Laktat: eine Schlüsselsubstanz bei Krebs

Veröffentlichung in der renommierten Fachzeitschrift Cancer Research

21.11.2011

In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Cancer Research ist ein Übersichtsartikel mit dem Titel "Lactate: A Metabolic Key Player in Cancer" erschienen. Verfasst wurde der Artikel von einer Gruppe Wissenschaftler um Prof. Dr. Wolfgang Müller-Klieser vom Institut für Physiologie und Pathophysiologie der Universitätsmedizin Mainz. Die Mainzer Wissenschaftler wurden vom Herausgeber der international renommierten Zeitschrift eingeladen, den aktuellen Wissensstand auf diesem Forschungsgebiet zusammenzufassen.

Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Wolfgang Müller-Klieser beschäftigt sich seit Jahren intensiv mit dem Glucosestoffwechsel von Tumoren. Bösartige Krebszellen weisen häufig einen erhöhten Glukoseumsatz bzw. eine hohe Glykolyseaktivität auf und produzieren durch diese hohe Glykolyserate mehr oder weniger große Mengen an Laktat. "1924 wies Otto Warburg erstmals eine erhöhte Laktatproduktion in isolierten Tumorzellen nach", erläutert Wolfgang Müller-Klieser. "Während in der Folgezeit das Thema 'Laktat und Krebs' nur relativ wenig wissenschaftliche Aufmerksamkeit bekam, erlebt es seit einigen Jahren eine echte Renaissance." Dies liege unter anderem an neuen genetischen Erkenntnissen und daran, dass die Mediziner den erhöhten Glukoseumsatz von Tumoren heute vielfältig bei modernen bildgebenden Verfahren zur Tumordiagnostik nutzen.

"Wir wissen heute, dass Laktat als Stoffwechselprodukt der Glykolyse eine Relevanz für viele Tumoreigenschaften hat", so Prof. Dr. Müller-Klieser. "Welche Eigenschaften dies sind, fasst der aktuelle Übersichtsartikel zusammen." Zwei Aspekte sind hierbei von besonderer Bedeutung: Zum einen konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Intensität der Laktatanreicherung in soliden Primärtumoren in engem Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Metastasen und mit der Überlebensrate der Patienten steht. Die quantitative Bestimmung von Laktat im Tumorgewebe könnte also wichtige prognostische Aussagen ermöglichen. Ein entsprechendes Verfahren, mit dem die Menge an Laktat an jeder Stelle des Tumorgewebes – also ortsaufgelöst – bestimmt werden kann, hat die Arbeitsgruppe Müller-Klieser in den letzten Jahren entwickelt. Laktat wird dabei in schockgefrorenen Gewebeproben quantitativ über Biolumineszenzreaktionen nachgewiesen.

Zum anderen besteht ein ebenso enger Zusammenhang zwischen der vermehrten Bildung von Laktat und der Strahlen- und Immunresistenz von Tumoren: So beruht die Wirksamkeit einer herkömmlichen Strahlentherapie im Wesentlichen auf der Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies, sogenannter ROS. Diese erzeugen irreparable Schäden in der Erbsubstanz DNA und führen so zur Abtötung der Tumorzellen. Bestimmte Glykolyseprodukte, wie Pyruvat oder Laktat in hoher Konzentration, weisen antioxidative Eigenschaften auf und könnten somit die therapeutisch erwünschten ROS neutralisieren – und so die Wirksamkeit der Strahlentherapie reduzieren. "Neben einem grundlegenden Erkenntnisgewinn sind von solchen Forschungsarbeiten somit auch neue therapeutische Ansätze zu erwarten: Weiterführende Arbeiten müssen nun zeigen, inwieweit eine gezielte Manipulation des Glucosestoffwechsels bösartiger Tumoren die Effektivität der Strahlentherapie verbessern kann", resümiert Prof. Dr. Wolfgang Müller-Klieser. "Ebenso wäre ein nächster entscheidender Schritt, biologisch relevante Laktatmessungen vermehrt in klinische Studie einzubetten."