Forschende der Technischen Universität München, der RWTH Aachen und des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) haben erstmals experimentell eine kausale Rolle mikrobiell gebildeter sekundärer Gallensäuren bei der Entstehung von kolorektalem Karzinom (KRK) nachgewiesen. Die in der Fachzeitschrift Gut veröffentlichten Ergebnisse verbinden eine fettreiche westliche Ernährung mit Veränderungen im Darmmikrobiom und eröffnen neue Ansätze für Prävention und Therapie.

Kolorektaler Krebs zählt weltweit zu den häufigsten und tödlichsten Krebserkrankungen. Genetische Faktoren spielen eine Rolle, doch vor allem Umwelt- und Lebensstileinflüsse bestimmen das Risiko. Eine typische westliche Ernährung mit hohem Fett- und Fleischanteil sowie geringer Ballaststoffzufuhr steht in engem Zusammenhang mit KRK. Sie verändert das Darmmikrobiom und stimuliert die Produktion sekundärer Gallensäuren durch Bakterien mit 7-alpha-Deshydroxylierungs-Aktivität (7αDH-positive Bakterien). Die dominante sekundäre Gallensäure Desoxycholsäure (DCA) gilt seit langem als risikosteigernd, doch kausale Mechanismen blieben bisher unklar.

Das interdisziplinäre Team entwickelte Modelle, die menschliche Bedingungen möglichst genau abbilden. In einem genetisch modifizierten Schweinemodell (APC1311/+), das spontan Dickdarmpolypen bildet, verschlimmerte eine westliche Ernährung die Tumorgenese. Erhöhte Epithelzell-Proliferation korrelierte mit steigenden Konzentrationen fäkaler sekundärer Gallensäuren, insbesondere DCA. Die Gabe von Colestyramin, das Gallensäuren bindet, reduzierte diesen Effekt und bremste das Tumorwachstum.

In gnotobiotischen Mäusen, die keimfrei gehalten und gezielt mit 7αDH-positiven Bakterien besiedelt wurden, löste die DCA-Produktion eine beschleunigte Vermehrung von Dickdarm-Epithelzellen aus. Dies zeigte sich an erhöhten Werten des Proliferationsmarkers Ki67 sowie veränderten Genexpressionen, die die Zelldifferenzierung betreffen. In mehreren KRK-Modellen steigerten diese Bakterien die Tumorlast signifikant, während genetisch veränderte Stämme ohne DCA-Bildungsfähigkeit keinen Effekt hatten. Damit ist eine direkte kausale Rolle bakteriell produzierter sekundärer Gallensäuren in der Krebsentstehung bewiesen.

Analysen von Stuhlproben aus etablierten menschlichen KRK-Kohorten bestätigten die tierexperimentellen Befunde. Patienten wiesen deutlich mehr 7αDH-positive Bakterien wie Clostridium scindens auf als gesunde Kontrollen. Die spezifische Detektion solcher Bakterien könnte künftig helfen, Risikopersonen mit ungünstiger Ernährung und Lebensweise früh zu identifizieren. Gezielte Ernährungsinterventionen könnten bei ihnen die Produktion sekundärer Gallensäuren senken und präventiv wirken.

Primäre Gallensäuren entstehen in der Leber aus Cholesterin und unterstützen als Emulgatoren die Fettverdauung. Im Dickdarm wandeln spezialisierte Bakterien sie in sekundäre Formen wie DCA und Lithocholsäure um. Der Großteil zirkuliert enterohepatisch, ein kleiner Teil erreicht jedoch direkt den Dickdarm und kann dort karzinogen wirken.

Die Studie unterstreicht den langfristigen Einfluss einer fettreichen Ernährung auf Mikrobiom und Darmgesundheit. Zukünftige Arbeiten sollten weitere 7αDH-positive Bakterien aus unterschiedlichen Populationen isolieren und untersuchen, um ernährungsbedingte Variationen besser zu verstehen. Die Erkenntnisse legen die Grundlage für mikrobiom- und ernährungsbasierte Strategien zur KRK-Prävention, etwa durch Gallensäure-Bindung oder gezielte Mikrobiom-Modulation.

Original Paper:

Secondary bile acid production by gut bacteria promotes Western diet-associated colorectal cancer | Gut

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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