Hormonhaushalt

In 12 Punkten Insulinresistenz verstehen

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 22.11.2019)

Dieser Beitrag ist auf unserer Facebook-Wall erschienen und widmet sich in aller Kürze der Insulinresistenz. 

1. Ketogene Diäten induzieren eine physiologische Insulinresistenz. Das ist normal und für den Zustand förderlich. Ändert aber nichts daran, dass es eine Insulinresistenz ist.

2. Eine pathologische Insulinresistenz ist ein Mix aus systemischer Low-Grade-Entzündung, Abkömmlingen von Lipid-Spezies und unvollständig verbrannten Derivaten ( = niedrige oxidative Kapazität) und einer Fettmasse, vor allem viszeral, die zu viel Fettsäuren abgibt (Spill-over bei immer größer werdenden Fettmassen oder einer Fett-Diät). Kann man messen, haben wir im Stoffwechselbuch genau hingeschrieben. Hierzu ergänzt sich der Randle-Cycle, wobei eine zu dominante, ungebremste Oxidation von Fettsäuren den KH-Stoffwechsel unterdrückt.

3. Die Downregulation von Insulinrezeptoren aufgrund einer konstanten Insulin-Flut ist ein Sekundärphänomen, passiert dann, wenn die Zellen bereits nicht mehr ausreichend auf das Hormon reagieren.

4. Insulinresistenz entsteht eben nicht, weil jemand Kohlenhydrate isst. Kohlenhydrate sorgen zwar für eine Insulinausschüttung, aber a) analog dazu wird der Glukose-Stoffwechsel in der Zelle besser ( = weniger Insulin nötig) und b) eine Insulin-Ausschüttung per se sorgt nicht direkt für ein Herunterregulieren der Rezeptoren (s. Punkt 3). Das leben uns Populationen auf Kitava, den Blue Zones, die Tsimane und andere übergesunde „Wundervölker“ vor, die sich in der Hauptsache von Kohlenhydraten ernähren. Ohne abzuschweifen sei allerdings gesagt, dass der Ballaststoffgehalt von Kohlenhydrat-Quellen auch eine wichtige Rolle spielt, denn die im Darm entstehenden kurzkettigen Fettsäuren gaukeln der Zelle Nahrungsknappheit vor und aktivieren sie via AMP/ATP-Ratio den Masterregulator AMPK + Glukose-Aufnahme. Nannten wir in verschiedenen Büchern „caloric restriction mimetic“.

5. Insulinresistenzen sind schlecht. Egal, ob physiologisch oder pathologisch. In beiden Fällen wirkt Insulin nicht mehr. Das aber wird für viele wichtige physiologische Prozesse gebraucht. Alles, was mit Anabolismus zu tun hat, wird auch über die Insulin/IGF-Achse reguliert, selbst das nächtliche Wachstumshormon wirkt partiell über diese Achse. Stammzell-Mobilisation, Wachstum und Proliferation, genau wie Aufrechterhaltung wichtiger mitochondrialer Signalwege (PGC-1alpha), bedarf einer guten Insulinwirkung.

6. Nicht Fett an sich ist schlecht für die Insulinsensitivität. In unzähligen Studien wurde gezeigt, dass speziell die Ölsäure und mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie DHA/EPA sogar sehr förderlich wirken. Umgekehrt zeigt sich, dass die Hauptkomponente von Milchfetten, Palmitinsäure, zyto- und mitotoxisch wirkt. Die Effekte können aber kompensiert werden durch eine gleichzeitige Anwesenheit von Ölsäure, weshalb Tierfett (ungesättigt:gesättgt = 1:1) förderlicher wirkt als Sahne, Butter und Co.

7. Fett in der Ernährung ist lange kein Problem, sofern die Fette aus den eben genannten Quellen kommen und der Kohlenhydratanteil der Nahrung nicht zu stark absackt, denn dann gibt es eine physiologische IR. Außerdem, solange das Individuum (stoffwechsel-)gesund ist und Blut-Fettsäurekonzentrationen bedarfsgerecht reguliert werden. Außerdem:

8. Die oxidative Kapazität eines Individuums entscheidet weitestgehend darüber, ob jemand (pathologisch) insulinresistent wird oder nicht. Jemand, dessen Muskel über eine ausreichende Mitochondrien-Dichte und die entsprechende Kapazität zur Oxidation von Fettsäuren ( = oxidative Kapazität) verfügt, verträgt ohne Probleme eben mehr Fettsäuren (ohne insulinresistent zu werden) als die moppelige Petra (sorry, Petras), die sich nie bewegt. Sportler, z. B., kompensieren also viel, viel mehr und sind nicht gerade ein Paradebeispiel dafür, wie man sich am besten ernährt. Bedeutet:

9. Die Insulinsensitivität wird von unten nach oben gesteuert. Wenn der Sog in den Zellen stimmt, stimmt auch die Wirkung des Insulins. Gesteuert wird das z. B. via AMP/ATP-Ratio und AMPK-Aktivierung. Wieder ein Grund, warum negative Energiebilanzen wichtig sind und warum jemand, der sich in einem (chronischen) Energieüberschuss hält, nicht insulinsensitiv ist. Kann man auf zellulärer Ebene auch messen.

10. Es gibt viele, viele Faktoren, die da noch mit reinspielen. Beispiele: Der Spurenelement-Haushalt: Mangan, Kupfer, Selen, Chrom, Zink etc. potenzieren alle die Insulin-Wirkung, sind essentiell für die Insulin-Ausschüttung oder regulieren die Rezeptor-Dichte in Zielgeweben. Adipokin-Status reguliert die Insulinsensitivität via Ausschüttung von Adiponectin, Resistin, RBP und Co. – gesteuert wird das wiederum z. B. von Retinsäure (Hormon aus Vitamin A), aber auch Ernährungs-unabhängig. Übergeordnete Schaltstellen wie der NO-Haushalt, der PGC-1alpha reguliert, regulieren den zellulären Energiestoffwechsel. NO-Ausschüttung wird z. B. durch Sonnenlicht getriggert. Zum NO gibt es ein ganzes Büchlein von uns. Auch das Ansprechen von PGC-1alpha an sich ist essentiell. Kann man alles im Energie-Buch oder im Blog nachlesen. Auch der Cholesterin-Anteil der Muskelmembranen spielt eine wichtige Rolle, wobei mittlerweile klar ist, dass ein zu hoher Membran-Cholesterin-Anteil das Glukose-Trafficking blockiert. Cholesterin-Wert von 300 ist somit auch nicht gerade förderlich.

11. Insulinresistenz merkt man leider nicht direkt. 1. weil der Körper sehr gut und sehr lange kompensieren kann. Und 2. weil erst dann der Blutzucker richtig ansteigt, wenn auch die Leber vollfett ist und keine Glukose mehr aufnimmt.

12. Zu guter Letzt: Strikt unterscheiden muss man eine isokalorische ketogene Diät und eine hypokalorische ketogene Diät. Bei der letzteren Version macht der Körper Ketonkörper etc. aus dem eigenen (Körper-)Fett. Letztere Version wird bei metabolisch Kranken die Stoffwechselgesundheit verbessern, weil sie a) Körperfett verbrennen (was an sich problematisch ist, s. o.) und b) keine Kohlenhydrate mehr essen, was an sich förderlich ist, wenn man keine mehr verträgt …

—-

Damit ist vieles gesagt. Unterm Strich bleibt (erkennbar zwischen den Zeilen): Insulinresistenz (und Folgen) wird nicht umsonst als „Wohlstandserkrankung“ bezeichnet. Wäre für den Großteil von uns kein Problem, würden wir normal leben. Und das wiederum hat weniger mit einer bestimmten Ernährung zu tun als viel mehr mit Stressoren, denen wir uns heute nicht mehr aussetzen. Sport, Kälte, Fasten, Kalorienrestriktion, unverarbeitete Lebensmittel, Hitze … Pain, motherfucker!

Insulinresistenz sorgt letztlich dafür, dass wir „metabolisch inflexibel“ werden. Heißt konkret: Wenn wir Kohlenhydrate essen, „switchen“ wir nicht mehr auf Kohlenhydrat-Oxidation. Gleichzeitig sind wir auch tierisch schlecht darin, Fettsäuren zu oxidieren, wenn’s drauf ankommt. Zum Beispiel über Nacht oder zwischen Mahlzeiten. Das lässt sich grafisch darstellen:

Muoio, Deborah M. (2014): „Metabolic Inflexibility: When Mitochondrial Indecision Leads to Metabolic Gridlock“. In: Cell. 159 (6), S. 1253-1262, DOI: 10.1016/j.cell.2014.11.034.
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Hormonhaushalt

Insulinsensitivität: 5 unbequeme Wahrheiten über die du dir im Klaren sein solltest

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 28.11.2019)

Oft analysiere ich meine Mitmenschen und schaue mir ihr (Ess-)Verhalten an. Speziell der Ü40-Menschen. Ich frage mich dann oft: Wie überleben die eigentlich? Der Großteil dieser Menschen weiß womöglich gar nichts über Mikronährstoffe — ja gut, Magnesium hilft bei Krämpfen … Aber das war’s auch schon.

Insulinsensitivität muss man sich erarbeiten

Wenn einem eins über die Jahre bewusst wird, dann ist es die banale Feststellung, dass ein ordentlicher Glukose-Stoffwechsel, eine ordentliche (und so wichtige) Insulinsensitivität einen hohen Preis hat. Insulinsensitivität muss man sich (hart) erarbeiten. Das kriegt man in der Regel nicht einfach so geschenkt.

Als ich zum ersten Mal (nach fünf Jahren Low- to No-Carb-Ernährung) wieder Kohlenhydrate essen wollte, erwachte ich bitterböse. Gefühlt kein einziges Gramm fand den Weg in den Muskel. Es war nie wieder so wie früher — jeder Sportler kennt sich hier bestens aus. Der Muskel sollte warm und prall werden … und so weiter. Im Gegenteil: Ich erntete stattdessen alle Symptome, die man dem metabolischen Syndrom zuordnen könnte. Also zum Beispiel (zu) hohe Triglycerid-Werte. Es hat mich Monate, wenn nicht Jahre gekostet, bis ich verstand, woran das lag.

Insulinsensitivität verabschiedet sich schnell

Schon niedrige Mengen Zucker (z. B. eine Banane) und ich kann einen großen Glukose-Load danach vergessen. (Anmerkung: Mittlerweile überhaupt kein Problem mehr!)

  • Höhere Mengen des (raffinierten) Haushaltszuckers beeinflussen die Insulinsensitivität negativ. Nicht nur via Harnsäure, obwohl das die wohl prominenteste Ursache ist – höhere Mengen Zucker können auf mitochondrialer Ebene das Insulin-Signaling stören.
  • Eine kohlenhydratarme, fettreiche Mahlzeit reicht, und das Insulin-Signaling verabschiedet sich, zumindest zeitweise, was glücklicherweise durch eine kohlenhydratlastige Mahlzeit schnell rückgängig gemacht wird („physiologische Insulinresistenz„).
  • Ein stressiger Tag im Büro? Dann bleibt oft sogar die Speichelproduktion im Mund aus, wenn das Essen vor einem steht.
  • Eine kurze Nacht … und du bist am Tag danach ein bisschen insulinresistenter.
  • Zehn Kilo zu viel Speck? Und schon …

Du siehst: Es kann ein bisschen kompliziert sein.

Insulinsensitivität muss man sich machen

Aus leidvoller Erfahrung weiß ich, dass ein einfacher Chrom- oder Mangan-Mangel (aber auch: Kupfer-, Zink- oder Selen-Mangel) ausreicht, um die Wirkung des Insulins herabzusetzen. Ich behob einige Mängel – und der Körper reagierte wieder besser auf Glukose. Das heißt, auch die Mikronährstoff-Verfügbarkeit im Körper hat Einfluss darauf, wie gut deine Zellen auf das Hormon Insulin ansprechen.

Deshalb verstehe ich, warum Starch Solution (ein Buch) funktioniert: Glukose — ganz alleine — ist ein ganz hervorragendes Substrat und macht überhaupt keine Probleme. Ganz im Gegenteil.

  • Wenn die Voraussetzungen geschaffen sind (s. Stoffwechsel-Buch)
  • Wenn ich dem Glukose-Stoffwechsel kein Bein stelle, indem ich zu fettreich- oder zu zuckerreich esse (hier sollte jeder seine ganz eigene Toleranzgrenze herausfinden!)

Das ist der Punkt. Die Menschen der Blue Zones machen das vermutlich unbewusst richtig. Oder die Tarahumara, um ein bekanntes Beispiel anzuführen. Wer mal genau analysiert, der wird das feststellen.

Stattdessen: Die vielen Ü40-Leute, die ihren Tag mit Kuchen oder dem Butter-Toast beginnen, die das süße Teilchen zwischendurch essen, Mittags in der Kantine die Nudeln, die von der Dame — des Geschmackes halber — noch schön eingeölt wurden und dann in der fetten Hackbolognese schwimmen – und sich dann über die schlechte Insulinwirkung bzw. die beginnende Insulinresistenz wundern.

Hochverarbeitetes Essen. Dort fehlen oft die vielen (essentiellen) Stoffe, die wir brauchen, damit das Insulin reibungslos wirken kann. Nichts! Kein Chrom, Mangan, Inositol, Magnesium … viele dieser Menschen essen ja nicht mal mehr Leber (Vitamin A). Das Verhältnis zwischen Kalorien und Mikronährstoffen stimmt nicht mehr. Im schlechtesten Falle wird dies durch eine erhöhte Energiezufuhr zu kompensieren versucht, was der Insulinsensitivität wiederum abträglich ist.

