Nature-Studie: Wie Fruktose in der Ernährung das Tumorwachstum anheizt

Eine Forschungsarbeit an der Washington University (WashU) in St. Louis, USA, zeigt, dass Fruktose in der Ernährung das Tumorwachstum in Tiermodellen von Melanomen, Brustkrebs und Gebärmutterhalskrebs fördert.

Dabei befeuert die Fruktose Tumore laut der am 4. Dezember 2024 in der Zeitschrift „Nature“ veröffentlichten Studie indirekt. Wie die Wissenschaftler der WashU entdeckten, wandelt die Leber Fruktose in für Krebszellen nutzbare Nährstoffe um.

„Die Idee, dass man Krebs mit der Ernährung bekämpfen kann, ist faszinierend“, erläuterte Prof. Gary Patti von der WashU. „Wenn wir an Tumore denken, konzentrieren wir uns in der Regel darauf, welche Nahrungsbestandteile sie direkt konsumieren. Man nimmt etwas in seinen Körper auf und stellt sich dann vor, dass der Tumor es aufnimmt. Aber Menschen sind komplex. Was man in seinen Körper aufnimmt, kann von gesundem Gewebe konsumiert und dann in etwas anderes umgewandelt werden, das Tumore verwenden.“

„Unsere anfängliche Erwartung war, dass Tumorzellen Fruktose genau wie Glukose verstoffwechseln und ihre Atome direkt zum Aufbau neuer Zellkomponenten wie DNA verwenden. „Wir waren überrascht, dass Fruktose in den von uns getesteten Tumorarten kaum verstoffwechselt wurde“, erklärte Erstautor Dr. Ronald Fowle-Grider, Postdoktorand in Pattis Labor. „Wir haben schnell gelernt, dass die Tumorzellen allein nicht die ganze Geschichte erzählen. Ebenso wichtig ist die Leber, die Fruktose in Nährstoffe umwandelt, die die Tumore nutzen können.“

Mithilfe der Metabolomik kamen die Forscher zu dem Schluss, dass ein hoher Fruktosekonsum das Tumorwachstum unter anderem dadurch fördert, dass er die Verfügbarkeit zirkulierender Lipide im Blut erhöht. Diese Lipide sind Bausteine der Zellmembran und Krebszellen brauchen sie, um zu wachsen. „Wir haben zahlreiche verschiedene Krebsarten in verschiedenen Geweben im ganzen Körper untersucht und sie folgten alle demselben Mechanismus“, sagte Patti.

Die Ära des Maissirups

Wissenschaftler wissen seit langem, dass Krebszellen eine starke Affinität zu Glukose haben, einem Einfachzucker, der die bevorzugte kohlenhydratbasierte Energiequelle des Körpers ist.

In Bezug auf die chemische Struktur ist Fruktose der Glukose ähnlich. Beide sind häufig vorkommende Zuckerarten mit der gleichen chemischen Formel, unterscheiden sich jedoch in der Art und Weise, wie der Körper sie verstoffwechselt. Glukose wird im gesamten Körper verarbeitet, während Fruktose fast vollständig im Dünndarm und in der Leber verstoffwechselt wird.

Beide Zucker kommen natürlicherweise in Obst, Gemüse, Milchprodukten und Getreide vor. Sie werden auch vielen verarbeiteten Lebensmitteln als Süßungsmittel zugesetzt. Insbesondere Fruktose hat in den letzten Jahrzehnten Einzug in die amerikanische Ernährung gehalten. Sie wird von der Lebensmittelindustrie bevorzugt, weil sie süßer ist als Glukose.

Vor den 1960er Jahren konsumierten die Menschen im Vergleich zu heute relativ wenig Fruktose. Vor einem Jahrhundert konsumierte eine durchschnittliche Person nur 2,25-4,5 kg Fruktose pro Jahr. Im 21. Jahrhundert ist diese Zahl auf das 15-Fache gestiegen.

„Wenn man seine Speisekammer durchsucht und nach Lebensmitteln sucht, die Maissirup mit hohem Fruktosegehalt enthalten, die häufigste Form von Fruktose, ist das ziemlich erstaunlich“, sagte Patti. „Er ist fast überall als Inhaltsstoff zu finden. Nicht nur Süßigkeiten und Kuchen, sondern auch Lebensmittel wie Nudelsauce, Salatdressing und Ketchup. Sofern Sie ihn nicht aktiv vermeiden, ist er wahrscheinlich Teil Ihrer Ernährung.“

Der Appetit von Krebs auf Fruktose

Angesichts des rasanten Anstiegs des Konsums von Fruktose in der Nahrung in den letzten Jahrzehnten wollten die Forscher der WashU mehr darüber erfahren, wie sich Fruktose auf das Wachstum von Tumoren auswirkt.

