DGEM Forschungsförderung Christoph Otto, Ulrike Kämmerer

Transkript

1 DGEM Forschungsförderung 2010 Christoph Otto, Ulrike Kämmerer

2 Frage Untersuchungen zu den Auswirkungen einer Ketogenen Diät auf den Stoffwechsel von Tumoren Beeinflussen Ketonkörper Wachstum und Stoffwechsel (Laktat-Bildung) von Tumoren?

3 Was sind Ketonkörper? Ketonkörper sind energiereiche Verbindungen, die während des Fastens durch den oxidativen Abbau von Fettsäuren entstehen (β-oxidation) Bildung Verbraucher Fettsäuren Blutgefäße Ketonkörper Blutgefäße Fettgewebe Leber u.a. Muskulatur, Herz, Niere, Gehirn Körperzellen decken während des Fastens einen wesentlichen Anteil ihres Energiebedarfs mit Ketonkörpern

4 Was ist eine Ketogene Diät? Eine Ketogene Diät immitiert den Zustand des Fastens; sie ist fettreich und arm an Kohlenhydraten Eine Ketogene Diät forciert die Bildung von Ketonkörper Verhältnis Fett : (Kohlenhydrate + Eiweiß) = 4 : 1 A news report of Dr. Hugh Conklin's "water diet" treatment from 1922

5 Ketogene Diät und Krebs Eine Ketogene Diät als supportive Maßnahme bei Krebs Prof. Nebeling

6 Ketogene Diät und Krebs Eine Ketogene Diät vermindert die Versorgung des Tumors (mit Glukose), nicht aber des gesunden Körpergewebes (mit Ketonkörpern). Eine Ketogene Diät wirkt der Tumorkachexie entgegen.

7 Frage Warum soll eine Ketogene Diät Wachstum und Stoffwechsel (Laktat-Bildung) von Tumoren beeinflussen? Weil eine Ketogene Diät das Glukoseangebot limitiert Tumoren lieben Glukose Glukose Energie Pyruvat Laktat Otto Heinrich Warburg O 2 Energie CO 2 + H 2 O

8 Frage Warum soll eine Ketogene Diät Wachstum und Stoffwechsel (Laktat-Bildung) von Tumoren beeinflussen? Weil eine Ketogene Diät das Glukoseangebot Tumoren lieben Glukose limitiert Weil die Verstoffwechselung von Ketonkörpern Sauerstoff erfordert Tumoren sind häufig hypoxisch (Vaupel P et al., 2001) (Gatenby RA et al., 2007)

9 Unser Ernährungsmodell Fett Kohlenhydrate Protein Ballaststoffe Energie (kj/g) 7,0 36,4 23,8 17,3 12,8 80 3,3 16, ,8 Normaldiät Ketogene Diät

10 Das experimentelle Vorgehen Zell-Aliquots in flüssigem Stickstoff Zellkulturflaschen Humane Magenkarzinom- Zelllinie 23132/87 Ketogene Diät Diät n = 10 Normaldiät n = 10

11 Eine Ketogene Diät beeinflusst nicht den BZ mmol/l 2,5 2,0 1,5 Tag 3 Ketogene Diät Ketonkörper (Serum) 1,0 p< ,5 Normaldiät Tage mg/dl p = n.s. Ketogene Diät Normaldiät Blutzucker (nicht-nüchtern) mg/dl = 5,5 mmol/l Tage

12 Eine Ketogene Diät verzögert das Tumorwachstum g Ketogene Diät Normaldiät Körpergewicht p = n.s Tage mm Ketogene Diät Normaldiät p< Tumorwachstum (Volumen) Tage

13 Eine Ketogene Diät verringert die Laktatbildung Intratumorales Laktat p< , ,09 [mm] [mmol/l] 4 2 Normaldiät Ketogene Diät Normaldiät Ketogene Diät 0

14 Eine Ketogene Diät fördert Tumornekrose #NM3 #NM6 Nekrose #NM2 #NM5 Normaldiät Ketogene Diät

15 Frage Beeinflussen Ketonkörper Wachstum und Stoffwechsel (Laktat-Bildung) von Tumoren? Anhand der in vivo Daten Ja! Mechanismus?

16 In vitro Untersuchungen Zellkulturflasche Medium 7 humane Kolonkarzinomzelllinien und 1 humane Magenkarzinomzelllinie Expression der für die Ketolyse notwendigen Enzyme Verstoffwechselung von Ketonkörpern

17 In vitro Untersuchungen Verstoffwechselung von Ketonkörpern

18 In vitro Untersuchungen Zellkulturflasche Medium 7 humane Kolonkarzinomzelllinien und 1 humane Magenkarzinomzelllinie Expression der für die Ketolyse notwendigen Enzyme Verstoffwechselung von Ketonkörpern Bedeutung von Glukose für Tumorzellen bei Ketogener Diät

19 In vitro Untersuchungen Auch bei Ketogener Diät bleibt Glukose das bevorzugte Substrat für Tumoren Glukose (5 mmol/l) Ketonkörper (4 mmol/l) Glukose (5 mmol/l) Laktat [mmol/l] 6 5 [mmol/l] Tage Tage

20 In vitro Untersuchungen Zellkulturflasche Medium 7 humane Kolonkarzinomzelllinien und 1 humane Magenkarzinomzelllinie Expression der für die Ketolyse notwendigen Enzyme Verstoffwechselung von Ketonkörpern Bedeutung von Glukose für Tumorzellen bei Ketogener Diät Sauerstoffbedingungen für die Verstoffwechselung von Ketonkörpern

21 In vitro Untersuchungen Die Verstoffwechselung von Ketonkörpern erfordert Sauerstoff (> 5 % O 2 ) 21 % Sauerstoff 1 bzw. 5 % Sauerstoff (ca. 150 mm Hg) (ca. 35 bzw. 7 mm Hg) [mmol/l] p < [mmol/l] p = n.s % O p < % O Tage Tage

22 Ketonkörper und Tumorstoffwechsel verringert Glukose Laktat Ketogene Diät steigert Ketonkörper Minderversorgung mit Energieträgern Verzögertes Tumorwachstum Tumornekrose Vaskularisierung Hypoxie

23 Dank an