Medizin am Abend Berlin Fazit: Bitterrezeptoren in Mund und Magen wirken regulierend auf koffeinbedingte Magensäureausschüttung
Der anregend wirkende Bitterstoff Koffein kann die Freisetzung von
Salzsäure im Magen sowohl stimulieren als auch verzögern, je nachdem, ob
er Bitterrezeptoren im Magen oder im Mund aktiviert.
Dies ist das
Ergebnis einer europäischen Kooperationsstudie, an der auch
Wissenschaftler des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE)
beteiligt waren.
„Wie unsere Ergebnisse zeigen, spielen Bitterrezeptoren
generell eine Rolle bei der Regulation der Magensäureausschüttung.
Es
wäre daher denkbar, dass sich Bitterstoffe oder Bitterblocker zukünftig
als Therapeutika einsetzen ließen, um eine Übersäuerung des Magens zu
behandeln“, sagt Studienleiterin Veronika Somoza von der Universität
Wien.
Sensoriklabor des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke
Till Budde/DIfE
Das Team um die Ernährungsphysiologin Somoza und Erstautorin Kathrin
Liszt vom Institut für Ernährungsphysiologie und Physiologische Chemie
der Fakultät für Chemie an der Universität Wien, zu dem neben
DIfE-Forschern auch Jakob Ley von der Symrise AG in Holzminden und
Wissenschaftler des Blizard Instituts London gehören, publizierte seine
Ergebnisse nun in der Fachzeitschrift Proceedings of the National
Academy of Sciences of the United States of America (PNAS; Kathrin Liszt
et al., 2017; DOI: 10.1073/pnas.1703728114).
Was war zu Studienbeginn bekannt?
Koffein ist die weltweit am häufigsten konsumierte psychoaktive Droge.
Sie wirkt nicht nur anregend auf das zentrale Nervensystem und erhöht
den Blutdruck, sondern sie stimuliert auch die Freisetzung von
Magensäure.
Ebenso weisen neuere Studien darauf hin, dass neben Koffein
auch andere Bitterstoffe, zum Beispiel aus Hopfen, die Säureproduktion
im Magen ankurbeln. Über welche Mechanismen dies geschieht, ist
allerdings noch nicht hinreichend erforscht. +
Zudem ist bekannt, dass der Mensch Bitterstoffe über rund
25
verschiedene Bitterrezeptor-Typen wahrnimmt, die sich im Mund und
Rachenraum auf den Spitzen der Geschmacksrezeptorzellen befinden und vor
dem Verschlucken giftiger Substanzen warnen sollen.
Fünf von ihnen
reagieren unter anderem auf Koffein. Seit kurzem häufen sich die
Studien, die zeigen, dass sich
Geschmacksrezeptoren für Bitteres auch an
anderen Orten des Verdauungssystems finden, so zum Beispiel im Magen.
Welche Funktion die Rezeptoren dort erfüllen, ist weitgehend unbekannt
und noch ebenfalls wenig erforscht.
Welcher Fragestellung gingen die Wissenschaftler nach?
Die bestehenden Fakten lassen annehmen, dass Koffein die
Magensäureausschüttung über Bitterrezeptoren im Mund und Magen
beeinflusst. Daher gingen die Forscher in der aktuellen Studie der Frage
nach, ob tatsächlich ein solcher Zusammenhang besteht. Hierzu führten
die Wissenschaftler an gesunden weiblichen und männlichen
Studienteilnehmern pH-Wert Messungen im Magen durch. Zudem verwendeten
sie menschliche Gewebeproben des Magens sowie ein etabliertes zelluläres
Modellsystem (HGT-1-Zellen) zur Untersuchung der Magensäurefreisetzung,
um den Zusammenhang auch auf zellulärer und molekularer Ebene
überprüfen zu können.
Zu welchen Ergebnissen kamen die Forscher?
Nahmen die Studienteilnehmer 150 mg Koffein verkapselt in Form einer
Pille ein, die sich erst im Magen auflöste, führte dies nach etwa 30
Minuten zu einer verstärkten Ausschüttung von Magensäure.
Erhielten die
Teilnehmer dagegen eine entsprechende Koffeinlösung, die neben den
Rezeptoren im Magen auch die Bitterrezeptoren in der Mundhöhle
stimulierte, verzögerte sich die Magensäureausschüttung.
Dabei
korrelierte die empfundene Bitterkeit des Koffeins mit der Menge der
ausgeschütteten Magensäure. Darüber hinaus wiesen die Forscher sowohl in
menschlichen Gewebeproben des Magens, als auch in den HGT-1-Zellen
Bitterrezeptoren nach, die auf Koffein reagieren. Am Modellsystem der
HGT-1-Zellen zeigten sie zudem, dass der Bitterrezeptor TAS2R43
zumindest einer der Rezeptoren ist, über den Koffein die
Magensäureausschüttung reguliert. Ein Ausschalten des TAS2R43-Rezeptors
auf Genebene (knock out-Modell) bestätigte dieses Ergebnis zusätzlich.
Ebenso verminderte sich der stimulierende Effekt des Koffeins durch
Zugabe von Homoeriodictyol*, einem Bitterblocker, der auch TAS2R43
hemmt. Anschließend mit Studienteilnehmern durchgeführte Tests, bei
denen die Teilnehmer den Bitterblocker gemeinsam mit Koffein einnahmen,
führten ebenfalls zu einer Reduktion der Koffeineffekte.
Fazit und Ausblick
„Obwohl in vielen Kulturen nach dem Essen ein Gläschen Magenbitter oder
ein Kaffee üblich ist, um Verdauungsproblemen zu begegnen, wissen wir
heute noch erstaunlich wenig über das molekulare Zusammenspiel von
Bitterstoffen und dem Verdauungssystem“, sagt Somoza vom Institut für
Ernährungsphysiologie und Physiologische Chemie an der Universität Wien.
