Defektes Uhr-Gen: Innere biologische Uhr von Leber, Herz, Niere - zirkadianischen Rhythmus

Medizin am Abend Berlin Fazit: Innere Uhr gibt den Kraftwerken der Zellen den Rhythmus vor

• Auch der Energiestoffwechsel innerhalb von Zellen folgt dem Rhythmus der inneren Uhr. 

Wie das genau funktioniert, zeigt eine Studie der Universität Basel, die erstmals die Wechselbeziehung zwischen dem zirkadianischen Rhythmus und dem mitochondrialen Netzwerk beleuchtet. 

Innere Uhr gibt den Kraftwerken der Zellen den Rhythmus vor. Der rund 24 Stunden lange zirkadianische Rhythmus beeinflusst den Energiestoffwechsel von Mitochondrien.
(Illustration: Universität Basel)
 

• In unserem Körper ticken unzählige, genetisch gesteuerte innere Uhren, zum Beispiel in den Zellen der Leber, der Nieren, und des Herzens. Sie leiten unter anderem viele Stoffwechselprozesse in die Wege, damit diese zur optimalen Tageszeit ablaufen.

• Eine wichtige Rolle bei diesen Prozessen in den Zellen spielen die Mitochondrien – kleine Organellen, die in fast jeder Zelle vorkommen und sie mit Energie versorgen. 
• Unklar war bislang, wie der rund 24 Stunden lange zirkadianische Rhythmus den Energiestoffwechsel genau reguliert.

Teilungsprotein gibt den Rhythmus vor

In den meisten Zellen verbinden sich Mitochondrien zu einem sich ständig wandelnden Netzwerk, das sich an verschiedene Bedingungen anpassen kann. So können Mitochondrien miteinander verschmelzen und sich auch wieder teilen. Gerät diese Dynamik aus Fusions- und Teilungsprozessen aus dem Gleichgewicht, kann dies zu Krankheiten führen.

Wie das mitochondriale Netzwerk genau mit der inneren biologischen Uhr zusammenhängt, haben Forscher nun in vitro und anhand von Mausmodellen untersucht, die ein defektes Uhr-Gen aufwiesen oder bei denen die mitochondriale Teilung gestört war.

So konnten sie zeigen, dass die Abfolgen von mitochondrialen Teilung und Fusion durch das Teilungsprotein Drp1 gesteuert wird, das wiederum von einer inneren biologischen Uhr getaktet wird.

Dieser Rhythmus bestimmt wesentlich, wann die Mitochondrien wieviel Energie bereitstellen können.

«Die Tageszeit bestimmt die Gestalt des mitochondrialen Netzwerks, und dieses beeinflusst wiederum die Energiekapazität der Zellen», fasst Studienleiterin Prof. Dr. Anne Eckert von der Transfakultären Forschungsplattform Molecular and Cognitive Neurosciences MCN der Universität Basel die Resultate zusammen.

Wechselwirkung zwischen innerer Uhr und Energieproduktion

Die Forscher konnten zudem zeigen, dass das mitochondriale Netzwerk seinen Rhythmus verliert, wenn die zirkadiane Uhr gestört ist, wodurch die Energieproduktion in der Zelle abfällt.

Ähnlich führt eine pharmakologische oder genetische Hemmung des Teilungsprotein DRP1 zu einem Verlust der Rhythmik in der Energieproduktion, was seinerseits den Takt der inneren Uhr beeinträchtigt.

Diese Befunde können bei der Entwicklung von therapeutischen Strategien eine Rolle spielen, zum Beispiel für Erkrankungen, bei denen sowohl Störungen der inneren Uhr als auch eine beeinträchtigte mitochondriale Funktion beschrieben sind wie zum Beispiel bei der Alzheimerkrankheit.

An der Studie, die im Fachmagazin «Cell Metabolism» erschienen ist, waren unter anderem Forschende der Universität Basel, der Universität Zürich und der Universitären Psychiatrischen Kliniken Basel beteiligt.

