Strategie gegen Darmkrebs

In Brassica-Pflanzen, hier Brokkoli, werden bestimmte Stoffe angereichert, die Menschen vor Darmkrebs schützen können. Das wollen Forscher jetzt gezielt ausnutzen.Generationen von Eltern haben es geahnt, Millionen von Kindern bezweifelt: Brokkoli, Rosenkohl und Kohlrabi sind gesund. Und das nicht nur wegen der viel beschworenen Vitamine. Schon seit Jahren wird vermutet, dass diese Gemüsearten aus der Familie der Kohlpflanzen (Brassicaceen) Inhaltsstoffe bilden - die sogenannten Glucosinolate - die präventiv gegen Darmkrebs wirken können. Nun arbeiten Forscher an Wegen, wie sich der Gehalt von diesen Glucosinolaten in den Pflanzen gezielt erhöhen lässt.

Glucosinolate sind sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe, also nicht unmittelbar nötig für das Überleben und Wachstum der Pflanze. Dafür spielen diese Pflanzeninhaltsstoffe eine wichtige Rolle in der Wechselwirkung der Pflanze mit der Umwelt. Sie wirken beispielsweise oft als chemische Abwehrstoffe gegen pflanzenfressende Insekten und krankheitserregende Bakterien.

Lange Zeit wurden die sekundären Pflanzeninhaltstoffe deshalb als nicht ernährungsrelevant abgetan. Schlagartig erhöhte sich jedoch das Interesse, als Anfang der 90er Jahre mehr über das gesundheitsfördernde Potenzial des pflanzlichen Chemiecocktails beim Menschen bekannt wurde. Das Spektrum der ihnen zugeschriebenen Wirkungen ist breit: Es reicht von der Stimulierung des Immunsystems bis zur Senkung des Krebsrisikos, wie es bei einigen Glucosinolaten, besser gesagt bei deren Abbauprodukten, der Fall ist.

Monika Schreiner vom Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau in Großbeeren (IGZ) bei Berlin ist Expertin für diese Effekte auf dem Gebiet der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe. Seit Jahren erforscht sie schon die Rolle der Glucosinolate im Brokkoli und anderen Brassica-Gemüsearten. "Wir wollen wissen, ab welcher Dosis die gesundheitsfördernde Wirkung der Glucosinolate eintritt. Und wir wollen wissen, ab wann eine negative Wirkung eintritt", so die Forscherin.

Im Rahmen der BMBF-Förderinitiative "Biomedizinische Ernährungsforschung" hat sie die Grundlage dafür geschaffen, das sich gemeinsam mit Kollegen ein dietätisches Lebensmittel entwickeln lässt, das vorbeugend gegen Darmkrebs schützt. An der Kooperation sind neben den Pflanzenphysiologen vom IGZ auch Lebensmittelbiotechnologen und Lebensmittelchemiker (TU Berlin), Ernährungswissenschaftler (Deutsches Institut für Ernährungsforschung, Potsdam), Mediziner (Charité Berlin) und Biochemiker vom Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) beteiligt.

Dem Team um Schreiner ist es dabei gelungen, Brokkoli-Pflanzen mit Hilfe einiger Tricks zu vermehrter Glucosinolat-Produktion anzutreiben. Die Wissenschaftler haben zuvor den Herstellungsweg (Biosynthese) der Glucosinolate bei Brokkoli und beim Chinesischen Senfkohl molekular bis ins Detail aufgeklärt. Dann wurde dieser mit Hilfe von chemischen, physikalischen oder biologischen Substanzen gezielt beeinflusst. "Es geht uns um die gezielt Beeinflussung der Glucosinolat-Biosynthese, ohne dass klassische Züchtung oder Gentechnik zum Einsatz kommt", so Schreiner. Ihren Trick beschreibt die Pflanzenforscherin so: Sie bestrahlen die Microplants mit niedrig dosiertem UV-B-Licht und lösen so eine Art Stressantwort aus. Dadurch wird eine Kette von Stoffwechselprozessen in Gang gesetzt sowie viele Enzyme aktiviert, die in den Microplants dann den schützenden Wirkstoff Glucoraphanin produzieren. Ähnliche Ergebnisse erzielten die Forscher auch, wenn sie Senfkohl-Microplants mit einem speziellen Signalmolekül besprühten. Bei dieser Brassica-Gemüseart wird jedoch überwiegend Neoglucobrassacin produziert - ein Vertreter aus der Glucosinolat-Familie, der allerdings unter Verdacht steht, gesundheitsschädlich zu sein.

Wie die "guten" und die "schädlichen" Glucosinolate tatsächlich im Körper wirken, das untersuchen Kollegen vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) und Mediziner von der Berliner Charité. Die DIfE-Forscher setzen dabei auf Mäuse, bei denen genetisch bedingt ein hohes Risiko für Darmkrebs ausgelöst wird. Diese Tiere werden einer Brokkoli- oder Senfkohl-Diät unterzogen. "Wir wollen im Verlauf der Experimente messen, ab welcher Dosis das Glucoraphanin tatsächlich die verstärkte Bildung bestimmter Enzyme im Darm anregt", erläutert Schreiner. Die Spur des gesundheitsschädlichen Wirkstoffs Neoglucobrassacin im Körper haben indes Forscher vom Karlsruher KIT aufgenommen. Hier zeigt sich: Dieses Glucosinolat scheint einige Reparaturmechanismen im Erbgut zu unterdrücken und es unterstützt damit sogar noch die Entstehung von Krebs. Deshalb wissen die Forscher schon jetzt: So vielfältig die Glucosinolate im Brokkoli sein können, so gegensätzliche Wirkungen können sie im Körper auslösen.

Titel des Projektes:

"Verbesserte Gewinnung und Verarbeitung dietätischer Glucosinolate sowie die Charakterisierung ihrer potenziellen Funktion in der Prävention von Darmkrebs"

Koordination: Prof. Dr. Monika Schreiner, Institut für Gemüse- und Ziepflanzenbau, Großbeeren

FKZ: 0315370A-G