Harnsäure - Uricase Enzym

Medizin am Abend Berlin Fazit: Schon unsere Vorfahren vor 12,5 Millionen Jahren aßen Süßes und entwickelten Fettleibigkeit

Forscher der Universität Tübingen untersuchen Zivilisationskrankheiten und ihre evolutiven Ursachen 
 
Die Wurzel heutiger Zivilisationskrankheiten liegt möglicherweise in einer genetischen Mutation bei unseren Vorfahren vor etlichen Millionen von Jahren, verbunden mit hohem Zuckerkonsum und der Anlage größerer Fettreserven.

Diabetes, Bluthochdruck, Fettleibigkeit und Gicht sind Krankheiten, welche nicht nur jährlich laut der Weltgesundheitsorganisation WHO Millionen von Menschenleben fordern, sondern auch bei unseren nächsten lebenden Verwandten Orang-Utan, Gorilla und Schimpansen auftreten.

Seit etwa zehn Jahren vermuten Wissenschaftler, dass die menschliche Veranlagung für diese Zivilisationskrankheiten in der gemeinsamen Evolutionsgeschichte von Mensch und Menschenaffen begründet sei. 

Unseren Verwandten und uns Menschen fehlt, im Gegensatz zu anderen Affen, das Enzym Uricase im Stoffwechsel. 

• Dadurch kommt es zur Anreicherung von Harnsäure im Blut und in der Folge auch zur Anreicherung von Körperfett. Fruchtzucker (Fruktose) ist, im Gegensatz zum Traubenzucker (Glukose), in der Lage, diese Effekte zusätzlich zu verstärken. 

Gemäß der Uricase-Theorie trat die genetische Mutation, die zum Verlust der Uricase führte, bei den letzten gemeinsamen Vorfahren von Menschenaffen und Menschen vor 15 Millionen Jahren in Europa auf.

Tübinger und Dresdener Forscher haben nun erstmals einen paläontologischen Beleg für diese Theorie entdeckt. Zu dem Team gehören Professorin Madelaine Böhme und Jochen Fuß von der Universität Tübingen und dem Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment sowie Gregor Uhlig vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. An 12,5 Millionen Jahre alten Zähnen des Dryopithecus carinthiacus, des ältesten Vertreters der afrikanischen Menschenaffen und des Menschen, fand das Forscherteam Zahnkaries im fortgeschrittenen Stadium. Die Zähne waren 1953 in Kärnten, Österreich, geborgen worden. „Dieser Befund war für uns sehr überraschend, da das Entstehen des Krankheitsbildes Karies bisher stets mit der Erfindung des Ackerbaus – der Neolithischen Revolution – vor etwa zehntausend Jahren in Zusammenhang gebracht wurde. Seit dieser Zeit wurde mehr gekochte Stärke verzehrt“, erklärt Madelaine Böhme, die Leiterin der Studie. Eine umfangreiche vergleichende Untersuchung des Zahnstatus von 365 Schimpansen aus der freien Wildbahn von Liberia in Westafrika erbrachte, dass nur 0,17 Prozent von deren Zähnen kariös waren. „Die beobachtete Karies bei den Schimpansen ist zudem deutlich schwächer ausgeprägt als beim fossilen Menschenaffen“, ergänzt Jochen Fuß.

Hoher Zuckerkonsum

Im Gegensatz zur archäologisch häufig belegten Zahnfäule bei frühen Bauern ist die Karies bei Dryopithecus carinthiacus jedoch auf einen hohen Zuckerkonsum zurückzuführen. Um dies zu belegen, nutzen die Forscher fossile Pollen von Bäumen, Sträuchern und Lianen, die sich in den Kärntner Ablagerungen am Fundort des 12,5 Millionen Jahre alten Unterkiefers fanden. Sie stießen dabei auf mindestens neun Arten, deren Früchte stark zuckerhaltig sind wie unter anderem Wein, Maulbeere, Erdbeerbaum, Esskastanie, Ölweide sowie Vertreter von Kirsche und Pflaume. Außerdem fanden sie 46 honigtragende Pflanzen, wodurch Honig als zusätzlicher Zuckerlieferant in Frage kommt. Gemäß ihrer Studie war daher Zucker in neun bis zehn Monaten des Jahres, von März bis Dezember, im Miozän in der Landschaft Kärntens verfügbar. Während heutige Menschenaffen in Phasen von Fruchtknappheit junge Blätter als Notnahrung nutzen, war dies den europäischen Menschenaffen nicht möglich. „Aufgrund der geringen Lichteinstrahlung beziehungsweise der kurzen Tageslänge im Januar und Februar gab es trotz nahezu tropischer Temperaturen in den nördlichen Mittelbreiten im Spätwinter keinen Blattaustrieb“, erklärt Böhme. Der Chemiker Gregor Uhlig setzt hinzu: „Um diese Hungerperiode zu überstehen, mussten unsere Vorfahren Fettreserven anlegen.“

