Kolorektalkrebs: „Keto“-Molekül ist möglicherweise bei Prävention und Therapie von Nutzen

Für Beta-Hydroxybutyrat – ein Molekül, das in der Leber als Reaktion auf eine kohlenhydratarme „ketogene“ Ernährung produziert wird – haben Wissenschaftler im Labor nachgewiesen, dass es das Wachstum kolorektaler Tumoren stark hemmt.

Die Forschenden beobachteten zunächst, dass Mäuse unter einer kohlenhydratarmen, fettreichen ketogenen Ernährung eine bemerkenswerte Resistenz gegen die Entwicklung und das Wachstum von Darmtumoren zeigten. Die Wissenschaftler führten diesen Effekt dann auf Beta-Hydroxybutyrat (BHB) zurück.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieses natürliche Molekül, BHB, eines Tages zu einem Standardbestandteil der Darmkrebsbehandlung und -prävention werden könnte“, erklärt Dr. Maayan Levy, Mitautor der Studie und Assistenzprofessor für Mikrobiologie an der University of Pennsylvania School of Medicine. Levys Labor arbeitet mit dem von Dr. Christoph Thaiss, ebenfalls Mikrobiologe, zusammen. Studienerstautorin ist Dr. Oxana Dmitrieva-Posocco aus Levys Labor.

In ihrer Studie wollten Levy, Thaiss und ihre Teams in Experimenten an Mäusen untersuchen, ob verschiedene Arten der Ernährung die Entwicklung und das Wachstum von Kolorektalkrebs hemmen könnten. Sie setzten sechs Gruppen von Mäusen Diäten mit unterschiedlichen Verhältnisse von Fett zu Kohlenhydraten aus und verwendeten dann ein chemisches Standardverfahren, das normalerweise kolorektale Tumoren induziert.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die beiden am stärksten ketogenen Diäten mit einem Fett-zu-Kohlenhydrat-Verhältnis von 90 Prozent – ​​bei einer wurde Schweineschmalz verwendet, bei der anderen ein herkömmliches, hauptsächlich aus Sojabohnenöl bestehendes Bratfett – die Entwicklung von Darmtumoren bei den meisten so ernährten Tieren verhinderten. Im Gegensatz dazu entwickelten alle Tiere, die anders (fettarm, kohlehydratreich) ernährt wurden, Tumoren. Selbst als die Wissenschaftler die Mäuse den am stärksten ketogenen Diäten aussetzten, nachdem die kolorektalen Tumoren zu wachsen begonnen hatten, ergab sich ein „Behandlungseffekt“: Das weitere Tumorwachstum und die Proliferation wurden deutlich verlangsamt.

In anschließenden Versuchen stellten die Forschenden fest, dass diese Tumorunterdrückung mit einer langsameren Produktion neuer Epithelzellen durch Stammzellen verbunden ist. Letztendlich führten die Wissenschaftler diese Verlangsamung des Darmzellwachstums auf BHB zurück – das normalerweise von der Leber als Teil einer „Hungerreaktion“ produziert wird und dessen Bildung in diesem Fall durch die kohlenhydratarme Keto-Diät ausgelöst wurde.

BHB ist dafür bekannt, dass es als alternative Energiequelle für wichtige Organe unter Kohlehydratmangel fungiert. Die Forschenden zeigten jedoch, dass es nicht nur eine Energiequelle ist, sondern auch ein starkes wachstumsverlangsamendes Signal, zumindest für Darmepithelzellen. Die Wissenschaftler waren in der Lage, die tumorunterdrückenden Wirkungen der Keto-Diäten zu reproduzieren, indem sie den Mäusen einfach BHB verabreichten – entweder über das Trinkwasser oder über eine Infusion, die die natürliche Sekretion des Moleküls in der Leber nachahmte.

Das Arbeitsgruppe zeigte, dass BHB seine das Wachstum von Darmzellen verlangsamende Wirkung ausübt, indem es einen Oberflächenrezeptor namens Hcar2 aktiviert. Dies wiederum stimuliert die Expression eines wachstumsverlangsamenden Gens, Hopx.

Experimente mit Darmzellen von Menschen lieferten den Beweis, dass BHB über die menschlichen Versionen von Hcar2 und Hopx die gleiche wachstumsverlangsamende Wirkung auf diese Zellen hat. Kolorektale Tumorzellen, die diese beiden Gene nicht exprimieren, reagierten nicht auf die BHB-Behandlung. Dies deutet laut den Forschenden auf den Nutzen dieser Gene als mögliche Prädiktoren für den Behandlungserfolg hin.

„Es müssen klinische Studien zur BHB-Supplementierung durchgeführt werden, bevor eine Empfehlung zur Verwendung zur Prävention oder Therapie abgegeben werden kann“, betont Thaiss. Die Wissenschaftler stellen nun eine solche klinische Studie mit BHB – das als Nahrungsergänzungsmittel weithin erhältlich ist – bei Darmkrebspatienten auf.