Brokkoli-Verbindung löst Zelltod in Hefe aus und bietet Forschungsmöglichkeit für Krebsbehandlung
Brokkoli kann über die Ernährung hinaus Vorteile bieten. Ein Molekül, das in Brokkoli, Kohl und Co. vorkommt, wird in DIM umgewandelt, eine Verbindung, die mehr Vorteile bietet, als der Name vermuten lässt, z. B. die Auslösung des Zelltods bei Brust-, Prostata- und Dickdarmkrebs. Jetzt beginnen Forscher, den Mechanismus zu verstehen, der diesem molekularen Verhalten zugrunde liegt - eine Information, die dazu beitragen könnte, künftige Behandlungen gegen Krebs zu erhellen.
Wissenschaftler der Universität Hiroshima entdeckten eine neue biologische Aktivität der chemischen Verbindung DIM, die aus der Brokkoli-Familie stammt. Im Uhrzeigersinn von oben links: Mikroskopische Ansicht der durch DIM geschädigten Kernmembran; mikroskopische Ansicht der DIM-geschädigten Kernmembran, überlagert mit der Zellform; mikroskopische Ansicht der Kernmembran ohne DIM, überlagert mit der Zellform; mikroskopische Ansicht der normalen Kernmembran ohne DIM.
Masaru Ueno, Hiroshima University
In einem Bericht, der am 10. Dezember 2021 in PLOS One veröffentlicht wurde, fassen Forscher der Universität Hiroshima ihre Erkenntnisse zusammen, dass DIM oder 3,3'-Diindolylmethan auch den kontrollierten Tod ganzer Zellen und das Recycling von Zellbestandteilen in Spalthefen auslöst. Es bleibt abzuwarten, ob der durch DIM ausgelöste Schädigungsmechanismus auch beim Menschen funktioniert, aber der Autor der Studie, Masaru Ueno, erklärt, dass einzellige Spalthefen eine einfachere Untersuchung der molekularen Mechanismen ermöglichen, die das Verhalten in komplexeren Organismen nachahmen.
"Wir haben entdeckt, dass die chemische Verbindung DIM eine neuartige biologische Aktivität auslöst, die die Kernmembranen der Spalthefe schädigt", sagte Ueno, außerordentlicher Professor am Hiroshima Research Center for Healthy Aging, Graduate School of Integrated Sciences for Life, Hiroshima University.
Die Kernmembranen umschließen die genetische Information der Zelle. Sobald das genetische Material repliziert ist, wird die Kernhülle, die aus der inneren und der äußeren Membran besteht, in zwei Teile geteilt, so dass aus einer Zelle zwei werden.
"Die Integrität der Kernmembranen ist wichtig für die menschliche Gesundheit", sagte Ueno. "Mutationen, die Defekte in der Kernmembran verursachen, beschleunigen den Alterungsprozess. Kernmembranen reißen auch während der Migration von Krebszellen und reparieren sich selbst.
Ein Teil des Reparaturprozesses der Zelle wird Autophagie oder "Selbstverzehr" genannt. Dabei handelt es sich um den Abbau von Zellbestandteilen, bei dem die Zelle ihre internen Teile verbraucht, um Energie zu sparen und lebenserhaltende Prozesse zu rationalisieren. Ueno wies auch darauf hin, dass die Autophagie sowohl bei der Alterung als auch bei altersbedingten Krankheiten eine Rolle spielt. Wenn eine Reparatur nicht mehr möglich ist, brechen die Zellen in einem programmierten Todesprozess, der Apoptose, zusammen. Laut Ueno wirken viele zytotoxische Krebsmedikamente durch die Auslösung der Apoptose, so dass die Kontrolle dieses Prozesses zur Erhaltung und Verbesserung der menschlichen Gesundheit beitragen kann.
"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kernhülle einer der ersten Angriffspunkte für DIM sein könnte", so die Autorin der Studie, Parvaneh Emami, Doktorandin an der Graduate School of Integrated Sciences for Life der Hiroshima University.
Dieses Ergebnis stützt sich auf einen früheren Bericht eines deutschen Forscherteams, das festgestellt hat, dass eine hohe DIM-Konzentration die Lebensdauer von Spalthefen erhöht. Es mag widersinnig erscheinen, dass eine Apoptose-auslösende Substanz die Lebensspanne eines Organismus erhöhen kann, aber Emami erklärte, dass DIM ein solches Verhalten nur bei sich exponentiell teilenden Zellen - wie Krebs - auszulösen scheint. Wenn Krebszellen absterben, kann der Organismus länger leben.
"Jüngste Studien am Menschen zeigen, dass DIM ein potenzielles Krebsmedikament ist, das bei einer Vielzahl von Krebsarten, darunter Brust-, Prostata-, Magen- und Bauchspeicheldrüsenkrebs, die Apoptose auslöst", sagte Ueno. "Die Forschung zeigt auch, dass DIM die Autophagie in Krebszellen anregt. Die Auswirkungen der Autophagie auf die Tumorentstehung und -progression sind jedoch noch nicht vollständig geklärt. Das Verständnis des Apoptose- und Autophagie-Mechanismus durch DIM in der Spalthefe könnte für die Krebs- und Langlebigkeitsforschung beim Menschen hilfreich sein. Wir denken, dass die Untersuchung der Kernhüllenstruktur ein guter Ausgangspunkt für diese Fälle sein könnte."
Die Forscher werden die Rolle von DIM in der Spalthefe weiter erforschen.
"Wir wollen verstehen, wie DIM die Kernmembranen in der Spalthefe schädigt, was zur Entwicklung eines erstklassigen Medikaments zur Abtötung von Krebszellen beitragen könnte", so Emami. "Wir wollen auch den Mechanismus verstehen, wie DIM die Autophagie in Spalthefen auslöst, was dazu beitragen könnte zu verstehen, wie man die menschliche Lebensspanne verlängern kann."
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