Forschungsprojekt zur Entstehung von Darmkrebs Krebserregende Wirkung von verarbeitetem rotem Fleisch untersuchen

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Der Verzehr von verarbeitetem rotem Fleisch gilt als Risikofaktor für Darmkrebs. Welche biomolekularen Effekte diesem Risiko zugrunde liegen, ist aber noch nicht entschlüsselt. Hieran forscht ein Team der RPTU in Kaiserslautern und will nach den Mechanismen der Toxizität von Fleischprodukten suchen.

Darmkrebs ist eine der häufigsten Krebsarten – die Ursachenforschung in diesem Bereich ist daher besonders wichtig. Ein Risikofaktor, der im Fokus der Forschung steht, ist der Verzehr von rotem Fleisch. Hierbei steht die organische, eisenhaltige Verbindung „Häm“ in Verdacht, Schäden am Erbgut der Darmzellen auszulösen.

Bei verarbeitetem Fleisch richtet sich das Augenmerk vor allem auf toxische Nitroso-Verbindungen (u. a. Nitrosamine), die beim Verdauungsvorgang aus dem Konservierungsstoff Natriumnitrit entstehen. „Zusätzlich weiß man, dass nicht nur Verdauungsenzyme, sondern auch das Mikrobiom, also die Gesamtheit der Darmbakterien, am Entstehen der Nitroso-Verbindungen beteiligt ist“, erklärt Dr. Tina Kostka von der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität (RPTU) Kaiserslautern-Landau. „Und was die Situation noch komplexer macht: Bei rotem verarbeitetem Fleisch, in dem Häm(-Eisen) und Nitrit vorkommen, wurde beobachtet, dass die beiden Inhaltsstoffe sich gegenseitig in ihrer Wirkung beeinflussen.“

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Verdauung ins Reagenzglas übertragen

Die Toxikologin will in der Forschungsarbeit ihrer Emmy-Noether-Gruppe am Fachbereich Chemie zunächst die Bildung und Wirkung der toxischen Nitroso-Verbindungen umfassend untersuchen. „Wir wollen Schritt für Schritt verstehen, was mit den Substanzen, die als toxisch gelten, beim Verdauen passiert. Die Inhaltsstoffe im Fleisch sind bekannt. Man kann die Nitroso-Verbindungen im Darm nachweisen“, sagt Kostka. „Unklar ist jedoch, wann und wo genau diese Substanzen entstehen. Daher simulieren wir alle Schritte eines Verdauungsvorgangs im Reagenzglas. Uns interessiert, was chemisch und enzymatisch gesehen mit den Substanzen passiert und wie sie sich verändern.“

Im nächsten Schritt wird die Wissenschaftlerin mit der ETH Zürich zusammenarbeiten. Dort steht ein Fermenter als künstlicher Dickdarm zur Verfügung, der ein menschliches Mikrobiom enthält. „Damit wollen wir erforschen, wie die Substanzen mit dem Mikrobiom wechselwirken und umgekehrt“, ergänzt die Forscherin.

Wenn der Schutz der Darmzellen versagt

Im zweiten Teil des Projekts steht die Toxizität im Fokus. Es soll genauer untersucht werden, wie Nitrit die Toxizität des Häms beeinflusst. „Unsere Zellen besitzen einen Schutzmechanismus, der Häm abbaut und so die toxische Wirkung reduziert. Hierfür verantwortlich ist ein Enzym, das als Hämoxygenase-1 bezeichnet wird“, beschreibt Kostka.

Nitrit und Nitroso-Verbindungen könnten die Funktion der Hämoxygenase-1 beeinflussen. Im Fall von Darmkrebs seien bisher aber keine umfassenden Erkenntnisse vorhanden, wie die Forscherin sagt. Deswegen wird sie mit ihrer Nachwuchsgruppe die Interaktion der Fleischinhaltsstoffe mit der Hämoxygenase-1 in verschiedenen Versuchsumgebungen – in zellfreien Systemen und in Darmzellen – mit biochemischen und bioanalytischen Methoden untersuchen. Nachfolgende Analysen sollen zeigen, ob dabei tumorrelevante Proteine aktiviert werden. Ebenso werden Gewebeproben von Darmkrebspatienten untersucht. Hierzu wird es Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen am Fachbereich Chemie, am Fachbereich Biologie sowie der Universitätsmedizin Mainz geben.

Fleischverzehr mit verringertem Risiko?

Zusätzlich möchte die Wissenschaftlerin andere Konservierungsstoffe untersuchen, die als mögliche Alternativen für Natriumnitrit zur Haltbarmachung von Fleisch diskutiert werden. Auch in diesen Fällen ist eine toxikologische Begutachtung unabdingbar. „Es ist bereits bekannt, dass eine der aktuell diskutierten Nitrit-Alternativen die Hämoxygenase-1 als Schutzmechanismus der Darmzellen hemmt. Das könnte die toxische Wirkung vom Häm und verarbeitetem roten Fleisch deutlich steigern. Genau Aussagen können wir allerdings erst treffen, wenn wir das Zusammenspiel der einzelnen Faktoren genauer untersucht haben“, erklärt Kostka.

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