Wie fettiges Essen Darmkrebs fördert

Cambridge – Eine fetthaltige Kost aktiviert im Darm Stamm- und andere Vorläuferzellen der Schleimhaut, die zunehmend unabhängig von ihrer Umgebung agieren und deshalb zum Ausgangspunkt von Adenomen und schließlich auch Karzinomen werden könnten. Dies zeigen tierexperimentelle Studien in Nature (2016; doi: 10.1038/nature17173), die eine Erklärung für die Assoziation von Adipositas und Darmkrebserkrankungen liefern. Die Forscher haben auch einen Fettsensor entdeckt, über den die Stammzellen aktiviert werden.

Zahlreiche epidemiologische Studien haben gezeigt, dass fettleibige Menschen häufiger an Kolorektalkarzinom (und mindestens neun weiteren Krebsformen) erkranken. Die Pathogenese ist unklar und die Frage offen, ob das Krebsrisiko auf dem Übergewicht oder auf der zugrunde liegenden hyperkalorischen Ernährung beruht. Als Ursprungs­zellen des Kolorektalkarzinoms gelten Stammzellen, die sich auf dem Grund der Darmkrypten befinden.

Sie bilden dort zusammen mit den Paneth-Zellen, die für die lokale Immunabwehr verantwortlich sind, eine „Nische“, aus der sich die Darmschleimhaut erneuert. Unter dem Einfluss der Paneth-Zellen kommt es zunächst zur Differenzierung in Vorläufer­zellen, aus denen sich dann die normalen Darmepithelien entwickeln, die durch Zellteilung die Wände der Darmkrypten hinaufgeschoben werden und die Schleimhaut erneuern.

Semir Beyaz vom Koch Institute for Integrative Cancer Research am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge und Mitarbeiter sind jetzt dem Einfluss der Ernährung auf die Stammzellen und ihre Umgebung durch Versuche mit Mäusen auf den Grund gegangen. Die Tiere wurden mit einer Diät aus 60 Prozent Fettsäuren gefüttert (normal für den Menschen ist ein Anteil von etwa 30 Prozent), woraufhin sie innerhalb kürzester Zeit stark an Gewicht zulegten. Auch die Darmkrypten der Tiere veränderten sich. Die Zahl der Stammzellen nahm stark zu und viele Vorläuferzellen nahmen die Eigenschaften von Stammzellen an.

Diese Zellen agierten dann zunehmend unabhängig von den umgebenden Paneth-Zellen, was die Forscher in in vitro-Untersuchungen an Stammzellen zeigen konnten. Normalerweise werden in den Zellkulturen Stammzellen und Paneth-Zellen benötigt, um kleine Organoide zu bilden. Die Stammzellen aus den mit Fetten gemästeten Tieren bildeten jedoch auch ohne Paneth-Zellen Organoide. Diese Autonomie des Wachstums kann als ein erster Hinweis auf eine Transformation der Stammzellen hin zu einem Krebswachstum gedeutet werden.

Die Veränderung der Stammzellen konnte auch außerhalb der Tiere induziert werden. Es reichte aus, dass die Zellmedien mit einer größeren Menge Fettsäuren versetzt werden. Die Forscher konnten auch die zellulären Mechanismen entschlüsseln. Die Fettsäuren führen im Zellkern zur Aktivierung von PPAR-delta. PPAR (für „peroxisome proliferator-activated receptor“) sind Rezeptoren, die auf ein Signal hin die Aktivität verschiedener Gene verändern.

Bei einer Stimulierung von PPAR-delta stellen die Zellen die Energieproduktion auf die Verwendung von Fettsäuren um, was im Prinzip sinnvoll ist, da diese Ressource ja im Überfluss vorhanden ist. Allerdings fördert die Stimulierung von PPAR-delta auch die Fähigkeiten der Stammzellen und der Vorläuferzellen, sich in Organoide zu verwandeln.

Die fetthaltige Ernährung ist sicher nicht die einzige Ursache für das Krebswachstum. Die Forscher vermuten sie in der Akkumulation von Mutationen, die sich in den Stammzellen im Laufe des Lebens anhäufen. Irgendwann kommt es zu einer krebs­auslösenden Mutation. Wenn die fetthaltige Ernährung den Pool der Stammzellen vergrößert und die Fähigkeit zur Bildung von Organoiden erleichtert, könnte dies die Chancen einer Krebsentstehung steigern, was dann die Assoziation zwischen Adipositas und Darmkrebs in den epidemiologischen Studien erklärt.

rme