Foto mit Erdbeere und Zucker.

Stoffwechsel- und Gehirnerkrankungen, Fruchtzucker und DHA

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Update: 30. Nov 2018 @ 9:52 pm
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Einleitende Zusammenfassung

Zucker hat Suchtpotential und dieser Umstand bereitet vielen Menschen gesundheitliche Probleme, jedoch der diesbezüglich wenig rücksichtsvollen Nahrungsmittelindustrie versüßt er weiterhin in unzählbaren Produkten die Umsätze. Und das ungeachtet der sie von Anbeginn begleitenden multimedialen Aufklärungs- und Gesundheitserziehung des öffentlichen Raumes hinsichtlich der viel-dimensionalen Schädlichkeit seines übermäßigen Konsums.

Das Wissen um die Zusammenhänge von Ernährung und Gesundheit weitet sich unaufhörlich aus. Der in Hinsicht auf Gesundheit und vielleicht auch auf die Mitwelt gewissenhaft lebende Mensch befinden sich so in einem ständig anhaltenden Lernprozess und optimaler Weise ist er den sich verändernden Zuständen seines Körpers nach maßvollem und bewussten Genuss aufmerksam zugewandt und kann so hin und wieder subjektiv wertvolle Entscheidungen treffen über die Bekömmlichkeit seiner Lebensmittel.

Für den so Interessierten Leser biete ich hier vielleicht eine, ob der weite des Feldes aber immer noch nur partielle Vertiefung seines Wissens, um die Zuckerarten, seine Verstoffwechselung und mehr, sowie um neuere Ergebnisse aus der nutrigenomischen Forschung an Nagern, denen man über einen längeren Zeitraum Fruchtzucker verabreicht hat.

Dass in dieser Versuchsreihe Tiere für unsere Erkenntnis herhalten mussten, ist bedauerlich, auch ich hoffe und plädiere für eine Zeit, in der dies nicht mehr nötig sein wird.

In aller Kürze den Artikel zusammenfassen heißt dann etwa: Bei Stoffwechsel- und Gehirnerkrankungen wird der Ernährung immer mehr Bedeutung zugesprochen.

Zahlreiche Erkrankungen des Stoffwechsels und des Gehirns erklären sich nun damit, dass Fruchtzucker bei hunderten von Genen im Gehirn verändernd einwirkt.

Vorsicht vor Fruchtzucker in verarbeiteten festen und flüssigen Lebensmitteln, er ist der Haupt-Verdächtige Verursacher der heutigen Pandemie an Zivilisationskrankheiten. Neben Übergewicht, Zuckerkrankheit, Bluthochdruck, Herzkreislauferkrankungen, Lebenszeitverkürzung und und und, wirkt er auch auf das Gehirn, verstärkt neurologische und psychiatrische Symptome und zeitigt die Verschlechterung der Gedächtnisleistung.

Ein anderes Ergebnis der Versuche war, dass eine spezielle Omega-3-Fettsäure, die Docosahexaensäure, abgekürzt DHA, die eigentlich nur in fettreichen Meeresfischen in relevanten Mengen zu finden ist, und vom Menschen wahrscheinlich unzureichend aus der deshalb essentiellen α-Linolensäure synthetisiert wird, den schädlichen Auswirkungen des Fruchtzuckers substanziell entgegenwirken konnte.

Dass der Artikel hier allein dem Fruchtzucker potentiell schlimme Folgen attestiert, heißt nicht, dass der im Übermaß konsumierte normale Haushaltszucker schadlos sei; auch er besteht nach seiner Aufspaltung in Darm und Leber zur Hälfte aus Fruchtzucker.

Dem üblichen Verzehr von natürlicherweise fruchtzuckerhaltigen Früchten ist aber allgemein Entwarnung gegeben.

