Substratbilanzen von Kolonkarzinomen des Menschen während parenteraler Ernährung – Eine Pilotstudie

Zusammenfassung

Um die Nutzung von Nährstoffen durch maligne Tumoren des Menschen zu untersuchen, wurden bei 13 Patienten an Kolonkarzinomen intraoperativ die Austauschraten von Energiesubstraten und Aminosäuren quantifiziert. Die Blutabnahmen erfolgten arteriell und aus der größten tumordrainierenden Vene; letztere diente zusätzlich der Durchblutungsmessung (direkte venöse Ausflusstechnik). Am Tag vor dem Eingriff begann eine parenterale Ernährung, durch die sich schon nach 3 Stunden metabolisch stabile Bedingungen eingestellt hatten. Die Tumordurchblutung variierte von ca. 20 – 250 ml/100 g × min; ihre Abhängigkeit von der Tumorgröße stellte sich als Hyperbel dar. Die Substratbilanzen der Karzinome zeigten, dass vor allem Glukose verbraucht wurde, während eine Utilisation der freien Fettsäuren und – abgesehen von Serin – der Aminosäuren ausblieb. Glukose hatte mit 40,8 ± 22,6 µmol/100 g × min eine etwas höhere mittlere Aufnahmequote als postabsorptiv und wurde von 3 Karzinomen netto abgegeben. Die Tumoren behielten ferner Azetazetat ein. Freigesetzt wurden Laktat und (aus der Lipomikronen-Hydrolyse) die freien Fettsäuren. Unter den Aminosäuren hatten nur 3 signifikant von Null verschiedene Austauschquoten: Serin wurde aufgenommen, Taurin und Alanin wurden abgegeben. Von kleinen Tumoren (< 25 g) wurden Serin und Glutamin jeweils signifikant stärker retiniert als von großen (> 25 g). Ein Vergleich zwischen verschiedenen Glukose-Aufnahmequoten sprach für eine Beteiligung des Transporters GLUT1. In Kolonkarzinomen wird Glukose wie in anderen Malignomen bevorzugt glykolytisch abgebaut; Fettsäuren und Ketonkörper sind hier offenbar keine wesentlichen Nährsubstrate. Die regelhafte Aufnahme von Serin durch Malignome von Tieren und des Menschen entspricht den zahlreichen Funktionen dieser Aminosäure im Stoffwechsel aller Zellen, besonders aber von Tumorzellen.

Abstract

To investigate the utilization of nutrients by malignant human tumors, the exchange rates of energy substrates and amino acids by colon carcinomas were quantified in 13 patients during surgery. Blood samples were taken from an artery and the main tumor-draining vein, which was also used for determining tumor blood flow (direct venous outflow technique). On the preoperative day, parenteral nutrition was started resulting in metabolic steady state conditions already after 3 hours. Tumor blood flow varied from 20 to 250 ml/100 g × min and was dependent on tumor size, as could geometrically be described by a hyperbola. Altogether, the substrate balances across the tumors showed that glucose was mostly utilized, whereas fatty acids and – except serine – amino acids were not retained. Slightly exceeding the uptake rate measured in the postabsorptive state, the mean glucose uptake by the tumors was 40.8 ± 22.6 µmol/100 g × min. However, three carcinomas released glucose. The tumors consumed acetoacetate and released lactate as well as (from hydrolysis of lipomicrons) free fatty acids. Among the amino acids only three had exchange rates differing significantly from zero: Serine was taken up, taurine and alanine were released. In tumors < 25 g, uptake rates of both serine and glutamine were significantly greater than in those > 25 g. In consideration of different glucose uptake rates an involvement of the glucose transporter GLUT1 may be implied. Glucose degradation in colon carcinomas occurs – as in other malignancies – preferentially by glycolysis; fatty acids and ketone bodies do not appear to be essential nutrients in these tumors. The consistent finding of serine retention by malignant tumors of both animals and humans may be linked to the multiple functions of this amino acid in the metabolism of all cells and, especially, of degenerated cells.

Schlüsselwörter

Substratbilanzen - menschliche Karzinome - parenterale Ernährung

Keywords

substrate balances - human carcinomas - parenteral nutrition

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