4 Stoffwechselwege der Nährstoff-Erkennung

4 interessante Stoffwechselwege

Wer nach einer geeigneten Anpassung seiner Ernährungsgewohnheiten zwecks besserer Krebs-Bekämpfung bzw. einfach besserer Lebensqualität sucht, sollte einen Blick auf diese 4 Stoffwechselwege der Zelle werfen, die allesamt als "nutrient-sensing" -also Nährstoff-erkennend- beschrieben und deshalb zusammengefasst behandelt werden können.

Ob Nahrung da ist oder nicht bzw. welche Nährstoffe (es geht erstmal nur um Makro-Nährstoffe) - jedesmal kommt aus dieser Gruppe von 4 Stoffwechselwegen eine zelluläre Antwort, die jeweils diese Moleküle als Ausgangspunkt haben: IGF-1 (Insulin like Growth Factor), mTOR (molecular Target of Rapamycin in mammals), AMPK (Adenosin-Monophoshpat-Protein-Kinase) und die Sirtuine.

Und zwar reagieren 2 dieser Stoffwechselwege in die eine und die 2 anderen in die andere Richtung: Wenn zuviele Nährstoffe da sind, springen der IGF-1- und der mTOR-Weg an; wenn zuwenig Nährstoffe da sind, springen der AMPK- und der Sirtuin-Stoffwechselweg an.

Da aus therapeutischer Sicht eher die Vermeidung der ersten beiden und die Aktivierung der letzten beiden Wege opportun erscheint, wird sich das Interesse an diesen Stoffwechselvorgängen eher auf eine Hemmung der ersten und auf eine Aktivierung der letzten beiden Wege konzentrieren.

Nährstoff-Erkennung

Wie funktioniert die (Makro-)Nährstoff-Erkennung? Wie weiss der Körper, wie weiss jede einzelne Zelle, ob viel oder wenig von dem da ist, was als Nährstoff unumgänglich ist? Und wie wird jeweils reagiert?

In dem nature-Papier von Efeyan et al. "Nutrient Sensing Mechanisms and Pathways" von Januar 2015 werden diese Fragen beantwortet. Neben den molekularen Antworten auf Zellebene gibt es eine hormonelle Antwort auf Körperebene. Die Autoren schreiben: "The ability to sense and respond to fluctuations in environmental nutrient levels is a requisite for life. Nutrient scarcity is a selective pressure that has shaped the evolution of most cellular processes. Different pathways that detect intracellular and extracellular levels of sugars, amino acids and lipids, and surrogate metabolites, are then integrated and coordinated at the organismal level via hormonal signals. During food abundance, nutrient sensing pathways engage anabolism and storage, and scarcity triggers homeostatic mechanisms, like the mobilization of internal stores through mechanisms such as autophagy. Nutrient sensing pathways are commonly deregulated in human metabolic diseases."

"Die Fähigkeit, Fluktuationen der umgebenden Nährstoff-Level zu erkennen und darauf zu antworten, ist ein Muss für das Leben. Nährstoff-Mangel erzeugt einen selektiven Druck, der die Evolution der meisten zellulären Prozesse formt. Verschiedene Stoffwechselwege, die intra- und extrazelluläre Level von Zucker, Aminosäuren und Fetten sowie von Ersatz-Stoffwechselprodukten feststellen können, werden auf der Ebene des Organismus integriert und koordiniert mittels hormoneller Signale. Während eines Nahrungs-Überschusses kurbeln die Nährstoff-erkennenden Stoffwechselwege den Anabolismus und das Speichern von Nährstoffen an, während bei Nährstoff-Mangel homeostatische Mechanismen hochreguliert werden wie die Mobilisierung  interner Speicher durch Mechanismen wie Autophagie. Nährstoff-erkennende Stoffwechselwege sind bei Stoffwechsel-Erkrankungen üblicherweise durcheinander geraten."

