Wirkung der akuten Fruktosebelastung beim Menschen

Fructose ist ein Monosaccharid, das natürlicherweise in Lebensmitteln wie Obst, Gemüse und Honig vorkommt. In Obst, Gemüse und Haushaltszucker liegt es auch als Disaccharid (Saccharose) vor, wo es mit Glukose verbunden ist. Die Aufnahme von Fructose hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Der Anstieg wird der Verwendung von freier Fruktose als Süßstoff in höheren Konzentrationen zugeschrieben, als sie natürlicherweise in Lebensmitteln vorkommen, wo Getränke als Erfrischungsgetränke den größten Beitrag zum derzeitigen Verbrauch zu leisten scheinen. Fructose hat einen niedrigen glykämischen Index und trägt somit zur Aufrechterhaltung der glykämischen Kontrolle bei, eine Eigenschaft, die zu der Annahme führte, dass es als Süßstoff für Diabetiker von Vorteil ist.

Die Fähigkeit des Körpers, Fruktose aufzunehmen, ist begrenzt und variiert je nach Alter, Gesundheitszustand und gleichzeitig eingenommenen Nahrungsmitteln. Glukose ist der Ernährungsfaktor, der den größten Einfluss auf die Aufnahme von Fruktose hat, aber Tierstudien zeigen auch, dass gesättigte Fettsäuren die Aufnahme erhöhen. Es wurde beobachtet, dass die maximale Aufnahmekapazität für Fruktose bei einer Einzeldosis zwischen 5 und 50 g variiert. Personen mit Typ-2-Diabetes scheinen eine größere Fähigkeit zu haben, Fructose zu absorbieren, und sie haben höhere Fructosespiegel im Serum und Urin im Vergleich zu Personen ohne Diabetes.

Fructose wird im Dünndarm durch den fructosespezifischen Transporter GLUT5 aufgenommen. Über die Pfortader wird es weiter zur Leber transportiert, wo es von den Leberzellen aufgenommen und verstoffwechselt wird. Der Fruktosestoffwechsel ist insulinunabhängig. Obwohl ein Teil der Fructose von den Enterozyten im Dünndarm metabolisiert wird, metabolisiert die Leber den Großteil der aufgenommenen Fructose, im Vergleich zu etwa 15-30 % der aufgenommenen Glucose. Der Metabolismus von Fructose unterscheidet sich von Glucose dahingehend, dass er weniger kontrolliert ist. Während der Glukosestoffwechsel durch den Energiestatus der Zelle und portale Glukosekonzentrationen reguliert wird, fehlen dem Fruktosestoffwechsel Kontrollmechanismen, die zu unterschiedlichen Stoffwechselprodukten und Wirkungen führen.

Im Stoffwechselweg kann Fructose oxidiert, in Glucose oder Milchsäure umgewandelt werden oder in die de novo Lipogenese eintreten. Im ersten hepatischen Stoffwechselschritt wird Fructose durch Fructokinase, ein fructosespezifisches Enzym mit hoher Aktivität, zu Fructose-1-phosphat phosphoryliert. Fructokinase wird nicht durch den Energiestatus (ATP) der Zelle reguliert und Fructose wird daher unbegrenzt verstoffwechselt. Dies steht im Gegensatz zu Schritten in der Glykolyse, wo Phosphofructokinase durch ATP reguliert wird. Aufgrund der schnellen Phosphorylierung von Fructose wird der ATP-Spiegel erschöpft, gefolgt von einem Anstieg der Harnsäure. Eine Zunahme an reaktiven Sauerstoffspezies folgt der Bildung von Harnsäure, was zu einer Entzündung im Endothel und einer entzündlichen Aktivität in Adipozyten führen kann. Tiermodelle zeigen, dass Harnsäure auch direkt auf Tubuluszellen in der Niere einwirken kann, wo sie Entzündungen verursacht. Serum-Harnsäurespiegel sind darüber hinaus positiv mit Renin-Aktivität und Bluthochdruck assoziiert. Da Fruktose zudem weniger kontrolliert verstoffwechselt wird als Glukose, steht ein größerer Anteil an Fruktose für die De-novo-Lipogenese (DNL) zur Verfügung. Dies kann daran liegen, dass die Kapazität der Mitochondrien überschritten wird und Acetyl-Coenzym A statt in den Zitronensäurezyklus in DNL gelangt. Diese Stoffwechselwirkung von Glukose gilt als „besonders schädlich“. Ob Glukose zusammen mit Fruktose eingenommen wird oder nicht, kann einen Einfluss auf die metabolischen Wirkungen haben, da es eine Wirkung von ausgeschiedenem Insulin geben wird. Insulin verringert die Produktion von Glucose aus Fructose und stimuliert den De-novo-Weg der Lipogenese.

Die Zunahme des Fruktosekonsums korreliert eng mit der Zunahme von Fettleibigkeit, metabolischem Syndrom und Diabetes. Es hat sich gezeigt, dass der langfristige Konsum von Fructose zu einer erhöhten Harnsäure im Körper führt. Erhöhte Harnsäurespiegel im Serum sind sowohl bei gesunden als auch bei Diabetikern mit dem Risiko einer chronischen Nierenerkrankung verbunden. Bei Patienten mit Typ-2-Diabetes wurde es auch mit dem Fortschreiten einer bereits etablierten Nephropathie in Verbindung gebracht.

