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»MANAGEMENT« ZUCKERSTOFFWECHSEL

Damit der Zucker aus der Nahrung in die Zellen gelangt, muss er zunächst über die Darmschleimhaut ins Blut gelangen. Bei Einfachzuckern wie Glukose oder Fruktose geht das relativ schnell. Bei Zuckern, die sich aus mehreren Zuckerbausteinen zusammensetzen, müssen diese zunächst voneinander getrennt werden – was je nach Anzahl und Verknüpfung der Bausteine unterschiedlich lange dauert. Unter Umständen gelangt jedoch nach dem Essen sehr schnell eine relativ große Menge Zucker in die Blutbahn. Im Blut gelöste Glukose dient zwar wie Fett als eine wesentliche Energiequelle, genauso wie beide, neben Eiweißen, die wichtigsten Bestandteile des menschlichen Körpers darstellen. Biochemisch gesehen sind die Unterschiede zwischen Zucker und Fett jedoch enorm groß.

Ein wesentlicher und für die Gesundheit ganz entscheidender Unterschied liegt in der Reaktionsfreudigkeit von Zucker und Fett, also in ihrer Bereitschaft, mit anderen Bestandteilen des Körpers chemische Verbindungen einzugehen. Hierdurch können zum Beispiel wichtige Eiweißbestandteile geschädigt oder gar funktionsunfähig gemacht werden.

Während Fett in der Regel aus drei Fettsäureeinheiten besteht, die jeweils mit einer Einheit Glyzerin verbunden sind und mit anderen Zellbestandteilen keine Verknüpfungen eingehen, weist Zucker immer einen reaktiven Bestandteil auf, der sich zum Beispiel mit Eiweißen verbinden kann. Dass so eine Verbindung zustandekommt, genügt alleine die räumliche Nähe der beiden Stoffe, es sind keine Enzyme notwendig, um die Reaktion auszulösen.

Zucker lassen sich in sogenannte Ketosen und Aldosen unterteilen. Zu Ersteren gehören zum Beispiel Zucker wie Fruktose und Tagatose, zu den zweiten Glukose, Galaktose und Ribose.

Vielleicht können Sie sich noch an die Diskussion zum gesundheitsschädlichen Formaldehyd in Möbeln und der Notwendigkeit von Grenzwerten erinnern. Formaldehyd ist ein Inhaltsstoff von Spanplatten, der sich aufgrund der Reaktionsfreudigkeit der Aldehydgruppe des Formaldehyds mit Eiweißen des menschlichen Körpers verbindet und diese damit zerstört. Genauso wie Formaldehyd weist also zum Beispiel auch Glukose eine solche Aldehydgruppe auf, die mit Eiweißen reagiert, sie dadurch verklebt und so letztlich funktionsunfähig macht. Zwar ist der Effekt der Aldehydgruppe der Glukose im Gegensatz zu jener des Formaldehyds deutlich eingeschränkt, weil sie weitgehend neutralisiert wird, indem der Zucker eine Ringstruktur bildet. Doch diese Ringstruktur öffnet sich immer wieder, sodass etwa 0,25 Prozent der Glukose als offene Form mit reaktiver Aldehydgruppe vorliegen. Und das bedeutet, dass ein kleiner Teil der Glukose mit Eiweißen reagiert. Genau dies geschieht im Blut ständig, wodurch die Bluteiweiße geschädigt und letztendlich funktionsunfähig werden.

Auch Zucker in Ketoform, wie zum Beispiel Fruktose, sind reaktionsfreudig. Sie bilden zwar ebenfalls Ringstrukturen und neutralisieren damit die reaktionsfreudige Ketogruppe. Ein kleiner Teil der Ketozucker liegen jedoch auch hier in offener Form vor und reagieren daher mit Eiweißen, die dadurch verkleben.