Insulinsensitivität wird heute ersetzt durch einen dominanten Fettstoffwechsel

Der Großteil der Menschen hat einfach Glück, dass es einen „günstigen“ Fettstoffwechsel gibt. Der versorgt vielleicht nicht das Gehirn, aber den restlichen Körper. (Bis es dann später, so ab 60, heißt: Diabetes des Gehirns. Dann stimmt das Insulin-Signaling nicht mal mehr im wichtigsten Organ des Körpers.) Der Fettsäure-Stoffwechsel kostet wenig. Fettsäuren durchlaufen viel weniger Reaktionsschritte, brauchen weniger Cofaktoren (Vitamine und Co.) und werden von Zellen ziemlich problemlos aufgenommen.

Für einen guten Glukose-Stoffwechsel muss man stattdessen gut versorgt, man könnte auch sagen: gut ernährt sein. Nicht im Sinne von gefüllten Fettdepots, sondern im Sinne einer mikronährstoffreichen Ernährung. Nur dann kann und wird der Glukose-Stoffwechsel (und entsprechend: Insulin-Stoffwechsel) ordentlich funktionieren. Die Natur hat den guten Insulin- und Glukose-Stoffwechsel also für die gut Versorgten vorgesehen — in Zeiten des Mangels (z. B. bei Hungersnot) kann dieser extrem wichtige „Luxus“ einfach ausgeknipst werden. Ein einfacher Magnesium-Mangel reicht aus.

Es verwundert also nicht, dass gerade der Durchschnittsdeutsche später seine No-Carb-Ernährung so liebt. Er streicht die paar Kohlenhydrate (oft Zucker), die er sowieso nicht verträgt, einfach aus dem Speiseplan. Der (schlechte) Energiestoffwechsel bleibt derselbe. Der Mensch rettet oder flüchtet sich einfach in das, was übrig bleibt. Und das ist nun mal der dauerhaft dominante Fettstoffwechsel, der dann freilich besser wird – und das fühlt sich gut an, klar.

Insulinsensitivität wiederherstellen? Nicht durch „chronisch No-Carb“

Der angehende Doktor des Videos im letzten Artikel bringt das gut auf den Punkt.

Der No-Carb-Stoffwechsel ist der Diabetiker-Stoffwechsel minus Glukose.

Und darauf sind dann viele Leute stolz. Als wäre das der heilige Gral, den sie gerade gefunden hätten. Als gäbe es nur dieses Heilmittel. Eine ketogene Diät heilt den Diabetes durch ein bloßes Senken des Blutzuckers nicht.

Denn von Heilung ist das maximal weit entfernt. Du kannst einen Glukose- und Insulin-Stoffwechsel nicht heilen, indem du die ihn nicht benutzt. Angemerkt: Ich bin auch dafür, dass jemand akut sein Leben rettet, indem er den Zucker streicht. Keine Frage. Temporär eingesetzte ketogene Diäten können wirklich helfen! Das ändert aber nichts daran, dass der körpereigene Anabolismus unterdrückt bleibt und die heilenden Signale, ausgehend einem funktionierenden Insulin-Signaling*, nicht mehr wirken dürfen.

* Einschub: Manchen ist das nicht ganz klar. Auch das tolle, Stammzell-aktivierende IGF-1 wirkt zum Großteil über das Insulin-Signaling. Das heißt zwei Gründe: Der IGF-Rezeptor ist dem Insulin-Rezeptor so ähnlich, dass sie oft eine „Partnerschaft“ eingehen, um die Zelleffekte herbeizuführen. Darüber hinaus haben beide, der Insulin- und der IGF-Rezeptor, gleiche downstream targets (z. B. IRS1) und aktivieren so beide den anabolen Signalweg. Wer also insulinresistent ist, egal ob physiologisch oder pathologisch, der knipst nicht nur heilende Effekte des Insulins aus, sondern auch die der Wachstumshormone. Denn: Nicht nur IGF-1 wirkt über den anabolen Signalweg, sondern auch das so bekannte „Somatotropin“ (HGH). Davon kann ich ein Lied singen. Spätestens dann, wenn man sich morgens nach einem normalerweise erholsamen Schlaf wie verprügelt fühlt, sollte man mal an das Insulin-Signaling denken. Denn wahr ist auch: Ein besseres Insulin-Signaling sorgt für einen wesentlich erholsameren Schlaf. (Es bringt nichts, das Wachstumshormon stimulieren zu wollen, aber gleichzeitig gar nicht empfänglich dafür zu sein.)

Eine ketogene Diät „heilt“ den (Typ-2-)Diabetes nur, wenn durch eine negative Energiebilanz dafür gesorgt wird, dass überschüssiges Körperfett verbrannt wird – und sich die Mikronährstoffdichte erhöht. Doch nur, wenn begriffen wird, dass auch eine physiologische Insulinresistenz eine Insulinresistenz ist, kann eine gute Insulinsensitivität nachhaltig wiederhergestellt werden. Denn dann wird man ketogene Diäten nur noch temporär und nicht mehr dauerhaft nutzen.

PS: Manche Leser gucken nach solchen Statements dann oft etwas verwirrt aus der Wäsche. Hier sagen wir dieses, dort jenes. Ja klar: Wer stark übergewichtig ist, der streicht erst mal alles vom Speiseplan. Kohlenhydrate und Fette. Dann bleibt am Ende halt nur Protein und Gemüse übrig. Du erinnerst dich? Lean, green, marine? Und dann, später, werden Substrate via Nahrung wieder ins System geschleust — nach und nach. Und letztlich ist „Stoffwechsel“ etwas sehr Individuelles. Nur eine Sache nicht: extrem.

Häufige Fragen zu Insulinsensitivität

Was ist Insulinsensitivität?

Insulinsensitivität beschreibt die Fähigkeit einer Zelle, die optimale Wirkung des Insulins innerhalb der Zelle zu entfalten. Je besser Insulin wirkt, umso weniger Insulin wird benötigt. Daher sind niedrige Insulin-Spiegel ein Zeichen für eine gute Insulinsensitivität.

Wie kann ich Insulinsensitivität wiederherstellen?
  • Überschüssige Fettmasse reduzieren (wichtigster Punkt)
  • Sport treiben Mikronährstoffreich (Chrom, Mangan, Zink und Co.) essen
  • Industriezucker meiden
  • Ausreichend schlafen
  • Stresslevel niedrig bzw. moderat halten
  • Nicht zu viel Fett essen
  • Nicht zu wenige Kohlenhydrate essen (physiologische Insulinresistenz)
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Fette

Entzündungen: So tötet dich dein Essen

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 01.07.2019)

Ok, ok – die Überschrift kommt etwas reißerisch daher.

Dennoch sind wir uns mittlerweile alle bewusst darüber, dass Entzündungen das eigentliche Übel sind. Egal, welche Krankheit wir studieren. Nun muss man die Thematik differenziert betrachten, weil Entzündungen nicht per se schädlich, sondern wichtig sind. Dennoch sollte sich eine Entzündung vorrangig ergeben, wenn es nötig ist, zum Beispiel bei Pathogenbefall.

Viele, die sich heute im Gesundheitsinternet bewegen, fragen sich, wie sie Entzündungen in ihrem Körper coolen können.

Der böse Bub wurde schnell gefunden und lange Zeit galt das Kohlenhydrat als Schuldiger. Dass das natürlich völlig undifferenziert und somit Quatsch ist (ein Blick nach Kitava oder in die Blue Zones reicht), ist – zumindest uns – klar.

Lange weiß man, dass Fett-Mahlzeiten Entzündungen induzieren. Das wusste schon der berühmte Biochemiker Dr. Barry Sears, der auch den Mechanismus erklärt. Gesättigte Fettsäuren binden an sogenannte Toll-ähnliche (toll-like) Rezeptoren, die dann das Immunsystem feuern. Toll-ähnliche Rezeptoren erkennen normalerweise Eindringlinge, wie zum Beispiel Bakterien, und feuern entsprechend das Immunsystem, um das Pathogen zu töten. Man kann sich vorstellen, dass es nicht zielführend ist, wenn das Immunsystem feuert, obwohl kein richtiger Feind da ist.

Aber ich weiß … Gesättigte Fettsäuren sind ganz toll, total gesund.

Die Studie

In der folgenden Arbeit wurde nun eine neue Hypothese aufgestellt und auf ihre Gültigkeit hin überprüft. Forscher vermuten, dass Bakterienbestandteile (zum Beispiel sogenannte Lipopolysaccharide) im Essen zu finden sind, die ins Blut gelangen und dort eine Immunreaktion auslösen.

Dazu analysierten die Forscher, welche Nahrungsmittel Bestandteile enthalten, welche die vorhin genannten Toll-ähnlichen Rezeptoren aktivieren und, entsprechend, eine Immunreaktion hervorrufen. Auch das kann man anhand der Immunzellen-Zytokin-Produktion (TNF-alpha und Interleukin-6) messen.

Entzündungen Studie Grafik 1 Entzündungen Studie Grafik 2

Entzündungen Studie Grafik 3

Zu sehen ist: Die wesentlichen Entzündungsverursacher sind hier Milchprodukte, Schokolade und Fleisch. Allerdings handelt es sich dabei um Hackfleisch.

Die Forscher zeigten darüber hinaus, dass die Bakterienbestandteile, die Entzündungen verursachen, zum Beispiel auch Säure-Behandlung oder Kochen überstehen. Außerdem zeigten sie auf, welche Nahrungsbestandteile die Aufnahme fördern (z. B. Fett) oder hemmen (z. B. Ballaststoffe).

Wie relevant die Ergebnisse für unseren Alltag sind, können wir hier freilich nicht feststellen. Aber sie geben Hinweise. Denn der gute Deutsche, der in sehr vielen Mahlzeiten ebendiese Nahrungsmittel nutzt, stirbt letztlich an Arteriosklerose, Insulinresistenz und Krebs. Alle diese Krankheiten kann man durch niedriggradige Entzündungen induzieren, also das, was da oben gezeigt wurde.

Schmunzeln, wenigstens ein bisschen, musste ich bei folgenden Zitaten:

For example, Jay et al.(41) showed that freshly purchased beef mince can contain up to 7·4mg LPS/g, and Gehring et al.(40) showed that milk can contain between 1 and 100 ng LPS/ml.

For example, while the ingestion of cream induced postprandial endotoxaemia and circulating inflammatory markers in human subjects, ingestion of isoenergetic orange juice or glucose drinks did not(8). In contrast to a high-fat high-carbohydrate meal, which was shown to increase endotoxin levels and circulating mononuclear cell expression of TLR2 and TLR4, a meal rich in fibre and fruit did not(7). The consumption of orange juice also appeared to reduce the postprandial increases in circulating endotoxin and inflammatory markers induced by a high-fat meal(9)

Da steht:

  • Frisch gekauftes Hack enthält eine große Menge an Lipopolysacchariden, also Bakterien-Stoffe, die Entzündungen induzieren
  • Auch Milch enthält, wie durch eine andere Wissenschaftlergruppe dargestellt, LPS

„Butter“ bei die Fische: Butter ist hoch konzentriertes Milchfett. Wer den Artikel hier in der Gänze gelesen hat, der wird sicher das denken, was ich auch denke.

Weiter steht geschrieben:

  • Während Sahne zu systemischer Entzündung führt, passiert bei isokalorischer Zufuhr von Orangensaft und Glukose (Traubenzucker) … nichts
  • Im Gegensatz dazu: Eine kohlenhydratreiche Mahlzeit, die viel Fett enthält, lässt auch Entzündung entstehen
  • Bei Ballaststoffen und Früchten passierte nichts
  • Gibt man Orangensaft zu einer Fett-reichen Mahlzeit, wird die Entzündungsreaktion abgeschwächt

Ja, genau das meine ich immer, wenn ich sage, dass Kohlenhydrate per se, in der natürlichen Matrix, überhaupt kein Problem darstellen, sofern Insulin-Sensitivität gegeben ist. Gesättigtes Fett, auch in seiner „natürlichen Matrix“, hier: Sahne, fördert Entzündungsreaktionen, a) via TLR-Bindung und b) via PAMP*

(* Pathogen Associated Molecular Patterns: z. B. Lipopolysaccharide)

Es wirkt auf mich daher aberwitzig, wenn mir manche Leute Mails schicken und aus ihrem Glauben heraus auf Studien verweisen, wo gezeigt wird, dass die Zufuhr von Weißmehlprodukten bei Insulinresistenten zu Entzündungen führt, was dann repräsentativ sein soll für die gesamte Bevölkerung. Natürlich kann ich dem- oder derjenigen nicht jedes Mal sagen, dass es dafür extra lange Mathematik-Semester, u. a. mit Statistik, gibt, wo man lernt, solche Studienaussagen richtig einzuordnen. Im Zeitalter des Jeder-hat-Zugang-zu-allem ergeben sich auch, leider, viele Probleme. Dunning und Kruger lassen grüßen.

Ich glaube, jetzt wird deutlich, warum ich mir in aller Regelmäßigkeit an den Kopf fasse, wenn Leute sich Butter in den Kaffee kippen. Chris Eikelmeier hat dazu ein gutes Video gepostet, das es, in seiner direkten Art, ziemlich rasch auf den Punkt bringt.

