Insulinresistenz umkehren durch Antioxidantien (SOD2)

Insulinresistenz lässt sich mit SOD2 verbessern

Insulinresistenz will keiner von uns haben und dennoch werden wir irgendwann (höchstwahrscheinlich) alle diesen Zustand erleben.

Die Fähigkeit, adäquat auf das Hormon Insulin zu reagieren, ist von entscheidender Bedeutung. Nicht nur, weil Insulin, als ein sehr anaboles Hormon, den zellulären Anabolismus steuert (und somit den Muskelaufbau bzw. -erhalt), sondern auch, weil die Folgeereignisse, die aus einer Insulinresistenz hervorgehen, gravierend die Gesundheit beeinflussen – freilich im Negativen.

Das fängt bei Arteriosklerose an und hört bei Beinamputationen (Typ-2-Diabetes) auf.

Okay, fairerweise können wir ergänzen, dass es nicht immer derart „krass“ verlaufen muss. Aber, je älter wir werden, umso wichtiger wird ein gut funktionierender anaboler Stoffwechsel. Wir alle wollen kräftige, feste Knochen, ein kompetentes Immunsystem und starke Muskeln. Dazu brauchen wir Anabolismus. Deshalb muss Insulin* wirken dürfen.

(* Wir sollten nicht den Fehler machen und glauben, dass Insulin per se böse ist. Auch sollten wir bedenken, dass Protein ebenfalls eine deutliche Insulin-Ausschüttung provoziert, nicht nur die in Verruf geratenen Kohlenhydrate.)

Eine Vielzahl an Ursachen-Variablen im Hinblick auf Insulinresistenz haben wir bereits besprochen.

Dazu gehören unverbrannte Lipid-Spezies im Muskel ( Lipidanreicherung)mitochondriale Dysfunktion (fehlender „Switch“) einhergehend mit Carnitin-Acyltransferase-Problemen, genetische Dispositionen, Schilddrüsen-Überfunktion, Stress (auch durch Kaffee induziert), Inositol-Mangel, unzureichende Fluidität der Zellmembranen (und daraus folgend: schwache Rezeptor-Leistung) … und so weiter.

Die Liste lässt sich freilich fortführen.

Heißt: Dieses Problem ist ein multikausales Problem. Manchmal zu Beginn monokausal, später multikausal – manchmal multikausal aber mit einer Intervention (z. B. Abspecken) zu beheben.

Unsere Aufgabe ist es, das Problem von verschiedenen Seiten zu beleuchten und Lösungsmöglichkeiten anzubieten. Nicht die Lösung, aber Möglichkeiten.

Sauerstoff-Radikale erzeugen Insulinresistenz (IR)

Warum auch immer: Im insulinresistenten Muskel fallen Sauerstoffradikale an. Ich schreibe „warum auch immer“ deshalb, weil man grundsätzlich nicht gut einschätzen kann, ob diese Sauerstoffradikale nun Ursache oder Wirkung einer mitochondrialen Dysfunktion, als Beispiel, sind.

Fakt ist, dass man Insulinresistenz wunderbar studieren kann und viele IR-Modelle eine Entgleisung des zellulären Radikalenhaushalts aufzeigen.

Die Frage ist viel mehr: Was machen diese Radikale in der Zelle?

Einfache Antwort: Sie verhindern ein adäquates Insulin-Signaling.

Die Gründe hierfür sind unwichtiger als die Tatsache an sich.

Wichtig ist, dass man diese Veränderung ganz offensichtlich rückgängig machen kann, einhergehend mit der Wiederherstellung eines adäquaten Insulin-Signalings.

Diese Radikalen-Produktion kann man stoppen durch:

  • Uncoupling-Proteine* (siehe dazu den Energie-Guide)
  • Blockierung der Atmungskette (Ort der Radikalen-Produktion)
  • Stoffe, die Mangan-Superoxiddismutasen oder andere Superoxiddismutasen mimen
  • Alpha-Liponsäure

(* Durch Uncoupling versucht die Zelle der ROS-Produktion entgegenzuwirken. Uncoupling reduziert ebendiese. Allerdings geht dabei der Protonen-Gradient verloren und die ATP-, sprich Energie-Produktion leidet. Langfristig auch kein guter Weg, um gesunde Zellen zu haben.)