Die Interessen eines Deutungsfeldes

Bedenkt man die möglichen Tragweiten und die damit auch aufgeworfenen etwaigen politischen und gesundheits-behördlichen Verantwortlichkeiten, sowie die damit implizierten ökonomischen Folgen, seitens der Zucker- und Süßwaren- bzw. Getränke- und Lebensmittel-Industrie, so macht es nicht wundern, wenn solche und andere Studien von Brisanz mittels Einsatzes von wohlklingenden Experten-Ansichten in Richtung Harmlosigkeit relativiert werden – etwa nach dem Motto, es spricht erst mal nichts dagegen für ein ‚weiter so‘.

Insbesondere die Bereiche Gesundheit und industriell bedingte Umweltschäden, aber auch viele andere Themen waren und sind schon immer hart umkämpfte Felder um die Erlangung einer Deutungshoheit.

Solche Problemlagen machen es dem Bürger nicht leicht. Die leider viel zu oft gewählte Umschiffung dieser kognitiven Dissonanz mit den Worten „Da kann man ja gleich Garnischt mehr Essen“, kommt den kapitalen Interessen aber immer entgegen.

Stoffwechsel-Erkrankungen

Nahrungszusätze, wie Fruchtzucker, auch Fructose genannt, die in den letzten Jahrzehnten in industriellem Maßstab eingeführt wurden, werden heute als bedeutende, beitragende Faktoren zu metabolischen Erkrankungen im Menschen verstanden.

Stoffwechsel-Erkrankungen wie das Metabolische Syndrom, die mit veränderten Blutfettwerten, Fettleibigkeit im Bauchbereich und Insulinresistenz, die zum Diabetes Typ 2 führt, sowie mit Bluthochdruck einhergehen, sind, ihrem zunehmenden Vorkommen und ihrer hohen Sterblichkeit wegen, zu einem weltweit drängendem Problem geworden. Sie werden als der entscheidende Risikofaktor für koronare Herzkrankheiten angesehen, aber auch für das sprunghafte Ansteigen von neurologischen und psychiatrischen Störungen.

Fructose induzierte metabolische Erkrankungen haben gezeigt, dass sie das hypokampus-abhängige Gedächtnis verschlechtern und die Gehirnerkrankungen in Nagern verschlimmern.

Eine andere Art des fehlgehenden Metabolismus beim Menschen ist die Störung der Fruchtzucker-Aufnahme im Darm oder des Fruchtzucker-Stoffwechsels in der Leber, die zu Krankheitssymptomen, wie bei der Fructosemalabsorption, oder der selteneren hereditären Fructoseintoleranz führen.

Fructose und die Gene

In einer neuen nutriogenomischen Studie an Nagern, denen man kontrolliert Fructose verfütterte, wurden die Methoden des transcriptomen und epigenomen Sequenzierens am Hypothalamus, der für die metabolische Kontroll-Instanz steht, und dem Hippocampus, der für die kognitiven Prozesse steht, vorgenommen.

Darin wurde gezeigt, dass die Fructose fundamentale Aspekte der Genregulation, wie abweichende DNA-Methylierung, veränderte Gen-Expression, alternatives Auftrennen und Gen-Gen Interaktionen verursacht, die alle das Potential zur Entstehung von Krankheiten haben.

Über die Schlüssel-Regulatoren der extrazellulären Matrix, den Genen Bgn und Fmod, wurden Veränderungen in der Organisation von Gen-Netzwerken in spezifischen Gehirnregion gefunden, die mit Stoffwechsel, Immunfunktion, Entzündungen und Zell-Kommunikation in Verbindung stehen.

Die Überlappungen zwischen Fructose-Gen-Signaturen und Treffern im GWAS-Katalog, der genom-weiten Assoziationsstudie, laufen mit kausalen genetischen Risikofaktoren für metabolische, neurologische und psychiatrischen Störungen wie der Bipolaren Erkrankung zusammen und zeigen auf die Beeinflussung der Blutfette, auf systolischen und diastolischen Blutdruck und das metabolische Syndrom.