Patti und Fowle-Grider begannen ihre Untersuchung, indem sie tumortragende Tiere mit einer Fruktose-reichen Nahrung fütterten und dann maßen, wie schnell ihre Tumore wuchsen. Die Forscher fanden heraus, dass zugesetzte Fruktose das Tumorwachstum förderte, ohne dass sich das Körpergewicht, der Nüchternblutzucker oder der Nüchterninsulinspiegel änderten.

„Wir waren überrascht, dass dies einen ziemlich dramatischen Effekt hatte. In einigen Fällen beschleunigte sich die Wachstumsrate der Tumore um das Zweifache oder sogar noch mehr“, erklärte Patti. „Viel Fruktose zu essen war im Hinblick auf die Tumorprogression eindeutig sehr schlecht.“

Doch der nächste Schritt in ihren Experimenten stellte sie zunächst vor ein Rätsel. Als Fowle-Grider versuchte, eine Version dieses Tests zu wiederholen, indem er Krebszellen, die in einer Schale isoliert waren, Fruktose gab, reagierten die Zellen nicht. „In den meisten Fällen wuchsen sie fast so langsam, als hätten wir ihnen überhaupt keinen Zucker gegeben“, schilderte Patti.

Also untersuchten Patti und Fowle-Grider erneut die Veränderungen der kleinen Moleküle im Blut von Tieren, die mit fruktosereicher Nahrung gefüttert wurden. Mithilfe der Metabolomik identifizierten sie erhöhte Werte verschiedener Lipidarten, darunter Lysophosphatidylcholine (LPCs). Weitere Schalentests zeigten, dass mit Fruktose gefütterte Leberzellen LPCs freisetzen.

„Interessanterweise konnten die Krebszellen selbst Fruktose nicht ohne weiteres als Nährstoff verwenden, da sie nicht die richtige biochemische Maschinerie exprimieren“, sagte Patti. „Leberzellen tun das. Dadurch können sie Fruktose in LPCs umwandeln, die sie absondern können, um Tumore zu ernähren.“

Ein entscheidendes Merkmal von Krebs ist die unkontrollierte Vermehrung bösartiger Zellen. Bei jeder Zellteilung muss eine Zelle ihren Inhalt, einschließlich der Membranen, replizieren. Dies erfordert eine beträchtliche Menge an Lipiden. Wenngleich Lipide aus dem Nichts synthetisiert werden können, ist es für Krebszellen viel einfacher, Lipide einfach aus ihrer Umgebung aufzunehmen.

„In den letzten Jahren wurde deutlich, dass viele Krebszellen lieber Lipide aufnehmen, als sie zu produzieren“, bemerkte Patti. „Die Komplikation besteht darin, dass die meisten Lipide im Blut unlöslich sind und ziemlich komplexe Transportmechanismen erfordern. LPCs sind einzigartig. Sie könnten die effektivste und effizienteste Möglichkeit darstellen, das Tumorwachstum zu unterstützen.“

Vermeidung von Fruktose

Interessanterweise traten im selben Zeitraum, in dem der menschliche Fruktosekonsum stark anstieg, bei Menschen unter 50 Jahren immer mehr Krebserkrankungen auf. Dies wirft die Frage auf, ob die Trends miteinander zusammenhängen. Mit einer Unterstützung von 25 Millionen US-Dollar von Cancer Grand Challenges hat sich Patti kürzlich mit Yin Cao, einem außerordentlichen Professor für Chirurgie an der WashU Medicine, und anderen Forschern aus der ganzen Welt zusammengetan, von denen keiner an der aktuellen Studie beteiligt war, um mögliche Zusammenhänge zu untersuchen.

„Es wird spannend sein, besser zu verstehen, wie sich Fruktose in der Nahrung auf die Krebshäufigkeit auswirkt. Eine wichtige Botschaft dieser aktuellen Studie ist jedoch, dass Sie, wenn Sie das Pech haben, Krebs zu haben, wahrscheinlich darüber nachdenken sollten, Fruktose zu vermeiden. Leider ist das leichter gesagt als getan“, sagte Patti.

Abgesehen von Ernährungsinterventionen könnten uns diese Forschungen den Studienautoren zufolge dabei helfen, einen Weg zu entwickeln, um Fruktose therapeutisch und mit Medikamenten daran zu hindern, das Tumorwachstum voranzutreiben.

„Eine Folge dieser Erkenntnisse ist, dass wir uns nicht auf Therapeutika beschränken müssen, die nur auf erkrankte Zellen abzielen“, sagte Patti. „Vielmehr können wir darüber nachdenken, auf den Stoffwechsel gesunder Zellen abzuzielen, um Krebs zu behandeln. Dies hat in unserer Studie bei Mäusen funktioniert, aber wir möchten unsere Beobachtungen nutzen und versuchen, das Leben der Patienten zu verbessern.“

Die Autoren der Studie arbeiten mit klinischen Partnern bei WashU Medicine an einer klinischen Studie zum Thema Fruktose in der Ernährung.

Diese Forschung wurde teilweise von den National Institutes of Health (NIH) finanziert (R35 ES028365).