Die metabolische Brücke zwischen Krebs, Immunität und körperlichem Training

Was haben Krebs, das Immunsystem und körperliche Bewegung gemeinsam? Mehr, als man vielleicht denkt.

Obwohl sie auf den ersten Blick nichts miteinander zu tun haben, sind sie alle eng durch den Zellstoffwechsel miteinander verbunden – also durch die Art und Weise, wie unsere Zellen Energie produzieren und nutzen. Stoffwechsel ist nicht nur Biochemie; er prägt auch, wie unser Körper auf Stress reagiert, Krankheiten bekämpft und sich an körperliche Belastungen anpasst. Vor diesem Hintergrund ist es faszinierend zu sehen, wie uns der Körper eines Athleten etwas über Gesundheit und Krankheit lehren kann. Effiziente Energienutzung, Laktatmanagement und Entzündungskontrolle sind Kennzeichen von körperlichem Training und resultieren aus tiefgreifenden metabolischen Anpassungen. Ähnliche Prinzipien wirken bei Krebs, wo Tumorzellen und Immunzellen ihren Stoffwechsel kontinuierlich anpassen und so den Krankheitsverlauf und das Ansprechen auf Therapien beeinflussen. Dieses Konzept ist nicht rein theoretisch. Im Rahmen meiner Doktorarbeit führte ich eine Studie mit dem Titel „Oleuropein-getriebene Reprogrammierung des myeloiden Zellkompartiments zur Sensibilisierung von Tumoren für PD-1/PD-L1-Blockadestrategien“ durch (Blanco, E. et al., 2024). In dieser Studie wurde gezeigt, dass Oleuropein, ein in Olivenblättern und Olivenöl reichlich vorhandenes Polyphenol, Stoffwechselwege in Immunzellen moduliert und deren Verhalten effektiv umprogrammiert. Anstatt direkt zytotoxisch zu wirken, veränderte Oleuropein die Energieverarbeitung in myeloiden Zellen, reduzierte die Immunsuppression im Tumormikromilieu und steigerte die Wirksamkeit der Immuntherapie. Ähnlich wie körperliches Training den Stoffwechsel umprogrammiert, um Leistung und Belastbarkeit zu verbessern, offenbart die gezielte Beeinflussung des Immunzellstoffwechsels starke Zusammenhänge zwischen Ernährung, Bewegung und Krebstherapie. Aus dieser Perspektive erscheint der Stoffwechsel als verbindendes Element zwischen Gesundheit, Krankheit und menschlichem Potenzial.

Warum der Stoffwechsel wichtig ist

Krebs, Immunsystem und Sport scheinen auf den ersten Blick nichts miteinander zu tun zu haben, doch sie verbindet ein verborgener Zusammenhang: der Stoffwechsel, also die Art und Weise, wie unsere Zellen Energie produzieren 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 Behandlungen anspricht. Gleichzeitig ist unser Immunsystem stark energieabhängig. Immunzellen benötigen Energie, um aktiviert zu werden, zu wandern und Bedrohungen zu eliminieren. Ist der Stoffwechsel gestört, kann die Immunfunktion geschwächt werden, wodurch der Körper anfälliger für Krankheiten wird. Sport ist eine der wirksamsten und natürlichsten Methoden, Stoffwechsel und Immunabwehr positiv zu beeinflussen. Körperliches Training stärkt nicht nur Muskeln und verbessert die Ausdauer, sondern reprogrammiert auch zelluläre Energiewege, reduziert chronische Entzündungen und verbessert die metabolische Flexibilität. Interessanterweise sind viele der Stoffwechselwege, die das Fortschreiten von Krebs und Immunreaktionen beeinflussen, auch diejenigen, die es dem Körper ermöglichen, sich an das Training anzupassen. Durch die Untersuchung dieser gemeinsamen Mechanismen – ob bei Sportlern, gesunden Menschen oder Patienten – gewinnen wir wertvolle Erkenntnisse darüber, wie der Stoffwechsel Gesundheit, Krankheit und Leistungsfähigkeit prägt. Hier treffen Krebsbiologie, Immunologie und Trainingsphysiologie aufeinander.