Bemerkenswerterweise wurde in dieser Studie auch nachgewiesen, dass eine Nahrungsergänzung mit DHA, der Omega-3 Fettsäure Docosahexaensäure, in der Lage war, die genomischen-, epigenomischen-, Netzwerk- und phenotypischen Störungen, die durch Fructose induziert wurden, über die gleichen Schlüsselelemente zu schwächen und dem metabolische Syndrom, dem Einfluss auf die Gehirnfunktion und dessen Plastizität positiv entgegenzuwirken.

Nutrigenomik

Bei der Nutrigenomik oder Nutrigenomforschung handelt es sich um ein junges Forschungsgebiet, bei dem die Erkenntnisse aus der Genomforschung, der Pflanzenzüchtung und Gentechnik sowie der modernen Medizin mit dem Ziel verknüpft werden Nahrungsmittel und Diäten zu entwickeln, die sich in der medizinischen Prävention und Behandlung einsetzen lassen.

GWAS-Katalog

Zahlreiche Genom-weite Assoziations-Studien, also der Vergleich von durchschnittlichem Erbgut mit Abweichungen des Erbguts, die mit bestimmten Erkrankungen assoziiert werden, wurden über eine Vielfalt von Pathologien und Bevölkerungen durchgeführt, die Ergebnisse sind in einer online Datenbank, dem GWAS-Katalog zusammengefasst.

Das Transkriptom

Das Transkriptom ist die Summe aller zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle transkribierten, das heißt von der DNA in RNA umgeschriebenen Gene, also die Gesamtheit aller in einer Zelle hergestellten RNA-Moleküle, die dann zum teil zur Herstellung von Proteinen dienen.

Das Epigenom

Epigenom ist ein Begriff aus dem Wissenschaftsgebiet Epigenetik und dient dazu, die Gesamtheit von epigenetischen Zuständen zu beschreiben. Ein Epigenom besteht aus einem Satz der chemischen Veränderungen, der sogenannten Methylierungen der Desoxyribonukleinsäure DNA,  dem Träger der Erbinformation und der Histonproteine eines Organismus.

Die DNA-Methylierung stellt eine Veränderung der DNA-Struktur und damit auch ihrer Eigenschaft dar. DNA-Methylierung gilt als wichtigste epigenetische Veränderung; sie kann zum Beispiel bewirken ob ein Gen-Abschnitt in RNA übersetzt wird oder nicht.

Methylierungszustände der DNA können sogar über Generationen hin vererbt werden, sich aber auch in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen, wie Stresserleben, Gifteinwirkung oder auf bestimmte Nahrungsmittel hin, verändern.

Die Histone

Histone sind basische Proteine, die im Zellkern von Eukaryoten, bei denen die DNA immer sicher im geschützten Zellkern verbleibt, vorkommen. Sie sind als Bestandteil des Chromatins, einem Komplex aus DNA und speziellen Proteinen, die für die Verpackung der DNA, aber auch für die Expression, bzw. die Übersetzung mancher auf ihr codierten Gene von essentieller Bedeutung sind.

Fruchtzucker im Alltag

Sacharose oder Haushaltszucker gilt als die primäre Quelle von Fructose in den meisten verarbeiteten Lebensmitteln, er besteht nach seiner Aufspaltung in Darm und Leber zur Hälfte aus Fruchtzucker.

Fructose, oft auch Fruktose und veraltet als Lävulose bezeichnet, ist der umgangssprachlich bekannte Fruchtzucker, der zu den Kohlenhydraten gehört. Fructose kommt in der Natur vor allem in Früchten wie Kernobst, zum Beispiel in Äpfeln und Birnen zu je etwa 6 g pro 100 g, in Beeren wie beispielsweise Weintrauben zu 7,5 g pro 100 g, und im Honig mit ca. 36–42 g pro 100 g vor.

Zu den neueren 10 Regeln des Vereins ‚Deutsche Gesellschaft für Ernährung‘ gehört unter Punkt 2 der Rat „Genießen Sie mindestens 3 Portionen Gemüse und 2 Portionen Obst am Tag.“ Das entspricht durchschnittlich 400 g Gemüse und 250 g Obst.

