Wie funktioniert die Genregulation durch bioaktive Nahrungskomponenten? Das Verständnis dieser Prozesse könnte den Weg zu Prävention und Krankheitsmanagement ebnen, aber auch zu einer personalisierten Medizin. Ein entscheidender Faktor dabei ist die Autophagie, der selbstabbauende Mechanismus der Zelle.
Die Autophagie ist entscheidend für die Funktion von Zellen und Geweben, auch bei der Immunantwort. Eine Fehlregulation der Autophagie kann dagegen zu metabolischen und neurodegenerativen Erkrankungen sowie zu Tumoren beitragen. Damit steigen die Hoffnungen auf Therapien, die darauf abzielen, die Autophagie-Prozesse anzuregen.
Wie Ernährung die Genexpression beeinflusst
Moleküle pflanzlichen Ursprungs können den Prozess der Autophagie verstärken. Das geschieht über Genaktivierung und abgeschwächte Entzündungsprozesse. Auf diese Art wirken Resveratrol, das Polyphenol aus der Weinrebe, und Curcumin, der gelbe Farbstoff aus dem Rhizom von Curcuma longa. Auch Sulforaphan gehört in diese Reihe, ein Senfölglykosid, das in Broccoli, Grünkohl und Rosenkohl vorkommt. Polyphenole und Omega-3-Fettsäuren beeinflussen ebenfalls autophagische Prozesse. Zum Beispiel bei Typ-2-Diabetes: Hier ist die Autophagie wichtig für den Erhalt der Beta-Zellen und für die Regulation der Glucose-Homöostase. Dass der Selbstreinigungsprozess ein Ziel für Ernährungsinterventionen sein kann, belegt das intermittierende Fasten: Es aktiviert die Autophagie und hemmt den Notch-1-Signalweg, der für die Zelldifferenzierung wichtig ist. Auf ähnliche Weise setzen Omega-3-Fettsäuren und Polyphenole an. So wirken Omega-3-Fettsäuren gezielt auf den zentralen Autophagie-Regulator mTOR. Prinzipiell ist die regulierte Autophagie essenziell für den Erhalt der Zell-Homöostase: Für die Entsorgung von geschädigtem Zellmaterial, ebenso aber als dynamisches Recycling-System, welches Moleküle für die Erneuerung der Zelle und den Nachschub an Energie produziert.
In der Pathophysiologie neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer spielt die Autophagie eine wichtige Rolle: So tragen Veränderungen in den abbauenden Vesikeln, den Endosomen und Lysosomen, zur Akkumulation der toxischen Beta-Amyloid-Peptide bei. Auf diese Weise können Nahrungsbestandteile, die auf autophage Stoffwechselwege zielen, neuroprotektiv wirken, indem sie die Degeneration der Nervenzellen abschwächen. Auch hier modulieren die Omega-3-Fettsäuren den mTOR-Signalweg und erhöhen damit die Autophagie-Aktivität. Toxische Proteinaggregate oder geschädigte Zellkomponenten können somit leichter entfernt werden. Im Gegenzug erhöhen polyphenolartige Nahrungsbestandteile die Spiegel der Autophagie-Proteine Sirtuin-1 und Beclin-1.
Bei Tumoren unterdrückt die Autophagie die Tumorgenese (über den Abbau potenziell onkogener Moleküle), doch in bestehenden Tumoren wird das Tumorzellüberleben und die Stoffwechselaktivität gefördert. Das geschieht via Downstream-Aktivierung von Onkogenen oder über die Inaktivierung von Tumor-Suppressor-Proteinen. Im Hinblick auf die Therapie zeigen z. B. Nahrungskomponenten in Kombination mit Chemotherapeutika synergistische Effekte.