Die Reaktion von Zucker mit Eiweißen und anderen Zellbestandteilen führt zu einer verstärkten »Glykierung«, also zu Reaktionsprodukten mit Zucker. Diese Produkte werden auch als Advanced Glycation Endproducts (AGEs) bezeichnet. Diese gelten als Risiko für den Alterungsprozess der Zelle und wirken entzündungsfördernd.

WAS IST DER GLYX?

Um zu beschreiben, wie sich bestimmte Nahrungsmittel auf den Blutzucker, genaugenommen auf den Blutglukosespiegel, auswirken, hat man den Begriff »glykämischer Index« (GI) eingeführt. Er gibt auf einer Skala von 1 bis 100 an, wie stark der Blutzucker nach dem Verzehr von Nahrungsmitteln mit einem Anteil von 50 Gramm Kohlenhydraten steigt. Nahrungsmittel, die den Blutzucker stark erhöhen, haben einen hohen glykämischen Index, solche, die ihn nur wenig oder gar nicht beeinflussen, einen niedrigen. Den höchsten glykämischen Index hat Glukose: Ihr Glyx beträgt 100. Im Vergleich dazu hat zum Beispiel Haushaltszucker (Saccharose) »nur« einen glykämischen Index von 65.

Die glykämische Reaktion hängt nicht nur von der Art des Zuckers beziehungsweise der Stärke ab, sondern auch davon, wie ein Nahrungsmittel verarbeitet oder zubereitet wird und welche anderen Nährstoffe es enthält, etwa Fette oder Proteine. So liefern etwa 700 Gramm gegarte Möhren genauso viele Kohlenhydrate (50 Gramm) wie 104 Gramm Weißbrot. Das bedeutet, auch wenn die Kohlenhydratmenge gleich groß ist, kann sich die Portionsgröße doch deutlich unterscheiden – und damit auch der Grad der Sättigung.

1. Signalkette zum Zellkern wird über Insulin-Rezeptoren ausgelöst.

2. Diese veranlasst im Zellkern die Bildung von Transportern, welche durch einen "Tunnel" in der Zellmembran die Aufnahme von Zucker, Eiweiß und Fett in die Zelle ermöglichen.

3. Dort können sie zur Energiegewinnung verbrannt oder als Bausubstrat verwendet werden.

Um den Zucker aus dem Blut in die Zellen zu transportieren, wo er verwertet werden kann, schüttet die Bauchspeicheldrüse das Hormon Insulin aus, das die Zellen »aufsperrt«.

ZUCKERBOTENSTOFF INSULIN

Damit der Zucker Eiweiße im Blut und in den Gefäßwänden möglichst wenig schädigen kann, gibt es bestimmte Regulationsmechanismen, die den Blutzuckerspiegel nach dem Essen wieder aufs Normalniveau senken und so Zuckerschäden entgegenwirken.

Sensoren messen ständig den Blutzuckerspiegel. Optimal ist es, wenn der Blutzucker auf einem Pegel zwischen 80 und 120 Milligramm Glukose pro 100 Milliliter Blut gehalten wird. Kommt es zu einer Erhöhung, schaltet sich ganz automatisch ein körpereigener Mechanismus ein und in den Betazellen der Bauchspeicheldrüse wird das Hormon Insulin ausgeschüttet. Es verteilt sich über den Blutstrom im Körper und verbreitet an verschiedene Zellen die Botschaft: »Hallo Zellen, der Blutzuckerspiegel ist zu hoch, nehmt bitte den Zucker aus dem Blut.«

Unsere Muskel-, Fett- und Leberzellen besitzen Rezeptoren, an die das Insulin bindet und so die gewünschte Reaktion auslösen: Das Insulin gibt den Zellen das Signal, den Zucker aus dem Blut ins Zellinnere zu schleusen, wo er entweder in Zuckerspeicher gelagert, in Fett umgewandelt oder von den Mitochondrien in Energie transformiert wird. Vereinfacht ausgedrückt ist Insulin der Schlüssel, der die normalerweise »geschlossene« Zelle für den Zucker aufsperrt.