Es wird geschätzt, dass 7,3 % der erwachsenen Bevölkerung in Schweden von Diabetes betroffen sind und dass die Mehrheit, 85–90 %, Typ-2-Diabetes (T2D) darstellt. T2D gilt als eine der häufigsten chronischen Krankheiten und es wird mit einer steigenden Prävalenz und damit einer zunehmenden gesundheitlichen und wirtschaftlichen Belastung gerechnet. Weltweite Muster weisen ebenfalls auf eine wachsende Belastung hin, insbesondere in Entwicklungsländern. T2D ist eine Krankheit mit multifaktorieller Ätiologie und mit Komplikationen wie Herz-Kreislauf- und Nierenerkrankungen, Erblindung und Amputation. Diabetes beeinträchtigt nicht nur die Lebensqualität, sondern führt auch zu vorzeitigem Tod, da die Lebenserwartung um bis zu 15 Jahre verkürzt wird.

Die diabetische Nephropathie (DN) ist zur häufigsten Ursache einer Nierenerkrankung im Endstadium geworden, und das früheste Anzeichen einer DN ist das Vorhandensein einer Mikroalbuminurie. Die weitere Entwicklung einer Makroalbuminurie und eine Abnahme der glomerulären Filtrationsrate können folgen. Bei Typ-2-Diabetikern in Schweden wurde beobachtet, dass 20 % im Laufe von 5 Jahren eine Albuminurie entwickelten und 11 % eine Nierenfunktionsstörung der glomerulären Filtrationsrate (eGFR von < 60 ml/min/1,73 m2, MDRD-Formel). Studien zeigen, dass erhöhter oxidativer Stress über verschiedene Wege eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von DN spielen kann und chronische Hyperglykämie die Hauptursache ist. Aber es gibt auch andere Faktoren, die den oxidativen Stress erhöhen und einen Einfluss auf die Entstehung von Nierenerkrankungen haben, wie zum Beispiel freie Fettsäuren und Entzündungen. Der oxidative Stress kann das Nierenmilieu schädigen, wie eine Dysfunktion der Endothelzellen innerhalb der Glomeruli und eine Gewebeschädigung des Tubulus.

Faktoren im Zusammenhang mit dem Krankheitsmanagement, wie Blutzucker-, Blutdruck- und Lipidkontrolle, sind wichtig für den Schutz der Niere. Weiterhin sind Raucherentwöhnung, Energiebilanz für ein gesundes Körpergewicht und ein gesundes Essverhalten von Bedeutung. In Bezug auf die Nahrungszusammensetzung werden Hyperglykämie und Dyslipidämie durch die Menge und Qualität der aufgenommenen Kohlenhydrate und Nahrungsfette bestimmt. Es wurde vermutet, dass postprandiale Hyperglykämie und Hypertriglyzeridämie oxidativen Stress auslösen und Entzündungen sowie metabolische Veränderungen im Zusammenhang mit endothelialer Dysfunktion verursachen. Eine prospektive Kohorte, die in 10 europäischen Ländern durchgeführt wurde, einschließlich Schweden (Malmö und Umeå), zeigte eine schützende Wirkung des Verzehrs von Gemüse, Obst und Hülsenfrüchten gegen Gesamtmortalität und kardiovaskuläre Mortalität bei Diabetikern. Es wird angenommen, dass ein möglicher Mechanismus den antioxidativen Eigenschaften zugeschrieben wird. Als mögliche Mechanismen werden die antioxidativen und entzündungshemmenden Eigenschaften von Obst und Gemüse genannt.

Die aktuellen schwedischen Ernährungsempfehlungen für Diabetiker besagen, dass verschiedene Ernährungsweisen wie die mediterrane und kohlenhydratarme Ernährung usw. vorteilhaft sein können, während die wissenschaftlichen Beweise für eine extrem kohlenhydratarme Ernährung noch zu schwach sind. Sie geben weiter an, dass einzelne Lebensmittel wie Obst die Gesamtmortalität senken und Gemüse das Risiko einer kardiovaskulären Mortalität senkt. Fruktose wird in den schwedischen Ernährungsempfehlungen nicht behandelt. Die Ernährungsempfehlungen der American Diabetes Association besagen jedoch, dass fruktosehaltige Getränke aufgrund ihrer Auswirkungen auf das Stoffwechselprofil vermieden werden sollten.

Die wissenschaftliche Evidenz für die Bedeutung der Ernährung bei mikrovaskulären Komplikationen wie Nierenerkrankungen ist spärlich und es fehlt an Studien zur Wirkung von Obst und Gemüse auf die diabetische Nephropathie. Dies wurde auch vom Swedish Council on Health Technology Assessment (SBU) in einem 2010 veröffentlichten Bericht festgestellt. SBU betonte ferner den Mangel an Ernährungsstudien, die auf die Bedingungen in Schweden anwendbar sind. Angesichts der Belastung durch Typ-2-Diabetes und der damit verbundenen Komplikationen ist der Bedarf an vorgeschlagenen Studien daher begründet.

Das übergeordnete Ziel dieser Studie ist die Untersuchung der akuten postprandialen Harnsäurereaktionen, Marker für oxidativen Stress und Entzündungsmarker nach niedriger Fruktosebelastung mit und ohne fettreiche Mahlzeit bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) und Patienten mit Typ 2 Diabetes (T2DM) mit und ohne CKD im Vergleich zu gesunden Kontrollen (HC).

Patienten mit Typ-2-Diabetes, Patienten mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) und GFR < 30 ml/min oder Dialyse, Patienten mit Typ-2-Diabetes und CKD sowie Kontrollpersonen (n = 30 in jeder Gruppe) werden eingeschlossen. Der Teilnehmer erhält bei verschiedenen Gelegenheiten fruktosehaltige Getränke mit und ohne Zusatz einer fettreichen Mahlzeit. Nach Einschluss von 8 Patienten mit CKD, 8 Patienten mit T2DM und 8 Kontrollen werden die vorläufigen Ergebnisse präsentiert.