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Fructose und Krebs

Der Zusammenhang zwischen Fructose und Krebs

Fructose galt lange Zeit als gesunde Alternative zu herkömmlichen Haushaltszucker und wurde explizit Diabetikern empfohlen. Das lag daran, dass Fructose den Insulinspiegel nicht beeinflusst, da sie insulinunabhängig von den Zellen aufgenommen wird. Mittlerweile hat man jedoch herausgefunden, dass Fructose ironischerweise Stoffwechselstörungen, wie das metabolische Syndrom auslösen kann, welches sich im Laufe der Zeit in Diabetes Typ 2 umwandeln kann.  Diese Stoffwechselstörungen führen neben Diabetes auch zur Entstehung von weiteren westlichen Volkskrankheiten, wie zum Beispiel Arteriosklerose, koronare Herzkrankheit, Schlaganfall und Krebs. In diesem Beitrag erklären wir, wie Fructose konsumiert und endogen synthetisiert wird, und wie sie sich auf die Proliferation der Krebszellen auswirkt.

Ein wichtiger Hinweis an dieser Stelle: Wir befassen uns hier mit der isolierten Fructose und nicht um die Fructose, die auf natürliche Art und Weise in Obst und Gemüse vorkommt. Mehr dazu später.

Das Wichtigste zuerst:

Was ist Fructose eigentlich?

Fructose ist ein Monosaccharid. Also ein Einfachzucker. Die Fructose hat die gleiche Summenformel, wie die Glucose. Sie haben also die gleiche atomare Zusammensetzung, unterscheiden sich jedoch in der Struktur. Fructose besitzt eine Ketogruppe, weshalb sie zu den Ketohexosen gehört. Außerdem ist Fructose ein sogenannte reduzierter Zucker und die Carbonyl-Gruppe neigt dazu, mit Aminosäuren zu reagieren. Das führt zur Entstehung von AGEs (Advanced Glycation End-products), die zu chronischen entzündlichen Krankheiten führen können.

Fructose und Krebs

Im Zusammenhang mit Fructose kann Krebs ein primärer Effekt sein. Das heißt, die Fructose wirkt direkt auf die Entstehung oder das Wachstum von Krebszellen ein, indem sie von den Krebszellen auf unterschiedliche Art und Weise verstoffwechselt wird. 

Krebs kann aber auch als sekundärer Effekt einer erhöhten Fructoseaufnahme auftreten, und zwar führt in diesem Fall der Konsum von Fructose zu Stoffwechselerkrankungen wie zum Beispiel Diabetes oder auch zum Übergewicht, was dann wiederum das Krebsrisiko erhöht.

Schauen wir uns nun an, was biochemisch dabei passiert

Fructose kann über verschiedene Stoffwechselwege Substrate für Krebszellen bereitstellen, von denen wir nur 2 genauer betrachten:

  1. Der Pentophosphatweg
  2. Die De-Novo-Lipogenese

Der Pentophosphatweg versorgt Zellen mit Bausteinen für die Nukleotid- und Aminosäuresynthese.  Da Krebszellen sich sehr schnell teilen, brauchen sie viele Nukleotide, um ihre DNA verdoppeln zu können. Es wurde gezeigt, dass der Pentophosphatweg die hohe Proliferationsrate der Krebszellen sicherstellt, und dass Fructose dabei eine wichtige Rolle spielt. 

In in vitro Experimenten wurde gezeigt, dass die Gabe von Fructose die Nukleotidsynthese in Krebszellen erhöht, indem die Expression des Enzyms Transketolase hochreguliert wird. Je mehr Transketolase in den Zellen vorhanden ist, desto mehr Ribose-5-Phosphat wird hergestellt. Aus diesen werden die Ribonukleotide für die DNA synthetisiert.

Der Pentophosphatweg bevorzugt Fructose

Zudem wurde festgestellt, dass der Pentophosphatweg Fructose der Glucose vorzieht. Und zwar wird Fructose mit einer 250 prozentigen höheren Rate durch den Pentophosphatweg verstoffwechselt. Durch diese Stoffwechselwege wird also die Teilung der Krebszellen durch Glucose unterstützt. Der Pentophosphatweg liefert aber nicht nur Bausteine für Ribonukleotide, sondern auch wichtiges NADPH. Dazu ist er in zwei Teile aufgeteilt:

  1. Im nichtoxidativen Teil entsteht das zuvor erwähnte Ribose-5-Phosphat für die Nukleotidsynthese.
  2. Im oxidativen Teil entsteht das NADPH.

