Lektine sind Proteine oder Glykoproteine nicht-immunen Ursprungs, die spezifisch an Kohlenhydrate binden. Sie haben in der Regel – und wohl auch per Definition – mindestens zwei Bindungsstellen pro Molekül und neigen dazu, Zellen, an die sie binden, zu verklumpen. Sie sind in der lebenden Materie allgegenwärtig, unabhängig davon, ob sie pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sind.1 Zu den tierischen Lektinen gehören die Selektine, die für die Wechselwirkungen zwischen Leukozyten und Endothel verantwortlich sind, das galaktosebindende Lektin der Hepatozyten, das für die Entfernung alternder, desialylierter Glykoproteine aus dem Blutkreislauf verantwortlich ist (der Asialoglykoprotein-Rezeptor), das zirkulierende mannosebindende Lektin, das als Komplementprotein fungiert, und die intrazellulären Galectine (galaktosebindende Lektine), deren natürliche Funktion noch nicht geklärt ist. Zu den mikrobiellen Lektinen gehören die Adhäsine, die für die Pathogenität vieler enterischer Organismen wesentlich sind. Pflanzliche Lektine sind besonders reichlich in Samen und Nüssen enthalten. Es handelt sich in der Regel um kugelförmige Proteine, die sehr widerstandsfähig gegen die Verdauung durch Säugetierenzyme sind und die Passage durch den Verdauungstrakt überleben. Ihre Funktionen in der Pflanze sind unklar, umfassen aber wahrscheinlich wachstumsfördernde und antimykotische Wirkungen. Lektine haben in der Regel eine Wirkung auf die Zellen, an die sie binden. Mitogene Funktionen sind seit langem bekannt, beispielsweise für Concanavalin A und Phytohämagglutinin. Obwohl die Auswirkungen toxischer Lektine, wie Phytohämagglutinin (Lektin der roten Kidneybohne) in ungekochtem Chili con Carne, auf den Darm gut bekannt sind, wurde die Interaktion zwischen nicht-toxischen Nahrungslektinen und dem Darm bis vor kurzem relativ wenig untersucht.

In dieser Ausgabe (siehe Seite 709) berichten Jordinson und Kollegen, dass das Lektin der Saubohne die Proliferation ohne offensichtliche Zytotoxizität hemmt und die Differenzierung und Proteinsynthese stimuliert. Dies ist eine ungewöhnliche und verblüffende Kombination von Wirkungen. Wie bei den meisten bekannten Lektinwirkungen ist der Mechanismus unklar, aber es gibt Hinweise darauf, dass die Wirkung auf die Differenzierung mit dem Adhäsionsmolekül ep-CAM zusammenhängt. Das Lektin ähnelt in mancher Hinsicht dem nicht-toxischen antiproliferativen Lektin des gewöhnlichen Speisepilzes (Agaricus bisporus).2 Wir haben vor kurzem herausgefunden, dass dieses Lektin internalisiert wird und selektiv den kernlokalisierungssequenzabhängigen Kernproteinimport blockiert.3 Es unterscheidet sich jedoch vom Saubohnenlektin dadurch, dass es die Proteinsynthese eher hemmt als stimuliert. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Ergebnisse von einer Zelllinie nicht zu weit auf eine andere extrapoliert werden, insbesondere dann nicht, wenn von einer bösartigen Zelllinie auf ein ganzes Tier extrapoliert wird. Bemerkenswert ist, dass die Stimulation der Differenzierung nur bei LS174T und nicht bei HT29- oder SW1222-Zellen zu beobachten ist. LS174T neigen im Gegensatz zu HT29 dazu, in konfluenter Kultur gut differenzierte Becherzellen zu bilden.4 Weitere Studien sind erforderlich, um festzustellen, welche Zelloberflächen-Glykoproteine das Lektin binden, wobei zu bedenken ist, dass ganz unterschiedliche Glykoproteine dieselbe Kohlenhydratstruktur exprimieren können und dass es möglicherweise nur eine dieser Glykoprotein-Lektin-Interaktionen ist, die für die Auslösung des Differenzierungseffekts verantwortlich ist. Es wird wichtig sein, festzustellen, ob dieses Glykoprotein, das an das Bohnenlektin bindet, im normalen oder kranken menschlichen Darm vorhanden ist.

