Ernährung und Krebs. Teil 1: Die Kanzerogenese.

Wie entsteht eigentlich Krebs? Diese Frage ist zu klären, bevor wir uns damit beschäftigen können, wie sich die Ernährung auf dein persönliches Krebsrisiko auswirkt.

^{Pixabay, CC0}

Intro

Ok, hier bin ich wieder. Ich habe mit diesem Post sage und schreibe im November begonnen. Dann kam der RL-Stress, viele gute Vorsätze die ich allesamt brechen musste, und heute hat es mir dann endlich gereicht. Einmal Blogger, immer Blogger. Also: tatarataa! Ernährung und Krebs die Erste.

Und dieses Fass wollte ich schon lange mal aufmachen! Denn Krebs ist zweifelsohne eine der meist diskutierten und interessantesten Zivilisationskrankheiten (aus wissenschaftlicher Sicht). Und eine der häufigsten Todesursachen, obwohl die Medizin natürlich immer bessere Behandlungsmethoden findet. 

Krebs fällt aber, das weiß das Volk, nicht vom Himmel. Das Rauchen, das Saufen… und die Ernährung!

Hast g’hört, Äpfel beugen dem Krebsrisiko vor! Weißt eh, dass das Steak Darmkrebs macht?

Tagein, tagaus Empfehlungen für ein krebsärmeres Leben. Findige Geschäftsleute haben sich längst ein Business daraus gemacht und verscherbeln Superfoods und Kräuterpillen an eine Masse von Menschen, die nur zu gern Geld in die Hand nimmt, um mit gutem Gewissen durchs gesunde Leben gehen zu können.

Aber was kann uns tatsächlich, wissenschaftlich gesichert und jenseits der parallelen Realität der Lifestyle-Blogs, schaden oder helfen? Damit soll sich diese Serie beschäftigen. Bevor wir aber damit anfangen, einzelne Lebensmittel aufzulisten, müssen wir mal klären, was Krebs überhaupt ist, und seine Entstehung – die sogenannte „Kanzerogenese“ verstehen. Und genau dabei soll dir dieser Artikel helfen.

Was ist eigentlich Krebs?

Der Name „Krebs“ kommt von den alten Griechen, die die Beobachtung machten, dass es eine bei Frauen auftretende Krankheit gibt, in deren Verlauf sich die Brüste erhärten und von dunklen Linien überzogen werden, „den Scheren eines Krebses gleich“.

Heutzutage ist man etwas spezifischer und versteht darunter – und das werden die meisten schon mal gehört haben – die unkontrollierte Wucherung von körpereigenen (aber „entarteten“, das heißt nicht mehr voll funktionstüchtigen) Zellen. Diese wachsen schneller als gesunde Zellen, oft auch in Anhäufungen im Gewebe (sogenannte „Tumore“), und verdrängen auf kurz oder lang gesunde Zellen, wodurch die Funktion der betroffenen Organe beeinträchtigt wird, bis sie absterben. Geraten solche entarteten Zellen in die Blutbahn, sind sie oft auch in der Lage, an anderen Stellen im Körper Kolonien (die sogenannten „Metastasen“) zu bilden, und dadurch auch andere Organe anzugreifen.

So weit ist das alles Allgemeinbildung und dürfte hinreichend bekannt sein. Was – zumindest bei meinen üblichen Gesprächspartnern – aber deutlich weniger bekannt ist, sind die molekularen und zellulären Mechanismen, die der Zellentartung zugrunde liegen. Und ohne dieses Wissen können wir weder Prophylaxe noch Therapie verstehen.

Also: Wodurch unterscheiden sich Krebszellen eigentlich von gesunden Zellen und wie werden sie zu kleinen Killermaschinen?

Zellzyklus, Kontrollpunkte, Zelltod

Zellen wachsen und teilen sich.

Whoa, hättet ihr nicht gedacht, oder? High end science, Sco.

Moment, es wird noch interessant: Das machen sie im sogenannten Zellzyklus, einem Kreislauf, der in mehrere Phasen eingeteilt werden kann.

^{Schematische Darstellung des Zellzyklus mit den 4 Lebensphasen einer Zelle. Aus wikicommons, von Zephyris, CC-BY-SA}

Eine frisch geteilte Zelle befindet sich zuallererst in der sogenannten G1-Phase (G für gap, engl. „Lücke“), in der scheinbar nicht viel passiert. Die Zelle produziert allerhand Zeugs, das sie für die weiteren Phasen braucht, und geht ansonsten ihren angestammten Aufgaben nach.

Es folgt die S-Phase (S wie „Synthese“). Hier wird das Genom, also unsere DNA, kopiert, bis diese vollständig in doppelter Ausfertigung vorliegt.

Nach einer weiteren G-Phase (G2), in der die Teilung vorbereitet wird, geht die Zelle in die Mitose (M-Phase), in der die Chromosomen spindelförmig angeordnet werden und sich die Zelle schließlich teilt, so dass zwei idente Zellen entstehen, die jede 1x das volle Genom tragen und sich wieder in der G1-Phase befinden, wodurch der Zyklus von vorne losgehen kann.