Man hat herausgefunden, dass Krebszellen Fructose überwiegend über den nicht-oxidativen Teil metabolisieren. Das hat den Vorteil, dass die Ribosesynthese von der NADPH-Generierung entkoppelt ist. Diese Entkopplung ist dann nützlich, wenn der Nukleotidbedarf, den NADPH-Bedarf übersteigt.

Die De-Novo-Lipogenese

In diesem Stoffwechselweg werden aus Kohlenhydraten, Lipide (Fettsäuren) hergestellt. Neben einem erhöhten Bedarf an Ribonukleotiden brauchen Krebszellen auch Fettsäuren, um zum Beispiel Membranlipide herzustellen. Die Zellen können nur schnell wachsen und sich teilen, wenn genügend Rohstoffe für die neue Zellmembran vorhanden sind. Daher findet auch dieser Stoffwechselweg in Krebszellen verstärkt statt. Die Überexpression von Enzymen der Lipidsynthese ist charakteristisch für Krebszellen. 

Doch welche Rolle spielt Fructose dabei?

Es ist bekannt, dass Fructose in der Lage ist, diese Genexpression zu beeinflussen, indem sie Transkriptionsfaktoren aktiviert, welche wiederum dann die Expression von Enzymden für die De-Novo-Lipogenese veranlassen. Fructose kann zudem auch selbst als Substrat für die  Lipidsynthese genutzt werden. Sie kann zu Citrat verstoffwechselt werden, welches dann in Acetyl-CoA, (den Ausgangsstoff für die Fettsäuresynthese) umgewandelt wird. 

In Studien mit Mäusen wurde gezeigt, dass Fructose vom Mikrobiom in Acetat umgewandelt wird, welches dann ebenfalls in Acetyl-CoA in die Fettsäuresynthese eingeht. Außerdem kann die Fructose auch zur Glycerol-3-Phosphat umgewandelt werden und zur Synthese von Triglyceriden genutzt werden.

Wissenswert!

Fructose kann also zum einen durch Signaling und zum anderen als Substrat die De-Novo-Lipogense verstärken und aufrechterhalten, welche ein wichtiger Stoffwechselweg für Krebszellen ist.

Auch in gesunden Zellen kann Fructose zu einer verstärkten Lipidsynthese führen. Das Problem dabei ist, dass dabei viel NADPH verbraucht wird, und NADPH wird als wichtiger Co-Faktor benötigt. Zum Beispiel, um Glutathion in einem reduzierten Zustand zu halten. Ein Mangel an NADPH führt also dazu, dass die Zelle keinen ausreichenden antioxidativen Schutz mehr hat und es dadurch zu Schäden an der Zelle kommt. Wie zum Beispiel im endoplasmatischen Retikulum. Dort können nicht mehr richtig Proteine gefaltet werden. Schäden an der DNA und der Zellmembran und so weiter…

Alle diese Faktoren führen zu einem inflammatorischen Zustand der Zelle und erhöhen somit wieder das Krebsrisiko. In Krebszellen ist der erhöhte Verbrauch von NADPH durch die De-Novo-Lipogenese hingegen nicht so ein großes Problem wie in unseren gesunden Zellen, da die Krebszelle ja verstärkt den Pentophosphatweg abläuft und diese generiert im oxidativen Tei wieder NADPH. 

Das waren jetzt mal 2 wichtige Stoffwechselwege über die Krebszellen Fructose zu ihrem Vorteil nutzen können, doch:

Bedeutet das, dass wir kein Obst mehr essen sollten?

Nein, natürlich nicht. Wie wir schon zuvor erwähnt haben, muss zwischen isolierter Fructose, wie sie in industriell hergestellten Fertigprodukten, und der in   Pflanzen  natürlich vorkommenden Fructose unterschieden werden.