Quelle: Erridge, Clett (2010): „The capacity of foodstuffs to induce innate immune activation of human monocytes in vitro is dependent on food content of stimulants of Toll-like receptors 2 and 4“. In:British Journal of Nutrition. 105 (01), S. 15-23, DOI: 10.1017/s0007114510003004.

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Mitochondrien

So wertvoll sind deine Mitochondrien

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 10.01.2019)

Zyklen braucht es. Darüber sind wir uns, glaube ich, alle einig.

Ich schreibe daher bewusst immer die gleichen Wörter hin, so wie:

„Es ist der chronische Aspekt einer Intervention, der schadet.“

Zugegeben: Ein wenig populistisch – aber sehr treffend und einprägsam, wie ich finde. Denn gerade im Zeitalter der Ernährungsformen, an die wie an eine Religion geglaubt wird, sollten wir uns immer vor Augen führen, dass gerade Ernährungskonzepte dazu verleiten, etwas zu stur, zu penetrant und zu chronisch zu praktizieren. Sicher wird sich auch das in Zukunft ändern und ich denke, der Paläo-Ansatz greift diesen Aspekt durchaus gut auf, zumindest solange es nicht nur heißt: „Streiche die Kohlenhydrate und alles wird gut.“

PGC-1alpha macht Mitochondrien und Insulin-Sensitivität

Im edubily-Zentrum steht die Insulin-Sensitivität, also die Fähigkeit, optimal auf dieses Hormon zu reagieren. Denn das sorgt dafür, dass die – so wichtige! – Insulinwirkung gegeben ist, der Insulin-Wert an sich aber schön niedrig bleibt. Genau das ist metabolische Kontrolle. Oder, ein wenig einfacher formuliert, die (Fein-)Justierung des eigenen Stoffwechsels.

Ganz wesentlich hierbei ist der Schalter, der die Mitochondrien vermehrt: PGC-1alpha. Handbuch- und Energie-Guide-Leser kennen sich hier bestens aus, denn PGC-1alpha ist und war Hauptthema der beiden (E-)Bücher.

Mitochondrien dirigieren die systemische Stoffwechselgesundheit

Die Anzahl und die Funktion der Mitochondrien steuern maßgeblich nicht nur die zelluläre Gesundheit, sondern auch die systemische Gesundheit, also die Gesundheit des ganzen Körpers. Denn die Hormone, um die wir uns kümmern (Leptin, Insulin, Glukagon etc.), orientieren sich freilich an der Umsatz-Stärke der Zelle, die wiederum zu weiten Teilen durch die Mitochondrien-Funktion gesteuert wird.

Ein einfaches Beispiel: Erhöhen wir den zellulären Energie-Umsatz beispielsweise durch Sport, wird die Zelle extrem aufnahmefähig und aufnahmebereit im Hinblick auf Nährstoffe. Führen wir nun Kohlenhydrate (oder andere Substrate) zu, haben diese eine geringe Verweildauer im Blut. Auch die Insulin-Sensitivität steigt beträchtlich, weswegen wir sehr viel weniger oder gar kein Insulin mehr benötigen, um die Substrate an die richtigen Orte zu dirigieren.

Im basalen Zustand wird dieser Substrat-Flux natürlich nicht nur durch Sport reguliert (wer sitzt schon den ganzen Tag auf dem Ergometer?), sondern durch den Umsatz in den Mitochondrien. Voraussetzung dafür sind die Mitochondrien. Denn nur dort wird Energie umgesetzt, nur dort kann ATP entstehen oder Energie „hergeschenkt“ werden via Uncoupling.

Mitochondrien: Stoffwechsel-Turbo und Geheimnis von weltbesten Crossfittern

Gestern sprach ich zu diesem Thema mit einem engen Freund. Der ist, seit ich denken kann, schlank, schon immer athletisch. Er sagte, selbst wenn er gerade nicht trainiert, könne er nicht zunehmen. Es geht nicht. Stattdessen würden seine Muskeln nach Mahlzeiten und auch nachts, eine enorme Hitze produzieren*.

* Ein hoher Substrat-Flux in den Mitochondrien, insbesondere ein hoher Fettsäure-Flux, begünstigt das mitochondriale Uncoupling, wobei Energie, salopp formuliert, verschwendet und in Form von Wärme frei wird. Damit dieses Spektakel aber überhaupt funktioniert, müssen Mitochondrien da und voll funktionsfähig sein.

Ich darf anmerken, dass genau dieser Herr bei allen Ausdauertests vorne weggerannt ist und heute einer der besten Crossfitter Deutschlands ist, also mittlerweile auch Muskeln hat. Wen wundert das? Die besten Crossfit-Athleten, so scheint es, vereinen eine unfassbare Kraftleistung mit einer starken Ausdauerkomponente. Einer der besten Crossfitter überhaupt, Rich Froning, verfügt über einen VO2max** (Maß für die Ausdauerleistung) von fast 74. Das ist Tour-de-France- und Ironman-Champion-Niveau.

** Der VO2max-Wert gibt an, wie hoch die Sauerstoffaufnahme-Kapazität des Sportlers ist. Diese ergibt sich aus mehreren Faktoren, wobei die Herzleistung und die mitochondriale Kapazität Hauptkomponenten sind. Hohe VO2max-Werte misst man üblicherweise bei Top-Ausdauerathleten. Klassische Beispiele hierfür sind Lance Armstrong und Jan Ulrich.

Was ich damit sagen will: Das, was mein Freund hier erlebt, sind funktionierende Mitochondrien. Damit geht eine enorme Kapazität einher, Substrate zu verstoffwechseln. Es sind genau diese Tierchen, die in Studien resistent gegen Fettleibigkeit, also „diet-induced obesity“ sind. Das hat genau einen Grund: Mitochondrien.

Wer also gesunde, funktionierende Mitochondrien besitzt, hat sicher auch einen gesunden (Energie-)Stoffwechsel, auch auf hormoneller Ebene. Denn Energie-Umsatz dirigiert, wie oben beschrieben, die komplette hormonelle Situation rund um Insulin und Co., entsprechend Insulin-Sensitivität.

PGC1-alpha braucht Insulin: Sowohl wenig, als auch viel

Wir haben gelernt, dass wir PGC-1alpha dadurch anschalten können, dass wir Insulin senken. Zum Beispiel durch Kohlenhydrat-Verzicht, Sport oder Kalorienrestriktion. Leider, so scheint es, ist das nur die halbe Wahrheit, denn:

Schaltet man den Insulin-Rezeptor aus (=> Insulin kann nicht mehr wirken), geht leider auch das PGC-1alpha-Signaling zu weiten Teilen flöten.

PGC-1alpha vermehrt Mitochondrien und erhöht den Substrat-Flux, insbesondere den Fettsäure-Flux. Dadurch werden wir insulinsensitiver, aber nur wenn dann auch Insulin ansteigen und wirken darf, nur dann bleibt uns auch das Insulin-Signaling erhalten.

Das bedeutet auch: PGC-1alpha ist Voraussetzung dafür, dass die Zelle anabol werden kann, da PGC-1alpha die Insulin-Sensitivität überhaupt erst gewährleistet.

Hier, so schreiben die Autoren, integriert PGC-1alpha die mitochondriale Regulation und die Bioenergetik der Muskelzelle. 

Na, wenn das keine beeindruckende, erhellende Wissenschaft ist … weiß ich auch nicht mehr weiter 🙂 Uns wird abermals vor Augen geführt, wie wichtig ist es, Zyklen einzubauen, um die volle Entfaltung einer jeweiligen Wirkung hervorzurufen. In diesem hier geschilderten Fall: Insulin sollte nicht chronisch erhöht sein (Insulin-Resistenz!). Aber wir brauchen Insulin, damit Mitochondrien gesund bleiben und der Muskel anabol sein darf.

Literatur:

Pagel-Langenickel, I.; Bao, J.; Joseph, J. J. u. a. (2008): „PGC-1  Integrates Insulin Signaling, Mitochondrial Regulation, and Bioenergetic Function in Skeletal Muscle“. In: Journal of Biological Chemistry. 283 (33), S. 22464-22472, DOI: 10.1074/jbc.m800842200.

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Kohlenhydrate

„Ich vertrage keine Kohlenhydrate“: Hier ist die Lösung

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 01.07.2019)

Kein anderes Thema beeindruckt mich in den letzten Wochen derart.

Über Insulin-Sensitivität haben wir wahrlich oft gesprochen. Es gibt sehr viele Möglichkeiten – Möglichkeiten, warum Insulin-Resistenz entsteht und Möglichkeiten, diese umzukehren, wieder normal auf das Hormon Insulin zu reagieren und, ganz wichtig, „Kohlenhydrate zu vertragen“.

In ein besonderes Licht rückte dabei Eisen in den letzten Wochen.

Eisen ist wahrlich ein besonderes Atömchen. In vielerlei Hinsicht.

Wir müssen den Eisen-Stoffwechsel studieren

Doch wollen wir zügig zum Punkt kommen.

Wir haben bereits vor Monaten über die Eisen-Wirkung berichtet: in unserem Trainingsguide. Auch in den letzten Wochen ist ein Artikel zum Thema Eisen in Relation zur Insulin-Sensitivität bei uns erschienen. Wie es mir scheint, wurde darüber im deutschen Internet noch nicht publiziert. Meine Meinung: Es wird Zeit.

Vor mir liegt eine beeindruckende Arbeit, die mir persönlich aufzeigt, dass die vielen Hinweise und Vermutungen stimmen.

Man könnte es in etwa so formulieren:

Eisen reguliert die Fähigkeit, auf das Hormon Insulin anzusprechen, entsprechend die Fähigkeit, Glukose aufzunehmen und als Substrat zu oxidieren. 

Kommen wir zur Arbeit. Was wurde dort gemacht? Es ist schlicht eine Beweisführung der besonderen Art, weil die Wissenschaftler sehr willig waren, diverse Experimente (nicht nur eins) durchzuführen. Aber nun los:

HIF-1α reguliert Glukose-Stoffwechsel

Zunächst einmal das übliche Prozedere. Eine Leber-Zelle eines Tieres wird untersucht. Die Forscher nutzten einen Eisen-Chelator (Substanz, die Eisen bindet und unbrauchbar macht), um der Zelle freies Eisen zu rauben. Es wurden einige Experimente durchgeführt, die zu folgendem Schluss kamen:

Die Zelle bildete nicht nur mehr Insulin-Rezeptoren-RNA (Vorstufen des Proteins), sondern auch mehr Glut1-Transporter, Glukose-Transporter.

Dies ging einher mit einer deutlichen Erhöhung des HIF-1α, dem hypoxia-inducible factor.

Reden wir zunächst über diesen Hypoxie-Faktor: Das ist ein Protein, das aktiv wird, wenn, relativ betrachtet, der Sauerstoffgehalt der Zellen abnimmt. Das klingt alles andere als toll, ist aber wichtig: So spielt HIF-1α eine wesentliche Rolle bei der Sport-induzierten zellulären Anpassung, aber auch, ganz modern, bei dem Glukose-Sensing der ß-Zellen der Bauchspeicheldrüse. In anderen Worten: HIF-1α muss vorhanden sein, sodass die Bauchspeicheldrüse überhaupt erkennt, dass sie Insulin produzieren soll. Nun scheint es so, als ob HIF-1α durch die Eisen-Konzentration reguliert wird. Ergibt Sinn, da Eisen für gewöhnlich Sauerstoff bindet und so der Zelle als Marker dient. Tatsächlich wird HIF-1α destabilisiert durch Eisen und Sauerstoff, im Umkehrschluss stabilisiert durch einen relativen Konzentrationsabfall einer der beiden Komponenten. Wichtig ist, dass klar ist, dass es immer Spektren sind. Es gibt kein An- und Ausschalter. Hieße: Ein bisschen weniger Eisen = ein bisschen mehr HIF-1α.

HIF-1α also, so scheint es, reguliert im Umkehrschluss die Glukose-Aufnahme via Erhöhung der Insulin-Rezeptor- und Glukosetransporter-Konzentration. Auch das ergibt durchaus Sinn. Erklärt zum Beispiel hier.

Eisen reguliert Insulin-Rezeptor-Funktion und anabole Downstream-Targets

Weitere Untersuchungen ergaben erneut, dass Eisen-Depletion zur deutlichen Erhöhung der Insulin-Rezeptor-Konzentration führt. Doch nicht nur das, auch die Insulin-Bindung an den Rezeptor war deutlich besser. Umgekehrt verschlechterte die Eisen-Gabe die Insulin-Bindung deutlich!

Auch wurde bestätigt, was wir alle erahnen konnten: Der anabole Signalweg war aktiver (PI3K/Akt-Weg), erneut wurde gezeigt, dass die Glukose-Transporter-Konzentration dramatisch höher war und, ganz wichtig, auch die glykolytischen Enzyme wurden entsprechend nach oben reguliert.

Im Tier: Eisen steuert den Glukose-Stoffwechsel

Wie gesagt, die Forscher gaben sich Mühe. Es folgte noch ein In-Vivo-Modell. Das ist der wichtigste Teil.

Zwei Gruppen Ratten. Die eine Gruppe wurde mit unserem Eisen-Chelator behandelt. Die Körpergewichte unterschieden sich nicht deutlich. Die Eisen-Chelator-Gabe halbierte den Leber-Eisen-Gehalt und halbierte den Blut-Eisen-Gehalt (spielt für uns sowieso keine Rolle, da Ferritin der Marker der Wahl ist). Der Hämatokrit-Wert sank zwar, aber nicht sehr deutlich, es bleibt fraglich, ob die Tiere eine Anämie entwickelten.