Originalbeitrag

Karen Schmitt, Amandine Grimm, Robert Dallmann, Bjoern Oettinghaus, Lisa Michelle Restelli, Melissa Witzig, Naotada Ishihara, Katsuyoshi Mihara, Jürgen A. Ripperger, Urs Albrecht, Stephan Frank, Steven A. Brown, Anne Eckert
Circadian Control of DRP1 Activity Regulates Mitochondrial Dynamics and Bioenergetics
Cell Metabolism (2018), doi: 10.1016/j.cmet.2018.01.011

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Cornelia Niggli
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Zirkadiane Rhythmus: Phosphatschalter die „Innere Uhr“

Medizin am Abend Berlin Fazit: 25 Prozent der Proteinschalter arbeiten nach der inneren Uhr der Zelle

Zirkadian ist die lateinische Bezeichnung für „ungefähr ein Tag“. 

Der zirkadiane Rhythmus hat sich entwickelt, damit sich unser Leben an die täglichen Umweltveränderungen anpassen kann: 

Am Tag ist es hell und wärmer und nachts ist es dunkel und kühler. 

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried haben jetzt mithilfe der Massenspektrometrie gezeigt, dass diesem Rhythmus mehr als 25 Prozent der molekularen Proteinschalter in Mausleberzellen folgen. 

Diese rhythmischen Schalter sind Bindungsstellen für Phosphatmoleküle, welche die Funktion der Proteine, und somit alle täglichen Stoffwechselvorgänge in den Zellen regulieren und ausüben. 
 
Matthias Mann, Leiter der Abteilung „Proteomics und Signaltransduktion“ am Max-Planck-Institut für Biochemie hat zusammen mit seiner Arbeitsgruppe in den letzten Jahren die Massenspektrometrie für die klinische Anwendung optimiert.

Damit können die Gesamtheit der Proteine in Zellen und Geweben qualitativ und quantitativ untersucht werden.

Zusätzlich können mit der Massenspektrometrie die sogenannten Phosphorylierungsstellen an Proteinen bestimmt werden. Hier können Phosphatmoleküle binden und die Struktur des Proteins leicht verändern. Dabei funktionieren die Phosphatmoleküle wie kleine Protein-Schalter, welche die Aktivität und Funktion der Proteine ändern.

Diese Methode nutzten die Forscher nun um die Frage zu klären, ob diese Phosphatschalter durch die „Innere Uhr“, dem sogenannten zirkadianen Rhythmus der Zelle gelenkt werden. Charo Robles, Leiterin der Studie erklärt:

„Die zirkadiane Uhr ist ein innerer Taktgeber der Zellen. Die Rotation der Erde führt zu sich periodisch ändernden Umweltbedingungen, wie dem Tag-Nacht-Rhythmus, der Einfluss auf lebende Organismen hat.

• Die „innere Uhr“ erlaubt der Zelle, die permanenten Änderungen der Umwelt vorherzusehen, damit sie sich anpassen kann, um so die täglichen Stoffwechselprozesse zu regulieren.“

In der Vergangenheit wurde schon herausgefunden, dass das ein großer Teil des Transkriptoms, also eine große Menge der Boten-RNA, die den Bauplan der Proteine enthält und ein Teil des Proteoms, eine große Menge der Proteine, dem zirkadianen Rhythmus unterliegen. In dieser Studie wurde jetzt das Phosphoproteom untersucht, die Phosphatbindungsstellen an den Proteinen, in Leberzellen von Mäusen.

„Während ungefähr 10 Prozent der Boten-RNA und Proteine vom zirkadianen Rhythmus abhängen, konnten wir jetzt zeigen, dass 25 Prozent der Protein-Schalter, also Phosphorylierungen, im Verlaufe eines Tages-Nacht-Zyklus spezifisch in Leberzellen von Mäusen an- oder abgeschaltet sind“, sagt Robles. 

„Dies ist vergleichbar mit dem Alltag beim Menschen:

Morgens im Büro wird der Computer an und abends zum Feierabend wieder ausgeschaltet.

Wieder zu Hause wird dann zum Beispiel der Fernseher angeschaltet.“ Mit der Massenspektrometrie kann jetzt das komplexe Netzwerk der Proteinschalter entschlüsselt werden.

