Experimentelle Untersuchungen zur Verstoffwechselung von Ketonkörpern und Laktat durch Tumorzellen des Gastrointestinaltrakts - Otto, C.; Klingelhöffer, C.; Biggemann, L.; Melkus, G.; Mörchel, P.; Jürgens, C.; Gahn, S.; Kämmerer, U. (Aktuelle Ernährungsmedizin, 2014)
Fragestellung: Die Auswirkungen einer ketogenen Diät auf das Wachstum solider Tumoren werden aktuell kontrovers diskutiert. Aus diesem Grund wurde in vitro untersucht, bei welchen Sauerstoffkonzentrationen Tumorzellen Ketonkörper (β-Hydroxybutyrat) und die beiden Metabolite Glukose und Laktat, die auch bei einer ketogenen Diät vorkommen, verstoffwechseln. Zudem wurde exemplarisch das Tumorwachstum unter einer standardisierten ketogenen Diät im Tiermodell überprüft.Material und Methodik: Konfluente Kulturen von 6 humanen gastrointestinalen Tumorzelllinien wurden in vitro bei 21 % und 1 % Sauerstoff untersucht. Glukose, Laktat und β-Hydroxybutyrat wurden mit Standardenzymassays bestimmt. Mit einer standardisierten ketogenen Diät wurde in Kleinnagern eine physiologische Ketose ausgelöst und durch subkutane Injektion von Tumorzellen das Wachstum solider Tumoren induziert.Ergebnisse: Kulturen der 6 Tumorzelllinien verstoffwechseln Ketonkörper und Laktat bei 21 %, nicht aber bei 1 % Sauerstoff; dagegen wird Glukose bei beiden Sauerstoffkonzentrationen metabolisiert. Stehen Tumorzellen bei 21 % Sauerstoff die beiden Energieträger Glukose und Laktat gleichzeitig zur Verfügung, wird zuerst Glukose und anschließend Laktat verstoffwechselt. Unter einer ketogenen Diät entwickeln Mäuse eine physiologische Ketose mit signifikant erhöhten Ketonkörperspiegeln. Die Tumoren dieser Mäuse weisen verringerte intratumorale Laktatspiegel und ein verzögertes Wachstum auf.Schlussfolgerung: Die In-vitro-Daten dieser experimentellen Arbeit unterstützen das Konzept, dass in vivo der Stoffwechsel solider Tumoren durch die lokale Sauerstoffversorgung wesentlich beeinflusst wird. Sauerstoffkonzentrationen von 1 %, die regelhaft in soliden Tumoren vorzufinden sind (Tumorhypoxie), reichen in vitro nicht aus, damit gastrointestinale Tumorzellen Ketonkörper und Laktat verstoffwechseln; im Gegensatz zur Glukose. Um Tumorzellen in Hypoxie zum Absterben zu bringen, sollte bei ihnen daher der Glukosestoffwechsel selektiv gehemmt und zusätzlich das Glukoseangebot durch diätetische Maßnahmen eingeschränkt werden.
Keywords: ketogene Diät; Ketonkörper; Zuckerstoffwechsel; Hypoxie; Tumorwachstum