Der Entstehung von Darmkrebs auf der Spur
Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass bestimmte Faktoren das Erkrankungsrisiko für Darmkrebs erhöhen können. Dazu gehören unter anderem Bewegungsmangel, Übergewicht, Rauchen und Alkoholkonsum. Auch der häufige Verzehr von rotem Fleisch steigert das Darmkrebsrisiko. Forschende haben nun neue Erkenntnisse dazu gewonnen wieso das so ist.
Es ist schon länger bekannt, dass ein übermäßiger Verzehr von rotem Fleisch das Risiko erhöht, an Darmkrebs zu erkranken. Wie die Technische Universität (TU) Kaiserslautern in einer Mitteilung schreibt, steht die organische Verbindung „Häm-Eisen“ im Verdacht, für die krebsfördernde Wirkung verantwortlich zu sein. Einem Forschungsteam der Uni ist es nun gelungen, die toxische Wirkung von Häm-Eisen in gesunden Darmzellen zu beschreiben.
Verzehr von rotem Fleisch ein Risikofaktor
Laut Fachleuten zählt Darmkrebs zu den drei häufigsten Krebsarten weltweit. In letzter Zeit ist gerade bei Menschen im jungen und mittleren Alter von 20 bis 50 Jahren ein kontinuierlicher Anstieg bei den Neuerkrankungen zu verzeichnen. Dies wird vor allem mit veränderten Ernährungsgewohnheiten in Zusammenhang gebracht – unter anderem dem übermäßigen Verzehr von rotem Fleisch. Denn der häufige Verzehr von rotem beziehungsweise verarbeitetem Fleisch zählt neben Tabakkonsum, Übergewicht, Bewegungsmangel, ballaststoffarmer Ernährung und häufigem Alkoholkonsum zu den wichtigsten Risikofaktoren, erklärt das Zentrum für Krebsregisterdaten (ZfKD) am Robert Koch-Institut (RKI).
Um zu verstehen, welche Rolle Häm-Eisen in diesem Kontext spielt, hat ein Forschungsteam unter Leitung von Professor Jörg Fahrer aus der Lebensmittelchemie und Toxikologie an der TU Kaiserslautern sowie am Institut für Toxikologie der Universitätsmedizin Mainz die Effekte der organischen Eisenverbindung auf gesunde Darmzellen und entartete Darmkrebszellen analysiert. Des Weiteren haben sie untersucht, inwieweit sich das organische Häm-Eisen von anorganischen Eisenformen wie zum Beispiel Eisenchlorid in der möglichen toxischen Wirkung unterscheidet.
Die Ergebnisse der Studie, die in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität Konstanz und der Universität Potsdam durchgeführt und durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziell unterstützt wurde, sind vor kurzem in der Fachzeitschrift „Cell Death & Disease“ veröffentlicht worden.
Schäden am Erbgut
Die Forschenden konnten zunächst zeigen, dass Häm-Eisen in physiologisch relevanten Konzentrationen, wie sie in unserem Darm auftreten können, die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies fördert und Schäden an unserem Erbgut, der DNA, verursacht. „Diese Effekte waren bei den anorganischen Eisenverbindungen nur gering ausgeprägt“, erklärt Dr. Nina Seiwert, Erstautorin der Studie und Postdoktorandin in der Arbeitsgruppe Fahrer. So führte Häm-Eisen, jedoch nicht das anorganische Eisen, zum Absterben der normalen Darmzellen, was auch in sogenannten Organoiden aus gesundem Darmgewebe bestätigt werden konnte.
„Hierbei handelt es sich quasi um ein Miniorgan, das in Kulturschalen eingebettet in einer Matrix mit speziellem Nährmedium wächst“, erläutert Dr. Seiwert. Interessanterweise zeigten die Darmkrebszellen aber eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Häm-Eisen und überlebten trotz der Schäden.
Im weiteren Verlauf erforschten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Antwort auf zellulärer Ebene und konnten zeigen, dass Häm-Eisen einen zellulären Sensor für oxidativen Stress aktiviert und dadurch in Darmzellen das Enzym HO-1 produziert wird. „HO-1 ist verantwortlich für den Abbau von Häm-Eisen zu anorganischem Eisen und weiteren Produkten“, so Professor Fahrer. Um die Rolle der HO-1 genauer zu ergründen, bedienten sich die Forschenden pharmakologischer und molekulargenetischer Methoden. Wenn die Produktion von HO-1 entsprechend deaktiviert war, stieg die Konzentration reaktiver Sauerstoffspezies stark an, was zu vermehrten oxidativen DNA-Schäden und schlussendlich Zelltod führte.
„Zusammengenommen illustrieren diese Befunde, dass freies Häm-Eisen in Zellen toxisch wirkt und HO-1 eine ganz wichtige Schutzfunktion einnimmt“, sagt Professor Fahrer. Wie es in der Mitteilung abschließend heißt, liefert die Studie so einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der toxischen Wirkung von Häm-Eisen in Darmzellen und zeigt auf, wie es als Bestandteil von rotem Fleisch die Entstehung von Darmkrebs begünstigen kann. (ad)
Autoren- und Quelleninformationen
Quelle: Den ganzen Artikel lesen