Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology haben Cystein, eine Aminosäure, die häufig in proteinreichen Lebensmitteln wie Fleisch, Milchprodukten, Bohnen und Nüssen vorkommt, als starken Auslöser für die Darmreparatur identifiziert. Die diese Woche veröffentlichte Entdeckung offenbart einen bisher unbekannten biologischen Mechanismus, durch den die Ernährung direkt die Fähigkeit des Körpers aktiviert, geschädigtes Darmgewebe zu regenerieren. Die Forscher erklärten, die Erkenntnis dürfte zu neuen Ernährungstherapien für Krebspatienten führen, die unter behandlungsbedingten Darmschäden leiden.
Das Forschungsteam testete alle 20 Standard-Aminosäuren, um festzustellen, welche die stärkste Wirkung auf intestinale Stammzellen hat. Unter allen untersuchten Verbindungen erzeugte Cystein die stärkste regenerative Reaktion und stimulierte sowohl Stammzellen als auch Vorläuferzellen, die sich zu erwachsenen Darmzellen entwickeln. Bei Labormäusen aktivierte eine cysteinreiche Ernährung eine Kaskade biologischer Prozesse, die Stammzellen halfen, nach Strahlenexposition geschädigtes Darmgewebe wiederaufzubauen.
Die Wissenschaftler deckten den genauen molekularen Signalweg auf, über den Cystein die Darmregeneration antreibt. Wenn Zellen der Darmschleimhaut Cystein aus verdauter Nahrung aufnehmen, wandeln sie es in Coenzym A um, einen wichtigen Kofaktor, der dann in die Schleimhaut des Darms freigesetzt wird. Dort nimmt eine spezifische Population von Immunzellen, die CD8-T-Zellen, das Coenzym A auf, was sie zur Vermehrung anregt und zur Produktion von Interleukin-22 führt, einem Zytokin, das für seine gewebereparierenden Eigenschaften bekannt ist.
Die Identifizierung dieses immunvermittelten Signalwegs war besonders bedeutsam, weil sie eine unerwartete Verbindung zwischen Nahrungsnährstoffen und der Rolle des Immunsystems bei der Geweberegeneration aufzeigte. Die Forscher stellten fest, dass die Entdeckung, wonach eine einzelne Aminosäure eine Kette von Immunreaktionen auslösen kann, die zu einer verstärkten Stammzellaktivität führen, einen grundlegenden Fortschritt im Verständnis darstellt, wie Ernährung die Gewebereparatur auf molekularer Ebene beeinflusst.
Die praktischen Auswirkungen der Forschung gehen weit über die Krebsbehandlung hinaus. Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, Morbus Crohn und andere Erkrankungen, die die Darmschleimhaut schädigen, dürften potenziell von cysteinbasierten Ernährungsinterventionen profitieren. Das MIT-Team plant weitere Studien zur Bestimmung optimaler Cystein-Dosierungen und Verabreichungsmethoden für therapeutische Anwendungen und untersucht außerdem, ob derselbe Mechanismus auch in anderen regenerativen Geweben außerhalb des Darms wirksam ist.
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