Fructose, das Problemmolekül für die Leber

Fructose in höheren Konzentrationen stört die Fähigkeit der Leber, Fette richtig zu metabolisieren. Dieser Effekt ist dann besonders ausgeprägt, wenn eine fettreiche Diät durch Fructose ergänzt wird. Glucose auf der anderen Seite zeigt dieses unerwünschte metabolische Verhalten nicht.

»Fructose bewirkt, dass sich in der Leber Fett ansammelt«, kommentiert Dr. C. Ronald Kahn, Professor für Medizin an der Harvard Medical School und Leiter der Studie, die am Joslin Diabetes Center in Boston durchgeführt wurde. »Fructose wirkt fast so, als würde man der Ernährung mehr Fett hinzufügen. Dies steht im Gegensatz zu dem Effekt, der von Glucose ausgeht. Glucose fördert die Fähigkeit der Leber, Fett zu verbrennen, und trägt somit tatsächlich zu einem gesünderen Stoffwechsel bei.«

Offensichtlich entsteht das Fructose-Problem in den Leber-Mitochondrien. Durch transkriptionelle und posttranslationale Modifikationen mitochondrialer Proteine verursacht Fructose Störungen der hepatischen Fettsäureoxidation.

In der Studie, die diese Zusammenhänge aufdeckte, verglichen die Forscher sechs verschiedenen Diäten für Mäuse: normales Futter, Futter mit einem hohem Fructosegehalt, Futter mit hohem Glucosegehalt, fettreiches Futter (HFD), HFD plus hoher Fructosegehalt sowie HFD plus hoher Glucosegehalt.

Das Forscherteam zeigte, dass sich eine Fructose- und eine Glucose-Supplementierung einer HFD unterschiedlich auf die Mitochondrienfunktion der Leber und die Fettsäureoxidation auswirken. Die Effekte werden über drei verschiedene Regulationsebenen vermittelt: über unterschiedliche Malonyl-CoA-Spiegel, über die Größe der Mitochondrien und die Proteinkonzentration in den Mitochondrien sowie über den Acetylierungsgrad mitochondrialer Proteine.

Konkret ermittelten die Wissenschaftler zum Beispiel den Gehalt an Acylcarnitinen, die bei der Verbrennung von Fetten in der Leber entstehen. Diese sind von großer Bedeutung, da Fettsäuren nur als Carnitinester die Mitochondrienmembran passieren können. Hohe Acylcarnitin-Werte sind ein schlechtes Zeichen. Bei der Verfütterung von fettreichen und fructosereichen Diäten waren die Acylcarnitine bei den Tieren am höchsten. Dagegen stellten sich bei der fettreichen Diät, die mit Glucose supplementiert war, niedrigere Acylcarnitin-Werte ein als in der normalen fettreichen Diät. Dies deutet darauf hin, dass Glucose bei diesen Tieren den Fettmetabolismus zu fördern scheint.

Es wurde auch die Aktivität der Carnitin-Palmitoyltransferase 1a (CPT1a) gemessen, die als ein Schlüsselenzym für den Transport von Fettsäurekomponenten mit Hilfe von Carnitin über die Mitochondrien-Innenmembran und damit auch der Fettaäureoxidation gilt. Je höher die Aktivitätswerte der CPT1A sind, um so effizienter erfolgt die Fettverbrennung.

In der HFD, die mit Fructose angereichert war, waren die Aktivitätswerte der CPT1a niedrig, was belegte, dass die Fettsäureoxidation unter diesen Bedingungen suboptimal funktionierte. Dies zeigte sich auch in der Morphologie und der Größe der Mitochondrien. »Wenn Mitochondrien gesund sind, haben sie diese schöne ovale Form und Schraffur«, erläutert Kahn.

Die Mitochondrien der Tiere, die eine mit Fructose angereicherte HFD erhalten hatten, erschienen dagegen fragmentiert, wohingegen die Mitochondrien der Tiere, die mit einer HFD und Glucose gefüttert wurden, eine normaler Form aufwiesen. Offensichtlich korreliert die Mitochondrien-Morphologie mit der Aktivität der Fettverbrennung.

Diese Ergebnisse, kombiniert mit weiteren Markern, deren Werte erhoben wurden, zeigten, dass fettreiche Diäten mit und ohne Fructosezusatz die Mitochondrien schädigen. Dies resultiert in einer vermehrten Fettsynthese und Fettspeicherung in der Leber und erschwert eine angemessene Fettsäureverbrennung.

So ergibt sich als wichtigste Erkenntnis aus dieser Studie, dass ein hoher Fructosegehalt als sehr ungünstig zu werten ist. Der Grund ist nicht der kalorische Eintrag der Fructose, der identisch ist, mit dem von Glucose. Vielmehr sind es die Auswirkungen, die eine höhere Fructosemenge auf den Leberstoffwechsel hat, die sich vor allem in einer mangelnden Fettsäureverbrennung manifestieren. Als Folge wird durch die Zugabe von Fructose mehr Fett in der Leber gespeichert, was sich nachteilig auf die Leber und den Stoffwechsel des gesamten Körpers auswirkt, indem eine metabolische Dysregulation gefördert wird.