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Ursachenforschung zu Darmkrebs Sexualhormon erhöht Risiko von Darmtumoren bei Fruchtfliegen

Autor / Redakteur: Dr. Sibylle Kohlstädt* / Christian Lüttmann

Östrogen und Testosteron regulieren die Fortpflanzungsorgane. Wenn diese Sexualhormone jedoch nicht im Gleichgewicht sind, können Sie die Bildung von Krebstumoren begünstigen – und das möglicherweise nicht nur in den Geschlechtsteilen. So fanden Forscher nun heraus, dass ein vergleichbares Sexualhormon bei Fruchtfliegen das Krebsrisiko im Darm erhöhen kann.

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Sexualhormone steigern die Gefahr, dass onkogene Mutationen Tumoren auslösen. Das Bild zeigt Darmstammzellen mit einer krebstreibenden Mutation (grün)
Sexualhormone steigern die Gefahr, dass onkogene Mutationen Tumoren auslösen. Das Bild zeigt Darmstammzellen mit einer krebstreibenden Mutation (grün)
(Bild: Teleman/DKFZ)

Heidelberg – Sexualhormone wie Östrogen, Progesteron und Testosteron regulieren das Wachstum und die Physiologie der Fortpflanzungsorgane während der Pubertät sowie während des weiblichen Monatszyklus und der Schwangerschaft. Nicht überraschend war daher, dass diese Hormone auch die Tumorentstehung in Brust, Gebärmutter und Prostata fördern.

Welche Wirkung haben diese geschlechtsspezifischen Steroidhormone aber auf andere, nicht-geschlechtsspezifische Organe? Dieser Frage ist Aurelio Teleman vom Deutschen Krebsforschungszentrum mit seinem Team nachgegangen. Gemeinsam mit Bruce Edgar vom Huntsman Cancer Institute haben die Wissenschaftler an Fruchtfliegen untersucht, wie Sexualhormone auf die Stammzellen des Darms wirken.

„Wir wussten, dass sich bei Fruchtfliegen der Darm beider Geschlechter unterscheidet. Das Organ ist bei weiblichen Fruchtfliegen größer als bei den Männchen. Zudem erkranken Weibchen viel häufiger an Darmtumoren als Männchen. Aber wir wussten nicht, warum das so ist“, sagt Stammzellbiologe Edgar. In ihrer aktuellen Arbeit erklären die Forscher diese Phänomene.

Sexualhormon steigert Fruchtbarkeit auf Kosten der Lebenserwartung

Die Teams von Edgar und Teleman fanden heraus, dass das geschlechtsspezifische Hormon Ecdyson die Wachstumseigenschaften von Stammzellen im Darm von Fruchtfliegen drastisch verändern kann – also nicht (nur) – wie man bei einem Sexualhormon zuerst annehmen würde – die Stammzellen in einem Fortpflanzungsorgan. Diese Veränderungen wirken sich auf die Struktur und Funktion des gesamten Organs aus: Ecdyson stimuliert die Teilung von Darm-Stammzellen und lässt den Darm insgesamt wachsen. Wenn männliche Fliegen mit der Nahrung Ecdyson erhalten, führt dies dazu, dass sich ihre sonst langsam teilenden Stammzellen genauso schnell teilen wie die der weiblichen Tiere. Das deutet darauf hin, dass der Spiegel des Geschlechtshormons für die Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Darm-Stammzellen verantwortlich ist.

Darmstammzellen mit einer krebstreibenden Mutation (grün), links ohne, rechts mit Einfluss des Sexualhormons Ecdyson.
Darmstammzellen mit einer krebstreibenden Mutation (grün), links ohne, rechts mit Einfluss des Sexualhormons Ecdyson.
(Bild: Teleman/DKFZ)

Für die Fruchtfliege bringt die Wirkung des Ecdysons im Laufe ihres Lebens sowohl Vor- als auch Nachteile. Zunächst hilft mehr Ecdyson den Weibchen bei der Fortpflanzung, indem es den Darm vergrößert. So kann das Organ mehr Nährstoffe verwerten, was der Fliege hilft, mehr Eier zu legen. Doch im späteren Leben schafft das von den Eierstöcken produzierte Ecdyson offenbar ein günstigeres Umfeld für das Tumorwachstum, was die Lebensspanne der weiblichen Fruchtfliegen verkürzen könnte: Die Forscher hatten im Darm der älteren Weibchen deutlich mehr Stammzellen entdeckt, deren Erbgut durch Mutationen stark geschädigt war, als bei gleichalten Männchen. Derartig mutierte Zellen entarten häufig zu Krebszellen. „Für den evolutionären Vorteil einer verbesserten Fruchtbarkeit müssen die Weibchen möglicherweise mit einer verkürzten Lebensspanne bezahlen“, spekuliert der Stoffwechsel-Experte Teleman.

Parallelen zu menschlichen Sexualhormonen

Den Großteil der experimentellen Arbeiten führte Sara Ahmed durch, eine gemeinsame Doktorandin im Labor von Edgar und Teleman am Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH) und am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ). „Unsere Arbeit liefert einen der ersten Beweise dafür, dass Sexualhormone das Verhalten nicht-sexueller Organe wie des Darms verändern“, sagt die Forscherin.

Der Mensch hat zwar kein Ecdyson, aber verwandte Steroidhormone wie Östrogen, Progesteron oder Testosteron sowie deren Rezeptoren. Die Forscher wollen nun die Beziehung von Stammzellen und Steroidhormonen auch in menschlichen Organen eingehender analysieren. Östrogen und Testosteron sind als treibende Kraft bei Brust-, Gebärmutter- und Prostatakrebs bereits bekannt. Die aktuelle Arbeit an Drosophila legt nahe, auch bei Krebsarten in anderen Organen, beispielsweise im Magen-Darm-Trakt, nach möglichen Einflüssen von Steroidhormonen zu suchen.

Originalpublikation: Sara Mahmoud H. Ahmed, Julieta A. Maldera, Damir Krunic, Gabriela O. Paiva-Silva, Clothilde Pénalva, Aurelio A. Teleman & Bruce A. Edgar: Fitness trade-offs incurred by ovary-to-gut steroid signalling in Drosophila., Nature 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2462-y

* Dr. S. Kohlstädt, DKFZ Deutsches Krebsforschungszentrum, 69120 Heidelberg

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