Kohlenhydrate schädigen Insulin-produzierende Zellen durch oxidativen Stress
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Eine kohlenhydrathaltige, fettreiche Kost macht nicht nur dick, sondern begünstigt auch Diabetes. Wie ein Forscherteam um Hadi Al-Hasani vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) nun erstmalig zeigt, sind es jedoch die Kohlenhydrate und nicht die Fette, welche die Insulin-produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse schädigen. In Verbindung mit einer fettreichen Ernährung erhöhen Kohlenhydrate den oxidativen Stress in den Zellen, lassen sie so schneller altern und damit auch früher sterben. Die neuen Daten tragen wesentlich dazu bei, die bisher nur wenig verstandenen molekularen Zusammenhänge zwischen Ernährung und Diabetesentstehung aufzuklären.
Bereits vor zwei Jahren beobachtete eine Forschergruppe um Hans-Georg Joost, wissenschaftlicher Direktor des DIfE, dass eine kohlenhydratfreie Diät zumindest dicke Mäuse vor Diabetes schützt. Al-Hasani und sein Team führten nun die Studie fort und untersuchten die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen.
Zunächst fütterten sie Tiere eines zu Übergewicht neigenden Mausstamms mit unterschiedlichen Diäten: Die erste Gruppe erhielt ein fettreiches Futter mit Kohlenhydraten. Die zweite Gruppe erhielt ein fettreiches Futter ohne Kohlenhydrate. Dabei durften die Tiere so viel fressen und trinken wie sie wollten. Unabhängig von der Diät nahmen die Mäuse in beiden Gruppen deutlich zu und waren nach 17 Wochen in gleichem Maße übergewichtig. Hinsichtlich des Gesundheitsstatus unterschieden sich die Tiere jedoch deutlich.
Die meisten Mäuse, welche gleichzeitig viel Fett und Kohlenhydrate fraßen, wiesen bereits nach acht Wochen übermäßig hohe Blutzuckerwerte auf - ein Anzeichen für einen beginnenden Diabetes. In der 17. Woche waren etwa zwei Drittel dieser Tiere an einem Diabetes erkrankt. Dagegen blieben die kohlenhydratfrei ernährten Nager von hohen Blutzuckerwerten und der Erkrankung verschont.
Wie Untersuchungen der Insulin-produzierenden Zellen beider Maus-Gruppen zeigen, beeinflussen die aufgenommenen Kohlenhydrate die Aktivierung von 39 erst kürzlich entdeckten Genen, die auch beim Menschen mit der Diabetesentstehung in Zusammenhang gebracht werden. Etwa 80 Prozent dieser Gene wurden stärker exprimiert, d.h. verstärkt abgelesen. Dabei handelt es sich besonders um solche, die den oxidativen Stoffwechsel in den Mitochondrien stimulieren. Mitochondrien sind die "Energiekraftwerke" der Zellen.
"Die Stimulation des oxidativen Stoffwechsels führt zu einer übermäßigen Bildung von reaktiven Sauerstoffverbindungen, so genannten reactive oxygen species (ROS) und damit zu oxidativem Stress", erklärt Studienleiter Al-Hasani. "Der Stress lässt die Zellen schneller altern und damit auch früher sterben. Damit zeigen unsere Daten, dass Kohlenhydrate besonders in Zusammenhang mit einer fettreichen Ernährung kritisch zu sehen sind. Sie schädigen die Insulin-produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse und begünstigen so Diabetes."
"Die Ergebnisse können sicher nicht direkt in Ernährungsempfehlungen umgewandelt werden, da eine kohlenhydratfreie, fettreiche Ernährungsweise für Menschen nachteilig und auch nicht praktikabel ist", sagt Koautor Joost. "Dennoch sollten wir in unseren Ernährungsempfehlungen ein größeres Gewicht auf die Effekte der Kohlenhydrate legen. Mit anderen Worten: Personen mit erhöhtem Diabetes-Risiko sollten Vollkornbrot statt Weißbrot essen, da hierdurch ein schneller und übermäßiger Anstieg der Blutzuckerwerte vermieden werden kann."
Originalveröffentlichung: T. Dreja et al.; "Diet-induced gene expression of isolated pancreatic islets from a polygenic mouse model of the metabolic syndrome"; Diabetologia, published online: 10 November 2009
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