„Wir analysieren nicht nur einen Schalter sondern sehen, wann in einer ganzen Stadt, welche Schalter betätigt werden.“

Die Forscher konnten zeigen, dass mehr als 20.000 Phosphorylierungs-Stellen dem Tag-Nacht-Rhythmus unterliegen. Einige Schalter wurden erst jetzt durch die Studie identifiziert.

Mit diesem Wissen, wann bestimmte Proteine aktiv sind, könnte die sogenannte „Chronotherapie“ vorangetrieben werden.

• Bestimmte zelluläre Prozesse oder ganze Organe sind im Verlaufe eines Tages mehr oder weniger aktiv. 

Dies hat Einfluss auf die Wirksamkeit und Verträglichkeit von Medikamenten. 

„Wenn wir wissen, wann bei einem individuellen Patienten bestimmte Signalwege aktiv sind, können wir die Behandlung von Krankheiten optimieren, indem wir zur rechten Zeit ein Medikament geben“, schaut Robles in die Zukunft.

Originalpublikation:
M.S. Robles, S.J. Humphrey & M. Mann: “Phosphorylation is a central mechanism for circadian control of metabolism and physiology”. Cell Metabolism, 2016
DOI: 10.1016/j.cmet.2016.10.004

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Prof. Dr. Matthias Mann
Proteomics und Signaltransduktion
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: mmann@biochem.mpg.de
www.biochem.mpg.de/mann

Dr. Christiane Menzfeld
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
Tel. +49 89 8578-2824
E-Mail: pr@biochem.mpg.de
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Dr. Christiane Menzfeld Max-Planck-Institut für Biochemie

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http://www.biochem.mpg.de - Webseite des Max-Planck-Institutes für Biochemie

http://www.biochem.mpg.de/mann - Webseite der Abteilung von Matthias Mann

Akutes Herzversagen + Kühlung, Diabetiker Typ II + Bluthochdruck, In-vitro-Fertilisation + Herz-Kreislauf-Stoffwechsel

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Zum europäischen Kardiologiekongress (ESC) 2015 in London

Berliner Forscher: Kühlung als neue Therapie-Option beim akuten Herzversagen?

Bei Fieber (40,5°C) hat der Körper einen doppelt so hohen Energiebedarf wie bei einer Kühlung (33°C). Die Kühlung von Patienten mit akutem Herzversagen bedeutet also für das Herz eine Entlastung, weil der Stoffwechsel durch die Kühlung weniger Herzleistung benötigt. Das ist ein Ergebnis einer experimentellen Studie, an der die Charité Berlin und die Medizinische Universität Graz beteiligt waren, und die auf dem Kongress der Europäischen Kardiologischen Gesellschaft (ESC) in London vorgestellt wurde.

„Wir konnten auch zeigen, dass Fieber die Herzkraft schwächt und umgekehrt eine Abkühlung die Herzkraft erhöht. Dieser Effekt erreicht ein Ausmaß, das ansonsten nur mit starken Medikamenten, den Katecholaminen, erzielt wird, die allerdings das Herz schon auf kurze Sicht schädigen können“, so Studienleiter PD Dr. Heiner Post. Ob sich damit das Überleben beim akuten Herzversagen verbessern lässt, sei Gegenstand aktueller klinischer Studien.

Die Wissenschaftler verfolgen in ihrer Studie die Hypothese, dass die Abkühlung des Körpers auch bei einem akuten Herzversagen, etwa bei einem schweren Herzinfarkt, eingesetzt werden kann.

Stoffwechselprozesse sind temperaturabhängig. Bei einem Infekt entwickeln Menschen Fieber zur Steigerung der Immunabwehr und verbrauchen dafür zusätzliche etwa 1000 kcal pro Grad pro Tag.

