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Chemische Stoffe in Gemüse verhindern Darmkrebs bei Mäusen

Chemische Stoffe in Gemüse wie Grünkohl, Kohl und Brokkoli könnten helfen, einen gesunden Darm zu erhalten und Darmkrebs zu verhindern, wie eine neue Studie aus dem Francis Crick Institute zeigt.

Die in Immunity veröffentlichte Studie zeigt, dass Mäuse, die mit einer Indol-3-Carbinol-reichen Ernährung gefüttert wurden, die bei der Verdauung von Gemüse aus der Gattung Brassica produzieren, vor Darmentzündungen und Darmkrebs geschützt waren.

Während die gesundheitlichen Vorteile von Gemüse gut bekannt sind, sind viele der ihnen zugrunde liegenden Mechanismen unbekannt. Diese Studie bietet den ersten konkreten Beweis dafür, wie I3C in der Ernährung durch die Aktivierung eines Proteins namens Aryl Hydrocarbon Receptor (AhR) Darmentzündungen und Krebs vorbeugen kann.

Mikroskopisches Bild, das den gesunden Darm einer Maus zeigte, die auf einer I3C-angereicherten Diät gefüttert wurde. Foto: Chris Schiering; Francis Crick Institut

Darmreaktionen
AhR fungiert als ein Umweltsensor, der Signale an Immunzellen und Epithelzellen in der Darmschleimhaut weiterleitet, um uns vor Entzündungsreaktionen von den Billionen von Bakterien zu schützen, die im Darm leben.

"Wir haben genetisch veränderte Mäuse untersucht, die AhR nicht in ihrem Darm produzieren oder aktivieren können, und fanden heraus, dass sie leichte Darmentzündungen entwickelten, die sich zu Dickdarmkrebs weiterentwickelten", erklärt Erstautorin Dr. Amina Metidji vom Francis Crick Institute. "Als wir ihnen jedoch eine mit I3C angereicherte Diät fütterten, entwickelten sie keine Entzündung oder Krebs. Interessanterweise, wenn Mäuse, deren Krebs sich bereits entwickelte, auf die I3C-angereicherte Diät umgestellt wurden, hatten sie signifikant weniger Tumore, die auch harmloser waren. "

Durch die Untersuchung an Mäusen und Maus-Organoiden - "Mini-Eingeweide" aus Stammzellen - fanden die Forscher heraus, dass AhR für die Reparatur beschädigter Epithelzellen von entscheidender Bedeutung ist. Ohne AhR können intestinale Stammzellen spezialisierte Epithelzellen, die Nährstoffe aufnehmen oder schützenden Schleim produzieren, nicht differenzieren. Stattdessen teilen sie sich unkontrolliert, was letztendlich zu Darmkrebs führen kann.

Darmkrebs verhindern
"Die tiefgreifende Wirkung der Ernährung auf Darmentzündungen und Darmkrebs war sehr auffällig", sagt Seniorautorin Dr. Gitta Stockinger, Gruppenleiterin am Francis Crick Institute. "Wir denken oft an Dickdarmkrebs als eine Krankheit, die durch eine westliche Ernährung gefördert wird, die reich an Fett und wenig Gemüse ist, und unsere Ergebnisse legen einen Mechanismus hinter dieser Beobachtung nahe. Viele Gemüsearten produzieren Chemikalien, die AhR im Darm stimulieren.

"Wir haben festgestellt, dass AhR-fördernde Chemikalien in der Ernährung Defekte korrigieren können, die durch unzureichende AhR-Stimulation verursacht werden. Dies kann die Epithelzelldifferenzierung wiederherstellen, Resistenz gegen Darminfektionen bieten und Darmkrebs verhindern. Diese Ergebnisse sind ein Grund zum Optimismus; wenn wir die genetischen Faktoren, die unser Krebsrisiko erhöhen, schon nicht ändern können, können wir diese Risiken wahrscheinlich durch eine angemessene Ernährung mit viel Gemüse verringern."

Neben der Korrektur der veränderten AhR-abhängigen Genexpression hatte diätetisches I3C auch eine überraschende Wirkung auf unmodifizierte Mäuse mit normaler AhR-Auswirkungen. Während normale Mäuse, die mit Standard- oder I3C-angereicherter Nahrung gefüttert wurden, während der Studie keine Tumore entwickelten, taten diejenigen, die von einer "gereinigten Kontrolldiät" ernährt wurden, es wohl.


Wissenschaftler untersuchen Mausorganoide unter dem Mikroskop. Von links nach rechts: Murali Maradana, Amina Metidji, Gitta Stockinger und Chris Schiering.
Foto: Andrew Anderson; Francis Crick Institut


Eine 'optimale' Diät?
Labormäuse werden normalerweise mit einem Standardfutter auf Getreidebasis gefüttert, das eine Mischung aus Zutaten und Nährstoffen enthält. Für Ernährungsstudien erhalten sie eine "gereinigte Kontrolldiät", damit die Forscher genau wissen, was in der Nahrung ist. Diese sind so konzipiert, dass sie genau den Nährstoffbedarf des Tieres decken und frei von Allergenen, Krankheitserregern oder veränderlichen Inhaltsstoffen sind, die in Standardfutter enthalten sind.

Gereinigte Kontrolldiäten enthalten exakte Mischungen aus Kohlenhydraten, Proteinen, Fetten und Ballaststoffen, angereichert mit Vitaminen und Mineralstoffen. Die neueste Studie legt jedoch nahe, dass diese Diäten weniger AhR-fördernde Chemikalien als das Standardfutter oder die I3C-angereicherte Diät haben.

"Normale Mäuse auf gereinigten Kontrolldiät, entwickelten innerhalb von 10 Wochen Kolon-Tumore, während Mäuse auf Standard-Futter standen, keine entwickelten", erklärt Co-korrespondierender Autor Dr. Chris Schiering, der an der Studie bei Crick arbeitete und jetzt an der Imperial Hochschule London arbeitet. "Dies deutet darauf hin, dass auch ohne genetische Risikofaktoren, eine Ernährung ohne pflanzliche Substanz zu Darmkrebs führen kann.

"Von Maus zu Mensch"
Um ihre überraschenden Ergebnisse weiter zu verfolgen, erhofft sich das Team nun weitere Experimente mit Organoiden aus menschlichen Darmbiopsien und schließlich mit Versuchen am Menschen.

"Eine Reihe von epidemiologischen Studien hatn gezeigt, dass Gemüse vor Krebs schützen kann", erklärt Gitta. "Es gibt jedoch sehr wenig Literatur darüber, welches Gemüse am vorteilhaftesten ist oder warum. Nachdem wir die mechanistische Grundlage dafür in Mäusen demonstriert haben, untersuchen wir diese Effekte in menschlichen Zellen und Menschen. In der Zwischenzeit ist es sicher kein Nachteil mehr, Gemüse zu essen! "

Professor Tim Key, Experte für Ernährung und Krebs von Cancer Research UK, sagte: "Diese Studie an Mäusen legt nahe, dass nicht nur Ballaststoffe wie Brokkoli und Kohl das Risiko von Darmkrebs senken, sondern auch Moleküle, die in diesem Gemüse vorkommen. Dies trägt zu dem Beweis bei, dass eine gesunde Ernährung, die reich an Gemüse ist, wichtig ist. Weitere Studien werden helfen, herauszufinden, ob die Moleküle in diesem Gemüse bei Menschen die gleiche Wirkung haben, aber in der Zwischenzeit gibt es bereits viele gute Gründe, mehr Gemüse zu essen."

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