Ernährung, Stammzell-Regeneration und Krebs-Auslösung

... scheinen zusammenzuhängen. Jedenfalls ist das die These von Mihaylova et al., veröffentlicht in 2014 in der Zeitschrift "Cell Stem Cell", Titel "Dietary and Metabolic Control of Stem Cell Function in Physiology and Cancer". Als Krebs-Betroffener sollte man die "richtige" Ernährung also nicht nur im Kontext der Krebs-Bekämpfung sehen, sondern vor allem als Mittel, um auf die Regeneration von Stammzellen Einfluss zu bekommen, denn Tumor-Stammzellen sind immer wieder diejenigen Zellen, aus denen heraus sich neue Klone entwickeln können.

Mihaylova et al. schreiben abschliessend: "It has long been observed that diet has a profound influence on tissue regeneration and cancer incidence. A better appreciation for diet-sensing pathways and their effects on tissue homeostasis and cancer initiation may lead to safer anticancer and antiaging therapies."

"Es wurde seit langem beobachtet, dass die Ernährung einen grundlegenden Einfluss auf die Regeneration der Gewebe wie auch auf das Auftreten von Krebs hat. Ein besseres Verständnis der Nährstoff-erkennendenn Stoffwechselwege und ihrer Effekt auf die Gewebs-Homöostase und Krebs-Initiierung kann zu sichereren Antikrebs- und Antiaging-Therapien führen."

Anti-Krebs und Anti-Aging

Die Erforschung von Alterungsprozessen und vor allem die teils sensationellen Entdeckungen, wie sich die Lebensspanne von Säugetieren ausdehnen lässt, sind für Antikrebs-Überlegungen von grossem Wert.

Yokoyama et al. fragen in einem aktuellen Papier (2015), ob sich nicht durch die Anwendung von Anti-Aging-Ansätzen zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen liessen? Im Englischen sind es Vögel, keine Fliegen, hier der vollständige Titel: "When Anti-Aging Studies Meet Cancer Chemoprevention: Can Anti-Aging Agent Kill Two Birds with One Blow?"

"Recent evidence has strongly supported that the rate of aging is controlled, at least to some extent, by evolutionarily conserved nutrient-sensing pathways (e.g., the insulin/insulin growth factor 1 (IGF-1)-signaling, molecular target of rapamycin in mammals (mTOR), adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK), and sirtuins) from worms to humans. These pathways are also commonly involved in carcinogenesis and cancer metabolism. Agents (e.g., metformin, resveratrol, and Rhodiola) that target these nutrient-sensing pathways often have both anti-aging and anti-cancer efficacy. These agents not only reprogram energy metabolism of malignant cells, but also target normal postmitotic cells by suppressing their conversion into senescent cells, which confers systematic metabolism benefits."

"Die Schnelligkeit von Alterungsprozessen vom Wurm bis zum Menschen ist gemäss jüngster Erkenntnisse mindestens bis zu einem gewissen Masse kontrolliert durch evolutionär konservierte Nährstoff-erkennende Stoffwechselwege (das sind die IGF-1-Signalgebung, das mTOR, die AMPK und die Sirtuine). Diese Stoffwechselwege sind ebenfalls involviert in Krebsentstehung und Krebs-Stoffwechsel. Substanzen (Metformin, Resveratrol, Rhodiola), die diese Stoffwechselwege beeinflussen, haben oft sowohl einen Anti-Aging- wie einen Anti-Krebs-Effekt. Diese Wirkstoffe reprogrammieren nicht nur den Stoffwechsel maligner Zellen, sondern zielen auch auf normale post-mitotische Zellen und verhindern deren Abgleiten in einen Zustand der Zellalterung, was systematische Metabolismus-Vorteile mit sich bringt."

Also sind in der Therapie-Abteilung der Einsatz von Metformin, Resveratrol und Rhodiola zu diskutieren.

2 hoch, 2 runter

In diesem Papier befindet sich in Fig. 1 eine schöne Graphik, die das Grundverständnis des hier Diskutierten darstellt:

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Je nachdem, was ich mache, wie ich mit der Ernährung von mir selbst umgehe, reguliere ich entweder die ersten beiden Stoffwechselwege hoch ( IGF-1 & mTOR) und die anderen beiden runter (NADH/Sirtuine & AMPK) oder eben umgekehrt, ich reguliere die Überlebens-Stoffwechselwege hoch und die Überfluss- und Risiko-Wege runter.