Die metabolische Brücke zwischen Krebs, Immunität und körperlichem Training

Was haben Krebs, das Immunsystem und körperliche Bewegung gemeinsam? Mehr als Du vielleicht denkst

Obwohl sie scheinbar nichts miteinander zu tun haben, sind sie alle tief durch den Zellstoffwechsel verbunden, die Art und Weise, wie unsere Zellen Energie produzieren und nutzen. Stoffwechsel ist nicht nur Biochemie; er prägt, wie unser Körper auf Stress reagiert, Krankheiten bekämpft und sich an körperliche Herausforderungen anpasst. Wenn wir darüber nachdenken, ist es faszinierend zu sehen, wie der Körper eines Athleten uns etwas über Gesundheit und Krankheit lehren kann. Eine effiziente Energienutzung, Laktatmanagement und Entzündungskontrolle sind Kennzeichen des körperlichen Trainings, die aus tiefgreifenden metabolischen Anpassungen resultieren. Ähnliche Prinzipien wirken bei Krebs, wo Tumorzellen und Immunzellen ihren Stoffwechsel kontinuierlich anpassen und so das Fortschreiten der Krankheit und das Ansprechen auf Therapien beeinflussen. Dieses Konzept ist nicht nur theoretisch. Im Rahmen meiner Doktorarbeit führte ich eine Studie mit dem Titel „Oleuropein-driven reprogramming of the myeloid cell compartment to sensitise tumours to PD-1/PD-L1 blockade strategies“ (Blanco, E et al., 2024) durch. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Oleuropein, ein Polyphenol, das reichlich in Olivenblättern und Olivenöl vorkommt, die Stoffwechselwege in Immunzellen modulieren und deren Verhalten effektiv umprogrammieren kann. Anstatt als direktes zytotoxisches Mittel zu wirken, veränderte Oleuropein, wie myeloische Zellen Energie verarbeiten, wodurch die Immunsuppression innerhalb der Tumormikroumgebung reduziert und die Wirksamkeit der Immuntherapie verbessert wurde. Ähnlich wie körperliches Training den Stoffwechsel umprogrammiert, um Leistung und Widerstandsfähigkeit zu verbessern, zeigt die gezielte Beeinflussung des Immunzellstoffwechsels starke Verbindungen zwischen Ernährung, Bewegung und Krebstherapie auf. Durch diese Linse wird der Stoffwechsel zu einer vereinheitlichenden Kraft, die Gesundheit, Krankheit und menschliches Potenzial verbindet.

Warum der Stoffwechsel wichtig ist

Krebs, das Immunsystem und Bewegung mögen völlig unabhängig voneinander erscheinen, doch sie teilen eine verborgene Verbindung: den Stoffwechsel, die Art und Weise, wie unsere Zellen Energie erzeugen und nutzen. Bei Krebs geht es nicht nur um Gene. Die Art und Weise, wie Zellen Nährstoffe verarbeiten und Energie erzeugen, kann das Tumorwachstum fördern, die Tumorumgebung prägen und beeinflussen, wie die Krankheit auf die Behandlung reagiert. Gleichzeitig ist unser Immunsystem stark energieabhängig. Immunzellen benötigen Treibstoff, um sich zu aktivieren, zu wandern und Bedrohungen zu eliminieren. Wenn der Stoffwechsel gestört ist, kann die Immunfunktion geschwächt werden, wodurch der Körper anfälliger für Krankheiten wird. Bewegung ist eine der wirkungsvollsten und natürlichsten Möglichkeiten, den Stoffwechsel und die Immunabwehr zu beeinflussen. Körperliches Training stärkt nicht nur die Muskeln oder verbessert die Ausdauer; es programmiert zelluläre Energiewege neu, reduziert chronische Entzündungen und verbessert die metabolische Flexibilität. Interessanterweise sind viele der gleichen Stoffwechselwege, die das Fortschreiten von Krebs und Immunantworten beeinflussen, auch diejenigen, die es dem Körper ermöglichen, sich an das Training anzupassen. Durch das Studium dieser gemeinsamen Mechanismen, sei es bei Sportlern, gesunden Individuen oder Patienten, gewinnen wir wertvolle Einblicke, wie der Stoffwechsel Gesundheit, Krankheit und Leistung prägt. Hier kreuzen sich Krebsbiologie, Immunologie und Trainingsphysiologie wirklich.