Der Punkt ist:

  • Niedrigere Nüchtern-Blutzucker-Werte
  • Nahezu halbierte Insulin-Werte
  • Bis zu 10-mal (!!) mehr Glukose-Transporter-RNA (Vorstufe des Proteins)
  • Die Insulin-Rezeptor-Dichte lag nun bei 600 % (!!)
  • HIF-1α-Konzentration verdoppelte sich
  • Der anabole Signalweg (gemessen: Akt und Co.) war deutlich aktiver

(Grafik: A, B, C, D, weiße Balken: ohne Eisen-Chelator, schwarze Balken: mit Eisen-Chelator.)

Blutzuckerwerte nach Eisenchelator

In einem weiteren In-Vivo-Modell, dieses Mal wurden die Tierchen gemästet, war die Glukose-Toleranz der Eisen-Chelator-Gruppe dramatisch verbessert. Durchgeführt wurde ein Glukose-Toleranz-Test: Nach 120 Minuten betrug die Blutglukose-Konzentration der Eisen-Chelator-Gruppe nur einen Bruchteil der Kontrollgruppen-Konzentration und eine Eisen-Supplementation erhöhte sogar diese Werte noch (Grafik: E). Wichtig ist, dass in diesem Modell typischerweise eine Insulin-Resistenz entsteht, freilich einhergehend mit einer Glukose-Intoleranz. Hier also zeigt sich, dass Eisen-Depletion diese Effekte zumindest teilweise puffern kann.

Zusammengefasst

Zusammenfassen kann man die Ergebnisse wie folgt:

Glukose und Eisen

Diese Ergebnisse sind in ihrer Aussage vollkommen konform mit anderen Studien-Resultaten. Die Ergebnisse legen nahe, dass Eisen alleine ganz signifikant den Glukose-Stoffwechsel reguliert und steuert. Dies gilt sowohl für diese Modelle, als auch für In-Vivo-Situationen im Menschen, denn auch hier wurde Ähnliches gezeigt, in ähnlichem Ausmaß – das Gute: Ohne dabei eine Anämie bzw. einen massiven Mangel zu induzieren.

Eisen-Stoffwechsel: Ein Kandidat, um Gesundheit zu „lenken“

Systemisch betrachtet bringt mich das zu unserer heutigen Ernährungslandschaft. Wir, Menschen der Western Society, wundern uns über die Fähigkeit diverser Kulturen, exorbitante Mengen an Kohlenhydraten zu verzehren, ohne dabei die klassischen Symptome zu erfahren, die wir hier angeblich aufgrund des Kohlenhydrat-Konsums erfahren. Nun glaube ich, dass manche Menschen sich daraus eine selbsterfüllende Prophezeiung bauen und ihre Glukose-Toleranz nachhaltig zerschießen, wenn sie zu einer reinen Fleisch-basierten Ernährung switchen. Umgekehrt nämlich, da muss ich direkt an die Blue Zones denken, schaufeln diese Menschen vermutlich nicht nur weniger Häm-Eisen (= beste Bioverfügbarkeit) in sich hinein, sondern nutzen auch die Vorteile der Phytinsäure, die vermutlich als In-Vivo-Chelator fungiert. Auch Grüntee via EGCG wirkt so.

Spinnen wir das Konstrukt weiter und sehen die vielen Verbindungen, wird klar, dass man mit Eisen vorsichtig umgehen sollte. So ist Eisen involviert in vielerlei Pathogenesen, insbesondere auch bei der so gefürchteten Alzheimer-Erkrankung. Tatsächlich lassen sich viele Gesundheitseffekte, die durch Kalorienrestriktion hervorgerufen werden, durch Eisen-Restriktion mimen – zumindest in Modell-Organismen. So auch die Länge der Lebensspanne. Kalorienrestriktion verringert auch die Eisen-Konzentration des Gehirns, die mit zunehmenden Alter steigt.

Ich finde, dieses Beispiel ist großartig, um zu demonstrieren, worum es uns eigentlich geht. Gesetze dahinter erkennen. Den Körper erkunden, wissen, wann, wie und warum etwas ist, wie es ist.

Wer also keine „Kohlenhydrate verträgt“, aber einen Ferritin-Wert von 150-200 hat, der … na ja, weiß nun Bescheid.

Bevor wir dieses Kapitel vorerst abschließen, will ich anmerken, dass man diese Ergebnisse auch zur Kenntnis nehmen und … Low-Carb leben kann. Mit hohen Eisen-Werten. Kein Problem. Aber der basale Anabolismus ist weniger stark ausgeprägt und die Glukose-Toleranz deutlich eingeschränkt. Soll heißen: Nicht lästern über die schlechten Kohlenhydrate, während man selbst alles andere als die optimalen Bedingungen für eine optimale Glukose-Utilisation mitbringt.

Und der vegane Bodybuilder … macht wohl mehr richtig als bisher gedacht 🙂 Zumindest in puncto Glukose-Toleranz.

Literatur 

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Cheng, Kim; Ho, Kenneth; Stokes, Rebecca u. a. (2010): „Hypoxia-inducible factor-1α regulates β cell function in mouse and human islets“. In: Journal of Clinical Investigation. 120 (6), S. 2171-2183, DOI: 10.1172/jci35846.

Cook, Christopher I; Yu, Byung Pal (1998): „Iron accumulation in aging: modulation by dietary restriction“. In: Mechanisms of Ageing and Development. 102 (1), S. 1-13, DOI: 10.1016/s0047-6374(98)00005-0.

Dongiovanni, Paola; Valenti, Luca; Ludovica Fracanzani, Anna u. a. (2008): „Iron Depletion by Deferoxamine Up-Regulates Glucose Uptake and Insulin Signaling in Hepatoma Cells and in Rat Liver“. In: The American Journal of Pathology. 172 (3), S. 738-747, DOI: 10.2353/ajpath.2008.070097.

Jellinger, K.; Paulus, W.; Grundke-Iqbal, I. u. a. (1990): „Brain iron and ferritin in Parkinson’s and Alzheimer’s diseases“. In: J Neural Transm Gen Sect. 2 (4), S. 327-340, DOI: 10.1007/bf02252926.

Mandel, S et al. „Green tea catechins as brain-permeable, non toxic iron chelators to “iron out iron” from the brain.“ Oxidative Stress and Neuroprotection (2006): 249-257.

Massie, Harold R.; Aiello, Valerie R.; Williams, Trevor R. (1993): „Inhibition of iron absorption prolongs the life span of Drosophila“. In: Mechanisms of Ageing and Development. 67 (3), S. 227-237, DOI: 10.1016/0047-6374(93)90001-8.

Schiavi, Alfonso; Maglioni, Silvia; Palikaras, Konstantinos u. a. (2015): „Iron-Starvation-Induced Mitophagy Mediates Lifespan Extension upon Mitochondrial Stress in C. elegans“. In: Current Biology. 25 (14), S. 1810-1822, DOI: 10.1016/j.cub.2015.05.059.

Weinreb, Orly et al. „Neuroprotective molecular mechanisms of (−)-epigallocatechin-3-gallate: a reflective outcome of its antioxidant, iron chelating and neuritogenic properties.“ Genes & nutrition 4.4 (2009): 283-296.

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Hormonhaushalt

Chrom: Für die Insulinsensitivität und gegen Depressionen

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 22.11.2019)

Die Boys von edubily unterzogen sich einem Haarmineraltest – das ist der, den man bei uns im Shop finden kann, versteht sich.

Haarmineral-Test: Chrom & Quecksilber

Uns wurden knallhart unsere Stärken und unsere Schwächen vor Augen geführt, natürlich bezogen auf die Mikronährstoff-Verfügbarkeit.

Leider auch im Hinblick auf die Schwermetallbelastung, was wie die Faust aufs Auge passt. Durch den hohen Thunfisch-Konsum (täglich 1-2 Dosen) gab es nicht nur nette Selen-Werte, sondern auch übertrieben hohe Quecksilber-Werte im Haar.

Gut zu wissen. Das mit der Schwermetallbelastung im Fisch glauben wir nun.

Was konnten wir noch sehen? Chrom niedrig. Sehr niedrig.

Chrom ist Bestandteil von Chromodulin

Also kam die Frage auf: Was macht Chrom eigentlich?

Abgesehen von schönen Felgen, macht Chrom vor allem eine Sache, die man

Chromodulin 

nennt.

Chromodulin ist ganz essentiell für eine gute Insulin-Wirkung am Insulin-Rezeptor. Drum wurde Chrom unter anderem durch Chrom-Mangel-Tiere und auch durch intravenös Ernährte bekannt, die eine ganz dramatische Insulinresistenz entwickelten, weil Chrom fehlte.

Es ist eigentlich simpel zu erklären: In Zellen gibt es ein kleines Protein (bestehend aus Aminosäuren). Dieses kleine Polypeptid lagert vier Chrom-Ionen (mit dreifacher positiver Ladung; Cr3+) ein.

Um zu verstehen, was Chrom bzw. das nunmehr Chromodulin getaufte Protein macht, rufen wir uns noch einmal in den Sinn, wie Insulin die Glukose-Aufnahme stimuliert.

Zusammengefasst: Insulin-Signaling

Insulin bindet an den Insulin-Rezeptor. Dieser sitzt quasi in der Zellmembran, wobei ein Teil nach außen ragt (das ist die alpha-Untereinheit) und einer nach innen, ins Zellinnere (das ist die beta-Untereinheit).

Dockt Insulin an den Rezeptor, sorgt das für eine sogenannte Konformationsänderung – dabei verändert sich schlicht die Struktur des Insulin-Rezeptors. Diese Strukturänderung macht etwas aktiv, was man

Tyrosinkinase

nennt.

Diese Tyrosinkinase beginnt, den Insulin-Rezeptor chemisch zu modifizieren (Phosphorylierung) – diese Modifizierung ermöglicht es, dass der Insulin-Rezeptor mit dem Zellinneren quasi kommunizieren darf.

In unserer Sprache: Die Zelle kann als Folge Glukose, also ein Kohlenhydrat, aufnehmen. In der „Umgangssprache“ heißt das dann Glukose-Toleranz oder Insulinsensitivität.

Also, noch mal: Insulin -> Insulin-Rezeptor -> Strukturänderung -> Tyrosinkinase-Aktivität -> Folgereaktionen -> Glukose-Aufnahme.

Eine schlichte Reaktionskette, wenn man so möchte.

Chrom und Insulin

In der Grafik erkennst du nochmal die alpha- und beta-Untereinheiten. Die dunkelgrünen Kreise (sechs insgesamt) an der ß-Untereinheit stellen die chemischen Modifikationen (Phosphorylierungen) dar.

Chromodulin verstärkt das Insulin-Signal

Nun wird auch ein bisschen deutlich, was Chromodulin macht.

Chromodulin reguliert die Tyrosinkinase-Aktivität.

Genauer: Es pusht die Tyrosinkinase-Aktivität um den Faktor 8.

Ich habe der Einfachheit halber sämtliche Folgereaktionen nicht beachtet – doch auch dort kommen Kinasen vor und auch diese werden durch Chromodulin stimuliert.

Und jetzt wird auch klar, warum ein Chrom-Mangel so deutlich zu Insulinresistenz führt: Insulin an sich ist wichtig – aber ohne „Verstärker“ braucht es sehr viel mehr Insulin, wenn das überhaupt ausreicht.

Gibt es noch andere Chrom-Targets?

Neben der Wirkung auf die IR-Tyrosin-Kinase, scheint Chrom auch die Membranfluidität der Zellen zu modulieren und AMPK zu aktivieren. Ersteres geschieht dadurch, dass das Chrom den Cholesterin-Anteil der Zellmembranen senkt und somit die Beweglichkeit (= Fluidität) der Zellmembran verbessert – Ähnliches wurde bereits anhand von Omega-3-Fettsäuren gezeigt.

Neben diesen klassischen körperlichen Effekten gibt es auch Evidenz, die Effekte gegen Depressionen nahelegen. Möglich psychoaktive Mechanismen sind:

  • Steigerung der Noradrenalin-Konzentration
  • Steigerung der Serotonin-Synthese
  • Steigerung der Konzentration des Serotonin-Präkursors Tryptophan
  • Steigerung der Melatonin-Konzentration

Kann ich mit Chrom meine Insulinresistenz heilen?

Aufgrund der oben angeführten biochemischen Tatsachen (!) gab es einige Versuche, beispielsweise Chrompicolinat als Therapie gegen Insulinresistenz einzusetzen. Dies gelang bisweilen mit moderatem Erfolg.

Ich wundere mich oft, warum wir Dinge falsch einsetzen und uns danach wundern, dass nichts funktioniert. Wie der von Hirschhausen beschriebene Pinguin, der an Land ja eigentlich klein, fett und total unbeweglich ist – aber in Wahrheit der beste Schwimmer auf Erden.

Chrom ist mit Sicherheit nicht der beste Schwimmer auf Erden, aber realistisch betrachtet: Wenn der Muskel mit Fettsäuren vollgestopft ist (wir erinnern uns: Viele Leser leiden an Fettsäure- und Entzündungs-induzierter Insulinresistenz), wieso soll da Chrom jetzt helfen? Wir können doch nicht ernsthaft erwarten, dass Insulinresistenz plötzlich „geheilt“ ist, weil wir mal Chrom schlucken und den Rest nicht einmal ein bisschen beachten, oder?

