En ny studie från MIT ger en förklaring till varför begränsning av kalorier kan bromsa tumörtillväxt. Kredit:Christine Daniloff, bildbild
En ny studie visar att avstängning av cellernas tillförsel av lipider kan bromsa tillväxten av tumörer hos möss.
Under de senaste åren har det funnits vissa bevis för att kostinterventioner kan bidra till att bromsa tillväxten av tumörer. En ny studie från MIT, som analyserade två olika dieter hos möss, avslöjar hur dessa dieter påverkar cancerceller och ger en förklaring till varför begränsning av kalorier kan bromsa tumörtillväxt.
Studien undersökte effekterna av en kaloribegränsad kost och en ketogen diet hos möss med bukspottkörteltumörer. Medan båda dessa dieter minskar mängden socker tillgängligt för tumörer, fann forskarna att endast den kaloribegränsade kosten minskade tillgången på fettsyror, och detta var kopplat till en avmattning i tumörtillväxten.
Fynden tyder inte på att cancerpatienter ska försöka följa någon av dessa dieter, säger forskarna. Istället anser de att resultaten motiverar ytterligare studier för att fastställa hur kostinsatser kan kombineras med befintliga eller nya läkemedel för att hjälpa patienter med cancer.
"Det finns många bevis för att kosten kan påverka hur snabbt din cancer fortskrider, men det här är inget botemedel", säger Matthew Vander Heiden, chef för MIT:s Koch Institute for Integrative Cancer Research och senior författare till studien. "Medan resultaten är provocerande, behövs ytterligare studier, och enskilda patienter bör prata med sin läkare om de rätta kostinsatserna för sin cancer."
MIT postdoc Evan Lien är huvudförfattare till artikeln, som publicerades den 20 oktober 2021, i Nature .
Metabolisk mekanism
Vander Heiden, som också är medicinsk onkolog vid Dana-Farber Cancer Institute, säger att hans patienter ofta frågar honom om de potentiella fördelarna med olika dieter, men det finns inte tillräckligt med vetenskapliga bevis för att ge några definitiva råd. Många av de kostfrågor som patienter har fokuserar på antingen en kaloribegränsad diet, som minskar kaloriförbrukningen med 25 till 50 procent, eller en ketogen diet, som är låg i kolhydrater och hög i fett och protein.
Tidigare studier har föreslagit att en kaloribegränsad diet kan bromsa tumörtillväxten i vissa sammanhang, och en sådan diet har visat sig förlänga livslängden hos möss och många andra djurarter. Ett mindre antal studier som undersöker effekterna av en ketogen diet på cancer har gett ofullständiga resultat.
"Många av de råd eller kulturella modeflugor som finns där ute är inte nödvändigtvis alltid baserade på mycket bra vetenskap," säger Lien. "Det verkade som om det fanns en möjlighet, särskilt med vår förståelse av cancermetabolism som har utvecklats så mycket under de senaste tio åren eller så, att vi kunde ta några av de biokemiska principerna som vi har lärt oss och tillämpa dessa koncept för att förstå detta komplexa fråga.”
Cancerceller förbrukar en hel del glukos, så vissa forskare hade antagit att antingen den ketogena kosten eller kalorirestriktionen kan bromsa tumörtillväxten genom att minska mängden tillgängligt glukos. MIT-teamets initiala experiment på möss med bukspottkörteltumörer visade dock att kalorirestriktion har en mycket större effekt på tumörtillväxt än den ketogena kosten, så forskarna misstänkte att glukosnivåerna inte spelade någon större roll i nedgången.
För att gräva djupare in i mekanismen analyserade forskarna tumörtillväxt och näringskoncentration hos möss med bukspottkörteltumörer, som matades antingen med en normal, ketogen eller kaloribegränsad diet. Hos både ketogena och kaloribegränsade möss sjönk glukosnivåerna. Hos de kaloribegränsade mössen sjönk också lipidnivåerna, men hos möss på ketogen diet gick de upp.
