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Süsses Gift – Hoher Fruktosekonsum fördert Krebswachstum

Prof. Wilhelm Krek, Dr. Walter Fischli, Dr. Aleksandra Konovalova, Dr. Blaise Calpe, Dd. Guanghui Tang (Bild: Caspar Türler).

30.08.2017 – Nach seiner Donation 2015 unterstützt ETH-Biochemiker und Actelion-Mitgründer Dr. Walter Fischli erneut die Forschung am Lehrstuhl des Molekular- und Zellbiologen Prof. Wilhelm Krek. Mit dem Dr. Walter und Edith Fischli Fonds der ETH Zürich Foundation wird hauptsächlich Kreks Projekt „Fruktosemetabolismus“ vorangetrieben. Hier ist es Nachwuchsforschenden nun gelungen, einen klaren Zusammenhang von hohem Fruktosekonsum und Krebswachstum aufzuzeigen. Sobald die Studien abgeschlossen sind, möchte das Forscherteam basierend auf den neuen Erkenntnissen eine therapeutische Anwendung entwickeln.

Bereits im Juni 2015 sorgte die Gruppe um Prof. Wilhelm Krek für wissenschaftliche Schlagzeilen. Die von ETH Alumnus Dr. Walter Fischli geförderten Forscherinnen und Forscher hatten einen bis dahin unbekannten molekularen Mechanismus entdeckt. Dieser identifizierte den Fruktosestoffwechsel als einen wesentlichen Treiber für unkontrolliertes Wachstum des Herzmuskels – eine Entwicklung, die bis zum Herzstillstand führen kann. Mit diesem Wissen ausgestattet konnte das auf Stoffwechselstörungen spezialisierte Forscherteam inzwischen neue Erkenntnisse zum Fruktosemetabolismus und dessen Einfluss auf das Wachstum von Krebszellen gewinnen.

 

Fruktose ist überall
Wer beim Begriff Fruktose (Fruchtzucker) an reife Früchte denkt, liegt grundsätzlich richtig. Gegen den Verzehr von süssem Obst, Beeren, Trauben oder Honig in üblicher Dosis ist auch nichts einzuwenden. Doch Fruktose gibt es auch in industriell produzierter Form, und davon nehmen wir meist viel zu viel zu uns.
Zum Beispiel als Haushaltszucker (aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr), der sich je hälftig aus Glukose und Fruktose zusammensetzt. Unsere grösste Zuckerquelle ist aber der seit den 1970er Jahren aus Maisstärke enzymatisch hergestellte Maissirup, der bis zu 90 Prozent Fruktose enthält (sog. High Fructose Corn Syrup, HFCS oder HFCS90).

Das Verführerische dabei: Fruktose ist bis zu 1.5 Mal süsser als Haushaltszucker oder Honig. Die ausserdem geschmacksverstärkende und stabilisierende Fruktose ist heute in nahezu allen verarbeiteten Esswaren und Lifestyle-Lebensmitteln versteckt – nicht bloss in Süssgetränken. Ob Frühstücksflocken, Saucen, Suppen, Fleisch- und Wurstwaren, Milchprodukte, Tiefkühlgerichte, Fertigmenus, Konserven, Snacks, Chips oder natürlich Süsswaren und Desserts – Maissirup mit hohem Fruktoseanteil ist praktisch überall drin.

Süsses ist seit jeher verführerisch – aber erst seit einigen Jahrzehnten in rauen Mengen verfügbar (Bild: ETH Zürich).


Dramatisch angestiegener Konsum

Fruktose hat den Nahrungsmittelmarkt auch deshalb erobert, weil sie lange weniger schädlich als Glukose galt. Im Gegensatz zu Glukose bewirkt Fruktose tatsächlich kaum eine Insulinausschüttung und der Glukosespiegel im Blut steigt nur wenig an. Fruktose wurde darum lange als eher unbedenklich angesehen, galt als „gesund“ und unterlag keinen Restriktionsempfehlungen. Hinzu kamen veränderte Lebens- und Essgewohnheiten.

In allen westlichen Gesellschaften ist die jährlich verzehrte Menge von Fruktose in den letzten Jahrzehnten förmlich explodiert. Allein in den USA stieg der Konsum von jährlich 230 Gramm um 1970 innert knapp 40 Jahre auf das 120-Fache, nämlich 28 Kg, im Jahr 1997. In der Schweiz lag der jährliche Pro-Kopf-Konsum von Zucker 2016 je nach Quelle zwischen 43 und 50 Kilogramm. Das bedeutet täglich 120-135 Gramm, bzw. 30-35 Würfel; bei Kindern und Jugendlichen lag der Wert häufig noch höher. Zuviel Zucker – und zu wenig Bewegung – führt aber nicht nur zu Übergewicht, sondern zu weiteren drastischen Krankheitsfolgen.

 

Sauerstoffmangel und Fruktose – ein fatale Kombination
Prof. Wilhelm Krek bestätigt, dass die lange falsch eingeschätzte bzw. unterschätzte Fruktose ein Schlüsselfaktor für verschiedenste Stoffwechselkrankheiten sein kann. Wer viele Nahrungsmittel mit hohem Fruktoseanteil konsumiert, hat ein mehrfach erhöhtes Risiko, an Diabetes 2, koronaren Herzkrankheiten, Leberzirrhose, Bluthochdruck, Gicht, Leberverfettung oder Insulinresistenz zu erkranken, so Krek.

