Verzehr von proteinreichen Lebensmitteln wie Fisch und Fleisch in
Kombination mit Salaten und kohlenhydratarmen Gemüse erreicht
werden. Durch in der Zusammensetzung modifizierte Grundnahrungsmittel können sogar zum Beispiel
die gewohnten Speisen wie Nudeln
und Brot in moderaten Mengen konsumiert werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Glukosefreisetzung
und Insulinausschüttung kommt.
Es gibt nun sogar proteinreiches
Brot, das neben der geringen Glukosefreisetzung auch durch den Zusatz
von Ölsamen (Leinsamen, Sesam,
Hanfnuss) einen hohen Gehalt an
Omega-3-Fettsäuren aufweist.
Darüber hinaus ist es durch die
Verwendung von Zuckern wie Fruktose, Pallatinose und Isomalt, die nur
noch einen moderaten oder gar keinen Glukoseanstieg im Blut verursachen, möglich, in Maßen Kuchen,
Schokolade, Kekse und Marmelade
zu konsumieren, ohne dass es zu ei-
ner schnellen und starken Freisetzung
von Glukose kommt.
Die ausreichende kalorische Versorgung kann so überwiegend durch
hochwertige Öle und Proteine gewährleistet werden und damit die Tumorkachexie verhindert werden. Eine
Hemmung der glukoseabhängigen
Krebszellen durch eine rein ketogene
Ernährung (extrem kohlenhydratarm;
Atkins-Diät) allein ist aber laut einer
Studie mit Hirntumoren im Mausmodell (Nutrition & Metabolism 2007,
4:5) nicht möglich. Eine ketogene Ernährungsweise führte nur dann zu einer Hemmung des Tumorwachstums,
wenn gleichzeitig eine starke Kalorieneinschränkung, einhergehend mit einem dramatischen Gewichtsverlust
der Mäuse, durchgeführt wurde. Gerade dieser Gewichtsverlust wäre bei
Krebspatienten, die kachektisch sind
oder bei denen eine Kachexie droht,
lebensgefährlich.
Im Gegensatz dazu konnte an der
Universität Würzburg in Studien mit
der speziell entwickelten TKTL1-Ernährungstherapie von Dr. Christoph
Otto gezeigt werden, dass menschliche TKTL1-positive Krebszellen im
Mausmodell selbst bei unbeschränkter Nahrungsaufnahme eindeutig im
Wachstum gehemmt werden. Dies
zeigt, dass neben dem geringen Glukose-Angebot weitere Inhaltsstoffe – wie in den speziell entwickelten
Ölen sowie in einem extrem kohlenhydratarmen Laktat-Drink vorhanden
– absolut notwendig sind, um eine
Wachstumshemmung der TKTL1Krebszellen zu erreichen. Letztendlich
ist die Kombination verschiedener
Faktoren wie z. B. die oben beschriebene Ernährungsumstellung sowie
moderater Sport notwendig, um das
Wachstum der Glukose-abhängigen
aggressiven Krebszellen erfolgreich
zu hemmen und die momentan verfügbaren Krebstherapien mit nebenwirkungsfreien Maßnahmen zu unterstützen.
Dr. rer. nat. Johannes F. Coy
Am Elfengrund 59
64297 Darmstadt/Deutschland
T +49(0)6151-4925429
[email protected]
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