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Zusammenhang zwischen Ballaststoffverzehr, Fettsäurespiegeln und Typ-2-Diabetes-Risiko

Fettsäuren geben Auskunft über Höhe des Ballaststoffverzehrs

(v.l.n.r.) Dr. Sara Schumann, Prof. Dr. Susanne Klaus, Karolin Weitkunat
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Um die Ballaststoffaufnahme von Personen abzuschtzen, waren Forscher bislang auf die Selbstausknfte der Studienteilnehmer zu ihren Ernhrungsgewohnheiten angewiesen. Nun haben Wissenschaftler des Deutschen Instituts fr Ernhrungsforschung (DIfE) eine neue Mglichkeit gefunden, wie man die individuelle Aufnahme von Ballaststoffen anhand der Blutwerte bestimmter Fettsuren objektiv bewerten und mengenmig einordnen kann. Die Entdeckung knnte knftig dazu beitragen, die Aussagekraft von Ernhrungsstudien zu verbessern sowie individuelle Ernhrungsempfehlungen zu przisieren.

Das Forscherteam um Karolin Weitkunat, Sara Schumann und Susanne Klaus verffentlichte nun die Ergebnisse in der Fachzeitschrift The American Journal of Clinical Nutrition (Weitkunat et al. 2017).

Was war bekannt?

Die Ergebnisse vieler Langzeit-Beobachtungsstudien lassen annehmen, dass Menschen ihr Typ-2-Diabetes-Risiko verringern, wenn sie ausreichend Ballaststoffe verzehren. Jedoch erreichen nur wenige Menschen die von der Deutschen Gesellschaft fr Ernhrung empfohlene Aufnahmemenge von 30 g pro Tag. Weiterhin weisen Studien darauf hin, dass Menschen, die in ihrem Blut hohe Spiegel der C15- und C17-Fettsuren besitzen, ebenfalls ein vermindertes Diabetes-Risiko haben. Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass der Mensch diese Fettsuren nicht selbst bilden kann und mit der Nahrung, zum Beispiel aus Milchprodukten, aufnehmen muss. Untersuchungen an Tieren lassen jedoch vermuten, dass zumindest die Leberzellen von Nagern die Fhigkeit besitzen, aus einer Vorstufe (Propionat) C15- und C17-Fettsuren zu bilden und diese ins Blut abzugeben. Propionat ist das Salz einer kurzkettigen Fettsure, die beim mikrobiellen Abbau lslicher Ballaststoffe im Darm entsteht.

Was haben die Wissenschaftler untersucht?

Zusammengenommen brachten all diese Informationen die DIfE-Wissenschaftler auf die Idee, dass auch beim Menschen ein direkter Zusammenhang zwischen dem Ballaststoffverzehr, den Fettsurespiegeln im Blut und dem Diabetes-Risiko bestehen knnte. Da ein Nachweis fr die menschliche krpereigene Synthese von C15- und C17 Fettsuren bislang jedoch noch fehlte, fhrten die Forscher eine Ernhrungsstudie mit insgesamt 16 gesunden weiblichen und mnnlichen Studienteilnehmern durch. Fr jeweils sieben Tage erhielten die zehn Frauen und sechs Mnner im Wechsel zustzlich zu ihrer normalen Kost tglich entweder 30 g Zellulose, 30 g Inulin oder 6 g Propionat, wobei die Forscher die Fettsurespiegel der Teilnehmer vor und nach jeder Supplementierung bestimmten. Whrend Zellulose zur Gruppe der unlslichen Ballaststoffe zhlt, die nicht zur mikrobiellen Propionatbildung im Darm beitrgt, gehrt Inulin zu den lslichen Ballaststoffen. Zustzlich zu der Ernhrungsstudie fhrten die Forscher Zellkulturexperimente durch, um den Propionatstoffwechsel in menschlichen Leberzellen genauer zu analysieren.

Zu welchem Ergebnis kommen die Forscher?

Wie die Forscher beobachteten, hatte der Zelluloseverzehr keinen Einfluss auf die Blutspiegel der C15- und C17-Fettsuren. Dagegen stiegen die Spiegel der C15-Fettsure nach dem Verzehr von Inulin um 17 Prozent bzw. nach der Aufnahme von Propionat um 13 Prozent an. Die Blutwerte der C17-Fettsure erhhten sich parallel um durchschnittlich 11 bzw. 13 Prozent. Auch in den Zellkulturexperimenten stimulierte die Zugabe von Propionat ins Nhrmedium die Produktion der beiden Fettsuren in den Leberzellen.

