Artikel zur Langlebigkeit

Das nicht so süße Zeug: Ein Blick darauf, wie überschüssiger Zucker die mitochondriale Effizienz unserer Zellen sabotiert

forscher finden heraus, dass große Mengen an Zucker in den Zellen die Menge an Fetten, den sogenannten mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAs), in den Membranen der Mitochondrien verringern

Von gesüßten Latte Macchiatos am Morgen über überraschend zuckerhaltige Dressings als Topping für Ihren Salat zum Mittagessen bis hin zu einem Dessert (oder zwei) am Abend – viele Menschen konsumieren typischerweise viel mehr Zucker, als ihnen bewusst ist. Da die meisten Amerikaner etwa 22 Teelöffel zugesetzten Zucker pro Tag zu sich nehmen (dabei ist der natürliche Zucker in Obst, Gemüse und Milchprodukten nicht eingerechnet), ertrinken wir in dem süßen Zeug – und damit auch unsere Zellen. 

Während wir wissen, dass überschüssiger Zucker verschiedene gesundheitliche Auswirkungen hat, ist weniger bekannt, was auf zellulärer Ebene geschieht. Jetzt haben Forscher herausgefunden, dass hohe Zuckermengen in den Zellen die Menge an Fetten, den sogenannten mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAs), in den Membranen der Mitochondrien – den Energiekraftwerken unserer Zellen – verringern. Verfasst von Waldhart und Kollegen und veröffentlicht in Zelle Berichte, stellt dieses Forschungsteam fest, dass die Membranveränderungen durch überschüssigen Zucker dazu führen, dass die Mitochondrien weniger effizient werden, was unsere unzähligen Stoffwechselprozesse beeinträchtigt – und damit auch unsere Gesundheit.

Wie Zucker unsere Zellen verändert

Unser Körper benötigt für viele Dinge die richtigen Anteile an PUFAs, einschließlich der Kommunikation von Zelle zu Zelle, der Auslösung geeigneter Entzündungsreaktionen und der Unterstützung der mitochondrialen Integrität. Wenn wir zu viel Zucker in den Zellen haben, wird der Überschuss in eine andere Art von Fett umgewandelt – eine weniger flexible Art als PUFAs. Diese Veränderung der Lipid-(Fett-)Zusammensetzung schädigt die mitochondriale Membranstruktur und führt dazu, dass diese weniger effizient Energie produziert. 

Obwohl weniger effiziente Mitochondrien nicht immer sofort erkennbare Wirkungen hervorrufen, können sie auf viele „typische“ Symptome unserer modernen Gesellschaft zurückgeführt werden, wie etwa Müdigkeit oder allgemeiner Energiemangel. Als leitender Autor der Studie hat Ning Wu, Ph.D., erklärt„Obwohl wir den Unterschied in der mitochondrialen Leistung möglicherweise nicht immer sofort bemerken, bemerkt unser Körper ihn. Wenn das [PUFA-]Gleichgewicht lange genug aus dem Gleichgewicht gerät, können wir subtile Veränderungen spüren, wie zum Beispiel eine schnellere Ermüdung.“

Vor diesem Hintergrund testete das Forscherteam direkt die Auswirkungen von übermäßigem intrazellulärem Zucker auf die Mitochondrienfunktion. Zunächst veränderten sie Mäuse genetisch so, dass sie kein Protein namens TXNIP (Thioredoxin-interagierendes Protein) enthielten, das die Aufnahme von Glukose (Zucker) aus unserem Blutkreislauf in unsere Zellen streng reguliert. Ohne TXNIP ist die Glukoseaufnahme unkontrolliert und die Zellen enthalten zu viel Zucker.

eine schlechte Mitochondrienfunktion führt zu einem Energiemangel

Überschüssiger Zucker schädigt die Mitochondrienmembranen

Waldhart und Kollegen untersuchten speziell die Auswirkungen des Verzichts auf TXNIP auf braunes Fettgewebe (BAT). BAT, auch braunes Fett genannt, enthält mehr Mitochondrien als anderes Gewebe, da seine Hauptfunktion darin besteht, die Thermogenese, also die Energieproduktion durch Wärme, anzukurbeln.