Lipidbrist försämrar tumörtillväxt eftersom cancerceller behöver lipider för att konstruera sina cellmembran. Normalt, när lipider inte är tillgängliga i en vävnad, kan celler göra sina egna. Som en del av denna process måste de upprätthålla den rätta balansen mellan mättade och omättade fettsyror, vilket kräver ett enzym som kallas stearoyl-CoA-desaturas (SCD). Detta enzym är ansvarigt för att omvandla mättade fettsyror till omättade fettsyror.
Både kaloribegränsade och ketogena dieter minskar SCD-aktiviteten, men möss på den ketogena dieten hade lipider tillgängliga för dem från kosten, så de behövde inte använda SCD. Möss på den kaloribegränsade dieten kunde dock inte få i sig fettsyror från sin diet eller producera sina egna. Hos dessa möss avtog tumörtillväxten avsevärt, jämfört med möss på den ketogena dieten.
"Kalorirestriktion svälter inte bara tumörer av lipid, det försämrar också processen som gör att de kan anpassa sig till det. Den kombinationen bidrar verkligen till att hämma tumörtillväxt”, säger Lien.
Kosteffekter
Utöver sin musforskning tittade forskarna även på en del mänskliga data. I samarbete med Brian Wolpin, en onkolog vid Dana-Farber Cancer Institute och en författare till artikeln, fick teamet data från en stor kohortstudie som gjorde det möjligt för dem att analysera sambandet mellan kostmönster och överlevnadstider hos patienter med pankreascancer. Från den studien fann forskarna att den typ av fett som konsumeras verkar påverka hur patienter på en diet med låg socker mår efter en diagnos av cancer i bukspottkörteln, även om uppgifterna inte är fullständiga nog för att dra några slutsatser om effekten av kosten, säger forskarna. säg.
Även om den här studien visade att kalorirestriktion har gynnsamma effekter hos möss, säger forskarna att de inte rekommenderar att cancerpatienter följer en kaloribegränsad diet, som är svår att upprätthålla och kan ha skadliga biverkningar. Men de tror att cancercellers beroende av tillgången på omättade fettsyror skulle kunna utnyttjas för att utveckla läkemedel som kan hjälpa till att bromsa tumörtillväxt.
En möjlig terapeutisk strategi skulle kunna vara hämning av SCD-enzymet, vilket skulle skära av tumörcellers förmåga att producera omättade fettsyror.
"Syftet med dessa studier är inte nödvändigtvis att rekommendera en diet, men det är att verkligen förstå den underliggande biologin," säger Lien. "De ger en känsla av mekanismerna för hur dessa dieter fungerar, och det kan leda till rationella idéer om hur vi kan efterlikna dessa situationer för cancerterapi."
Forskarna planerar nu att studera hur dieter med en mängd olika fettkällor - inklusive växt- eller djurbaserade fetter med definierade skillnader i innehåll av mättade, enkelomättade och fleromättade fettsyror - förändrar tumörens fettsyrametabolism och förhållandet mellan omättade och mättade fettsyror .
Referens:"Lågglykemiska dieter förändrar lipidmetabolismen för att påverka tumörtillväxt" av Evan C. Lien, Anna M. Westermark, Yin Zhang, Chen Yuan, Zhaoqi Li, Allison N. Lau, Kiera M. Sapp, Brian M. Wolpin och Matthew G. Vander Heiden, 20 oktober 2021, Nature .
DOI:10.1038/s41586-021-04049-2
Forskningen finansierades av Damon Runyon Cancer Research Foundation, National Institutes of Health, Lustgarten Foundation, Dana-Farber Cancer Institute Hale Family Center for Pancreatic Cancer Research, Stand Up to Cancer, Pancreatic Cancer Action Network, Noble Effort Fund, Wexler Family Fund, Promises for Purple, Bob Parsons Fund, Emerald Foundation, Howard Hughes Medical Institute, MIT Center for Precision Cancer Medicine och Ludwig Center vid MIT.