Dadurch werden nicht nur weniger Radikale produziert, sondern auch, wie gerade beschrieben, das Insulin-Signal wieder wirksam. Insulinresistenz umgekehrt.

MnSOD: Superoxiddismutase-2 kehrt IR um

Im Mitochondrium entstehen diese Sauerstoffradikale. Dies ist ein völlig normaler Prozess. Entstehen allerdings zu viele Radikale, entgleist dieses System mit den genannten Folgen.

Doch dieses Mitochondrium wird normalerweise bewacht und behütet von einem Antioxidans namens Superoxiddismutase (SOD). Im Mitochondrium finden wir eine Mitochondrien-spezifische SOD namens Mangan-Superoxiddismutase (MnSOD oder SOD2).

Nun kann man sich freilich fragen, welche Relevanz dieses mitochondriale Master-Antioxidans hat – zumindest im Hinblick auf die im Mitochondrium anfallenden Sauerstoffradikale.

MnSOD dismutiert (puffert) ebendiese Superoxidradikale.

Man weiß bereits etwas länger, dass es im Menschen einen SOD2-Polymorphismus gibt, wobei die SOD2-Aktivität deutlich niedriger ist. Zeitgleich ist die Wahrscheinlichkeit an Typ-2-Diabetes zu erkranken deutlich höher. Der Grund ist, dass SOD2 eben nicht nur Sauerstoffradikale im Muskel puffert, sondern in jeder Zelle des Körpers – somit auch in der Bauchspeicheldrüse.

(Dort anfallende ROS fördern die ß-Zell-Dysfunktion, was langfristig dazu führt, dass deutlich weniger Insulin gebildet wird.)

Interessant ist, dass Mangan, auf der Mikronährstoffebene, der Gegenspieler zu Eisen ist. Eisen kann anstelle von Mangan in das Superoxiddismutase-Protein eingebaut werden. Leider funktioniert dieses dann nicht mehr.

Wie im Trainingsguide bereits angedeutet, steht Eisen bzw. die Eisenüberladung im direkten Zusammenhang mit der metabolischen Entgleisung (Insulinresistenz und Co.) – ganz offensichtlich aus zwei Gründen:

  • Es verstärkt die Radikalen-Bildung
  • Es konkurriert mit Mangan um die Plätze im Superoxiddismutase-Protein

Daraus folgt: Mehr Radikale, weniger Radikalenschutz. Implikation: Insulinresistenz und metabolische Entgleisung.

Wie gesagt: Das ist eine Ursache bei einer multikausalen Pathogenese.

Um herauszufinden, ob SOD2 (mit-)verantwortlich ist bei der Entstehung von Insulinresistenz, haben mehrere Forscherteams (entsprechend mehrere Arbeiten) daran geforscht.

Hierbei züchtet man einfach Mäuse bzw. Ratten, die mehr oder weniger SOD2 bilden können.

Sehr treffend: Die Nager, die mehr SOD2 hatten, waren geschützt vor metabolischer Entgleisung, auch dann, wenn sie mit Nährstoffexzessen (viel Fett, viel Zucker) konfrontiert wurden. Umgekehrt waren Nagetiere selbst bei ihrer eigentlich gut verträglichen Standardernährung metabolisch krank, wenn weniger SOD2 gebildet werden konnte.

Daraus schlussfolgerten die Forscher: SOD2 ist stark involviert.

Nun kann eine Protein-Aktivität bzw. die gebildete Menge (in diesem Fall von SOD2) nicht manuell reguliert werden, indem man irgendwelche Tiere züchtet. Bekannt ist spätestens seit dem Energie-Guide, dass Proteine auch durch Mikronährstoff-Verfügbarkeiten reguliert werden können.

In der Tat kann man die SOD2-Menge/Aktivität regulieren durch die Mangan-Zufuhr.