Der Fruktosestoffwechsel ist aber auch massgeblich an Prozessen beteiligt, welche der Entstehung und dem Wachstum von Krebs Vorschub leisten, wie Prof. Wilhelm Krek erklärt:

„Es wurde lange zu wenig beachtet, dass der Metabolismus von Fruktose eine Überlebensstrategie für Krebszellen darstellen kann, besonders in sauerstoffarmen Umgebungen. Mit Zunahme der Größe von Tumoren steigt der Bedarf an Sauerstoff und Nährstoffen um die Krebszellen mit genügend Energie zu versorgen. Sauerstoffunterversorgung (Hypoxie) des Krebsgewebes ist ein charakteristisches Merkmal bösartiger Tumore. Es führt zum Umschalten des Energiestoffwechsels auf eine sauerstoffunabhängige Verbrennung von Zucker um dem Energiemangel entgegenzuwirken.

Verantwortlich für diesen Prozess ist die Aktivierung des HIF Transkriptionsfaktors, der eine Vielzahl von Zielgenen stimuliert, die einerseits die Sauerstoffanlieferung zu den Zellen erhöhen und andererseits das Überleben der Zellen bei Hypoxie erlauben, da sie den Stoffwechsel umprogrammieren. Der Aktivierung des Fruktosestoffwechsels scheint hier eine wichtige Rolle zuzukommen, denn im Gegensatz zur Glukoseverbrennung läuft die Verstoffwechselung von Fruktose ungehemmt ab. Damit kann ein Energiemangel in Krebszellen hocheffizient überbrückt werden, was dem Krebswachstum Tür und Tor öffnet.“

Die Nachwuchswissenschaftler in Prof. Kreks Labor, u.a. Dr. Blaise Calpe aus der Romandie, die Russin Dr. Aleksandra Konovalova und Doktorand Guanghui Tang aus China, welche am Treffen mit Dr. Fischli ihre neuesten Resultate präsentierten, stellten Erstaunliches fest.
Dr. Blaise Calpe:

„Wir haben nachgewiesen, dass nicht nur die Leber das Fruktose-Verdauungsenzym KHK-C herstellt, sondern auch viele andere Arten von Geweben dies unter sauerstoffarmen Bedingungen tun können. Damit rückt der Fruktosestoffwechsel ins Zentrum von metabolismusbezogenen Krankheiten wie Krebs.“

Blaise Calpe, Aleksandra Konovalova und Guanghui Tang im Labor (Bild: Caspar Türler).

 

Heimtückischer Bauchspeicheldrüsenkrebs
Fruktose ist gemäss den jungen Forschenden zentral für das Wachstum von Bauchspeicheldrüsenkrebs (Pankreaskarzinomen), sowohl in Labortests an Organzellen als auch in Test an lebenden Mäusen. Dazu hatte das Team Krebszellen der Bauchspeicheldrüse von Mäusen mit Fruktose oder Glucose gefüttert. Es zeigte sich, dass Tumore zwar auch mit Glucose gedeihen – aber mit Fruktose konnten sich die Krebszellen blitzschnell reproduzieren und ausbreiten.

Mutationen in Krebsgenen und ein veränderter Stoffwechsel führen zur unkontrollierten Vermehrung von Krebszellen und Pankreaskarzinomen (Bauchspeicheldrüsenkrebs): Blaue Kernfärbung von Bindegewebszellen, Tumorzellen sind grün markiert. (Bild: Patrik Simmler, Institut für molekulare Gesundheitswissenschaften, ETH Zürich).

Prof. Wilhelm Krek und seine Gruppe wollen den Bauchspeicheldrüsenkrebs – eine der schwierigsten und tödlichsten Krebsdiagnosen – mit Hochdruck weiter erforschen, denn hierzu gibt es bis heute weder eine Möglichkeit der Früherkennung noch eine Behandlungsmethode. Ein besseres Verständnis des Fruktose-Metabolismus könnte darum helfen, neue therapeutische Ansätze zu entdecken.

 

Herausragende, inspirierende Leistungen
Biochemiker und Donator Dr. Walter Fischli war vom Austausch mit den Nachwuchsforschenden des Labors von Prof. Krek beeindruckt:

„Ich finde es bemerkenswert, wie interdisziplinär Prof. Kreks zellbiologische Forschung aufgestellt ist. Da spielen Molekulare Gesundheitswissenschaften, Pharmakologie, Pathophysiologie, Onkologie und etliche weitere Fachbereiche zusammen. Es ist inspirierend und spannend, mitzuerleben, wie talentierte, junge Forscherinnen und Forscher neue Lösungen finden.
Das Projekt von Prof. Krek entwickelt sich hervorragend und ermöglicht grundlegende neue Erkenntnisse zum Fruktose-Metabolismus und seinem Einfluss auf das Wachstum von Krebszellen. Nun gilt es, diesen Schwung zu nutzen, und basierend auf den Grundlagenerkenntnissen die Entwicklung neuer Therapieformen für Pankreaskarzinome anzugehen.“

Dr. Walter Fischli beglückwünscht die Nachwuchsforschenden zu ihren Leistungen (Bild: Caspar Türler).

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