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Gesundheit+Medizin

Wie die Ernährung das Tumorwachstum beeinflusst

Krebstumor
Krebstumore sind hungrig.(Bild: nopparit/ iStock)

Um wachsen zu können, sind Tumore auf Nährstoffe wie Zucker und Fette angewiesen. Zur Unterstützung von Krebstherapien werden daher auch Diäten diskutiert. Eine Studie an Mäusen zeigt nun, dass eine kalorienreduzierte Diät tatsächlich dazu beitragen kann, das Tumorwachstum zu verlangsamen. Eine ketogene Diät hatte dagegen keinen Effekt auf das Tumorwachstum. Diät-Empfehlungen für den Menschen lassen sich daraus jedoch direkt nicht ableiten, wie die Forscher betonen. Die Erkenntnisse werfen aber ein neues Licht auf zugrundeliegende Mechanismen und könnten zur Entwicklung neuer Therapien beitragen.

Da sich Krebszellen im Vergleich zu anderen Körperzellen sehr schnell teilen, benötigen sie besonders viele Nährstoffe als Energielieferanten und als Bausteine für Moleküle, die für die Zellteilung notwendig sind. Diskutiert wird daher, inwieweit Diäten dazu beitragen können, den Tumor „auszuhungern“. Ein Fokus lag bisher insbesondere auf Kohlenhydraten. Da Tumore auf Glucose angewiesen sind, war eine Idee, durch eine kohlenhydratarme Ernährung – etwa eine ketogene oder eine kalorienreduzierte Diät – das Tumorwachstum zu verlangsamen.

Tumor-Mäuse auf Diät

Ein Team um Evan Lien vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge hat nun an Mäusen untersucht, wie sich verschiedene Diäten auf Krebszellen auswirken. Dazu pflanzten sie den Tieren Tumorzellen von Bauchspeicheldrüsenkrebs oder kleinzelligen Lungenkarzinomen ein und fütterten sie auf verschiedene Weise: Ein Gruppe bekam eine ketogene Diät mit sehr wenigen Kohlenhydraten, aber normalem Kaloriengehalt, eine Gruppe erhielt eine Diät mit 40 Prozent weniger Kalorien, die sich ausgewogen auf Fette, Kohlenhydrate und Eiweiße verteilten, und eine Kontrollgruppe wurde normal gefüttert.

„Beide Diäten senkten in ähnlicher Weise den Blutzuckerspiegel“, berichten die Forscher. Auch der Insulinspiegel der Mäuse sank, und zwar bei der ketogenen Diät stärker als bei der kalorienreduzierten. Nur die kalorienreduzierte Diät sorgte allerdings dafür, dass der Tumor weniger schnell wuchs – auch wenn die Forscher die Tumorgröße ins Verhältnis zum Gewicht der Tiere setzten, das bei Mäusen aus der Kalorienreduktionsgruppe deutlich geringer war. „Die Auswirkungen der Kalorienreduktion auf das Tumorwachstum lassen sich offenbar nicht vollständig durch die Verringerung von Blutzucker und Insulin erklären“, so die Forscher.

Fettsäuremangel verlangsamt Tumorwachstum

Um herauszufinden, auf welche Weise die kalorienreduzierte Diät das Tumorwachstum verlangsamt, untersuchten Lien und seine Kollegen die Verfügbarkeit weiterer Nährstoffe und Stoffwechselprodukte in den Tumoren. „Wir stellten fest, dass die beiden Diäten sehr unterschiedliche Auswirkungen auf den Fettsäurespiegel hatten“, berichten sie. Nur die kalorienreduzierte Diät verringerte die Verfügbarkeit wichtiger Fettsäuren im Tumor. Die ketogene Diät dagegen erhöhte sogar den Spiegel einiger Fettsäuren.

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In Zellkulturen prüften die Forscher, wie sich der Fettsäuremangel auf das Tumorwachstum auswirkt. Und tatsächlich: Fehlten wichtige Fettsäuren, konnten sich die Tumorzellen nicht vermehren, weil sie die Lipide zum Aufbau ihrer Zellmembran benötigen. Aufgefangen wurde der Effekt in den Zellkulturen teils von einem Enzym namens Stearoyl-CoA-Desaturase (SCD). Dieses kann gesättigte in ungesättigte Fettsäuren umwandeln und so das für die Zellteilung erforderliche Gleichgewicht zwischen gesättigten und ungesättigten Fettsäuren aufrecht erhalten. Fehlte das Enzym, konnten sich die Tumorzellen nicht an den Lipidmangel anpassen.

Doppelter Angriff auf den Tumor

An den Mäusen stellten die Forscher fest, dass beide Diäten die SCD-Aktivität verringerten. „Das liegt wahrscheinlich daran, dass SCD normalerweise durch Insulinsignale hochreguliert wird und beide Diäten den Insulinspiegel senkten“, erklären sie. Da bei der ketogenen Diät allerdings ausreichend verschiedene Lipide zur Verfügung stehen, ist der Tumor in diesem Fall nicht auf SCD angewiesen, was erklären könnte, warum diese Diät das Wachstum nicht verlangsamte. „Die Kalorienrestriktion dagegen entzieht den Tumoren Lipide und beeinträchtigt zusätzlich den Prozess, der es ihnen ermöglicht, sich an die Diät anzupassen. Diese Kombination trägt wirklich zur Hemmung des Tumorwachstums bei“, sagt Lien.

Zusätzlich analysierten Lien und seine Kollegen Daten zur Ernährung und zur Überlebenszeit von 1.165 Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs. Die Daten sind nicht vollständig genug für weitreichende Schlussfolgerungen, deuteten aber darauf hin, dass eine kohlenhydratarme Ernährung beim Menschen mit einer längeren Überlebenszeit assoziiert ist und pflanzliche Fette womöglich günstiger sein könnten als tierische.

Keine Empfehlung für menschliche Patienten

Die Forscher betonen allerdings, dass sich aus ihren Ergebnissen keine Empfehlungen für Krebspatienten ableiten lassen. „Es gibt viele Hinweise darauf, dass die Ernährung die Geschwindigkeit des Krebsfortschritts beeinflussen kann, aber das ist kein Heilmittel“, sagt Liens Kollege Matthew Vander Heiden. „Die Ergebnisse sind zwar provokativ, aber es sind weitere Studien erforderlich, und jeder Patient sollte mit seinem Arzt über die richtigen Ernährungsmaßnahmen für seine Krebserkrankung sprechen.“ Diäten könnten gerade bei Krebspatienten gravierende Nebenwirkungen haben, warnen die Forscher. Im schlechtesten Fall können sie Metastasen begünstigen und das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Überdies könnte ein Gewichtsverlust weitere Therapien erschweren oder unmöglich machen.

„Der Zweck dieser Studien besteht nicht unbedingt darin, eine Diät zu empfehlen, sondern die zugrunde liegende Biologie wirklich zu verstehen“, sagt Lien. „Sie vermitteln einen Eindruck von den Mechanismen, wie diese Diäten funktionieren, und das kann zu rationalen Ideen führen, wie wir diese Situationen für die Krebstherapie nachahmen könnten.“ Eine mögliche therapeutische Strategie könnte beispielsweise die Hemmung des SCD-Enzyms sein, wodurch die Fähigkeit der Tumorzellen, ungesättigte Fettsäuren zu produzieren, abgeschnitten würde.

Quelle: Evan Lien (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-021-04049-2

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