Umgekehrt verfallen einige Tiere bei knappem Nahrungsangebot zum Jahresende in eine Winterruhe oder einen Winterschlaf mit Abfall der Körpertemperatur um mehrere Grad, dabei ist der Energiebedarf des Körpers pro Grad Celsius um sechs bis sieben Prozent reduziert. Eine Abkühlung wirkt, im Gegensatz zum entzündungsfördernden Fieber, einer Entzündung entgegen. PD Post: „In der Intensivmedizin macht man sich das seit mehreren Jahren bei wiederbelebten Patienten zu Nutze, indem diese Patienten abgekühlt werden und so auch eine Hirnschädigung begrenzt werden kann.“

Quelle: ESC 2015 Abstract Effects of hyperthermia and mild hypothermia on myocardial function in pigs: comparison to dobutamine; A. Alogna, M. Manninger-Wuenscher, M. Schwarzl, B. Zirngast, J. Verderber, D. Zweiker, P. Steendijk, H. Maechler, B. Pieske, H. Post






  

Diabetiker mit Bluthochdruck: Hohe Messwerte in Arztpraxen häufig bagatellisiert und unterbehandelt

Das Herz-Kreislauf-Risiko von Typ-II-Diabetiker mit Bluthochdruck wird nach Blutdruckmessungen bei niedergelassenen Allgemeinmedizinern und Internisten sehr oft unterschätzt, außerdem wird Bluthochdruck häufig unterbehandelt. In den Praxen wurde bei nur elf Prozent von 919 Untersuchungspersonen das 10-Jahres-Risiko als sehr hoch klassifiziert. Eine nachträgliche unabhängige Analyse des 10-Jahres Risikos gemäß den geltenden Leitlinien der europäischen Fachgesellschaften ergab jedoch ein sehr hohes Risiko bei 97 Prozent der untersuchten Patienten. Das zeigt die Auswertung der Daten aus dem deutschen T2TARGET Register, in das 919 Typ-II-Diabetiker mit behandeltem arteriellem Bluthochdruck eingeschlossen wurden. Die Studie wurde auf dem Kongress der Europäischen Kardiologischen Gesellschaft (ESC) in London vorgestellt.

Obwohl in der Gesamtgruppe 784 Patienten gemäß ABDM (Ambulantes 24-Stunden Blutdruck-Monitoring)-Profil einen nicht kontrollierten Bluthochdruck aufwiesen, wurde bei nur 59 Prozent der Patienten eine Therapie-Steigerung vorgenommen, berichtet Studien-Erstautor Prof. Dr. Thomas Mengden (Bad Nauheim).

Eine leitliniengerechte Anti-Bluthochdruck-Therapie mit dem Ziel einer Blutdrucknormalisierung kann das sehr hohe kardiovaskuläre Risiko von Hypertonikern mit Typ-II-Diabetes deutlich reduzieren.

Die Leitlinien der Fachgesellschaften empfehlen die Durchführung einer ambulanten 24-Stunden-Blutdruckmessung zur Therapiekontrolle.

Die prognostische Aussagekraft so einer Blutdruckmessung ist der Praxis-Blutdruckmessung deutlich überlegen, da nur mit der Langzeit-Blutdruckmessung Weißkittel-Effekte, eine versteckte Hypertonie oder eine isolierte nächtliche Hypertonie ausgeschlossen bzw. diagnostiziert werden können.

Prof. Mengden: „Mittels Langzeit-Blutdruckmessung konnte unter Praxisbedingungen im Rahmen unserer Registerstudie ein hoher Prozentsatz von unkontrollierten Hypertonikern mit Typ-II-Diabetes identifiziert werden. 15 Prozent hatten eine isolierte nächtliche Hypertonie, 14 Prozent eine Praxisnormotonie („masked treated hypertension“) und acht Prozent eine Praxishypertonie – Diagnosen, die nur durch die ABDM gesichert werden können.“