Umgekehrt weiß ich: Viele unter uns haben ohne Grund eine schlechte Insulinsensitivität. Hierbei geht es nicht nur um die Glukose-Toleranz, sondern auch darum, wie gut meine Protein-Synthese funktioniert, wie proteinsparend mein Körper ist und so weiter. Insulin ist heute der Todfeind vieler Menschen. Aber, wie das so ist mit Trends. Bald nicht mehr.

Das heißt: Wenn ein junger, schlanker, gesunder Mensch zu mir kommt und ständig an „brain fog“ oder ähnlichen Symptomen leidet, dann, wenn er Kohlenhydrate verspeist … dann würde ich mir zuerst einmal die Mikronährstoffe anschauen, die die Insulin-Wirkung potenzieren bzw. wie ein Insulin-Mimetikum wirken.

Also: Chrom, Lithium, Zink, Magnesium und Taurin. (Es gibt sicher weitere.)

Und ich würde mir die Mikronährstoffe angucken, die die Insulin-Wirkung hemmen.

Also: Eisen. (Auch hier gibt es sicher weitere.)

Reicht das Chrom aus der Nahrung?

Es ist unklar, ob Chromodulin abgesättigt ist bei normaler Chrom-Zufuhr. Dies scheint eher nicht der Fall zu sein.

Im Übrigen: Wie immer, eine Phytinsäure/Oxalat/Tannin/etc.-reiche Kost wird es nahezu unmöglich machen, genug Chrom zu bekommen.

Da denke ich dann immer an die ganzen Jungs und Mädels, die erst Kaffee/Grüntee trinken, danach Mandeln essen, später die schwarze Schokolade, dann den Spinat, im Anschluss … Du verstehst, oder?

Daher: Chrom-Mangel bei uns, trotz „guter Ernährung“? Wer hätte das gedacht.

Achtung vor zu viel Eisen!

Chrom wird zu den Zellen via Transferrin transportiert. Dieses Transferrin bindet allerdings auch Eisen – es konnte gezeigt werden, dass Eisen-Überladung Chrom vom Transferrin verdrängt. Eisen-Überladung (Hämochromatose) führt oft zu Diabetes und anderen Stoffwechselstörungen, den Glukose-Stoffwechsel betreffend. Es liegt nahe, dass auch der endogen induzierte Chrom-Mangel eine Rolle spielen könnte. Ob und inwieweit bleibt fraglich.

Literatur

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Chen, Y.; Watson, H. M.; Gao, J. u. a. (2011): „Characterization of the Organic Component of Low-Molecular-Weight Chromium-Binding Substance and Its Binding of Chromium“. In:Journal of Nutrition. 141 (7), S. 1225-1232, DOI: 10.3945/jn.111.139147.

Davis, C. Michele; Vincent, John B. (1997): „Chromium Oligopeptide Activates Insulin Receptor Tyrosine Kinase Activity †“. In: Biochemistry. 36 (15), S. 4382-4385, DOI: 10.1021/bi963154t.

Franklin, M.; Odontiadis, J. (2003): „Effects of Treatment with Chromium Picolinate on Peripheral Amino Acid Availability and Brain Monoamine Function in the Rat“. In: Pharmacopsychiatry. 36 (05), S. 176-180, DOI: 10.1055/s-2003-43046.

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Horvath, Emily M.; Tackett, Lixuan; McCarthy, Alicia M. u. a. (2008): „Antidiabetogenic Effects of Chromium Mitigate Hyperinsulinemia-Induced Cellular Insulin Resistance via Correction of Plasma Membrane Cholesterol Imbalance“. In: Molecular Endocrinology. 22 (4), S. 937-950, DOI: 10.1210/me.2007-0410.

Mccarty, M.F. (1994): „Enhancing central and peripheral insulin activity as a strategy for the treatment of endogenous depression — An adjuvant role for chromium picolinate?“. In: Medical Hypotheses. 43 (4), S. 247-252, DOI: 10.1016/0306-9877(94)90075-2.

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Sargent, Thornton; Lim, Tek H.; Jenson, Robert L. (1979): „Reduced chromium retention in patients with hemochromatosis, a possible basis of hemochromatotic diabetes“. In: Metabolism. 28 (1), S. 70-79, DOI: 10.1016/0026-0495(79)90171-9.

Sealls, W.; Penque, B. A.; Elmendorf, J. S. (2011): „Evidence That Chromium Modulates Cellular Cholesterol Homeostasis and ABCA1 Functionality Impaired by Hyperinsulinemia–Brief Report“. In:Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 31 (5), S. 1139-1140, DOI: 10.1161/atvbaha.110.222158.

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Hormonhaushalt

Eisen: Mehr Fettverbrennung, aber Insulin-Resistenz und Diabetes?

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 29.01.2020)

Ein sehr guter Modell-Organismus zum Studieren von eukaryotischer Molekular- und Zellbiologie ist die Backhefe. Ein einzelliger Pilz. Diese Zellen nutzt man, um Erkenntnisse für unsere eigenen Zellen zu gewinnen.

Hefezellen: Entweder glykolytisch oder oxidativ

Hefezellen können grundsätzlich zwei verschiedene Systeme zur Energiegewinnung nutzen. Einmal fermentativ, das heißt hauptsächlich Glykolyse mit bevorzugtem Substrat Glukose, einmal oxidativ, das heißt der vollständige Abbau des Substrats, in diesem Falle dann Ethanol.

Der Pilz fermentiert in der ersten Phase Glukose. Das Abbauprodukt ist Ethanol. Dieser reichert sich in der Umgebung an. In der zweiten Phase baut der Organismus dann Ethanol vollständig oxidativ ab.

Der Wechsel zwischen den beiden Phasen nennt man diauxischer Wechsel. 

Bei diesem Wechsel passiert etwas Spannendes:

  • Es werden deutlich weniger Proteine gebildet, die beim Zuckerabbau (Glykolyse) und bei der Protein-Synthese beteiligt sind.
  • Gleichzeitig werden mehr Proteine gebildet, die für die Gluconeogenese, den Citrat-Zyklus und die Atmungskette (Elektronentransportkette) zuständig sind. Es werden außerdem massiv mehr Mitochondrien gebildet.

Zwei ganz wesentliche Rollen spielen dabei einmal die Glukose-Verfügbarkeit und einmal die Eisen-Verfügbarkeit.

Die Zelle switcht von Glykolyse und Protein-Synthese zu oxidativer Stoffwechsel und weniger Protein-Synthese, wenn weniger Glukose vorhanden ist. Umgekehrt kann dieser Wechsel nur passieren, wenn die Eisen-Mobilisation klappt. Dafür hat die Hefe Speicher in der Zelle, kann aber auch Eisen aus der Umgebung aufnehmen.

Metabolismus von Hefezellen

Ganz ähnlich auch bei uns Menschen

Das Lustige an der Sache ist, dass wir diesen „Wechsel“ kennen. Von unserem eigenen Muskel. (Freilich wird dort nicht Ethanol, sondern Fettsäuren abgebaut.)

Das sah, im Handbuch niedergeschrieben, in etwa so aus:

mTORAMPK V

Auch wenn das ein wenig komplex(er) aussieht, am Ende (ganz unten) steht das Gleiche: Entweder glykolytisch und Protein-Synthese oder oxidativer Stoffwechsel und Mitochondrien.

Auch hier galt: Die Glukose-Verfügbarkeit reguliert unter anderem den muskulären Stoffwechsel.

(Anmerkung: Immer daran denken, dass wir uns entlang eines Spektrums bewegen und nicht von heute auf morgen von glykolytisch auf oxidativ (oder umgekehrt) switchen können und das Ganze beim Menschen komplexer ist als in einer einzelnen Zelle!)

Eisen – Gut für die Fettverbrennung, schlecht für die Glukose-Toleranz

Gerade liegt eine Arbeit vor mir, die ganz klar aufzeigt, wie Eisen das Diabetes-Risiko verändert. Klare Botschaft: Mit Eisen-Restriktion kann man den Glukose-Stoffwechsel ganz dramatisch verbessern und die Bauchspeicheldrüse komplett schützen – so, dass selbst bei Nagetieren, die quasi-misshandelt werden (Mast), die Bauchspeicheldrüse perfekt funktioniert und der Glukose-Stoffwechsel nicht entgleist.

Die Autoren betreiben Ursachen-Forschung und legen folgende Gedanken dar:

  • Eisen moduliert den Stoffwechsel ganz weitreichend. Weitreichender als nur im Hinblick auf die Insulin-Sekretion
  • Eisen beeinflusst die Insulin-Sensitivität durch einen komplexen Mechanismus, der die AMPK-mediierte Glukose-Aufnahme, das Glukose-Cycling der Leber und die Adipokin-Produktion betrifft
  • Speziell: Eisen verstärkt die Fettsäure-Oxidation, so, dass Mäuse, denen man viel Eisen verfüttert, „hypermetabolisch“ werden, wenn man sie mästet – das passiert nicht bei der normalen Ernährung
  • Das führt dazu, dass Eisen-Mäuse recht gut geschützt sind gegenüber Fettleibigkeit und fettleibigkeitsinduzierter Insulin-Resistenz
  • Eisen verstärkt die Fettsäure-Oxidation zugunsten der Glukose-Oxidation
  • Eisen hat allerdings „zwei Seiten“: In allen Modellen schützt Eisen-Restriktion die ß-Zell-Funktion (Insulin-produzierende Bauchspeicheldrüsen-Zellen) und wahrt die Insulin-Sensitivität
  • Aber: Eisen moduliert den Fettstoffwechsel und somit Fettleibigkeit und den Stoffwechsel, allerdings kommt es darauf an, welche Ernährungsform man wählt

Die Autoren übersetzen das für uns. Ein niedriger Ferritin-Wert ohne Eisen-Mangel heißt: sehr gute Glukose-Toleranz (aber eine schlechtere Fettverbrennung). Umgekehrt sagen die Autoren, dass „mehr Eisen“ zu einer gesteigerten Fettsäure-Oxidation führt.

Ähnliches wurde von uns bereits postuliert

Im Trainingsguide hatte ich damals ähnliche Einblicke gegeben:

Box 12: Eisen – zweischneidiger geht nicht

Die Eisenverfügbarkeit reguliert die Sauerstoffverfügbarkeit des Muskels. Und noch viel wichtiger: Es reguliert die so genannte Sauerstoffbindekapazität des Muskels, denn die wird reguliert durch ein eisenhaltiges Enzym, das in der mitochondrialen Atmungskette lokalisiert ist.

Das Thema Sauerstoffbindekapazität ist ganz neu: Zum ersten Mal scheint klar zu sein, wo muskuläre Ausdauerleistungsfähigkeit steigt und fällt und vor allem … wo der Kalorienumsatz entsteht (Schiffer, 2010). Der Kalorienumsatz entsteht anscheinend genau dort: Je höher der Sauerstoffumsatz (= höhere Sauerstoffbindekapazität und höhere oxidative Kapazität), umso höher auch der Kalorienverbrauch.

Dies erklärt ein Naturparadox: Die besten Ausdauerathleten im Tierreich haben die höchsten Kalorienausgaben, obwohl man genau das Gegenteil annehmen würde. Denn es ist ökonomisch einfach nicht sinnvoll, ein Ausdauerathlet zu sein und gleichzeitig energetisch ineffizient. Aber anscheinend schließen sich Effizienz (auf Stoffwechselebene im Muskel) und Leistungsfähigkeit aus.

Fakt ist: Nie hatte ich dauerhaft einen niedrigeren RQ (Maß für die Oxidation von Fettsäuren) als zu Zeiten, wo Eisen (gemessen anhand des Ferritins) am höchsten war.

(Anmerkung: Dies könnte man auch schlicht damit erklären, dass ich im Verhältnis weniger Kohlenhydrate oxidiert habe – siehe unten -, dann nämlich verschiebt sich auch der RQ.)

Doch dieses extreme Verschieben in Richtung oxidativer Stoffwechsel (= Fettverbrennung) bringt auch Nachteile mit sich: Die Glukose­-Utilisation ist herabgesetzt und somit zwangsläufig auch die Glukose-­Toleranz.

Darüber hinaus scheint Eisen signifikant negativ den Glukose-­Stoffwechsel zu regulieren. In der Tat korreliert der Eisen-­Gehalt im Körper sehr stark mit der Inzidenz des metabolischen Syndroms. Offensichtlich kann man die Rolle von Eisen bezüglich der Stoffwechselentgleisung nicht abstreiten.

Eisen reguliert negativ die Glukose­-Transporter und andere Systeme des Glukose­-Stoffwechsels. Umgekehrt kann eine Eisen­-Restriktion den Glukose­-Stoffwechsel deutlich (!) verbessern.

Hier postuliere ich nun zum ersten Mal, dass Eisen-­Restriktion ein probates Mittel zu sein scheint, um metabolische Entgleisungen zu verhindern oder gar zu „heilen”.

Kleines Aber: Restriktion, ohne dass tatsächlich ein Mangel eintritt. Nun weiß ich, dass man die Fettleibigkeit nicht nur in einem „backward”-­Modus „heilen” kann (also durch Restriktion von Eisen), sondern gerade auch durch einen „forward”-­Modus (mehr Eisen für höhere oxidative Kapazität) – doch bei letzterer Intervention besteht die Gefahr, dass die Glukose­-Toleranz sich derart verschlechtert, dass Fettsäuren das Primärsubstrat sein müssen. Aber … das ist es für viele sowieso schon.