Ob dieser Regel im deutschen Alltag realistische Chancen einzuräumen sind, darüber lässt sich sicherlich streiten. Aber nun, eine Portion Obst, etwa 100 Gramm, entsprechen dann je nach Sorte, sechs bis zehn Gramm Fructose.

Fruchtsäfte und viele süße Getränke, Backwaren und Süßigkeiten enthalten meist wesentlich mehr Fructose.

Der Empfehlung Nummer 5, möglichst gesundheitsfördernde Fette zu nutzen, hier wurden Öle wie Rapsöl genannt, folge ich persönlich nicht. Es gab 2017 einen Forschungsbericht, der zeigt, dass dieses, im Gegensatz zu Olivenöl, bei Alzheimer-Mäusen die Ablagerung von Plaques förderte.

Als regelmäßiger Teilnehmer an einer Gruppe, die gemeinsam kocht und verzehrt, und an dessen großem Tisch immer Wasser und Apfelsaft angeboten wird, beobachte ich, dass die Mehrheit der Mitesser erst zum oder nach dem Essen zum Apfelsaft greift, dabei aber das Glas nur zur Hälfte füllt und dann mit Wasser verdünnt. Das ist auch der, im Lichte dieses Beitrags, sensibelste und angenähert beste Umgang mit diesem Nahrungsmittel, das pro Glas für die Fructose von circa sechs Äpfeln steht.

Fructose, der Dünndarm und die Leber

Im Darm wird Fructose von Menschen unterschiedlich gut, vor allem aber langsamer als Glucose resorbiert. Dies liegt am passiven Transport durch spezielle Proteine, die der Fructose erlauben, von den Darmzellen aus ins Blut zu gelangen.

Fructose fließt unreguliert ohne Energieaufwand entlang ihres Konzentrationsgradienten. Dies führt dazu, dass Fructose niemals vollständig aus der Nahrung aufgenommen wird. Vor allem bei Kleinkindern besteht daher die Gefahr, dass es bei zu hohen Fructosemengen in der Nahrung zu osmotischem Durchfall kommt.

Das Schulbuch-Statement „zuerst muss die Leber aus dem Fruchtzucker verwertbare Glucose herstellen“ ist auf Grund einer neueren Studie etwas in Frage zu stellen.

Im Menschen und in anderen Säugetieren wird die Sacharose in die sie konstituierenden Monosacharide, die Glucose und Fructose, durch Enzyme im Dünndarm und zum kleinen Teil im Dickdarm an der Oberfläche der Mikrovilli produziert.

Die daraus zu gleichen Teilen resultierenden Glucose- und Fructose-Moleküle werden dann rasch in den Blutstrom absorbiert.

Niedrige Dosen von Fructose werden zu ca. 90% vermittels des Enzyms Ketohexokonase bei Nagern bereits im Dünndarm aufgenommen. Bei gleichzeitiger Aufnahme anderer Nahrung erhöht sich die Kapazität dieses Aufnahmeweges.

Im Blut der Pfortader, dem Zuliefer-Gefäß der Leber, sind dann nur noch Spuren von Fructose, aber hohe Gehalte an der von ihr stammenden Glukose, an Laktaten und Glyceraten zu finden.

Hohe Dosen von Fructose jedoch überfordern die Absorptionsfähigkeit des Dünndarms und führen dann dazu, dass sie in die Leber und in das Mikrobiom, d.h., in die Gesamtheit aller Mikroorganismen des Dickdarms gelangt.

Die Forscher, die zu diesen differenzierteren Befunden vermittels Versuchen an Nagern kamen, denken, dass der Dünndarm so die Leber vor andernfalls toxischen Fructose-Aufnahmen schützen kann. Dass Mikrobiom des Dickdarms, so sagen sie, sei nicht für die Aufnahme von Fruktose geeignet.