Die Zielbereiche für Hypertoniker mit Typ-II-Diabetes orientieren sich immer noch an der Praxis-Blutdruckmessung, die aufgrund verschiedener Limitationen eine nur eingeschränkte prognostische Bedeutung hat, so Prof. Mengden: „Es gibt bislang noch keine Empfehlungen welchem ABDM-Wert der Zielwert <140 b="" mmhg="" praxisblutdruck="">entspricht. Aus diesem Grunde werden wir in dem T2TARGET Register für die Praxisblutdruckwerte entsprechende Äquivalenzwerte für die Langzeit-Blutdruckmessung berechnen. Dies sollte es den hypertensiologisch tätigen Ärzten ermöglichen, ihre therapeutischen Ziele auch mittels Langzeit-Blutdruckmessung zu überprüfen. Des Weiteren schließt sich an die aktuelle Studie eine Langzeitbeobachtung unseres Registers an, um das errechnete kardiovaskuläre Risiko mit den tatsächlichen Ereignisraten zu vergleichen.“

Quelle: ESC 2015 Abstract Classification of blood pressure by office and ambulatory readings in hypertensive type 2 diabetic patients- results of the German T2Target registry in primary care; T. Mengden, U. Ligges, P. Bramlage, W. Sehnert

Neue Studie: In-vitro-Fertilisation ist neuer Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Krankheiten

Neuere Studien liefern Hinweise darauf, dass In-vitro-Fertilisation ein neuer wichtiger Risikofaktor für Herz-Kreislauf- und Stoffwechsel-Erkrankungen sein könnte. Das berichtete Dr. Emrush Rexhaj (Inselspital Bern) auf dem Kongress der Europäischen Kardiologischen Gesellschaft (ESC) in London.
Eine kürzlich publizierte Studie über „Retortenbabies“ zeigte eine ausgeprägte generalisierte Funktionsstörung der Gefäße und eine deutlich erhöhte Gefäßwanddicke (Intima-Media Dicke, IMT) der Halsschlagader im Vergleich zu Kontrollkindern. Im Gegensatz dazu war die Gefäß-Funktion zum Beispiel der Eltern dieser IVF-Kinder und bei natürlich gezeugten Geschwistern der IVF-Kinder normal. Dr. Rexhaj:

 „Das erlaubt den Schluss, dass IVF per se die Funktionsstörung der Gefäße verursacht.“ Die Funktionsstörung der Gefäße zusammen mit der erhöhten IMT entsprach bereits dem ersten Stadium einer vorzeitigen Arteriosklerose.

Als erste Folge der arteriellen Funktionsstörung der Gefäße manifestiert sich bei IVF-Kindern bereits in jungen Jahren ein erhöhter Blutdruck im Vergleich zu Kontrollgruppen, sagt Dr. Rexhaj: „In unserer 5-Jahre Folge-Studie bestand bei IVF-Kindern die Funktionsstörung der Gefäße weiter, und 24h-Blutdruckmessungen zeigten signifikant erhöhte systolische und diastolische Blutdruckwerte. Diese Daten sprechen für eine wahrscheinliche Zunahme der Häufigkeit von arteriellem Bluthochdruck in der IVF-Population bereits in jungen Jahren.“

Zusammengefasst zeigen die vorliegenden Daten, dass beim Menschen und im Tiermodell IVF per se zu vorzeitiger Gefäßalterung und arteriellem Bluthochdruck führt. Im Mausmodell ist ein sogenannter epigenetischer Mechanismus für diese Veränderungen verantwortlich, erklärt Dr. Rexhaj. Epigenetik befasst sich mit der Vererbung von nicht genetisch festgelegten Eigenschaften. Männliche IVF-Mäuse vererben zum Beispiel die Funktionsstörung der Gefäße an die nächste Generation. Ein Zusammenhang zwischen schädlichen Einflüssen während der Foetalzeit und einer erhöhten Häufigkeit von kardiovaskulären und metabolischen Erkrankungen im späteren Leben konnte bereits vielfach gezeigt werden, so Dr. Rexhaj. IVF umfasst die Manipulation des frühen Embryos in einer möglicher Weise besonders empfindlichen Phase: „Ein ähnlicher Mechanismus wird bei IVF-Kindern angenommen.“

„Die IVF-Population ist noch sehr jung, vorzeitige kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität tritt normalerweise ab dem fünften Lebensjahrzehnt auf.

Es werden deshalb weitere 20 bis 30 Jahre vergehen, ehe sich genaue Zahlen zu den IVF-induzierten kardiovaskulären Endpunkten herauskristallisieren werden“, so Dr. Rexhaj. 

