Stoffwechsel: Der Weg des Zuckers durchs Blut

Zu dick? Ich bin eben so veranlagt!“ Verzweifelte Mollige, die die Ursache für ihre Figur beim besten Willen nicht in ihrem Essverhalten finden können, dürfen Hoffnung schöpfen. Forscher entdecken immer mehr Hinweise, dass jeder Mensch die Inhalts-stoffe der Nahrung anders verdaut und verwertet.

Ernährungswissenschaftler und Lebensmittelchemiker der Technischen Universität München (TUM) haben sich nun mit externen Experten zusammengetan, um die Forschung auf diesem Gebiet voranzubringen. Eine erste, systematisch angelegte Studie wird derzeit ausgewertet.

Zunächst einmal geht es darum zu erfahren, was im Körper abläuft, wenn er Nahrung verdaut. Grob sind die Vorgänge bekannt, aber was noch fehlt, sind die molekularen Details. Schließlich ist hier eine gigantische chemische Fabrik an der Arbeit, die Energie für unseren Körper produziert, egal, ob wir vorher Torte oder Sushi gegessen, Limo oder Milchshake getrunken haben.

Tausende von Säuren, Eiweißstoffen, Zuckermolekülen und anderen chemischen Produkten entstehen und vergehen dabei und regulieren sich gegenseitig. Dieses Netzwerk an Prozessen und seine dynamischen Änderungen aufzuklären − damit beschäftigt sich der noch recht junge Wissenschaftszweig Metabolomik.

Angesichts der Bedeutung unseres Stoffwechsels für die Gesundheit ist es erstaunlich, dass bis heute doch relativ wenig darüber bekannt ist. Das hat zwei Gründe: Zum einen mag sich kaum jemand der Mühsal aussetzen, regelmäßig Proben aus seinem Körper entnehmen zu lassen.

So bleibt die menschliche Verdauung für die Forscher immer noch eine Art Black Box, bei der man zwar genau weiß, was hineingeht und herauskommt, aber nur sehr begrenzt, was dazwischen passiert. Zum andern fehlten bis vor wenigen Jahren die analytischen Verfahren, um derart komplizierte Vorgänge qualitativ und quantitativ exakt aufzuklären.

Nun aber haben sich Hannelore Daniel und ihr TUM-Kollege, der Lebensmittelchemiker Thomas Hofmann, mit Experten vom Helmholtz-Zentrum München zu einem Netzwerk, der Munich Functional Metabolomics Initiative, zusammengefunden, um die Forschung auf diesem Gebiet voranzubringen. Derzeit wird die Zusammenarbeit bei der so genannten HuMet-Studie erprobt.

15 junge, gesunde Männer unterzogen sich dazu vier Tage lang einem Programm im Human Study Center des Wissenschaftszentrums Weihenstephan. Zu Beginn der Studie mussten sie zunächst 36 Stunden fasten; während dieser Zeit gaben sie alle zwei Stunden Blut ab, dazu kamen Urin- und Atemluftproben. Danach erhielten sie standardisierte Flüssignahrung. Im Laufe der nächsten Tage durchliefen die Probanden mehrere Tests: Sie mussten eine Zuckerlösung trinken, später eine bestimmte Menge Fett zu sich nehmen, auf dem Ergometer strampeln und in der Kältekammer frieren.

Umfassende Studie

Regelmäßig wurden Proben von den Körperflüssigkeiten entnommen. „Eine derartig systematische und umfassende Studie am Menschen hat bisher noch niemand gemacht“, sagt Daniel. Bereits die ersten Auswertungsschritte erbrachten aufregende Ergebnisse: „Grundsätzlich reagiert jeder Mensch auf bestimmte Nahrungsbestandteile gleich“, sagt Daniel, „aber in der Ausprägung gibt es Unterschiede.“

Gibt man den Probanden etwa eine bestimmte Menge Traubenzucker, dann steigt ihr Blutzuckerspiegel zunächst an und nimmt danach wieder ab. Die Ergebnisse der HuMet-Studie offenbarten hier Erstaunliches: Anfangs waren die Werte bei allen ziemlich ähnlich. Aber nach der Zuckergabe zeigte jeder eine andere Antwort. „Es ist hochinteressant zu sehen, wie unterschiedlich der Blutzuckerspiegel ansteigt und wieder abfällt.“

Daniel vergleicht den menschlichen Stoffwechsel mit einem Akkordeon: Auch das lässt sich zusammenpressen und auseinander ziehen. Wie weit, das wollen die Forscher nun näher erkunden − nicht nur in Bezug auf die Verdauung von Zucker, sondern auch auf Fett und Eiweißstoffe.

In Zukunft wollen die Forscher sogenannte Tracer einsetzen − Moleküle, die das schwerere Kohlenstoff-Atom 13C in sich tragen. Sie benehmen sich zwar chemisch genauso wie ihre leichteren Artgenossen, aber in den analytischen Messgeräten verhalten sie sich ein wenig anders. Deshalb kann man den damit markierten Zucker vom körpereigenen unter-scheiden und seinen Weg durch den Stoffwechsel verfolgen.

„Bisher sitzen wir an einer Au-tobahn und zählen weiße, schwarze und grüne Autos, quantitativ und pro Zeiteinheit“, beschreibt Daniel. „Aber wir wissen nicht, woher sie kommen und wohin sie fahren. Das festzustellen wird erst dann möglich sein, wenn wir die Autos – also unsere Stoffwechselprodukte – markieren. Dann kann man sagen: Hier habe ich ein markiertes Zuckermolekül hinein gegeben, und dort finde ich ein markiertes Citratmolekül wieder. Damit weiß ich, dieses ist aus jenem entstanden. Wir können also erkennen, wo die Autos auf der Autobahn herkommen und wohin sie fahren.“

Darauf gründend kann man vielleicht herausfinden, warum manche Menschen leichter zunehmen als andere und individuelle Therapien entwickeln.