Vermehrte Bildung von Körperfett

Tatsächlich stellten die Forscher fest, dass die von Dryopithecus vermutlich konsumierten Früchte am Ende der Wachstumsperiode im frühen Winter von November bis Dezember einen erhöhten Gehalt an Fruchtzucker besitzen. Dieser führte aufgrund der ihnen fehlenden Uricase unmittelbar zur vermehrten Bildung von Körperfett. Die daraus ableitbare Vermutung, dass europäische Menschenaffen eine substanzielle Fettreserve besaßen, konnten die Forscher am bisher einzigen kompletten Skelett eines Menschenaffen aus Europa bestätigen: dem acht Millionen Jahre alten Oreopithecus bamboli aus der Toskana. In seinem bis heute erhaltenen Weichgewebe fanden sich dicht gepackte Fettzellen, die in Größe und Form an weißes Fettgewebe heutiger Menschen erinnern.

„Viele klinische Studien der Vergangenheit haben gezeigt, dass ein erhöhter Harnsäuregehalt des Blutes zu erhöhtem Blutdruck führt“, sagt Böhme. 

Gemäß der Uricase-Theorie könnte neben den Fettreserven ein stabil hoher Blutdruck während der Hungerphasen ein wichtiger selektiver Vorteil der Menschenaffen im Miozän Europas gewesen sein.

Denn diese Voraussetzungen erlauben körperliche Aktivität auch bei Nahrungsknappheit.

„Eine vor Millionen von Jahren aufgetretene Mutation war maßgeblich dafür, dass frühe Menschenaffen Eurasien besiedeln und eine enorme Artenvielfalt hervorbringen konnten“, resümiert Böhme. „Wir tragen noch heute ihr Erbe in uns. Dieser Vorteil ist jedoch in einer Welt industriell gefertigter Nahrungsmittel in ein Handicap umgeschlagen.“

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Originalpublikation:

Fuss, J., Uhlig, G., Böhme, M: Earliest evidence of caries lesion in hominids reveal sugar-rich diet for a Middle Miocene dryopithecine from Europe". PLOS ONE, http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0203307

Die Niere und der Urin: Haushaltszucker, Traubenzucker, Fruchtzucker

Medizin am Abend Berlin Fazit: Haushaltszucker im Urin? Biologen der Uni Osnabrück machen verblüffende Entdeckung

Unser Urin enthält Haushaltzucker, was für den Schutz der Nierenzellen eine wichtige Rolle spielen kann. 

Diesen im Rahmen ihres von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützten Forschungsprojekts erzielten Befund publizierten Dr. Olga Vitavska und Prof. Dr. Helmut Wieczorek vom Fachbereich Biologie/Chemie der Universität Osnabrück kürzlich im European Journal of Physiology (Vol. 468, 2016). 
 
Zum Hintergrund: 

• Täglich produzieren die Nieren ein bis zwei Liter Urin und sorgen dafür, dass der Salz- und Flüssigkeit-Haushalt in unserem Körper stabil bleibt. 

Während der Erfüllung dieser lebenswichtigen Funktion stehen die Nierenzellen selbst unter einer enormen Belastung. 

»Wenn wir nicht ausreichend trinken, wird unser Urin sehr konzentriert und die Epithelzellen im Nierenmark können schrumpfen«, erklärt Vitavska. 

»Wenn wir viel Flüssigkeit zu sich nehmen, wird der Urin sehr wässrig und die Nierenzellen können schwellen und platzen. 

Auch wenn man sich gesund und ausgewogen ernährt, haben die Nieren ständig zu tun. Eine Tasse leckeren Tees für uns bedeutet viel Arbeit für unsere Nieren.«

• Damit die Nierenzellen ihr Volumen stabil halten und dadurch funktionsfähig bleiben, werden so genannte Osmolyte in sie hinein bzw. aus ihnen heraus transportiert, wodurch der Änderung des Zellvolumens entgegengewirkt wird. 