Die Qual der Wahl.

Übersetzt in unser Leben könnte das dann so aussehen: Je höher der Eisen-Gehalt im Körper, umso wahrscheinlicher wird die metabolische Entgleisung hin zum Diabetes*:

Eisen, Ferritin und Diabetes

(Bei der Korrelation von Ferritin mit Diabetes muss man aufpassen, weil chronische Entzündungen im Körper auch zur Ferritin-Anreicherung führen. Aufpassen also im Sinne von: Kausalität nicht verwechseln.)

Wer aufgepasst hat: Das gilt nur dann, wenn man Glukose (also Kohlenhydrate) essen will. Denken wir doch einmal an unseren Einzeller. Der entscheidet sich – metabolisch betrachtet – auch für ein Substrat.

Eisen: Toxin und Stoffwechselregulator

Wissenschaftler glauben heute zurecht, dass Eisen ein Kandidat ist, den man im Auge behalten sollte. Aber manche Forscher sagen auch, richtigerweise, dass Eisen eben ein Stoffwechsel-Regulator ist, wie hier gezeigt.

Mit Blick auf den Stoffwechsel sollte man sich dann vielleicht vor Augen führen, dass ein hoher Eisengehalt im Körper nicht oder nur sehr bedingt mit einer guten Glukose-Toleranz vereinbar ist. 

Und schon haben wir ein Rätsel gelöst: Wieso können viele Völker viele Kohlenhydrate essen? Die essen reziprok dazu vermutlich sehr viel weniger Fleisch und haben sehr viel mehr Phytinsäure in ihrer Nahrung, das Eisen bindet und ausschwemmt. Auch dieser Vorgang ist bei einigen in der Paleo-Welt negativ besetzt. Phystinsäure = böse. Nein, in diesem Kontext überhaupt nicht. Solange der Eisengehalt im Körper adäquat bleibt, ist das hier – wie gezeigt – sehr passend.

Um noch einmal auf die oben angeführten Trainingsguide-Inhalte zurückzukommen: Viele meiner Leser lesen auch woanders und sind fest davon überzeugt, dass der Ferritin-Wert nicht hoch genug sein kann. In meinen Augen ein fataler Gedanke – zumindest dann, wenn man insulinsensitiv sein möchte.

Extrem hohe Ferritin-Werte? Nicht zielführend

Nur um eine Sache zu erklären: Das meiste Eisen lagert im Hämoglobin (über 60 %), dann kommt Ferritin mit 30 %. Myoglobin macht nur noch 3,5 % aus und die anderen Häm-Enzyme (Cytochrome und so weiter) 0,5 %.

Wenn man über diese Verteilung nachdenkt, sollte klar werden, warum es keinen Sinn ergibt, den Ferritin-Wert ins Endlose steigern zu wollen. Wenn der Ferritin-Wert deutlich ansteigt, sollten alle anderen Eisen-Systeme längst abgesättigt sein.

Wie tief ist zu tief?

Anthony Colpo hat dazu ausgiebig Erfahrungen gesammelt. Er selbst sagt, dass sich sein Glukose-Stoffwechsel ganz dramatisch verbessert hat, nachdem er seine hohen Ferritin-Werte mit Phlebotomie gesenkt hat.

Und er berichtet auf seiner Seite auch, wann es zu viel des Guten war:

Als ich meinen Ferritin-Wert unter 30 senkte, begann ich mich während und nach Bike-Touren müde zu fühlen. Nachdem ich den Wert auf 40 anhob, war wieder alles in Ordnung.

Ein Ferritin-Wert von 30 und 40 ist eine Liga für sich und eine Gratwanderung, versteht sich. Man sollte immer bedenken, dass so etwas hoch individuell sein kann – manche kommen mit solchen Werte kaum noch aus dem Bett (die werden sicher gleich diesen Artikel kommentieren). Andere, wie Anthony Colpo, fahren damit hervorragend.

Im Anhang findest du zum weiterlesen eine Literatur-Liste.

Weiterführende Literatur

Interessant ist der Artikel bei Free The Animal – hauptsächlich für die englisch verstehenden Deutschen. Der Autor dort schrieb einen lesenswerten Artikel nieder, wenngleich diese Extrapolation durchaus etwas zu weit geht – meiner Meinung nach.

Ansonsten, auch lesenswert, wie immer, die Quellenangabe wie folgt.

Literatur

Choi, Joo Sun; Koh, In-Uk; Lee, Hyo Jung u. a. (2013): „Effects of excess dietary iron and fat on glucose and lipid metabolism“. In: The Journal of Nutritional Biochemistry. 24 (9), S. 1634-1644, DOI: 10.1016/j.jnutbio.2013.02.004.

Cooksey, Robert C et al. „Dietary iron restriction or iron chelation protects from diabetes and loss of β-cell function in the obese (ob/ob lep−/−) mouse.“ American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism 298.6 (2010): E1236-E1243.

Dongiovanni, Paola et al. „Dietary iron overload induces visceral adipose tissue insulin resistance.“ The American journal of pathology 182.6 (2013): 2254-2263.

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Farrell, Peter A, John L Beard, and Marlin Druckenmiller. „Increased insulin sensitivity in iron-deficient rats.“ The Journal of nutrition 118.9 (1988): 1104-1109.

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Huang, J.; Jones, D.; Luo, B. u. a. (2010): „Iron Overload and Diabetes Risk: A Shift From Glucose to Fatty Acid Oxidation and Increased Hepatic Glucose Production in a Mouse Model of Hereditary Hemochromatosis“. In: Diabetes. 60 (1), S. 80-87, DOI: 10.2337/db10-0593.

Kim, Jonghan et al. „Iron loading impairs lipoprotein lipase activity and promotes hypertriglyceridemia.“ The FASEB Journal 27.4 (2013): 1657-1663.

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Piperno, Alberto et al. „Increased serum ferritin is common in men with essential hypertension.“ Journal of hypertension 20.8 (2002): 1513-1518.

Schiffer, Tomas A; Larsen, Filip Jon; Ekblom, Björn u. a. (2010): „Mitochondrial Oxygen Affinity Predicts Basal Metabolic Rate in Humans“. In: Free Radical Biology and Medicine. 49 , S. S215, DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2010.10.628.

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Blutwerte

Wie du Blutfettwerte und die Insulin-Wirkung mit Omega-3 verbessern kannst

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 09.01.2019)

Wir kümmern uns zu wenig um die Basics und suchen viel zu oft nach der einen neuen Pille, die uns hilft.

Wir haben kein Gefühl für Nachhaltigkeit und verwerfen gute Ideen, die es zuhauf gibt, weil sie uns, sinngemäß, „keinen Pump geben“.

Die Basics hätte man rasch aufgezählt. Dazu gehört sehr sicher Fischöl, also Omega-3.

Fischöl moduliert Membran-Rezeptor-Funktion

Das „Warum“ habe ich vor ein paar Tage in Facebook angedeutet:

Alle deine Zellen sind umgeben von Membranen. Diese Membranen bestehen aus Phospholipiden.

Mit dem, was wir essen, bestimmen wir maßgeblich Eigenschaft und Funktion der Membranen.

So haben wir selbst in der Hand, ob Membranen fluide, beweglich und funktionsfähig sind.

Denn: Diese molekularen Eigenschaften bestimmen, ob die Zelle überhaupt mit der Umwelt wechselwirken kann.

Der Glukose-Transporter ist ein klassisches Beispiel. Ebenfalls der Insulin-Rezeptor, Serotonin-Rezeptoren (im Gehirn) und viele andere Rezeptoren.

Phospholipide selbst dienen der Signalübertragung in den Zellen.

So kann beispielsweise die Insulin-Sensitivität nur dann funktionieren, wenn ein Inositol-Abkömmling (auch ein Phospholipid) vorhanden ist.

Weitere Beispiele: Phosphatidsäure und langfristige mTOR-Aktivität nach dem Krafttraining. Heute weiß man, dass die Phosphatidsäure mit mTOR wechselwirkt und die langanhaltende Protein-Synthese überhaupt erst ermöglicht.

Das Zell-Signaling spielt eine maßgebliche und hoch unterschätzte Rolle bezüglich der Gesundheit und der allgemeinen Gesunderhaltung.

Omega-3-Fettsäuren, also Docosahexaensäure und Eicosapentaensäure (DHA und EPA), bestimmen ganz wesentlich die Komposition und entsprechend auch die Funktion der Zellmembranen.

Diese mehrfach ungesättigten Fettsäuren haben eine chemische Struktur, die ein „Zusammenkleistern“ sowohl untereinander, als auch mit anderen Fettsäuren, verhindert. Dadurch wird die Zellmembran geschmeidig.

Viele Arbeiten weisen darauf hin, dass insbesondere der Insulin-Rezeptor gerne in einer fluiden, beweglichen Membran liegt.

Membran (3)
Abbildung 1: Zellmembranen bestehen aus Phospholipiden, die sich wiederum in ihrer Fettsäure-Komposition unterscheiden. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren sorgen dafür, dass die Membran beweglicher wird. Molekular betrachtet, wird ein zu starkes „Verkleistern“ der Fettsäure-Reste durch die chemischen Eigenschaften der mehrfach ungesättigten Fettsäuren verhindert (A). Eine n3-Fettsäure-Anreicherung in der Membran moduliert nicht nur die Fettsäure-Komposition, sondern entsprechend auch die Insulin-Rezeptor-Funktion (B). Eine schlechte Insulin-Rezeptor-Funktion ist z. B. dadurch gekennzeichnet, dass mehr Insulin (blaue Vierecke) benötigt wird und die Wechselwirkung zwischen Insulin und Rezeptor schwach ist (B, links). Im Idealfall reicht eine niedrige Insulin-Konzentration aus. Der Insulin-Rezeptor ändert seine Konformation, wobei die Beta-Untereinheiten zusammenrücken. Dabei erfolgt eine sogenannte Autophosphorylierung (rot), was Folgeereignisse (z. B. Aktivierung von Glukose-Transportern; nicht eingezeichnet) ermöglicht. Bitte bedenke, dass der Sachverhalt hier vereinfacht dargestellt wurde und Membranen immer einen gewissen Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren enthalten. Wichtig ist, dass speziell n3-Fettsäuren die Rezeptor-Funktion verbessern.

Man weiß beispielsweise schon sehr lange, dass man Tiere nicht gut mästen kann, wenn man ihnen gleichzeitig Fischöl verabreicht. Der Stoffwechsel entgleist schlicht nicht so schnell.

Dieses Entgleisen kann man an Muskelzellen wunderbar begutachten: Dort wird der Insulin-Rezeptor unempfindlich, eben wie bei Insulinresistenten, und … das Chaos nimmt seinen Lauf.

(Omega-3 wirkt diesem Umstand entgegen.)

Wir kennen einige Studien am Menschen, die zeigen, dass sich n3-Fettsäuren entsprechend positiv auf den Stoffwechsel von beispielsweise Insulinresistenten auswirken (z. B. Albert, 2014).

Zusammengefasst: Forschungen weisen darauf hin, dass der Insulin-Rezeptor nur ordentlich funktioniert (oder viel besser funktioniert), wenn der n3-Gehalt der Zellmembranen ausreichend hoch ist (z. B. Storlien, 1991; Taouis, 2001; Liu, 1994). 

Fischöl verbessert Blutfettwerte sehr deutlich

Fischöl wurde in der medizinischen Wissenschaft hauptsächlich deshalb bekannt, weil es (zu hohe) Triglycerid-Werte sehr deutlich senken kann.

Hierzu gibt es viele Studien, aber eine ganz besonders schöne möchte ich heute vorstellen:

Sieben gesunde Menschen müssen jeweils drei Ernährungsformen mit unterschiedlichen Makronährstoff-Anteilen „ausprobieren“ – diese führen sie flüssig zu.

Die Ernährungsformen:

  • 45 % Kohlenhydrate, 45 % Fett, 10 % Proteine („baseline“)
  • 75 % Kohlenhydrate, 15 % Fett, 10 % Proteine

Die zweite Ernährungsform gibt es in zwei Ausführungen:

  • Einmal stammt das Fett aus Erdnussöl und Kakaobutter („Kontrolle“)
  • Einmal stammt das Fett zu großen Teilen aus Omega-3-Fettsäuren („Fischöl“)

Es ist gemeinhin bekannt, dass ein hoher Kohlenhydrat-Anteil in der Nahrung, die Plasma-Triglyceride ansteigen lässt – allerdings nicht pathologisch.

„Kohlenhydrat-Völker“ – wie die Tarahumara – haben Triglyceride um die 150 mg/dl. Das ist okay und kein Grund zu glauben, man sei insulinresistent.