„Das bedeutet, dass die pränatale Anamnese integraler Bestandteil jeder Anamnese sein und bei der Implementation von kardiovaskulärer Prävention und/oder der Behandlung kardiovaskulärer Krankheiten Berücksichtigung finden sollte.“

Die weltweite Infertilitäts-Häufigkeit wird konstant auf etwa neun Prozent geschätzt. 

Bereits heute werden in westlichen Ländern zwei bis fünf Prozent aller Geburten mit Hilfe von IVF ermöglicht.

„Diese neuen Daten machen deutlich, dass sich hier mittelfristig wohl ein Faktor entwickelt, der künftig einen relevanten Einfluss auf die Herz-Kreislaufmorbidität haben wird und daher in der Versorgungsplanung berücksichtigt werden sollte“, so der Pressesprecher der DGK Prof. Eckart Fleck (Berlin).

Quelle: ESC 2015 Abstract Assisted reproductive technologies-induced premature vascular ageing persists and evolves into arterial hypertension in adolescents; E. Rexhaj, R. Von Arx, D. Cerny, R. Soria, E. Bouillet, C. Sartori, U. Scherrer, SF. Rimoldi


Medizin am Abend Berlin DirektKontakt:

Deutsche Gesellschaft für Kardiologie
Prof. Dr. Eckart Fleck (Berlin)
Hauptstadtbüro der DGK: Leonie Nawrocki, Tel.: 030 206 444 82

Die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie – Herz und Kreislaufforschung e.V. (DGK) mit Sitz in Düsseldorf ist eine wissenschaftlich medizinische Fachgesellschaft mit über 9.000 Mitgliedern. Ihr Ziel ist die Förderung der Wissenschaft auf dem Gebiet der kardiovaskulären Erkrankungen, die Ausrichtung von Tagungen und die Aus-, Weiter- und Fortbildung ihrer Mitglieder. 1927 in Bad Nauheim gegründet, ist die DGK die älteste und größte kardiologische Gesellschaft in Europa. Weitere Informationen unter www.dgk.org.

Oxidativem Stress: Hoher Ferritinspiegel = Diabetes Typ 2?

Medizin am Abend Fazit:  Blutanalysen sprechen dafür, dass viel rotes Fleisch das Diabetesrisiko erhöht

Wie zahlreiche Beobachtungsstudien zeigen, haben Menschen, die viel rotes Fleisch essen, ein erhöhtes Risiko für Typ-2-Diabetes. Die Ursachen für diese Risikobeziehung sind jedoch noch nicht geklärt. Ein Forscherteam um Clemens Wittenbecher und Matthias Schulze vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) hat nun Biomarker* im Blut von Studienteilnehmern identifiziert, die erste Hinweise auf die Stoffwechselmechanismen geben, die der Risikobeziehung zugrunde liegen könnten und somit für einen kausalen Zusammenhang sprechen. 


 Fleisch von Rind, Lamm und Schwein. DIfE
 
Die Forscher publizierten kürzlich ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift American Journal of Clinical Nutrition (Wittenbecher et al.; DOI: 10.3945/ajcn.114.099150).

Die von der EU und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Studie führten die Wissenschaftler im Verbund mit Partnern des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) e.V. durch.

Große Langzeit-Beobachtungsstudien kommen weltweit zu dem Ergebnis, dass ein hoher Konsum von rotem Fleisch, das heißt Rind-, Schweine- oder Lammfleisch, mit einem erhöhten Typ-2-Diabetesrisiko verbunden ist. Auch die Daten der Potsdamer EPIC**-Studie weisen darauf hin.

Wie sie zeigen, geht der tägliche Verzehr von 150 Gramm rotem Fleisch mit einem um ca. 80 Prozent erhöhten Erkrankungsrisiko einher.

Eine ähnliche Risikoerhöhung beobachteten die Wissenschaftler auch in Verbindung
mit dem Rauchen von mehr als 20 Zigaretten pro Tag,
mit einer Zunahme des Taillenumfangs um 7,6 cm oder in Zusammenhang
mit einer erblichen Vorbelastung durch Mutter oder Vater.