"Zusammengefasst geben unsere Ergebnisse einen neuen Einblick in die Stoffwechselmechanismen, die mit dem Verzehr von Ballaststoffen in Zusammenhang stehen. Wir konnten somit erstmals zeigen, dass auch der Mensch in der Lage ist, C15- und C17-Fettsuren aus der Vorstufe Propionat zu bilden. Darber hinaus verschiebt sich die Fettsuresynthese umso mehr in Richtung der beiden Fettsuren, je mehr Propionat in die Leberzellen gelangt" sagt Karolin Weitkunat, die sich mit Sara Schumann die Erstautorschaft teilt. "Dabei ist der mikrobielle Abbau lslicher Ballaststoffe im Darm fr die in der Leber zur Verfgung stehende Propionatmenge ganz entscheidend", so die Wissenschaftlerin weiter. "Verschiedene Studien weisen darauf hin, dass Propionat die Insulinempfindlichkeit der Krperzellen verbessert. Daher spricht vieles dafr, dass ein kausaler, biologischer Zusammenhang zwischen einer erhhten Aufnahme lslicher Ballaststoffe, erhhten Blutwerten der C15- und C17- Fettsuren sowie einem verminderten Typ-2-Diabetes-Risiko besteht", ergnzt Sara Schumann.

Wie lassen sich die neuen Erkenntnisse nutzen?

"Unsere Untersuchungsergebnisse untermauern damit die Resultate von Beobachtungsstudien. Zudem legen sie nahe, die Blutwerte der C15- und C17-Fettsuren knftig als Biomarker zu nutzen, um den Verzehr lslicher Ballaststoffe erstmals unabhngig von oftmals fehlerbehafteten Selbstausknften der Studienteilnehmer mengenmig zu bestimmen. Dies knnte dabei helfen, die Aussagekraft knftiger Ernhrungsstudien zu erhhen und somit auch zu einer greren Akzeptanz ihrer Ergebnisse beitragen", sagt Susanne Klaus, die am DIfE die Abteilung Physiologie des Energiestoffwechsels leitet. Nicht zuletzt hoffen die Wissenschaftler durch ihre Forschungsergebnisse auch das Bewusstsein fr eine ausreichende Ballaststoffaufnahme zu erhhen, denn besonders in den westlichen Industrienationen ernhren sich die Menschen immer noch zu ballaststoffarm. Eine ausreichende Ballaststoffzufuhr knnte wesentlich dazu beitragen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes, aber auch Darmkrebs vorzubeugen.

Hintergrundinformation

Ballaststoffe kommen ausschlielich in pflanzlichen Lebensmitteln vor. Dabei handelt es sich um verschiedene Kohlenhydrate (inkl. Lignin), die der enzymatischen Verdauung im Dnndarm entgehen und im Dickdarm teilweise oder vollstndig durch Darmbakterien abgebaut werden. Grundstzlich unterscheidet man zwischen lslichen und unlslichen Ballaststoffen. Unlsliche Ballaststoffe sind vor allem Gerst- und Sttzsubstanzen der Pflanzen. Zu ihnen zhlen Lignin, Zellulose und Hemizellulose. Die unlslichen Ballaststoffe werden von den Darmbakterien nur teilweise abgebaut und besitzen unter anderem die Eigenschaft, im Dickdarm unterschiedliche Mengen an Wasser zu binden. Durch die Bindung von Wasser quillt der Speisebrei, wird weicher, frdert die Bewegung des Darmes und trgt so zu einer Erhhung des Stuhlgewichtes sowie einer verkrzten Transitzeit bei. Zu den lslichen Ballaststoffen gehren Pektine, resistente Strken, Pflanzengummis, Schleimstoffe, Betaglukane und Gelstoffe aus Meeresalgen (z. B. Agar-Agar, Karrageen) und auch Inulin. Letzteres ist ein Gemisch von Mehrfachzuckern, die aus bis zu 100 Fruchtzuckerbausteinen und einem endstndigen Traubenzuckerrest bestehen. Inulin kommt natrlicherweise in manchen Pflanzen wie Topinambur und Artischocken vor. Die lslichen Ballaststoffe werden von den im Darm lebenden Bakterien weitgehend zu kurzkettigen Fettsuren wie Propionat und Gasen abgebaut. Die von den Bakterien gebildeten Fettsuren dienen zum einen als Nahrungsgrundlage fr die Bakterien selbst, wodurch deren berleben und Vermehrung gesichert sind. Zum anderen sind sie gemeinsam mit den entstehenden Gasen dafr verantwortlich, dass der Stuhl voluminser und weicher wird.

Originalstudie: Weitkunat, K., Schumann, S., Nickel, D., Hornemann, S., Petzke, K. J., Schulze, M. B., Pfeiffer, A. F. H., Klaus, S.: Odd-chain fatty acids as a biomarker for dietary fiber intake: a novel pathway for endogenous production from propionate. Am. J. Clin. Nutr. 2017 Apr 19. pii: ajcn152702. doi: 10.3945/ajcn.117.152702. [Epub ahead of print].

Bildunterschrift: (v.l.n.r.) Dr. Sara Schumann, Prof. Dr. Susanne Klaus, Karolin Weitkunat
Bildquelle: Deutsches Institut fr Ernhrungsforschun Potsdam-Rehbrcke (DIfE)

zuletzt bearbeitet: 04.05.2017 nach oben

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