Wie der Stoffwechsel Immunität und Krebs verbindet

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

Immunzellen sind besonders anspruchsvoll. Sobald sie eine Infektion erkennen, benötigen sie plötzlich mehr Energie und Bausteine, um diese effektiv bekämpfen zu können (Pearce & Pearce, 2013). Wird ihr Stoffwechsel gestört, kann das Immunsystem unter- oder überaktiv reagieren, was zu Entzündungen und Krankheiten führen kann (Hotamisligil, 2006).

Der Warburg-Effekt, erstmals 1956 von Otto Warburg beschrieben (WARBURG O, 1956), hat in den letzten Jahren aufgrund seiner metabolischen Rolle bei Krebs erneut an Bedeutung gewonnen. Gesunde Zellen nutzen normalerweise Sauerstoff effizient zur Energiegewinnung. Krebszellen hingegen passen ihren Stoffwechselund greifen selbst bei vorhandenem Sauerstoff auf einen schnelleren, aber weniger effizienten Stoffwechselweg, die Glykolyse, zurück. Diese Umstellung fördert ein schnelles Tumorwachstum und führt zu hohen Laktatwerten ,die benachbarte Immunzellen unterdrücken und die Tumorumgebung verändern können (Vander Heiden et al., 2009; Brand et al., 2016).

Laktat und Mitochondrien: Mehr als nur Abfallprodukte

Jahrelang wurde Laktat für Muskelkater und Erschöpfung verantwortlich gemacht. Heute wissen wir, dass es viel mehr ist: ein Botenstoff und Energieträger. Laktat transportiert Energie von einem Gewebe zum anderen, beispielsweise von den Muskeln zum Herzen oder Gehirn, und hilft den T-Zellen, sich anzupassen, insbesondere nach körperlicher Anstrengung (Brooks, 2018).

Mitochondrien, die „Kraftwerke“ der Zelle, spielen hier eine zentrale Rolle. Sie produzieren ATP, den Energieträger der Zellen, und ermöglichen es den Zellen, je nach Bedarf zwischen verschiedenen Energiequellen zu wechseln. Diese metabolische Flexibilität hilft Immunzellen, angemessen zu reagieren und Entzündungen zu stoppen, sobald diese nicht mehr benötigt werden. Chronisch erhöhte Laktatwerte, wie sie bei Krebs oder anderen Erkrankungen auftreten, stören dieses Gleichgewicht und führen zu Funktionsstörungen (Brand et al., 2016; Buck et al., 2017).

Bewegung und der Athlet als Gesundheitsmodell

Sport erzeugt nicht nur Energie; mit dem richtigen Training kann der Körper lernen, Energie effizienter zu nutzen. Strukturierte Ausdauerprogramme erhöhen sowohl die Anzahl als auch die Effizienz der Mitochondrien, wodurch sich die Zellen schneller erholen und Energie besser verarbeiten können (Holloszy, 1967; Brooks, 2018). Dies wiederum trägt zu weniger Entzündungen, einer stärkeren Immunantwort und einer insgesamt besseren Stoffwechselgesundheit bei (Pedersen & Febbraio, 2012).

Sportler sind ein lebendes Beispiel für diese Anpassung. Ihre Körper sind darauf trainiert, Stress zu bewältigen, sich schnell zu erholen und Entzündungen effizient zu regulieren. Studien an ihnen zeigen, wie Stoffwechsel, Mitochondrien und Immunfunktion harmonisch zusammenwirken können und was bei Krankheiten wie Krebs oder Diabetes schiefgeht (Booth et al., 2017).

Verbindung von Sportwissenschaft und Krebsforschung

Krebsforschung, Immunologie und Sportwissenschaft scheinen auf den ersten Blick sehr unterschiedlich, doch sie nutzen gemeinsame Energiewege. Laktat, Mitochondrien und Energiemanagement spielen in allen drei Bereichen eine zentrale Rolle. Durch die Verknüpfung dieser Disziplinen können Forschende neue Wege finden, das Immunsystem zu stärken, Krebstherapien zu verbessern und die körperliche Leistungsfähigkeit zu optimieren. Den Körper als Ganzesund nicht als isoliertes System zu betrachten, eröffnet neue Perspektiven für die Gesundheit.