Welche Stoffwechselprozesse der Risikobeziehung zwischen dem Verzehr von rotem Fleisch und Typ-2-Diabetes zugrunde liegen und ob bestimmte im Fleisch enthaltene Stoffe wie Eisen hierfür eine Rolle spielen, ist jedoch noch nicht hinreichend erforscht.

Um mehr über die Zusammenhänge zu erfahren, analysierte das Team um die beiden Epidemiologen Wittenbecher und Schulze die Blutproben von 2.681 Potsdamer EPIC-Studienteilnehmern. Von diesen waren 688 im Verlauf der Studie an einem Typ-2-Diabetes erkrankt. Die Ernährungsgewohnheiten und den Fleischverzehr der Studienteilnehmer erfassten die Wissenschaftler mit Hilfe von Fragebögen.

Insgesamt überprüften die Forscher 127 verschiedene Biomarker im Blut der Teilnehmer, wobei 21 dieser Marker sowohl bei Frauen als auch bei Männern mit dem Fleischverzehr in Beziehung standen. Bei sechs dieser Biomarker waren die beobachteten Konzentrationsänderungen zudem mit einem erhöhten Diabetesrisiko verbunden.

So hatten Studienteilnehmer mit einem hohen Ferritinspiegel*** und einem niedrigen Spiegel des Eiweißbausteins Glyzin ein erhöhtes Diabetesrisiko.
Ebenso waren bei diesen Teilnehmern die Werte von vier Lipiden**** verändert, die von der Leber ans Blut abgegeben werden.

„Hohe Ferritinspiegel bedeuten, dass die Eisenspeicher voll sind und können auf eine hohe Eisenaufnahme hinweisen.

Wie wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, führt ein Zuviel an Eisen dazu, dass sich in den Körperzellen verstärkt hochreaktive Moleküle bilden, welche die Zellen schädigen.

Wissenschaftler sprechen in diesem Zusammenhang auch von oxidativem Stress“, erklärt Wittenbecher, Erstautor der Studie. „Da Glyzin ein zentraler Bestandteil der körpereigenen Systeme ist, welche die Zellen vor oxidativem Stress schützen, und gleichzeitig Entzündungsreaktionen entgegenwirkt, könnten hohe Ferritinspiegel und niedrige Glyzinwerte annehmen lassen, dass der Körper einem erhöhten oxidativen Stress ausgesetzt und vor Entzündungen weniger gut geschützt ist.

Dies wiederum könnte den Zusammenhang zwischen dem Verzehr von rotem Fleisch und Diabetes erklären, da oxidativer Stress sowie Entzündungsreaktionen nach neuestem Wissensstand zur Typ-2-Diabetes-Entstehung beitragen“, so Wittenbecher weiter.

Die veränderten Lipidwerte würden zudem auf einen gestörten Fettstoffwechsel der Leber hinweisen, der nach Angaben der Wissenschaftler ebenso zur Krankheitsentstehung beitragen könne.

„Unsere Ergebnisse lassen somit annehmen, dass nicht eine einzelne Substanz, die im roten Fleisch enthalten ist, in Zusammenhang mit dem Diabetesrisiko steht, sondern dass der gewohnheitsmäßig hohe Verzehr von rotem Fleisch den Stoffwechsel über verschiedene Wege in einer Weise beeinflusst, die langfristig die Entstehung eines Typ-2-Diabetes begünstigt“, sagt Studienleiter Matthias Schulze.

„Beobachtungsstudien wie die EPIC-Studie sind zwar nicht geeignet, um kausale Risikobeziehungen zweifelsfrei zu beweisen. Sie geben jedoch gute Hinweise auf die Stoffwechselmechanismen, die einer solchen Beziehung zugrunde liegen könnten“, sagt Wittenbecher. „Unsere Ergebnisse liefern damit nicht nur neue Ansatzpunkte, um die Effekte des Fleischkonsums in Stoffwechselstudien gezielter und detaillierter zu untersuchen.

