Dietary- and fasting-based interventions as novel approaches to improve the efficacy of cancer treatment
Year: 2013
Type: article
Abstract: Kurzzeitiges Fasten (STS) schutzt normale Zellen, Mause und potenziell auch Patienten vor den schadlichen Nebenwirkungen einer Chemotherapie. In dieser Dissertation demonstriere ich, dass fasten-ahnliche Zellkulturkonditionen das Uberleben von Nagetier- und menschlichen Krebszellen reduziert und diese gleichzeitig gegenuber chemotherapeutischen Interventionen sensitiviert. In vivo sind Fastenzyklen fur manche Krebszellen ahnlich effektiv wie die verwendete Chemotherapie und reduzieren das Tumorwachstum. In Tierversuchsmodellen fur Melanome, Gliome und Brustkrebs konnte die Effektivitat der verwendeten Chemotherapeutika und auch Strahlentherapie in Kombination mit Fasten erhoht werden. In Mausmodellen fur Neuroblastome resultierte die Chemotherapie zusammen mit Fasten in einem langzeitigen Uberleben der Mause, wahrend die einzelnen Therapien erfolglos blieben. In dem 4T1 Maus Brustkrebs-Modell resultierte STS in einer erhohten Phosphorylierung der Stress sensitivierenden Kinasen AKT und S6, erhohtem oxidativen Zellstress, Spaltung der Caspase-3, DNS-Schaden, Apoptose und der gleichzeitig reduzierten Expression von Transkriptions-Faktoren (z.B. NFkB) die eine Rolle im Widerstand gegen Zellstress spielen. Interessanterweise konnten diese Veranderungen in normalen Zellen nicht aufgefunden werden. Mehrere dieser intrazellularen Effekte stehen mit der Aktivitat des Enzyms heme oxygenase-1 in Verbindung, dessen Regulierung eine zentrale Rolle in der durch das Fasten bedingten Sensitivierung von 4T1 Brustkrebs spielt. Unsere Studien deuten darauf hin, das Fasten eine differentielle Stress-Sensitivierung in einer Vielzahl von Tumoren auslosen kann, die Effektivitat von Chemotherapeutika erhohen kann und somit moglicherweise eine Alternative zu Chemotherapie darstellt.
Um Alternativen zum Fasten zu finden, evaluiere ich in dieser Dissertation zusatzlich noch die Effekte von kalorienreduzierten (CR), und Nahrstoff (Eiweis, Fett und Kohlenhydrate) definierten, Nahrungsmitteln hinsichtlich ihrer Effektivitat im Schutz gegen akut hohe Chemotherapie und Tumorprogression. Eine kurzzeitige 50% Reduzierung der konsumierten Kalorien, auch in Zusammenhang mit Proteindefiziten oder ketogenen Diaten, erhohte die Resistenz gegenuber der Chemotherapie, blieb jedoch weniger effektiv als Fasten per se. Eine Diat mit hohem Proteingehalt reversierte die positiven Effekte der CR. In subkutan implantierten Gliomen blieb die Ernahrung mit auf niedrigem Eiweis basierten Kalorien (4%) in der Maus nach mehr als 20 Tagen ohne Effekt auf das bereits etablierte Tumorwachstum. Zyklen in denen die Kalorien auf 50% reduziert wurden hatten, im Gegenteil zu Fasten, keine additive Wirkung auf die Behandlung von Brustkrebszellen mit Cisplatin in der Maus. Die prasentierten Ergebnisse belegen dass Fasten, jedoch nicht kurzeitige CR oder die Modifizierung der konsumierten Nahrstoffe, vor der Toxizitat von Chemotherapeutika schutzt und gleichzeitig Krebszellen zu einer Vielzahl von Chemotherapien sensitiviert.
Author: Sebastian Brandhorst
Language: English
Topic: Dietary Effects on Health
Subfield: Physiology
Field: Medicine
Domain: Health Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W1645753030