Manche Osmolyte synthetisieren die Nierenzellen selbst, einige müssen jedoch aus dem Blut aufgenommen werden.

Um in die Zelle zu kommen, benötigen Osmolyte bestimmte Proteine, die sie durch die Zellmembran transportieren.

Die Osnabrücker Wissenschaftler haben eine neue Klasse solcher Membranproteine in Nierenzellen gefunden. 

Diese befinden sich an der zum Urin gerichteten Seite der Nierenzellen und können Zucker wie Haushaltzucker (Saccharose), Traubenzucker (Glucose) und Fruchtzucker (Fructose) in die Zellen transportieren.

• Bei gesunden Menschen ist Glucose im Urin nicht nachweisbar, ihre Anwesenheit hingegen dient als Marker für Diabetes. 

• Fructose ist im Urin vorhanden, kann aber in der Zelle umgewandelt und als Energiequelle genutzt werden. 

• »Saccharose dagegen bleibt stabil und kann somit als ein effektiver Osmolyt dienen. 

Obwohl Saccharose im Urin nur in sehr geringer Konzentration vorkommt und nur mit sehr sensitiven Methoden bestimmt werden kann, reicht dies für eine Funktion als Osmolyt völlig aus«, so Wieczorek.

Für die Medizin ergeben sich aus den Befunden der Osnabrücker Wissenschaftler neue Einsichten über die Schutzmechanismen der Nierenzellen.

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Gicht - und was die Harnsäure im Blut am heutigen Sonntag hoch treiben lässt....

Medizin am Abend Berlin Fazit: Gicht im Griff - Der richtige Speiseplan lässt die Harnsäurewerte sinken

Gutes Essen und reichlich Alkohol können die Harnsäure im Blut in ungesunde Höhen treiben - eine schmerzhafte Gichtattacke kann die Folge sein.

Für Betroffene gilt: 

Auf die Ernährung achten, weniger Purine essen und Vorsicht mit Alkohol. 

Allerdings sind laut einem Bericht des Apothekenmagazins "Senioren Ratgeber" die Regeln nicht mehr so streng wie früher. "Die Empfehlungen haben sich gelockert, wir wissen heute besser, welche Lebensmittel guttun und welche eher schaden", erklärt Kerstin Bernhardt von "die ernährungslotsen" aus Köln.

"Alkohol ist zum Beispiel nicht gleich Alkohol. 

Laut Studien können Männer zwei Gläser Wein am Tag trinken - Frauen ein Glas, ohne ihr Risiko für die Entwicklung einer Gicht zu erhöhen. Die gleiche Menge Alkohol als Bier oder Schnaps ist dagegen problematisch."

Ebenso kritisch wie Alkohol sehen Fachleute Fruchtzucker. Früchte wie Birnen und Äpfel enthalten viel davon.

Experten raten zu höchstens zwei Portionen Obst am Tag. "Viel ungünstiger sind aber Limonade oder Cola", sagt Bernhardt.

"Sie sind unter anderem mit Fruchtzucker gesüßt."

Vor den Purinen in Innereien, Muscheln, Krebsen, Geflügelhaut und Schweineschwarte wird nach wie vor gewarnt. 

• "Weniger problematisch als bisher vermutet sind pflanzliche Purin-Quellen wie Kohl, Spargel und Spinat", so die Expertin. 

Positiv: Die meisten Milchprodukte unterstützen die Harnsäureausscheidung. 

Gute Noten gibt es auch für Oliven- und Rapsöl sowie Nüsse.

Das Apothekenmagazin "Senioren Ratgeber" 4/2016 liegt in den meisten Apotheken aus und wird ohne Zuzahlung zur Gesundheitsberatung an Kunden abgegeben.

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TEAM - Staffel: Fruchtzucker oder Traubenzucker?

16. Berliner Wasserbetriebe 5 x 5 km TEAM-Staffel

Im Belohnungssystem im Gehirn sind die Unterschiede zwischen dem Placebo (oben) und den zwei Zuckerarten Glukose (Mitte) und Fruktose (unten) deutlich zu erkennen, wie das MRI-Bild zeigt. Universität Basel, Departement Biomedizin

Medizin am Abend Fazit:  Fruchtzucker erzeugt weniger Belohnungsgefühle im Gehirn

Fruchtzucker sättigt nicht nur weniger, sondern stimuliert auch das Belohnungssystem im Gehirn in geringerem Mass als Traubenzucker. Dies könnte zu einem überhöhten Konsum mit ungesunden Folgen führen, berichten Forschende der Universität Basel in einer Studie, die in der Fachzeitschrift «Plos One» veröffentlicht wurde. Industrieller Fruchtzucker in Süssgetränken und Fertigmahlzeiten wird für verschiedene Erkrankungen mit verantwortlich gemacht. 
 