Natürlich wachsen wir nicht ewig und exponentiell weiter. Je mehr sich Zellen spezialisieren (die sogenannte „Differenzierung“), desto langsamer wird ihr Zellzyklus, bis er schließlich ganz zum Erliegen kommt und die Zelle sich gar nicht mehr teilt, sondern nur noch ihren Aufgaben im Organismus nachkommt. Sie befindet sich dann permanent in der G0 Phase.
Ganz ohne Teilung kann aber ein Organ auch nicht funktionieren, da Zellen schließlich auch beschädigt werden und absterben. In jedem Gewebe gibt es daher neben den spezialisierten „somatischen Zellen“ einen Pool aus weniger spezialisierten „somatischen Stammzellen“, die sich noch teilen und somit für Nachschub sorgen können. Bitte verwechselt die aber nicht mit embryonalen Stammzellen, die noch gar nicht oder sehr wenig differenziert sind. In einer somatischen Stammzelle ist der Gewebetyp und vieles andere schon einprogrammiert.

Fehler bei der Zellteilung können für den Organismus jedenfalls fatal enden, da bei diesen sein Genom verändert werden könnte, was zwangsweise ins Verderben führen würde. Daher gibt es in der Zelle Mechanismen, die den korrekten Ablauf des Zellzyklus überprüfen und so die Zellteilung kontrollieren.* An diesen „checkpoints“ wird durch verschiedene Proteine sichergestellt, dass die DNA korrekt synthetisiert wurde, ungeschädigt vorliegt, sich die Chromosomen brav geteilt haben, usw.

Ist das nicht der Fall, wird der Zellzyklus erstmal angehalten, um der Zelle Zeit für die Reperatur der Probleme zu geben. Wird diese nicht in einer gewissen Zeit geschafft, wird der kontrollierte Zelltod (die sogenannte „Apoptose“) eingeleitet. Die Zelle begeht also lieber Suizid, als durch ihre Dysfunktionalität den Organismus als Ganzen zu gefährden. Das nenn ich mal Teamgeist.

* ^{Ich will hier nicht zu sehr ins Detail gehen, denn dafür bräuchte ich einen weiteren Post. Und wenn man bedenkt, wie lange ich allein für diesen hier gebraucht habe… hust…}

Onkogene und Tumorsupressor-Gene

Jetzt natürlich die Frage auf: Wenn das alles so kontrolliert abläuft, wie kann es dann trotzdem zur Entartung von Zellen kommen? Nun: Ich habe ja schon mal den Begriff der Genotoxizität erklärt. Kurz noch mal: Unsere DNA wird immer wieder mal beschädigt, entweder spontan oder aber, wenn wir chemischem Stress oder elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt sind. Werden dabei „normale“ Gene beschädigt, ist das nicht weiter tragisch, die Zelle stoppt wie beschrieben den Zyklus, repariert die Gene oder aber macht einen auf besiegter Samurai.

Werden aber sogenannte „Tumorsupressor-Gene“ beschädigt, die die Kontrolle von Zellzyklus und Zelltod steuern (und somit die Tumorbildung unterdrücken sollen), dann haben wir ein Problem. Denn dann funktionieren die zellulären Kontrollmechanismen unter Umständen nicht mehr.

Ein Beispiel ist das für uns extrem wichtige Protein p-53, nur leicht theatralisch manchmal auch „Wächter des Genoms“ genannt.
Es soll keiner sagen, Molekularbiologen hätten keinen Sinn für Pathos.
Den Namen trägt es, weil es ein Protein ist, dass 53 kDa schwer ist.
Ja ich weiß, so viel Einfallsreichtum... Wahnsinn.

Die Aufgabe von p-53 ist es, DNA-Doppelstrangbrüche zu erkennen. Findet es solche, aktiviert es andere Proteine, die den Zellzyklus stoppen oder bei anhaltenden Problemen eben die Apoptose einleiten. Ist das für p-53 codierende Gen beschädigt, wird das Protein nicht mehr korrekt produziert, was zur Folge hat, dass dieser Prozess nicht mehr funktioniert. Die so entartete Zelle kann sich trotz auftretender Doppelstrangbrüche ungehindert teilen – und die beschädigte DNA an ihre Nachkommen weitergeben.

Sind Tumorsupressor-Gene mutiert, können sich also auch Schäden an anderen Genen im Gewebe ausbreiten, darunter sogenannte „Onkogene“. Auch diese begünstigen die Tumorbildung und sind in vielen Krebszellen mutiert. Während aber bei den Tumorsupressor-Genen die zugehörigen Proteine in ihrer Funktion beeinträchtigt werden, sind die durch mutierte Onkogene codierten Proteine oft um ein vielfaches aktiver als die ursprüngliche Form (der „wild type“). Es handelt sich dabei oft um Wachstumsrezeptoren und ähnliches, die „überexprimiert“ werden – was so viel heißt wie dass sie in der Zelle in viel zu großen Mengen produziert werden. Die Mutation in Onkogenen lässt die Zelle also schneller wachsen und sich schneller und öfter teilen.