Die Kapazität der Leber für Fructose aber differiert; bei mehr als 50-70 g Fruchtzucker kann es zu dessen Einlagerung in der Leber als Fett, also zu einer Fettleber kommen; die dabei von ihr produzierte Harnsäure, steigert das Risiko an Gicht zu erkranken.

Blutzucker-Spiegel und Glucose

Glucose wird sekundär-aktiv, also unter Energieverbrauch, in die Zelle gepumpt, sie geht nur unter dem Einfluss des Hormons Insulin in die Körperzellen ein um dort als Energiequelle zu dienen. Das Insulin reguliert auch den Blutzuckerspiegel, indem es in der Leber die Glucose-Ausschüttung drosselt; die Fettleber aber wird gegen dieses Signal resistent und so entwickelt sich ein Diabetes vom Typ 2, ein meist mit zu hohem aber auch mit einem akut gefährlicheren, zu niedrigem Blutzuckerspiegel einhergehende Erkrankung.

Kommerzielle Verwendung der Fructose und Sacharose

In den USA stieg die kommerzielle Verwendung von Fructose in den 1970 er Jahren drastisch an, der Verzehr von High Fructose Corn Syrup, einer besonders fructosereichen Version des Maissirups, steigerte sich von 0,23 kg pro Person im Jahr 1970 auf 28,4 kg pro Person im Jahr 1997.

Aus ökonomischen Gründen ist durch die Fructose, die gegenüber gewöhnlichem Zucker eine 20 % höhere Süßkraft hat, eine zunehmende Verdrängung anderer Süßungsmittel zu beobachten. Hier handelt es sich vor allem um den nun auch in Europa zugelassenen Fructose-angereicherten Sirup, den so genannten „high-fructose corn syrup“, HFCS.

HFCS wird in den USA vor allem in Softdrinks eingesetzt, wobei der Fructosegehalt auf bis zu 90 % gesteigert wird. Dieser Süßstoff ist für den Hersteller besonders kostengünstig, da in den USA die Maisproduktion subventioniert war und evt. noch wird, wohingegen der Zuckerimport verzollt werden muss.

Der Jahresverbrauch von Zucker lag 2013 in Deutschland bei 32,7 kg pro Person.
Der jährliche Zuckerkonsum in Österreich lag 1997 bei 40,4 Kilogramm pro Person und hat sich damit innerhalb der letzten 150 Jahre auf das Zwanzigfache gesteigert.

Docosahexaensäure DHA

Wer sich diskontinuierlich durch diesen Text bewegt mag sich jetzt vielleicht fragen, warum das Thema DHA im Kontext des Fruchtzuckers angesprochen wird.

Ich wiederhole deshalb das zweite bemerkenswerte Ergebnis der nutriogenomischen Studie, in der festgestellt wurde, dass eine Nahrungsergänzung mit DHA in der Lage war, die genomischen-, epigenomischen-, Netzwerk- und phenotypischen Störungen, die durch Fructose induziert wurden, über die gleichen Schlüsselelemente zu schwächen und dem metabolische Syndrom, dem Einfluss auf die Gehirnfunktion und dessen Plastizität positiv entgegenzuwirken. Und damit einhergehend den Befund, dass der DHA-Bedarf bei vielen Menschen nur unzureichend abgedeckt wird.

Docosahexaensäure ist eine mehrfach ungesättigte Fettsäure, sie gehört der Klasse der Omega-3-Fettsäuren an. Sie wird von marinen Mikroalgen produziert, die die Basis für die Bereitstellung von DHA in der marinen Nahrungskette bilden.

Der Mensch synthetisiert DHA aus α-Linolensäure ALA, welche daher als essentiell eingestuft ist.

Studien zeigen, dass etwa 5–10 % der aufgenommenen α-Linolensäure in EPA und 2–5 % in DHA umgewandelt werden. Andere Studien sprechen von Umwandlungsraten in EPA und DHA geringer als 5 %. Eine Studie kommt zu dem Schluss, dass die Umwandlungsrate bei Säuglingen gleich 1 %,und bei Erwachsenen unter 1 % liegt.