Hat man getan:

  • Extra-Mangan erhöht SOD2 und schützt vor Insulinresistenz
  • Mangan-Defizienz macht das Gegenteil

Lustig ist, dass in einer Arbeit festgestellt wurde, dass die Standardnahrung der armen Nagetiere offensichtlich nicht ausreicht, um die maximal mögliche SOD2-Aktivität zu gewährleisten. Soll heißen: Es ist offensichtlich zu wenig Mangan enthalten.

So machst du dir mehr SOD2

Nun: Manche meiner Leser glauben noch immer, dass sich irgendwelche Effekte nur dann ergeben, wenn man einen tiefen Mangel egalisiert. Das stimmt wohl bezüglich spürbarer Effekte. Aber dass Rauchen schadet, hat ganz offensichtlich auch noch keiner gespürt – und trotzdem sterben die Leute an Infarkten und Lungenkrebs. Ich frage mich, (ab) wann diese Art der Selbsterkenntnis gelebt wird.

Gibt man also jungen Damen, die keinen Mangel aufweisen, Mangan (15 mg), dann steigt bei denen die SOD2-Aktivität von 0,00174 Einheiten pro mg-1 auf 0,70174 Einheiten pro mg-1 – nach 124 Tagen.

Das ist eine 400-fache Steigerung der Proteinaktivität! Also nicht doppelt, dreifach oder zehnfach. Sondern 400-fach. Wohlgemerkt nicht im Muskel, aber in einer Zelle des Immunsystems.

Nur, wer den unten abgebildeten Graphen studiert, der wird sehen, dass der Anstieg erst ca. ab Tag 60 beginnt, obwohl die Mangan-Blutwerte linear stiegen, bis zu Tag 125 um den Faktor 5. Da hier der Serum-Wert bestimmt wurde, spekuliere ich, dass der Zellgehalt an Mangan einfach etwas länger brauchte, um eine entsprechend höhere Konzentration zu erlangen.

Wichtig ist, dass in dieser Studie ebenfalls gezeigt wurde, dass eine Eisen-Gabe die SOD2-Aktivität ganz deutlich verringert.

screenshot-ajcn.nutrition.org 2015-10-17 14-58-05

Dies wiederum ist schlüssig mit den vorhin postulierten Aspekten. Daher sollten Leser, die Eisen ergänzen, über eine parallele Mangan-Supplementation nachdenken.

Freilich: Mangan ist die eine Seite der Medaille. AMPK hieße die andere. Das wäre als Beispiel Sport, Kalorienrestriktion und Fasten. Diese Interventionen nämlich sorgen auch dafür, dass mehr SOD2 gebildet wird. Allerdings ergibt das nur Sinn, wenn ausreichend Mangan vorhanden ist, um das Protein zu speisen.

Zusammenfassung und Bottom-Line

Ein weiteres Puzzle-Teil der Insulinresistenz ist nun bekannt: Superoxid-Radikalen.

Ganz offensichtlich spielen diese eine herausragende Rolle bezüglich einer Stoffwechselentgleisung.

Gezeigt werden konnte, dass eine Neutralisation dieser Radikale zu einer Pathogenese-Umkehr einer Insulinresistenz führt. Die Schlüsselstelle, um dies zu bewerkstelligen, ist die Mitochondrien-spezifische Superoxiddismutase (SOD2). Diese SOD2 ist ein Mangan-abhängiges Protein.

Es konnte gezeigt werden, dass SOD2 ganz wesentlich den zellulären Radikalen-Haushalt moduliert. Gleichzeitig wurde auch klar, dass die SOD2-Aktivität ganz wesentlich abhängt von der Mangan-Zufuhr.

Ob eine Mangan-Zufuhr sinnvoll ist oder nicht – das steht auf einem anderen Blatt. Fakt ist: Hier haben wir eine weitere Möglichkeit, wie wir selbst unser ganz eigenes Problemchen beheben könnten. Und genau darum geht es. „Könnten“, weil die hier postulierten Thesen zunächst einmal Thesen bleiben.

