PDF Basket
Wie man zu sagen pflegt: „Du bist, was du isst.“ Doch was geschieht, wenn man zu viel und zu oft isst? Das Ergebnis ist häufig Unwohlsein und Krankheit.
„Die meiste Zeit der Geschichte lebten die Menschen mit einem sehr beschränkten Zugang zu Nahrungsmitteln“, sagt Alejo Efeyan, Leiter der Gruppe Stoffwechsel und Zellsignale am spanischen Nationalen Krebsforschungszentrum. „Daher hat sich unser Körper daran gewöhnt, Nährstoffe effizient zu nutzen, zu verbrauchen, zu speichern und wiederzuverwerten.“
Die enorme Zunahme der Nährstoffzufuhr und der im Sitzen ausgeführten Tätigkeiten im letzten halben Jahrhundert stellt diesen eingebauten Überlebensmechanismus jedoch auf die Probe. „Unsere Zellen sind nun mit einem noch nie dagewesenen Szenario konfrontiert, in dem genau die Mechanismen, die zur Lebenserhaltung entwickelt wurden, schädliche Reaktionen und potenziell tödliche Krankheiten auslösen“, erklärt Efeyan.
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts NutrientSensingVivo, das auch vom Europäischen Forschungsrat unterstützt wird, wollten Efeyan und sein Team besser verstehen lernen, wie sich unser Stoffwechsel – also die chemischen Reaktionen, bei denen Nahrung in Energie umgewandelt wird, die daraufhin verbrannt oder für eine spätere Verwendung gespeichert wird – in Abhängigkeit von der Nahrungsverfügbarkeit verändert. Daher richteten sie ihre Aufmerksamkeit auf den wichtigen nährstoffsensitiven mTOR-Signalweg, der in beinahe allen Aspekten des Stoffwechsels eine große Rolle spielt.
Von Mäusen und menschlichem Stoffwechsel
Laut Efeyan ist es entscheidend zu verstehen, wie der mTOR-Signalweg funktioniert, da er zu einem großen Teil dafür verantwortlich ist, auf welche Weise eine Zelle während des Stoffwechsels Energie und Nährstoffe verbraucht. Wird die mTOR-Aktivität jedoch nicht angemessen reguliert, kann sie die Entwicklung von Krankheiten wie Diabetes und Krebs fördern und den Alterungsprozess beschleunigen.
„Obwohl es sich bei der Nährstoffsensorik von mTOR um ein so grundlegendes biologisches Merkmal handelt, wussten wir vor 15 Jahren nicht im Geringsten, wie sie funktioniert“, erläutert Efeyan. „Wir konnten das molekulare Rätsel von mTOR inzwischen weitgehend lösen, verstehen allerdings immer noch nicht, wie dieser Signalweg in unseren Organen funktioniert.“
An dieser Stelle kamen die Mäuse ins Spiel.
Mithilfe gentechnisch veränderter Mäuse entdeckten die Forschenden, dass die Fähigkeit, den mTOR-Signalweg auszuschalten, der Schlüssel dazu ist, unseren Stoffwechsel in seinen natürlichen „Fastenzustand“ zu versetzen. „Die Frage ist nun, ob wir unseren Zellen vorgaukeln können, dass sie fasten, um die Vorteile einer solchen Reaktion zu erwirken“, so Efeyan. „Diese Theorie wollen wir eingehender erforschen.“
Ein Vorgeschmack auf das, was noch kommt
Das Projekt hat auch erfolgreich gezeigt, dass die Aktivität der B-Lymphozyten, die für eine Reihe von Autoimmunerkrankungen und Lymphomarten verantwortlich sind, gesteuert werden kann, wenn das bei einem Überfluss an Nährstoffen gesendete Zellsignal gestoppt wird. „Diese Erkenntnis öffnet die Tür zu einer zukünftigen Nutzung von Medikamenten, die gezielt auf die Nährstoffsignalisierung abzielen“, ergänzt Efeyan. „Bis dahin ist es jedoch ein langer Weg, der sich über viele Jahre erstrecken wird.“
Zur Unterstützung dieses Vorhabens hat das Forschungsteam gentechnisch veränderte Mausmodelle geschaffen. Bei einigen wurde die Nährstoffsignalübertragung eingeschaltet und bei anderen ausgeschaltet – und zwar unabhängig von der tatsächlichen Nahrungsaufnahme. „Diese Experimente dienen als eine Art Vorschau auf das, was wir mit Nährstoffsignalinhibitoren erreichen können, wobei wir auch ihre Sicherheit und potenzielle unerwünschte Nebenwirkungen testen“, merkt Efeyan an.
Diese Tests haben beispielsweise darauf hingedeutet, wie möglicherweise mit Hilfe von Inhibitoren eine Kalorienrestriktion nachgeahmt werden kann – ein Prozess, der nicht nur vor Krebs schützt, sondern auch die Stoffwechselgesundheit dramatisch verbessert und sogar die Lebenserwartung verlängert. „Auch wenn wir noch weit von diesem Ziel entfernt sind, dient unsere Arbeit als Sprungbrett für die Entwicklung von Medikamenten und Therapien, mit denen Krebs behandelt und Fettleibigkeit unter Kontrolle gebracht werden kann. Außerdem wird sie neu definieren, wie wir therapeutisch in den Zellstoffwechsel eingreifen können“, schließt Efeyan.