Wie der Stoffwechsel Immunität und Krebs verbindet

Der Stoffwechsel ist wie der Motor deines Körpers: Er wandelt Nahrung in Energie um, baut Gewebe auf und repariert Schäden. Zellen passen ihren Energieverbrauch je nach Bedarf des Körpers an (Nelson & Cox, 2021).

Immunzellen sind besonders anspruchsvoll. Wenn sie eine Infektion erkennen, benötigen sie plötzlich mehr Energie und Bausteine, um effektiv zu kämpfen (Pearce & Pearce, 2013). Ist ihr Stoffwechsel gestört, kann das Immunsystem unterdurchschnittlich arbeiten oder überreagieren, was zu Entzündungen und Krankheiten führt (Hotamisligil, 2006).

Der Warburg-Effekt, erstmals von Otto Warburg im Jahr 1956 beschrieben (WARBURG O, 1956), hat in den letzten Jahren aufgrund seiner metabolischen Rolle bei Krebs erneute Aufmerksamkeit erfahren. Normalerweise nutzen gesunde Zellen Sauerstoff, um effizient Energie zu produzieren. Krebszellen durchlaufen jedoch eine metabolische Anpassung und verlassen sich auf einen schnelleren, aber weniger effizienten Weg, die Glykolyse, selbst wenn Sauerstoff verfügbar ist. Diese Verschiebung unterstützt das schnelle Tumorwachstum und produziert hohe Mengen an Laktat, das nahegelegene Immunzellen unterdrücken und die Tumorumgebung modifizieren kann (Vander Heiden et al., 2009; Brand et al., 2016).

Laktat und Mitochondrien: Mehr als nur Abfall

Jahrelang wurde Laktat für Muskelschmerzen und Müdigkeit verantwortlich gemacht. Heute wissen wir, dass es viel mehr ist: ein Bote und Energie-Shuttle. Laktat transportiert Energie von einem Gewebe zum anderen, zum Beispiel von den Muskeln zum Herzen oder Gehirn, und zeigt den Zellen, wie sie sich anpassen können, besonders nach dem Training (Brooks, 2018).

Mitochondrien, die „Kraftwerke“ der Zelle, sind hier von zentraler Bedeutung. Sie produzieren ATP, die Energiewährung der Zellen, und ermöglichen es den Zellen, je nach Bedarf zwischen Energiequellen zu wechseln. Diese metabolische Flexibilität hilft Immunzellen, richtig zu reagieren und Entzündungen zu stoppen, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Chronisch hohes Laktat, wie es bei Krebs oder Krankheiten auftritt, stört dieses Gleichgewicht und führt zu Funktionsstörungen (Brand et al., 2016; Buck et al., 2017).

Sport und der Athlet als Modell für Gesundheit

Sport produziert nicht nur Energie; mit dem richtigen Training können Sie Ihren Körper trainieren, Energie effizienter zu nutzen. Strukturierte Ausdauerprogramme erhöhen sowohl die Anzahl als auch die Effizienz der Mitochondrien, wodurch Zellen sich schneller erholen und Energie effektiver verwalten können (Holloszy, 1967; Brooks, 2018). Dies wiederum unterstützt eine geringere Entzündung, stärkere Immunreaktionen und eine insgesamt bessere Stoffwechselgesundheit (Pedersen & Febbraio, 2012).

Sportler sind ein lebendes Beispiel für diese Anpassung. Ihre Körper sind darauf konditioniert, mit Stress umzugehen, sich schnell zu erholen und Entzündungen effizient zu regulieren. Das Studium ihrer Körper zeigt, wie Stoffwechsel, Mitochondrien und Immunfunktion in Harmonie zusammenarbeiten können und was bei Krankheiten wie Krebs oder Diabetes schiefläuft (Booth et al., 2017).

Verbindung von Sportwissenschaft und Krebsforschung

Krebsforschung, Immunologie und Sportwissenschaft mögen sehr unterschiedlich erscheinen, doch sie teilen gemeinsame Energiepfade. Laktat, Mitochondrien und Energiemanagement sind in allen dreien zentral. Durch die Verbindung dieser Felder können Forscher neue Wege finden, die Immunität zu stärken, Krebsbehandlungen zu verbessern und die körperliche Leistungsfähigkeit zu optimieren. Den Körper als Gesamtsystem zu betrachten, anstatt als getrennte Teile, öffnet neue Türen zur Gesundheit.