Jordinson und Kollegen weisen darauf hin, dass Lektine in Obst und Gemüse reichlich vorhanden sind, der Verzehr dieser Lebensmittel jedoch vor Dickdarmkrebs schützt, was einen Zusammenhang zwischen proproliferativen Pflanzenlektinen und Dickdarmkrebs unwahrscheinlich macht. Dies stellt jedoch nur eine unvollständige Darstellung unserer Lektin-Galaktose-Hypothese für Ernährung und Dickdarmkrebs dar.5 Den Nachweis, dass der Verzehr von Erdnüssen die rektale Schleimhautproliferation bei Personen stimuliert, die Galaktose auf ihren Schleimhautglykoproteinen exprimieren6 , werten wir als Konzeptbeweis für das Prinzip, dass wichtige funktionelle Wechselwirkungen zwischen intraluminalen Lektinen und der erhöhten Galaktoseexpression durch Schleimhautglykoproteine bei Dickdarmkrebs und prämalignen Erkrankungen wahrscheinlich sind7 , und nicht als Beweis dafür, dass ernährungsbedingte galaktosebindende Lektine eine Hauptursache für Dickdarmkrebs sein werden. Wir haben darauf hingewiesen, dass viele der intraluminalen Lektine mikrobiellen Ursprungs sind und dass die Rolle der Galaktose in der Nahrung, die viele dieser Lektine kompetitiv bindet und somit hemmt, ein wichtigerer Mechanismus zur Erklärung der schützenden Wirkung von Obst- und Gemüsefasern gegen Dickdarmkrebs sein könnte. Eine kürzlich in Liverpool durchgeführte Fall-Kontroll-Studie über Ernährung und Dickdarmkrebs unterstützt die schützende Wirkung von Galaktose in der Nahrung.8

Es ist nicht möglich vorherzusagen, welche Auswirkungen das Lektin der Saubohne auf den intakten menschlichen Darm haben wird, und die Schlussfolgerung von Jordinsonet al, dass das mit der Nahrung aufgenommene Lektin der Saubohne „das Fortschreiten des Dickdarmkrebses verlangsamen kann“, ist interessant, aber höchst spekulativ. Es gibt viele unvorhersehbare Faktoren, darunter mögliche Wechselwirkungen zwischen dem Lektin und den Kohlenhydraten in der Nahrung, Wechselwirkungen zwischen dem Lektin und den Darmbakterien, die Fähigkeit des Lektins, Hitze und Verdauung zu widerstehen, und die Möglichkeit, dass das Lektin auch auf andere Zellen als die Epithelzellen des Dickdarms wirken könnte. Pusztai und Kollegen haben gezeigt, dass viele der toxischen Wirkungen einiger Lektine von ihrer Interaktion mit der Darmflora9 abhängen, und wir haben gezeigt, dass Nahrungslektine internalisiert werden und intakt im peripheren Blut zirkulieren können.10

Das gesamte Gebiet der epithelialen Glykobiologie und ihre Auswirkungen auf die Interaktion zwischen der Schleimhaut und intraluminalen Lektinen ernährungsbedingten oder mikrobiellen Ursprungs ist faszinierend und reif für weitere Studien. Viele der bei Dickdarmkrebs gefundenen Glykosylierungsanomalien korrelieren nachweislich mit dem invasiven Potenzial und der endgültigen Prognose. Einige der Glykosylierungsveränderungen stehen wahrscheinlich unter genetischer Kontrolle, d. h. sie werden als Kohlenhydratantigene der Blutgruppe in der Schleimhaut exprimiert. Über die Art der Wechselwirkungen zwischen Lektinen und Epithelzellen und ihre Auswirkungen auf die funktionelle Bedeutung der Regulierung der Glykosylierung von Glykoproteinen auf der Zelloberfläche und in den Zellen des Epithels ist noch viel zu entdecken. Einige der pflanzlichen Lektine, wie die Lektine der Ackerbohne und des Pilzes, könnten sich als sehr nützliche Werkzeuge erweisen, um die wichtigsten zellulären Glykoproteine zu identifizieren, die an der Regulierung der Proliferation und Differenzierung und ihrer Veränderung bei malignen Erkrankungen beteiligt sind.