Ein weiteres Charakteristikum von entarteten Zellen ist das Verhindern der natürlichen Zellalterung. Während gesunde Zellen sich wie erwähnt spezialisieren und dabei ihr Zellzyklus zum Erliegen kommt, ist die mutierte Zelle oft „unsterblich“ – sie kann sich beliebig oft weiter teilen.

Sind erst mal genug Tumorsupressor- und Onko-gene mutiert, dass die Zelle sich völlig unkontrolliert (und schneller als umliegende gesunde Zellen) vermehrt, spricht man von einer Krebszelle. Diese ist der Ausgangspunkt für die Tumorbildung.

Von der Mikrozyste zum metastasierenden Tumor

Natürlich mutiert eine gesunde Zelle nicht auf Anhieb zur invasiv metastasierenden multiresistenen Superkrebszelle. Von der Mutation eines einzelnen Tumorsupressor-Gens zum Krebs im Endstadion ist es ein langer Prozess, den man am Besten mit Darwin's Evolutionstheorie erklären kann:

Anfangs sind die mutierten Zellen noch nicht besonders aggressiv oder gefährlich, sie wachsen nur etwas schneller als benachbarte Körperzellen, und bilden kleine Anhäufungen und Bläschen im Gewebe, sogenannte Zysten. Während diese Zellhaufen weiter wachsen, werden unweigerlich Platz und Ressourcen knapp, weil die Zellen zunehmend zu dicht wachsen, um sich von den naheliegenden Blutgefäßen mit Nährstoffen zu versorgen.

Was folgt, ist ein Lehrstück der natürlichen Selektion: Weitere Mutationen entstehen, begünstigt vom Nicht-Funktionieren wichtiger Tumorsupressor-Gene und vom pro-oxidativen Milieau, das vergungernde Zellen erzeugen. Die Zellen, die über das widerstandsfähigste und wachstumsbegünstigenste Genom verfügen, setzen sich knallhart gegen die weniger mutierten durch. Während also die Zyste zum Tumor reift, werden die Krebsellen immer agressiver und invasiver. Bis sie schließlich so mutieren, dass sie die Blutbahn befallen und im ganzen Körper Metastasen bilden können.

Darin liegt auch der Grund, warum Früherkennung die Heilungschancen bei Krebs so enorm vergrößern. Je weniger weit fortgeschritten die Evolution der Tumorzellen ist, desto einfacher sind sie noch zu töten.

Chemoprävention und Chemotherapie

Den ganzen Prozess von der initialen Mutation bis zum Tumor im Endstadion bezeichnet man als "Kanzerogenese". Ausgelöst wird sie (fast) immer durch eine Schädigung der DNA, die auf verschiedene Arten passieren kann: spontan/zufällig, durch elektromagnetische Strahlung, durch genotoxische Chemikalien (sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs) oder durch oxidativen Stress.

Versucht man diesen Schäden vorzubeugen, spricht man von "Chemoprävention". Diese ist für die Ernährungswissenschaften sehr interessant.
Will man einen bereits bestehenden Tumor bekämpfen, spricht man von "Chemotherapie". Superfood-Jünger mögen mich steinigen, aber die therapeutischen Möglichkeiten der Ernährung sind äußerst begrenzt (um nicht zu sagen nicht-existent).

Chemoprävention und Chemotherapie sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Strategien: Während man nämlich bei ersterer versucht, gesunde Zellen vor schädlichen Einflüssen zu schützen, ist letztere darauf ausgerichtet, schädliche Zellen zu töten oder zumindest ihr Wachstum zu hemmen.  Chemopräventive Mittel können daher der Chemotherapie schaden (wenn sie nämlich nicht nur gesunde, sondern auch mutierte Zellen schützen) und umgekehrt (Chemotherapeutika sind oft selbst genotoxisch).
So viel vorab: Wann auch immer jemand behauptet, ein- und dasselbe Mittelchen oder Superfood würde sowohl Krebs vorbeugen als auch bereits vorhandenen Krebs bekämpfen, ist erhebliche Skepsis angebracht!

Natürlich gibt es auch bestimmte Lebensmittelinhaltsstoffe (was für ein Wort, danke Deutsch!) oder Ernährungsweisen, die die Kanzerogenese begünstigen.

Mit all dem beschäftige ich mich beruflich, und darum wird sich diese Serie drehen. Ihr seht - es bleibt spannend. Bis bald, man liest sich! ;-)

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Quellen: mein Hirn, außerdem Standardwerke wie das Lehrbuch der molekularen Zellbiologie von Graw et al. und natürlich Wiki zur Schnell-Überprüfung des eigenen Wissens.

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