Isst man beispielsweise eine Aprikose enthält diese neben Fructose auch Glucose, was die Aufnahme von Fructose in das Darmepithel schonmal erleichtert. Zudem ist die Fructose in den Pflanzenzellen verpackt und durch die enthaltenen Ballaststoffe in der Aprikose wird die Fructose schrittweise und langsam freigesetzt.

Trinkt man im Gegensatz dazu einen Softdrink, der mit Fructose gesüßt wurde (zum Beispiel mit Fructose-Glucose-Sirup) so liegt in diesem Getränk die Fructose in freier Form vor und gelangt auf einen Schlag zu hoch konzentriert in den Margen-Darm-Trakt. Dort kann sie zunächst zu Verdauungsbeschwerden führen und langfristig zu den bereits genannten Erkrankungen führen.

Warum benutzen viele Getränkehersteller Fructose?

Weil sie 2,5-mal süßer ist, als die Glucose. Neben gesüßten Getränken enthalten auch industrielle Fertigprodukte, wie Teigwaren, Tiefkühlprodukte oder auch vermeintlich gesunde Zuckeralternativen wie Agavendicksaft viel freie Fructose.

Warum sind auch große Mengen Glucose schädlich?

Der Körper ist in der Lage, Glucose in Fructose umzuwandeln. Das geschieht über den letzten wichtigen Stoffwechselweg – den Polyol-Weg. Bei hohen Glucosespiegeln wird das Enzym Aldose reductase aktiv und wandelt die überschüssige Glucose in Sorbitol um. Sorbitol wird dann anschließend weiter in Fructose umgewandelt. Aus diesem Grund würde es auch nichts bringen auf Fructose zu verzichten, wenn man dies wieder mit einem Übermaß an Glucose kompensiert.

Der Zusammenhang zwischen Zuckerkonsum und Krebs

Leider ist die Studienlage zu diesem Thema sehr dünn und die Aussagekraft der bereits vorhandenen Studien ist fragwürdig. Bei der Entstehung von Krebs gibt es ja noch sehr viele weitere Faktoren, die eine wichtige Rolle spielen. 

Eine Metaanalyse aus dem Jahre 2012 hat diverse Studien, die sich mit dem Zusammenhang zwischen Zuckerkonsum und Pankreaskrebs befassen, analysiert. Dabei wurde auch speziell auf Fructose geachtet. (1)

Wir sehen, dass das relative Risiko an Pankreaskrebs zu erkranken mit erhöhten täglichen Konsum von Fructose steigt. (1)

Es ist zwar auch eine Studie dabei, die sogar ein vermindertes Krebsrisiko bei erhöhtem Fructosekonsum feststellte, doch die dabei untersuchte Gruppe bestand nur aus postmenopausalen Frauen über 50, und ist somit nicht repräsentativ für die Allgemeinbevölkerung.

Anschließend kam diese Metaanalyse zur Aussage, dass die Studien vermuten lassen, dass Fructose tatsächlich das Risiko für Pankreaskrebs erhöht. Interessanterweise haben sie jedoch keinen Zusammenhang zwischen dem Krebsrisiko und dem Konsum von anderen Kohlehydraten festgestellt.

In einer anderen Studie wurde zudem herausgefunden, dass der Konsum von zuckerhaltigen Getränken (Softdrinks, Fruchtsäfte und so weiter) das Sterberisiko erhöht. Die Studie hat zwar einige Limitationen, doch man erkennt wie gefährlich freie Zucker, wie Glucose oder Fructose sein kann. Es werden jedoch noch weitere Studien benötigt, um viele valide Aussagen treffen zu können. (2)

Fazit: Der Konsum freier Fructose und Glucose ist bedenklich

Zusammenfassend lässt sich nun sagen, dass Fructose vor allem über den Pentophosphatweg und der De-Novo-Lipogenese wichtige Substrate für das Wachstum und die Zellteilung von Krebszellen liefern kann, und bei beiden Stoffwechselwegen gegenüber der Glucose bevorzugt wird. Daher ist es wichtig übermäßige Fructose und Glucose zu vermeiden, da Glucose auch endogen über den Polyol-Weg in Fructose umgewandelt werden kann. Moderate Mengen an Kohlenhydrate sind jedoch diesbezüglich unbedenklich.

Autor
Autor

Philipp Gilg

Quellenverzeichnis:

(1) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22539563/

(2) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31099861/

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