Sie stützen auch die aktuelle Ernährungsempfehlung, den Verzehr von rotem Fleisch zu verringern, um einer Typ-2-Diabetes-Erkrankung vorzubeugen“, ergänzt Schulze.

Hintergrundinformationen:

* Biomarker sind charakteristische biologische Merkmale, die objektiv gemessen werden und auf einen normalen biologischen oder krankhaften Prozess im Körper hinweisen können. Bei einem Biomarker kann es sich um Zellen, Gene, Stoffwechselprodukte oder bestimmte Moleküle wie Hormone handeln. Als eingängiges Beispiel sei das Blutbild genannt, das Hinweise auf den Gesundheitszustand des Patienten gibt (Quelle: Wikipedia).

** EPIC steht für European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition. Sie ist eine der größten prospektiven („vorausschauenden“) Studien, welche die Zusammenhänge zwischen Ernährung, Krebs und anderen chronischen Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes untersucht. An der EPIC-Studie sind zehn europäische Länder mit insgesamt 519.000 weiblichen und männlichen Studienteilnehmern im Erwachsenenalter beteiligt. In Deutschland gehören das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg sowie das DIfE zu den EPIC-Studienzentren. Die Potsdamer EPIC-Teilstudie schließt mehr als 27.500 erwachsene Studienteilnehmer/innen ein. Bei der Auswertung einer prospektiven Studie ist es wichtig, dass die Teilnehmer zu Beginn der Studie noch nicht an der zu untersuchenden Krankheit leiden. Die Risikofaktoren für eine bestimmte Erkrankung lassen sich so vor ihrem Entstehen erfassen, wodurch eine Verfälschung der Daten durch die Erkrankung weitestgehend verhindert werden kann - ein entscheidender Vorteil gegenüber retrospektiven Studien.

*** Ferritin (lat. ferrum, ‚Eisen‘), auch Depot-Eisen, ist ein Proteinkomplex, der in Tieren, Pflanzen und Bakterien vorkommt, wo er als Speicherstoff für Eisen dient. Bei gesunden Menschen sind ca. 20 Prozent des gesamten Eisens in Ferritin gespeichert. Die Ferritinkonzentration im menschlichen Blutserum ist ein aussagekräftiges Maß für den gesamten Eisenspeicher des Organismus (Quelle: Wikipedia).

**** Lipide sind ganz oder zumindest größtenteils wasserunlösliche Stoffe, die in verschiedene Klassen unterteilt sind. Im menschlichen Körper werden sie z. B. zum Aufbau von Zellmembranen als Baustoffe verwendet, dienen als Energiespeicher oder Botenstoffe. Die in der neuen Studie identifizierten Phospholipide (Diacyl-Phosphatidylcholine C36:4 und C38:4, Lysophosphatidylcholin C17:0 sowie Sphingomyelin C14:1) kommen in Zellmembranen und frei im Blut vor. Sie üben vermutlich wichtige Funktionen als Botenstoffe aus und könnten das mit dem Fleischverzehr assoziierte Diabetesrisiko vermitteln.

Das 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. Das DIfE ist zudem ein Partner des 2009 vom BMBF geförderten Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD). Näheres unter http://www.dzd-ev.de.

Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 89 selbständige Forschungseinrichtungen. Deren Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Institute pflegen intensive Kooperationen mit den Hochschulen - u. a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi -, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem maßstabsetzenden transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 18.100 Personen, darunter 9.200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,64 Milliarden Euro. Weitere Informationen unter http://www.leibniz-gemeinschaft.de.

Medizin am Abend DirektKontakt:

Prof. Dr. Matthias Schulze
Abteilung Molekulare Epidemiologie
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal/Deutschland
Tel.: +49 33200 88-2434
E-Mail: mschulze@dife.de

Clemens Wittenbecher
Abteilung Molekulare Epidemiologie
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal/Deutschland
Tel.: +49 33200 88-2454
E-Mail: clemens.wittenbecher@dife.de

Dr. Gisela Olias
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal/Deutschland
Tel.: +49 33200 88-2278/-2335
E-Mail: olias@dife.de
http://www.dife.de