In unserer Studie passiert das Folgende, wenn die Teilnehmer von der Baseline-Ernährung (mit 45 % KH) auf die Kontroll-Ernährung (75 % KH, kein Fischöl) switchen:

  • Plasma-Triglyceride von 105 auf 195 mg/dl
  • VLDL-Triglyceride von 69 auf 156 mg/dl
  • VLDL-Cholesterin von 18 auf 34 mg/dl

Interessant ist die Entwicklung während der „KH + Fischöl“-Ernährung:

  • Plasma-Triglyceride von 194 auf 75 mg/dl
  • VLDL-Triglyceride von 156 auf 34 mg/dl
  • VLDL-Cholesterin von 34 auf 12 mg/dl

Unfassbar bemerkenswert ist die Tatsache, dass Fischöl die Anstiege nicht nur verhindert, sondern die Blutfettwerte derart verbessert, dass sie sogar besser sind, als während der Baseline-Ernährung. (Vgl. Harris, 1984)

Leider ist die Teilnehmerzahl sehr gering, weswegen die Ergebnisse natürlich nicht derart aussagekräftig sind. Ich würde die Studie allerdings nicht erklären, gäbe es nicht Ergebnisse, die eine ähnliche Sprache sprechen – zum Beispiel bei McKenny (2007): 4 g Omega-3 halbieren sehr hohe Triglycerid-Werte (500 mg/dl) und halbieren außerdem das VLDL-Cholestern (siehe oben).

In der oben beschrieben Hinsicht wirkt Fischöl wie oder sogar besser als ein Medikament.

Diese Wirkungen werden in der Regel bei Dosen zwischen 1 und 6 g erreicht.

Schlusswort

Ich bin mir sehr sicher, dass die Membran-Funktion in Zukunft noch viel deutlicher ins Zentrum der Forschung rücken wird. Blutfettwerte sind schon heute ein Thema …

Fischöl … Hoffentlich ein Teil deiner Basis. 

Literatur

Albert, Benjamin B.; Derraik, José G. B.; Brennan, Christine M. u. a. (2014): „Higher omega-3 index is associated with increased insulin sensitivity and more favourable metabolic profile in middle-aged overweight men“. In: Sci. Rep.. 4 , S. 6697, DOI: 10.1038/srep06697.

Harris, William S.; Connor, William E.; Inkeles, Stephen B. u. a. (1984): „Dietary omega-3 fatty acids prevent carbohydrate-induced hypertriglyceridemia“. In: Metabolism. 33 (11), S. 1016-1019, DOI: 10.1016/0026-0495(84)90230-0.

Liu, S et al. „Dietary omega-3 and polyunsaturated fatty acids modify fatty acyl composition and insulin binding in skeletal-muscle sarcolemma.“ Biochemical Journal 299.Pt 3 (1994): 831.

McKenney, James M; Sica, Domenic (2007): „Role of Prescription Omega-3 Fatty Acids in the Treatment of Hypertriglyceridemia“. In: Pharmacotherapy. 27 (5), S. 715-728, DOI: 10.1592/phco.27.5.715.

Storlien, L. H.; Jenkins, A. B.; Chisholm, D. J. u. a. (1991): „Influence of dietary fat composition on development of insulin resistance in rats. Relationship to muscle triglyceride and omega-3 fatty acids in muscle phospholipid“. In: Diabetes. 40 (2), S. 280-289, DOI: 10.2337/diabetes.40.2.280.

Taouis, Mohammed; Dagou, Carine; Ster, Céline u. a. (2001): „n-3 Polyunsaturated fatty acids prevent the defect of insulin receptor signaling in muscle“. In: American Journal of Physiology – Endocrinology And Metabolism. 282 (3), S. E664-E671, DOI: 10.1152/ajpendo.00320.2001.

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Mitochondrien

NO Energy: Warum du schwach und müde bist

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 02.07.2019)

Wie ihr wisst, fliegen wir gerade in das Zeitalter der mitochondrialen Gesundheit. Deine Krankheit ist eine mitochondriale Dysfunktion.

Was das ist?

Mitochondrien, wie wir mittlerweile alle wissen, produzieren dir Energie – nämlich aus Kohlenhydraten und Fetten. Und, was viele nicht wissen, die Konzentration, also die Menge dieser Energie, entscheidet über zelluläre Prozesse. Alles läuft mit ATP.

Deinen Zellen sind so wie du. Du hast ja abends, dann, wenn du „keine Energie“ mehr hast … auch keine Lust mehr zu arbeiten oder sonstige, ökonomisch ungünstige Dinge zu tun 🙂

So ist das mit den Zellen. Die sparen dann auch an allen Ecken und Enden und du bist der Leidtragende.

Das Wort „vitalisiert“ trifft es auf den Punkt. Bist du denn VITALISIERT? 

Wieso ich weiß, dass du keine Energie mehr hast? Das kann man messen. Im „Alter“ fallen die ATP-Werte um ca. 50 % … (Drew, 2003). Dann will man halt nicht mehr so richtig.

Wir hier bei edubily erahnen langsam, dass dein Leben beginnt und endet mit deiner mitochondrialen Gesundheit. Und die kann man – wie gesagt – messen. Das tut man in Form von

  • mitochondrialer Dichte
  • ATP-Produktion
  • ROS-Produktion 

Da habe ich dir damals ein Bild gezeigt, was mit deinen Mitochondrien passiert, wenn Magnesium fehlt. Da zählt man halt nur noch die Hälfte. Nur aufgrund eines Minerals! (Magnesium ist also weit, weit mehr als das „Anti-Krampf-Mineral.)

Mittlerweile sind wir weiter und sprechen (auch) von Mitochondriopathie.

Wenn wir kurz mal Wikipedia scannen, können wir folgendes lesen:

Da die Zellorganellen vor allem für die Bereitstellung der Energie (in Form von ATP) in den Körperzellen zuständig sind, machen sich diese Erkrankungen meist durch massive Schwäche, Müdigkeit und Ähnliches bemerkbar.

Schwäche, Müdigkeit und Ähnliches, das ist dir ja alles nicht neu! Aber daraus entstehen auch Krankheiten …

Genannt werden unter anderem neurodegenerative Erkrankungen (Morbus Alzheimer,[1]Morbus Parkinson,[2]Amyotrophe Lateralsklerose[3][4]),Diabetes mellitus,[5][6] Herz-Kreislauf-Erkrankungen,[7][8][9]Krebs[10][11][12] und Adipositas.[13][14]

Und: Es gibt wirklich viele Ursachen, nicht nur eine. Aber wie so oft, in diesem Informationszeitalter, missverstehen einige Menschen grundlegende Aspekte.

Es gibt ein Gas, namens NO – Stickstoffmonoxid. Ich habe hier irgendwo stehen, dass es ein Maß für deine Gesundheit (!) ist. Nun ja … oder vielleicht doch Krankheit?

Jedenfalls gibt es Leute, die beschreiben haargenau, was passiert, wenn man unter „nitrosativem Stress“ leidet. Nitrosativer Stress blockiert die Atmungskette, ATP fällt ab und ROS steigt an. Anlehnend an die Einleitung des Artikels, wird klar, dass deine mitochondriale Gesundheit gerade flöten geht. Nitrosativer Stress, auch „Nitrostress“ genannt, hat ein Problem: NO. Denn daraus entstehen ja die Nitro-Radikale. Und die bomben dir deine mitochondriale Energiegewinnung weg.

Als ich das zum ersten Mal gelesen habe, war ich sehr verwundert. Denn ich dachte seit Jahren: Dein Problem ist nicht das „Zuviel“ an NO, sondern das Zuwenig.

Der Körper aber synthetisiert konstant NO aus einer Aminosäure, Arginin, mit Hilfe eines Enzyms namens eNOS. Arginin ist die einzige Vorläufer-Substanz von NO. Mehr Arginin = mehr NO. 

„Komisch“, dachte ich mir … Also wenn man Menschen Citrullin – oder Arginin -, dann erhöht man ja zwangsläufig die NO-Konzentration im Blut. Und das zum Teil sehr dramatisch um bis 1000 %. Also um den Faktor 10 erhöht. Wie wir ja alle wissen, schützt dieses NO die Blutgefäße vor Arteriosklerose und macht die Blutgefäße zudem auch noch weit. Das nennt man Durchblutung.

Also wenn ich mit Citrullin (oder Arginin) die NO-Werte dramatisch erhöhe, dann müsste ja massiv mehr nitrosativer Stress entstehen und die ATP-Produktion abdanken. Das müsstest du merken.

NO Energy? Ratten-Studie 1

The body weights of arginine-treated rats were 6, 10, and 16% lower at wk 4, 7, and 10 after the treatment initiation, respectively, compared with control rats. Arginine supplementation reduced the weight of abdominal (retroperitoneal) and epididymal adipose tissues (45 and 25%, respectively) as well as serum concentrations of glucose (25%), triglycerides (23%), FFA (27%), homocysteine (26%), dimethylarginines (18-21%), and leptin (32%). The arginine treatment enhanced NO production (71-85%), lipolysis (22-24%), and the oxidation of glucose (34-36%) and octanoate (40-43%) in abdominal and epididymal adipose tissues. Results of the microarray analysis indicated that arginine supplementation increased adipose tissue expression of key genes responsible for fatty acid and glucose oxidation: NO synthase-1 (145%), heme oxygenase-3 (789%), AMP-activated protein kinase (123%), and peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1alpha (500%). The induction of these genes was verified by real-time RT-PCR analysis. In sum, arginine treatment may provide a potentially novel and useful means to enhance NO synthesis and reduce fat mass in obese subjects with type-II diabetes mellitus.

Gibt man einem speziellen Ratten-Typ, der schnell Diabetes entwickelt, Arginin, dann verdoppeln sich die NO-Werte. Aber wir interessieren uns für die metabolische Gesundheit:

  • deutlich weniger Fettgewebe (abdominal: -45 %) 
  • weniger Blutzucker (-25 %)
  • weniger Triglyceride (-23 %)
  • weniger freie Fettsäuren (-27 %)
  • weniger Homocystein (-26 %)
  • weniger Leptin (-25 %)

Und, ganz wichtig: Erhöhte Fettsäure-Freisetzung und deutlich gesteigerte Rate von Glukose – und Fettsäure-Oxidation.

Deutlich gesteigerte Glukose – und Fettsäure-Oxidation klingt absolut nicht nach gestörtem mitochondrialen Stoffwechsel. Ganz im Gegenteil.

Hier passieren – wie so oft – Dinge, die dir über die Jahre hinweg das Leben retten könnten. Übrigens stand da noch etwas von PGC1-alpha im Text, aber darüber kannst du selbst nachdenken (oder -lesen, im „Handbuch“).


Biochemische Zusammenfassung – Studie 2

Thus, an inhibition of NO synthesis causes hyperlipidemia and fat accretion in rats, whereas dietary arginine supplementation reduces fat mass in diabetic fatty rats. The putative underlying mechanisms may involve multiple cyclic guanosine-3′,5′-monophosphate-dependent pathways. First, NO stimulates the phosphorylation of adenosine-3′,5′-monophosphate-activated protein kinase, resulting in (1) a decreased level of malonyl-CoA via inhibition of acetyl-CoA carboxylase and activation of malonyl-CoA decarboxylase and (2) a decreased expression of genes related to lipogenesis and gluconeogenesis (glycerol-3-phosphate acyltransferase, sterol regulatory element binding protein-1c and phosphoenolpyruvate carboxykinase). Second, NO increases the phosphorylation of hormone-sensitive lipase and perilipins, leading to the translocation of the lipase to the neutral lipid droplets and, hence, the stimulation of lipolysis. Third, NO activates expression of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1alpha, thereby enhancing mitochondrial biogenesis and oxidative phosphorylation. Fourth, NO increases blood flow to insulin-sensitive tissues, promoting substrate uptake and product removal via the circulation. Modulation of the arginine-NO pathway through dietary supplementation with L-arginine or L-citrulline may aid in the prevention and treatment of the metabolic syndrome in obese humans and companion animals, and in reducing unfavorable fat mass in animals of agricultural importance.

Hier stehen – für dich – extrem wichtige Sachen:

  • Hat man kein NO im Blut, dann wird man dick und bekommt sehr schlechte Blutfett-Werte
  • 1. NO stimuliert die Aktivierung von AMPK (kennst du ja mittlerweile)
  • 2. NO steigert die Fettfreisetzung aus dem Fettgewebe
  • 3. NO aktiviert PGC1-alpha und somit die mitochondriale Biogenese und den oxidativen Stoffwechsel!
  • 4. NO steigert den Blutfluss zu insulinsensitiven Organen – wie dem Muskel – die dann als Abnehmer für das Gegessene fungieren

Wichtigster Punkt: NO aktiviert PGC1-alpha und mitochondriale Biogenese.


In vivo-Studie am Menschen – Studie 3

CM ingestion resulted in a significant reduction in the sensation of fatigue, a 34% increase in the rate of oxidative ATP production during exercise, and a 20% increase in the rate of phosphocreatine recovery after exercise, indicating a larger contribution of oxidative ATP synthesis to energy production.

Citrullin-Malat senkt die Ermüdungserscheinungen während einer sportlichen Belästigung, aber steigert die ATP-Produktion um 30 %! 

Mehr braucht man dazu nicht zu sagen. 6 g Citrullin für ein paar Tage … und du hast spürbar mehr Energie während einer Belastung. Gilt natürlich auch für die alltägliche Belastung.


Bis hierher können wir festhalten, dass eine physiologische Steigerung der NO-Werte dafür sorgt, dass du MEHR ATP in dir hast, MEHR Energie, nicht weniger!

Doch was ist jetzt mit dem nitrosativen Stress?

Da gibt es eine sehr interessante Arbeit von Dr. Poeggeler, einem Biologen. Vielleicht arrangiere ich mal ein Interview.

Jedenfalls hat er das gemessen!

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Er gibt Probanden einfach Arginin und schaut, was mit den NO – bzw. NO-Radikal-Werten passiert.