Fruchtzucker oder Fruktose ist ein natürlicherweise in Früchten und Gemüse enthaltenes Kohlenhydrat und in dieser Form unbedenklich. Trotz ihrer ähnlichen Struktur wirken Fruktose und Glukose – also reiner Traubenzucker – auf den Körper ganz unterschiedlich:

Die Einnahme von Glukose führt inneralb von  Minuten zu einem starken Anstieg vom Insulin im Blut, während die Fruktose die Insulinausschüttung nur wenig stimuliert.

Die unterschiedlichen Wechselwirkungen der beiden Zuckerarten zwischen Magen-Darm-Trakt und Gehirn haben nun Forschungsteams um Prof. Christoph Beglinger vom Universitätsspital und Prof. Stefan Borgwardt von den Universitären Psychiatrischen Kliniken Basel genauer untersucht; ihre Arbeit wurde vom Schweizerischen Nationalfonds unterstützt. Die Forschenden benutzten dabei kombinierte pharmakologische und bildgebende Methoden wie die funktionelle Magnetresonanztomografie (MRI).

Gehirnaktivität untersucht

In der placebokontrollierten Doppelblind-Studie erhielten zwölf gesunde, junge Männer mittels einer Magensonde je einmal Fruktose, Glukose und Placebo verabreicht. Den Probanden wurden darauf Blutproben zur Bestimmung von Sättigungshormonen entnommen, sie wurden nach ihrem Sättigungsgefühl befragt und mittels einer funktionellen MRI wurde ihre Gehirnaktivität im Ruhezustand untersucht.

Ergebnis der Pilotstudie: Fruktose ist im Vergleich zu Glukose weniger gut in der Lage, Sättigungsgefühle hervorzurufen und die Belohnungssysteme im Gehirn zu stimulieren.

Die Auswertung der MRIs zeigte nämlich, dass sich die beiden Zuckerarten in der Netzwerkaktivierung innerhalb des limbischen Systems mit Hippocampus und Amygdala deutlich unterscheiden – in jener Hirnregion, die Emotionen und Triebe reguliert. Zudem stiegen die Sättigungshormone im Blut nach dem Fruktosekonsum kaum bis wenig an – im Gegensatz zur Glukose, die ein starkes Signal hervorrief. Das subjektive Sättigungsgefühl war tendenziell ebenfalls weniger von der Einnahme von Fruktose beeinflusst.

Problematische Fruktose

«Die Studie könnte erste wichtige Hinweise über die fehlenden sättigenden und belohnenden Effekte von Fruktose liefern», sagen die Erstautorinnen Dr. Bettina Wölnerhanssen und Dr. Anne Christin Meyer-Gerspach. Wieweit dabei der unterschiedliche Insulinspiegel oder andere Einflüsse eine Rolle spielen, müssten weitere Untersuchungen mit mehr Probanden zeigen.

Hinweise aus der Forschung mehren sich, dass die isolierte, industriell hergestellte Fruktose – wie sie sich zunehmend in Süssgetränken, Süssigkeiten und Fertigprodukten findet –, dem menschlichen Organismus Probleme bereiten: 

Fruktose steht im Verdacht, verschiedene Erkrankungen wie Übergewicht, Diabetes, Leberverfettung und Gicht zu begünstigen.

Originalbeitrag

Bettina Karin Wölnerhanssen, Anne Christin Meyer-Gerspach, André Schmidt, Nina Zimak, Ralph Peterli, Christoph Beglinger, Stefan Borgwardt
Dissociable Behavioral, Physiological and Neural Effects of Acute Glucose and Fructose Ingestion: A Pilot Study
Plos One, published June 24, 2015, doi: 10.1371/journal.pone.0130280

Medizin am Abend DirektKontakt

Dr. Bettina Wölnerhanssen,
Departement Biomedizin von Universität und Universitätsspital Basel,
Tel. +41 61 328 73 78,
bettina.woelnerhanssen@usb.ch
lic. phil. Christoph Dieffenbacher Universität Basel

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Beteiligte:

http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0130280 - Studie in PLOS ONE