Sie fanden heraus, dass Mäuse ohne TXNIP – und daher mit hohen Mengen an intrazellulärem Zucker – deutlich niedrigere PUFA-Konzentrationen in den Membranen ihrer braunen Fettzellen aufwiesen. Diese Mäuse zeigten eine fehlerhafte thermogene Aktivität, nachdem sie einer Kältebehandlung oder „Kältestress“ ausgesetzt waren. Kältestress beeinträchtigt die Kapazität der Mitochondrien und würde normalerweise zu einem Anstieg der Wärmeproduktion von BAT führen, wenn die Mitochondrien ordnungsgemäß funktionieren würden. In diesem Fall verringerte übermäßiger Zucker in den braunen Fettzellen der Maus diesen Prozess und beschädigte sogar die Struktur der Mitochondrien, was zu Schwellungen und Brüchen in den inneren Membranfalten führte.

Das Forschungsteam konnte diese schädlichen Auswirkungen dann erfolgreich umkehren, indem es die Mäuse mit einer ketogenen Diät versorgte – einer sehr kohlenhydratarmen Diät mit höheren Mengen an Fett und Protein. Mit dieser Diät könnten die Zellen der Maus keine großen Mengen an Glukose aufnehmen, auch wenn TXNIP nicht zur Regulierung da wäre. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine schlechte mitochondriale Integrität – und die damit verbundene verminderte Energieproduktion – durch einfache Ernährungsumstellungen wie eine Reduzierung der Kohlenhydrataufnahme behoben werden kann.

Die Autoren beschreiben: „Letztendlich veranschaulichen unsere Ergebnisse einen klaren, frühen Zusammenhang zwischen überschüssigen Kohlenhydraten und der Mitochondrienfunktion.“ Sie bestätigen mechanistisch einen schädlichen Aspekt einer zuckerreichen Ernährung. Während solche durch die Ernährung hervorgerufenen Zellveränderungen unter normalen Bedingungen möglicherweise nicht offensichtlich sind, liefern wir starke Beweise dafür, dass sie unter Stress tatsächlich einen funktionellen Unterschied bewirken.“

ein klarer, früher Zusammenhang zwischen überschüssigen Kohlenhydraten und der Mitochondrienfunktion.

Sayonara, Naschkatze

Können wir also nie wieder Zucker essen? Dr. Wu glaubt das nicht unbedingt, angabe„Der Körper braucht Zucker oder Glukose, um zu überleben, aber wie das Sprichwort sagt: ‚Alle guten Dinge in Maßen‘.“ Sie fährt fort: „Wir haben festgestellt, dass zu viel Glukose in den Zellen vorhanden ist, was direkt mit der Menge an Glukose zusammenhängt Zucker, der mit der Nahrung aufgenommen wird, beeinflusst die Lipidzusammensetzung im gesamten Körper, was wiederum die Integrität der Mitochondrien beeinträchtigt. Die Gesamtwirkung ist ein Verlust der optimalen Funktion.“

Im Grunde ist nicht jeder Zucker schlecht (besonders die Sorten aus Obst, Gemüse und Milchprodukten), aber ein Übermaß an Zucker kann unsere Mitochondrien ernsthaft schädigen – und damit auch unsere Energieproduktion. Die American Heart Association empfiehlt, den zugesetzten Zucker pro Tag auf weniger als sechs Teelöffel (100 Kalorien) für Frauen oder neun Teelöffel (150 Kalorien) für Männer zu beschränken – aber weniger ist definitiv besser, wenn es um süße Sachen geht. Während die Einhaltung einer sehr restriktiven ketogenen Diät sicherlich nicht jedermanns Sache ist, ist die Senkung des Gesamtzuckerkonsums für die meisten ein süßes Ziel.

Verweise: 

Waldhart AN, Muhire B, Johnson B, et al. Überschüssige Kohlenhydrate in der Nahrung beeinträchtigen die mitochondriale Integrität, wie in braunem Fettgewebe beobachtet wird. Zellvertreter. 2021;36(5):109488. doi:10.1016/j.celrep.2021.109488



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