„Diese Zusammenhänge aufzuklären, könnte künftig dazu beitragen, neue
Therapeutika gegen die Refluxkrankheit oder Magengeschwüre zu
entwickeln“, so die Professorin weiter.
„Jedenfalls sind unsere
Ergebnisse vielversprechend und belegen, dass Bitterrezeptoren über ihre
Funktion als Geschmackssensoren hinaus an der Regulation von
Verdauungsprozessen beteiligt sind“, ergänzt Koautor Wolfgang Meyerhof
vom DIfE.
„Die Erforschung der Bitterrezeptoren, die von uns auch schon
im Darm, in Herzmuskel- und Schilddrüsenzellen** nachgewiesen wurden,
zeigt nicht nur in diesem Zusammenhang ganz neue Perspektiven und
Ansatzpunkte auf, denen wir auch in Zukunft mit unseren
Kooperationspartnern nachgehen wollen“, so DIfE-Geschmacksforscher Maik
Behrens abschließend.
Literatur:
Kathrin Liszt et al., Caffeine induces gastric acid secretion via bitter
taste signaling in gastric parietal cells. Proceedings of the National
Academy of Sciences of the United States of America 2017;
http://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.1703728114
Hintergrundinformationen:
* Homoeriodictyol ist ein sekundärer Pflanzeninhaltsstoff, der in Yerba
Santa (Eriodictyon californicum) enthalten ist. Die Pflanze gehört zu
den Heilpflanzen Amerikas und Mexicos.
In der Volksheilkunde wird sie
innerlich bei Erkrankungen der Atemwege, wie Asthma oder Bronchitis
angewendet. Die Indianer Nordamerikas verwendeten die Droge auch bei
Magen- und Darmstörungen sowie bei Erkrankungen des Urogenitaltraktes
(1).
Homoeriodictyol ist zudem eines der 4 Flavanone, die von der Symrise AG
in dieser Pflanze identifiziert wurden, die geschmacksmodifizierende
Eigenschaften besitzen.
Das Homoeriodictyol-Natriumsalz reduziert die
Bitterkeit von Salicin, Amarogentin, Paracetamol und Chinin um 10 bis 40
Prozent (2).
Quellen: (1)
http://www.spektrum.de/lexikon/arzneipflanzen-drogen/eriodictyon-californicum/42...
(2) Ley et al., Identification of enterodiol as a masker for caffeine
bitterness by using a pharmacophore model based on structural analogues
of homoeriodictyol. JAFC 2012
** siehe DIfE-Abteilung Molekulare Genetik (MOGE); Forschungsprojekt: Extraorale Bitterrezeptoren
http://www.dife.de/forschung/abteilungen/projektdetail.php?id=255&abt=MOGE
Das Deutsche Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Es erforscht die Ursachen
ernährungsassoziierter Erkrankungen, um neue Strategien für Prävention,
Therapie und Ernährungsempfehlungen zu entwickeln. Zu seinen
Forschungsschwerpunkten gehören die Ursachen und Folgen des
metabolischen Syndroms, einer Kombination aus Adipositas (Fettsucht),
Hypertonie (Bluthochdruck), Insulinresistenz und
Fettstoffwechselstörung, die Rolle der Ernährung für ein gesundes Altern
sowie die biologischen Grundlagen von Nahrungsauswahl und
Ernährungsverhalten. Mehr unter www.dife.de. Das DIfE ist zudem ein
Partner des 2009 vom BMBF geförderten Deutschen Zentrums für
Diabetesforschung (DZD). Weitere Informationen zum DZD finden Sie unter
http://www.dzd-ev.de.
Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 91 selbständige
Forschungseinrichtungen. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-,
Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und
Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute
widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten
Fragen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung,
auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder
unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten
forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt
Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den
Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik,
Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Einrichtungen
pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der
Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im
In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen
Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung
fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft
gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 18.600 Personen,
darunter 9.500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat
der Institute liegt bei mehr als 1,7 Milliarden Euro. Mehr unter
http://www.leibniz-gemeinschaft.de.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten
Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.500
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon 6.600 Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler. Die Universität Wien ist damit die größte
Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An
der Universität Wien sind derzeit rund 94.000 nationale und
internationale Studierende inskribiert. Mit 174 Studien verfügt sie über
das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist
auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. Mehr
Informationen unter
http://www.univie.ac.at.
Die Symrise AG ist ein globaler Anbieter von Duft- und Geschmackstoffen,
kosmetischen Grund- und Wirkstoffen sowie funktionalen Inhaltsstoffen
mit Hauptsitz in Holzminden/Deutschland. Zu den Kunden gehören Parfum-,
Kosmetik-, Lebensmittel- und Getränkehersteller, die pharmazeutische
Industrie sowie Produzenten von Nahrungsergänzungsmitteln und
Heimtiernahrung. Mit einem Umsatz von mehr als 2,9 Mrd. Euro im
Geschäftsjahr 2016 gehört das Unternehmen zu den global führenden
Anbietern im Markt für Düfte und Aromen. Der Konzern mit Sitz in
Holzminden ist in mehr als 40 Ländern in Europa, Afrika und dem Nahen
sowie Mittleren Osten, in Asien, den USA sowie in Lateinamerika
vertreten. Gemeinsam mit seinen Kunden entwickelt Symrise neue Ideen und
marktfähige Konzepte für Produkte, die aus dem täglichen Leben nicht
mehr wegzudenken sind. Wirtschaftlicher Erfolg und unternehmerische
Verantwortung sind dabei untrennbar miteinander verbunden. Symrise -
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