3 g Arginin, gegeben über 6 Wochen, verdreifacht die NO-Werte, aber halbiert die (NO-)Radikal-Werte, also das, was man unter oxidativem/nitrosativem Stress versteht.

Also noch einmal: Hier zeigt sich KEINE positive Korrelation zwischen NO-Werten und nitrosativem Stress. Im Gegenteil: Gabe von Arginin senkt die NO-Radikale signifikant. 

Wieso das so ist?

Arginin dient Enzymen, wie eNOS, als Substrat, um NO entstehen zu lassen. Wenn aber zu wenig Arginin da ist, dann übertragen diese Enzyme ihre Elektronen auf Sauerstoff, was diesen Sauerstoff zum Radikal werden lässt. Erst die Entstehung von Sauerstoffradikalen ermöglicht die Entstehung von Peroxynitrit-Ionen, also Ionen, die für den nitrosativen Stress verantwortlich sind.

Nitrosativer Stress also wird ausgelöst durch Sauerstoff-Radikale (Superoxidanion-Radikale). Das heißt: Nitrosativer Stress ist eine Folgeerscheinung von oxidativem Stress. 

Poeggeler schreibt: Nitrosativer Stress ist gekennzeichnet durch Arginin – und NO-Mangel.

Gabe von Arginin korrigiert diesen Zustand, nitrosativer Stress verschwindet bei gleichzeitigem Anstieg des so förderlichen NO.

(Er schreibt darüber hinaus, dass nicht NO „rate-limiting“ wirkt bezüglich der Bildung von NO-Radikalen (= nitrosativer Stress), sondern die Sauerstoff-Radikale wie das Superoxidanion.)

Im Forum habe ich einmal geschrieben:

Wir sterben nicht an einem Arginin-Mangel, sondern an einem Herzinfarkt. 

Denke mal darüber nach.

PS. Ja, es gibt Zustände, in denen du vermutlich besser nicht die NO-Produktion anheizt. Das wären beispielsweise Autoimmunerkrankungen. Daher gilt: Vorsichtig einsteigen, herantesten und ggf. nicht weiter nehmen.

Referenzen

Bendahan, D et al. „Citrulline/malate promotes aerobic energy production in human exercising muscle.“ British journal of sports medicine 36.4 (2002): 282-289.

Drew, Barry et al. „Effects of aging and caloric restriction on mitochondrial energy production in gastrocnemius muscle and heart.“ American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 284.2 (2003): R474-R480.

Jobgen, Wenjuan Shi et al. „Regulatory role for the arginine–nitric oxide pathway in metabolism of energy substrates.“ The Journal of nutritional biochemistry 17.9 (2006): 571-588.

Poeggeler, B. “L-Arginin schützt vor nitrosativem Stress.” Perfusion. 25 (2012): 40-43.

http://www.ralf-kollinger.de/wp/wp-content/uploads/2014/03/Poeggeler-2012-L-Arginin-sch%C3%BCtzt-vor-nitrosativem-Stress.pdf

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Hormonhaushalt

Ohne Inositol, keine Insulin-Sensitivität

von Chris Michalk, Biologe
Veröffentlicht am (Zuletzt aktualisiert am 22.11.2019)

Ich schreibe sehr oft zum Thema Insulin-Sensitivität beziehungsweise zum Gegenteil, der Insulin-Resistenz. Der Grund ist, dass Insulin-Sensitivität direkt verantwortlich ist für viele Dinge, die du gerne hättest.

Wenn dein Körper besser umgehen kann mit Glukose (= Zucker kommt zügig in die Zielorgane), dann wirst du weniger Zucker und Insulin im Blut haben. Dies wird resultieren in besserer Immunfunktion (Stichwort Entzündungen), niedrigerer Wahrscheinlichkeit an Krebs zu erkranken (Insulin und Glukose als „growth promoting agents“ via mTOR etc.) und du wirst deutlich schneller Gewicht verlieren (falls du dick(er) bist) respektive weniger schnell zunehmen (kennst du den Satz: „Wenn ich Kohlenhydrate esse, dann nehme ich zu.“?) …

… um nur einige Beispiele zu nennen.

Das Schöne ist: Funktioniert das insulin signalling besser, dann profitiert dein Muskel davon, denn bei ihm wirken die Signale (= förderlich!), aber wir haben keine Substrate im Blut, die irgendetwas stören. Denn merke: ein Zuviel an Substraten jeglicher Art interferiert mit diversen anderen Funktionen. Beispiel: endotheliale Funktion.

Funktioniert das insulin signalling im Muskel, dann baust du Muskeln auf, der Zucker kommt in deinen Muskel, mTOR wird temporär aktiv (Stichwort Protein-Synthese) und … NO wird gebildet und das macht die Hände, Beine und Füße warm und den Zellen geht’s gut.

Das Gegenteil ist der Fall bei der Insulin-Resistenz. Da kommt weniger im Muskel an.

Einige von euch beschweren sich ab und zu, dass ich hier ja ständig vereinfache. Logisch: sonst würde keiner von uns die Biologie verstehen. Das weiß jeder, der mal in einer Zellbiologie-Vorlesung saß. Da redet der Professor wie mit Kindergartenkindern. Heißt aber nicht, dass es falsch ist und es heißt auch nicht, dass man das Prinzip verfälscht.

Eine großartige Vereinfachung ist: Insulin bringt ein Signal in die Zelle via Insulin-Rezeptor, von dort über IRS1 (Insulin-Rezeptor-Substrat-1) auf PI3K, dann auf Akt (auch Protein-Kinase-B) genannt und letztendlich auf mTOR. mTOR, weißt du, bedeutet Protein-Synthese.

IR => IRS1 => PI3K => Akt => mTOR (PI3K/Akt/mTOR-Signalweg, auch „anaboler Signalweg“).

Das ist die einfache Version. In Wahrheit, weil hier gefragt, sieht es ungefähr eher so aus:

gr2
Abb. 1: Intrazelluläre Signalwege

Aber zum Thema: Ohne Inositol, keine Insulin-Sensitivität.

Inositol kennen wir vom Cholin. Bei vielen Cholin-Präparaten wird Inositol zugesetzt. Inositol ist ein zyklischer Alkohol. Heißt, es liegt als runde Verbindung vor mit einigen OH-Gruppen, für die Chemiker unter euch. Früher dachte man noch es sei ein B-Vitamin. Heute wird es normalerweise nicht als B-Vitamin aufgeführt, man geht eigentlich davon aus, dass der Körper das selbst produziert. Bei einigen Bakterien und Mikroorganismen wirkt Inositol wachstumsverstärkend und -einleitend.

Doch welche Rolle spielt Inositol bei uns?

Schauen wir uns nochmal das obige Bild (leicht modifiziert) an:

gr3
Abb. 2: Intrazelluläre Signalwege, Beispiel: PI3K/Akt/mTOR-Signalweg (rot eingefärbt)

(Anmerkung: Wer nicht weiß was eine Zellmembran ist, der soll bitte mein Buch lesen oder diesen Artikel.)

So. Was sehen wir?

Wer der roten Linie, die oben beginnt, folgt, der wird folgenden Weg gehen: Wir beginnen beim Insulin-Rezeptor, der in der Zellmembran liegt und tatsächlich sogar quasi die Zellmembran durchstößt.

Wir wandern dann weiter über IRS-1, nach PI3K, über PIP2, über PIP3, über PIP3/PDK1, nach Akt und von dort nach mTOR.

Wir sind also gerade den „anabolen Signalweg“ abgelaufen.

Nicht eingezeichnet: „Akt“ (Protein-Kinase-B) sorgt, wenn aktiv, dafür, dass der Glukose-Transporter aktiv wird und Glukose (= Zucker) in die Zelle aufgenommen wird.

Rein theoretisch also sind etliche „Fehler“ bei der Signalübertragung möglich, die letztendlich verhindern, dass Akt „aktiviert“ wird (und somit der Glukose-Transporter).

Bei Insulin-Resistenten – als Beispiel – ist IRS-1 die Blockade, also ein Protein direkt am Insulin-Rezeptor. Dann wird das Signal gar nicht weitergegeben, schon direkt zu Beginn.

Doch es gibt noch viele weitere potenzielle Blockaden: PI3K und die PIPs.

Wir brauchen gar nicht zu wissen was das ist, die Rolle hier im Artikel wird klar, wenn wir die Namen ausschreiben:

  • PI3K = Phosphoinositid-3-Kinase
  • PIP2/3 = Phosphatidylinositol-Bi/Triphosphat

Wichtig für uns: Letzteres. Denn Ersteres (PI3K) heißt deshalb so, weil es mit Phosphatidylinositol-Triphosphat wechselwirkt.

Also PIP … Bei einigen von euch klingelt es bereits. Wie wir der Grafik oben entnehmen können ist Phosphatidylinositol-Bi/Triphosphat Membran-assoziiert, genauer: Bestandteil der Membran.

Alles, was mit „Phosphatidyl-“ beginnt ist Bestandteil der Zellmembran.

Du kennst …

  • Phosphatidylcholin
  • Phosphatidylserin
  • Phosphatidylethanolamin
  • Phosphatidsäure 

Alles sogenannte Phospholipide.

Phosphatidylinositol hat an einem Ende ein kleines Köpfchen, das dem Zellinneren zugewandt ist und dort Signale weitergibt.

Also kann man spekulieren, dass sich unsere Zellen zwar Mühe geben immer genug Inositol zu produzieren, aber mittlerweile habe ich immer wieder die Erfahrung gemacht, dass wir offensichtlich besser fahren, wenn wir dem Körper ein wenig Arbeit abnehmen und die Dinge direkt zuführen (das ist keine Suggestion und soll auch nicht heißen, dass du jetzt in den Ergänzungsmittel-Laden fahren musst!)

Gut also … spekulieren wir mal, dass man Phosphatidylinositol erhöhen kann und dann auch mehr PIP da ist, welche die Signale in der (Muskel-)Zelle weiterleiten. Und das resultiert in Glukose-Aufnahme, sprich besserer Insulin-Sensitivität.

Die Datenlage

Ich weiß nicht warum, aber Inositol-Gabe wurde hauptsächlich getestet an Frauen, vor allem an solchen, die an „Polyzystisches Ovar-Syndrom“ erkrankt sind.

Eine doppelblinde, Placebo-kontrollierte Studie an Frauen mit metabolischem Syndrom, Gabe von 2 g Inositol, zeigt …

  • 10 % weniger diastolischer Blutdruck
  • 75 % (!!) weniger HOMA-Index (gibt an, wie viel die Bauchspeicheldrüse leisten muss) 
  • 20 % weniger Triglyceride
  • 22 % mehr HDL 

(Vgl. Giordano et al., 2011)

Mir persönlich klingt das ein wenig zu dramatisch. Dennoch: Ordentliches Studien-Design und Teilnehmer n=80.

Eine weitere Arbeit („controlled clinical study“, n=20), die sich mit übergewichtigen Frauen mit POC beschäftigt, kommt zu folgenden Ergebnissen:

  • Insulin signifikant reduziert
  • deutlich verbesserte Glukose-Toleranz und Insulin-Sensitivität (HOMA-Index) 
  • menstrueller Zyklus wurde wiederhergestellt bei Frauen, bei denen das nicht mehr klappte 

… nach Gabe von 2 g Inositol.

(Vgl. Genazzani et al., 2008)

Ausblick und Gedanken

Auch hier wurde abermals (etwas [zu] erstaunlich gut) gezeigt, wie wir einzelne Substanzen in unserem Körper selbst (einigermaßen) in der Hand haben und welchen profunden Einfluss das auf uns und unseren Organismus haben kann.

Ganz besonders interessant in diesem Zusammenhang ist – und das wird in Zukunft noch ausgeprägter sein – die Funktion der Zellmembran und die Auswirkung auf die (zelluläre) Gesundheit.

Hier konnten wir also sehen, dass eine Inositol-Gabe höchstwahrscheinlich dafür gesorgt hat, dass intrazelluläre Signale besser verarbeitet werden und dies im direkten Zusammenhang mit unserer Insulin-Sensitivität steht.

Weiterführende Forschungen

Sehr interessant ist außerdem, dass diverse Inositol-Derivate noch andere, sehr interessante Eigenschaften haben.

So kann das Derivat „Myo-Inositol-Trispyrophosphat“ dafür sorgen, dass Hämoglobin seine Affinität zu Sauerstoff moduliert, was in gesteigerter Sauerstoffverfügbarkeit resultiert. 

Ein weiteres Inositol-Derviat, das „Inositol-Hexaphosphat“, auch bekannt als Phytinsäure (!), hemmt sehr potent das Krebs- bzw. Tumorwachstum in vivo und in vitro. 

Müssen wir Phytinsäure untersuchen und unsere Meinung dazu überdenken? Vielleicht.

Weiterführende Blog-interne Artikel

Phosphatidsäure als wichtigstes Signalmolekül des Muskelaufbaus. 

Referenzen

Genazzani, A., Lanzoni, C., Ricchieri, F. and Jasonni, V. (2008). Myo-inositol administration positively affects hyperinsulinemia and hormonal parameters in overweight patients with polycystic ovary syndrome. Gynecol Endocrinol, 24(3), pp.139-144.

Giordano, D., Corrado, F., Santamaria, A., Quattrone, S., Pintaudi, B., Di Benedetto, A. and D’Anna, R. (2011). Effects of myo-inositol supplementation in postmenopausal women with metabolic syndrome.Menopause, 18(1), pp.102-104.

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