Schlussgedanken

Der Stoffwechsel ist das Herzstück von Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Krankheit. Die Art und Weise, wie der Körper Energie verwaltet, Laktat reguliert und seine Mitochondrien anpasst, beeinflusst alles, von der sportlichen Leistung über die Immunabwehr bis hin zum Fortschreiten von Krebs. Indem die Wissenschaft diese Prozesse sowohl bei Sportlern als auch bei Patienten untersucht, werden wirksame Strategien zur Krankheitsprävention, zur Verbesserung der Genesung und zur Aufrechterhaltung des physiologischen Gleichgewichts aufgedeckt. In diesem Sinne ist der Stoffwechsel mehr als Biochemie; er ist ein dynamisches System, das Energienutzung, Immunfunktion, Anpassung an Bewegung und die allgemeine Gesundheit miteinander verbindet. Ihn zu verstehen, hilft uns, besser, stärker und gesünder zu leben. Im nächsten Blogbeitrag werde ich dieses Konzept einen Schritt weiterführen und untersuchen, wie Sporternährung die Stoffwechselwege aktiv beeinflussen, die Immunfunktion beeinflussen und potenziell sowohl die Leistung als auch die langfristige Gesundheit unterstützen kann.

1. Blanco, E., Silva-Pilipich, N., Bocanegra, A. et al. Oleuropein-driven reprogramming of the myeloid cell compartment to sensitise tumours to PD-1/PD-L1 blockade strategies. Br J Cancer 130, 869–879 (2024).
2. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2021). Lehninger Principles of Biochemistry (8th ed.). New York, NY: W. H. Freeman and Company.
3. Pearce EL, Pearce EJ. Metabolic pathways in immune cell activation and quiescence. Immunity. 2013;38(4):633-643. doi:10.1016/j.immuni.2013.04.005
4. Hotamisligil, G. Inflammation and metabolic disorders. Nature444, 860–867 (2006). https://doi.org/10.1038/nature05485
5. WARBURG O. On the origin of cancer cells. Science. 1956;123(3191):309-314. doi:10.1126/science.123.3191.309
6. Vander Heiden MG, Cantley LC, Thompson CB. Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. Science. 2009;324(5930):1029-1033. doi:10.1126/science.1160809
7. Brand A, Singer K, Koehl GE, et al. LDHA-Associated Lactic Acid Production Blunts Tumor Immunosurveillance by T and NK Cells. Cell Metab. 2016;24(5):657-671. doi:10.1016/j.cmet.2016.08.011
8. Brooks GA. The Science and Translation of Lactate Shuttle Theory. Cell Metab. 2018;27(4):757-785. doi:10.1016/j.cmet.2018.03.008 Brand, A., et al. (2016). LDHA-associated lactic acid production blunts tumor immunosurveillance by T and NK cells. Cell Metabolism, 24(5), 657–671.
9. Buck, M. D., O’Sullivan, D., & Pearce, E. L. (2017). T cell metabolism drives immunity. Journal of Experimental Medicine, 214(2), 315–327.
10. Holloszy, J. O. (1967). Biochemical adaptations in muscle. Effects of exercise on mitochondrial oxygen uptake and respiratory enzyme activity. Journal of Biological Chemistry, 242(9), 2278–2282
11. Pedersen, B. K., & Febbraio, M. A. (2012). Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ. Nature Reviews Endocrinology, 8(8), 457–465.
12. Booth, F. W., Roberts, C. K., & Laye, M. J. (2017). Lack of exercise is a major cause of chronic diseases. Comprehensive Physiology, 2(2), 1143–1211.

Verfasst von Ester Blanco, PhD
Wissenschaftliche Beraterin, truefuels

Postdoktorandin spezialisiert auf Krebsbiologie, Immunologie und zelluläre Seneszenz. Promotion in Angewandter Medizin und Biomedizin, MSc in Biomedizinischer Forschung, BSc in Biochemie. Ehemalige Profifußballerin (erste und zweite spanische Liga); jetzt Ausdauersportlerin, die an Halbmarathons und Triathlons teilnimmt.