Literatur

Baly, Deborah L et al. „Effect of manganese deficiency on insulin secretion and carbohydrate homeostasis in rats.“ J Nutr 114.8 (1984): 1438-1446.

Boden, Michael J et al. „Overexpression of manganese superoxide dismutase ameliorates high-fat diet-induced insulin resistance in rat skeletal muscle.“ American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 303.6 (2012): E798-E805.

Costa, Lucio G; Aschner, Michael (o. J.): Manganese in health and disease. o.V.

Davis, Cindy D, and JL Greger. „Longitudinal changes of manganese-dependent superoxide dismutase and other indexes of manganese and iron status in women.“ The American journal of clinical nutrition 55.3 (1992): 747-752.

Hoehn, Kyle L et al. „Insulin resistance is a cellular antioxidant defense mechanism.“ Proceedings of the National Academy of Sciences 106.42 (2009): 17787-17792.

Jouihan, Hani A et al. „Iron-mediated inhibition of mitochondrial manganese uptake mediates mitochondrial dysfunction in a mouse model of hemochromatosis.“ Molecular Medicine 14.3-4 (2008): 98.

Lee, Soh-Hyun et al. „Manganese supplementation protects against diet-induced diabetes in wild type mice by enhancing insulin secretion.“ Endocrinology 154.3 (2013): 1029-1038.

print
  • Holger

    Richtig guter Artikel Chris!

    Eine Frage:
    „Interessant ist, dass Mangan, auf der Mikronährstoffebene, der
    Gegenspieler zu Eisen ist. Eisen kann anstelle von Mangan in das
    Superoxiddismutase-Protein eingebaut werden. Leider funktioniert
    dieses dann nicht mehr.
    ..
    Daher sollten Leser, die Eisen ergänzen, über eine parallele Mangan-Supplementation nachdenken.“

    Ich habe einen sehr niedrigen Eisenspiegel und suppe daher Eisen. Was sollte bei einer Mangan-Supplementation beachtet werden? Sprich, welche Form würdest du empfehlen und inwieweit muss man die Eisensupplementation berücksichtigen?

    • edubilyde

      Hi Holger,

      freut mich, dass er dir gefällt.

      Also: Mangan wird natürlich durch steigende Eisen-Konzentration verdrängt, nicht durch Eisen per se.

      Wenn du also einen niedrigen Eisen-Wert hast, ist das zunächst weniger das Problem.

      Solltest du dennoch drum besorgt sein:

      http://www.amazon.de/Manganese-50-100-Tabletten-1090/dp/B004AQ1OLO

      … nutze ich.

      Tabletten einfach vierteln oder halbieren, je nach Bedarf.

      Bei Mangan ist die Tagesempfehlung nicht richtig gesichert, daher handelt es sich dabei um Spekulation, da Mangan-Mängel einfach nicht so relevant sind.

      Die sichere Obergrenze (pro Tag) beträgt circa 12 mg.

      Zum Auffüllen sicher auch deutlich höher.

      LG, Chris

      • Pascale

        hi chris,
        danke für diesen sehr informativen Artikel. Wenn ich mangan nehme, muß ich auch darauf achten genügend Kupfer auch einzunehmen oder ist das egal? und kann ich alles zusammen mit Magnesium und zink einnehmen oder lieber getrennt?
        danke für Antwort
        Liebe grüße
        Pascale aus Berlin

  • phil

    „Mangan ist die eine Seite der Medaille. AMPK hieße die andere. Das wäre
    als Beispiel Sport, Kalorienrestriktion und Fasten. Diese Interventionen
    nämlich sorgen auch dafür, dass mehr SOD2 gebildet wird.“

    Wäre Kälteexposition auch so eine Intervention?

    • edubilyde

      Ja, wobei es mMn weniger effizient ist, als z.B. eine runde Sport zu machen oder zeitweise hypokalorisch zu essen.

      Schöne Grüße,
      Phil

      • phil

        Danke Phil
        Grüße Phil 🙂