Schlussgedanken

Der Stoffwechsel ist zentral für Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Krankheit. Wie der Körper Energie verarbeitet, Laktat reguliert und seine Mitochondrien anpasst, beeinflusst alles – von der sportlichen Leistung über die Immunabwehr bis hin zum Fortschreiten von Krebs. Durch die Erforschung dieser Prozesse bei Sportlern und Patienten deckt die Wissenschaft wirkungsvolle Strategien auf, um Krankheiten vorzubeugen, die Regeneration zu fördern und das physiologische Gleichgewicht zu erhalten. In diesem Sinne ist der Stoffwechsel mehr als nur Biochemie; er ist ein dynamisches System, das Energieverbrauch, Immunfunktion, Anpassung an körperliche Belastung und die allgemeine Gesundheit miteinander verbindet. Ihn zu verstehen, hilft uns, ein besseres, stärkeres und gesünderes Leben zu führen. Im nächsten Blogbeitrag werde ich dieses Konzept vertiefen und untersuchen, wie Sporternährung Stoffwechselwege aktiv beeinflussen, die Immunfunktion modulieren und potenziell sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die langfristige Gesundheit fördern kann.

1. Blanco, E., Silva-Pilipich, N., Bocanegra, A. et al. Oleuropein-induzierte Reprogrammierung des myeloiden Zellkompartiments zur Sensibilisierung von Tumoren gegenüber PD-1/PD-L1-Blockadestrategien. Br J Cancer 130, 869–879 (2024).
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2021). Lehninger Principles of Biochemistry (8. Aufl.). New York, NY: WH Freeman and Company.
3. Pearce EL, Pearce EJ. Metabolische Wege bei der Aktivierung und Ruhephase von Immunzellen. Immunity. 2013;38(4):633-643. doi:10.1016/j.immuni.2013.04.005
4. Hotamisligil, G. Entzündung und Stoffwechselstörungen. Nature444, 860–867 (2006). https://doi.org/10.1038/nature05485
5. Warburg O. Über den Ursprung von Krebszellen. Science. 1956;123(3191):309-314. doi:10.1126/science.123.3191.309
6. Vander Heiden MG, Cantley LC, Thompson CB. Den Warburg-Effekt verstehen: Die metabolischen Anforderungen der Zellproliferation. Science. 2009;324(5930):1029-1033. doi:10.1126/science.1160809
7. Brand A, Singer K, Koehl GE, et al. LDHA-assoziierte Milchsäureproduktion schwächt die Immunüberwachung von Tumoren durch T- und NK-Zellen ab. Cell Metab. 2016;24(5):657-671. doi:10.1016/j.cmet.2016.08.011
8. Brooks GA. Die Wissenschaft und Translation der Laktat-Shuttle-Theorie. Cell Metab. 2018;27(4):757–785. doi:10.1016/j.cmet.2018.03.008. Brand, A., et al. (2016). LDHA-assoziierte Milchsäureproduktion schwächt die Tumor-Immunüberwachung durch T- und NK-Zellen ab. Cell Metabolism, 24(5), 657–671.
9. Buck, MD, O'Sullivan, D., & Pearce, EL (2017). Der T-Zell-Metabolismus steuert die Immunität. Journal of Experimental Medicine, 214(2), 315–327.
10. Holloszy, J. O. (1967). Biochemische Anpassungen im Muskel. Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf die mitochondriale Sauerstoffaufnahme und die Aktivität der Atmungsenzyme. Journal of Biological Chemistry, 242(9), 2278–2282.
11. Pedersen, BK, & Febbraio, MA (2012). Muskeln, Bewegung und Adipositas: Skelettmuskulatur als sekretorisches Organ. Nature Reviews Endocrinology, 8(8), 457–465.
12. Booth, FW, Roberts, CK & Laye, MJ (2017). Bewegungsmangel ist eine Hauptursache chronischer Erkrankungen. Comprehensive Physiology, 2(2), 1143–1211.

Verfasst von Ester Blanco, PhD,
Wissenschaftliche Beraterin, truefuels

Postdoktorand mit Spezialisierung auf Krebsbiologie, Immunologie und zelluläre Seneszenz. Promotion in Angewandter Medizin und Biomedizin, Master in Biomedizinischer Forschung, Bachelor in Biochemie. Ehemaliger Profifußballer (Spaniens erste und zweite Liga); heute Ausdauersportler und Teilnehmer an Halbmarathons und Triathlons.