Ein Übersichtsstudie von 2016, welche die Umwandlungsraten von ALA in DHA untersuchte, kommt zu dem Schluss, dass ALA ein ungeeigneter Ersatz für DHA ist.

DHA kommt auch in wenigen Pflanzenarten in geringer Menge vor.

DHA,  ist auch für viele Stoffwechselfunktionen wichtig. Als Fettsäurekomponente von Phospholipiden ist sie integraler Bestandteil von Membranen, vor allem der Nervenzellen.

So findet sich Docosahexaensäure insbesondere im Gehirn und in der Netzhaut angereichert: Bis zu 97 Prozent der Omega-3-Fettsäuren des Gehirns und bis zu 93 Prozent der Omega-3-Fettsäuren in der Netzhaut bestehen aus DHA.

Alter, Krankheiten und Stress genauso wie eine übermäßige Aufnahme an Omega-6-Fettsäuren, wie sie in Maiskeimöl, Sonnenblumenöl und Hanföl zu finden sind, beeinträchtigen noch zusätzlich die Umwandlung in Docosahexaensäure, z. B. wenn man den Fisch in Sonnenblumenöl anbrät.

Die Aufnahmemenge hängt daher auch von der Zubereitung ab. Der regelmäßige Genuss von fettreichen Meeresfischen, wie etwa Makrele, Hering, wilder Lachs und Sardinen, die also am besten gedünstet, gebacken oder in Omega-6-Fettsäure-armen Fetten gebraten werden, verbessert die Versorgung mit dieser speziellen Omega-3-Fettsäure.

DHA und Muttermilch

Zu den Geweben im menschlichen Körper, die Docosahexaensäure synthetisieren, gehören die Milchdrüsen der Brüste. DHA ist in Muttermilch enthalten, nicht jedoch in Kuhmilch. Der Säugling erhält durch die Muttermilch so zusätzliche Docosahexaensäure zum Aufbau des relativ großen Menschengehirns, und ergänzt so die geringe Menge, die die Leber des Kleinkinds selbst synthetisieren kann.

EU Expertenkommission zu DHA

Eine von der EU eingesetzte Expertenkommission rät Schwangeren zu einer Zufuhr von mindestens 200 mg DHA pro Tag, was sich vor allem auf die Entwicklung der Augen- und Gehirnfunktionen des Ungeborenen positiv auswirken soll.

Auch zu einer ausreichenden Versorgung des Säuglings mit DHA, vor allem in den ersten zwei Lebensjahren, wird geraten.

Die Kommission erklärte auch, das DHA Auswirkungen auf verschiedene Krankheiten haben könnte. Neuere Forschung weist darauf hin, dass sie Symptome zum Beispiel von Schizophrenie, Depressionen, Dyslexie und Alzheimer lindern kann.

Neben ihrer Empfehlung für Schwangere und Stillende, in der Woche zweimal fetten Fisch zu essen, sagt sie, dass DHA auch in anderer Form, zum Beispiel als Nahrungsergänzungsmittel, eingenommen werden kann.

Ein Blick in die Regale deutscher Drogerie-Märkte zeigt zahlreiche DHA-Produkte, die aus Fischölen gewonnen wurden, ein Monatsbedarf kostet zur Zeit etwa 4€.

Mittlerweile setzen auch einige Hersteller von Säuglingsnahrung ihren Produkten Fischöl zu, um den Bedarf von Säuglingen an Omega-3-Fettsäuren zu decken, welche in Muttermilch natürlicherweise vorhanden sind.

Eicosapentaensäure EHA

Die EHA wird auch für viele Funktionen des Stoffwechsels benötigt. So ist sie der Ausgangsstoff zur Bildung von DHA und Eicosanoiden, welche für Körperfunktionen wie das Immunsystem, die Blutgerinnung, die Regulation von Blutdruck und Herzfrequenz und vielem anderem benötigt werden. Sie besitzt eine positive Wirkung bei Herzerkrankungen wie der Koronaren Herzkrankheit.