KÖRPEREIGENE ZUCKERSPEICHER

Normalerweise gibt die Bauchspeicheldrüse in regelmäßigen Abständen kleine Mengen Insulin ins Blut ab, damit die Zellen gleichmäßig mit Energie versorgt werden können. Beim Essen kommen große zusätzliche »Insulinportionen« dazu, um die aufgenommenen Zuckermengen zu bewältigen. Das Problem bei stark und vor allem bei ständig erhöhtem Zuckerspiegel aber ist: Der Körper kommt mit der »Verarbeitung« nicht nach.

Was jedoch passiert mit dem »überschüssigen« Zucker in den Zellen? Seine schädigende Wirkung bleibt ja weiterhin bestehen, weshalb sich erhöhte Zuckerkonzentrationen auch in den Zellen negativ auswirken.

Damit das Problem nicht nur von einem Ort zum anderen verschoben wird, müssen die Zellen den Zucker, den sie aus dem Blut aufgenommen haben, »unschädlich« machen. Dies kann durch zwei verschiedene Prozesse geschehen.

Glykogenbildung

Zum einen kann Zucker im Zellinneren zu langen, verzweigten Ketten verknüpft werden, dem sogenannten Glykogen. Der größte Teil des Zuckers im Körper wird in solchen langen Glukoseketten gespeichert – die meisten davon in der Leber und in den Muskeln. Die Leber kann sogar bis zu einem Fünftel aus Glykogen bestehen.

Die Glykogenspeicher dienen als kurz- bis mittelfristige Energiespeicher. Sobald im Körper Bedarf an Energie beziehungsweise Zucker besteht, kann das Glykogen abgebaut werden. Dieser Abbau wird durch das Hormon Glukagon ausgelöst, einer Art »Gegenspieler« des Insulins. So wie dieses bei hohem Blutzucker in Kraft tritt, wird schon bei kurzfristig niedrigem Blutzuckerspiegel Glukagon ausgeschüttet. Auf dieses Signal hin wird Glukose aus den Glykogenspeichern freigesetzt und ins Blut abgegeben – der Blutzuckerspiegel steigt wieder an.

Die freigesetzte Glukose kann wie »frischer« Zucker direkt vor Ort verbraucht werden, zum Beispiel im Muskel. Sie kann aber auch über den Blutstrom im Körper verteilt werden und so andere Zellen und Gewebe wie zum Beispiel das Gehirn mit Energie versorgen.

Fettdepots

Die Speicherung von überschüssigem Zucker aus dem Blut in Glykogenspeichern ist eine sehr gute und effiziente Weise, den Blutzucker stabil zu halten. Wenn die Glykogenspeicher aber bereits gut gefüllt sind, fällt diese Option leider weg. Dann muss der Körper den überschüssigen Zucker auf andere Art unschädlich machen. Und das tut er, indem er ihn in Fett umwandelt.

Unsere Vorfahren standen unter dem ständigen Druck, ihrem Körper über die Nahrung ausreichend Energie zuzuführen. Daher war es von Vorteil, bei guter Nahrungslage nicht einfach mit dem Essen aufzuhören, wenn man satt war. Dieses Essverhalten – lieber mehr zu essen und die Energie in Fett zu speichern – ließ die Menschen früher Hungerphasen besser überstehen. Man musste sich früher auch nicht motivieren abzunehmen, wenn man ein paar Kilo zu viel auf den Rippen hatte. Das geschah in der Regel automatisch, weil es immer wieder Phasen gab, in denen man weniger Glück bei der Jagd oder beim Sammeln von Früchten hatte. Dann wurde das gespeicherte Fett wieder abgebaut und aus den Fettsäuren mithilfe der Mitochondrien Energie freigesetzt. Aus dem recht kleinen Anteil von Glyzerin aus dem abgebauten Fett konnte eine sehr kleine Menge Glukose gebildet werden, die sowohl für die Vergärung als auch für die Verbrennung zur Verfügung stand.