Als ich begann Biologie zu studieren galt der Stoffwechsel als der langweilige Teil. So empfand und sah ich das damals zumindest. Das langweilige Zeug das die wirklich interessanten Teile erst ermöglicht. Heute wissen wir dass der Stoffwechsel und Stoffwechselgesundheit nicht von den „interessanten“ Teilen zu trennen ist. Ob Diabetes, Herz-Kreisnlauferkrankungen, Krebs, Alterungsprozesse oder einfach Gesundheit (wie auch immer sie definiert ist) hängen mit Stoffwechselgesundheit zusammen. Stoffwechselgesundheit ist dabei gar nicht so einfach zu definieren. Mit diesem Artikel sehen wir uns an was das meinen kann.

Ein wesentlicher Grundsatz der Holistischen Küche ist es, jedem Menschen zu erlauben, selber herausfinden, was ihm oder ihr wirklich gut tut. Und dafür aber auch Werkzeuge in die Hand zu bekommen. Weil es darum geht, ein gutes Körpergefühl zu entwickeln. Was nicht das Geliche ist wie sich wohl zu fühlen. Und weil allgemein gültige Aussagen über gesund oder ungesund in unserem Verständnis oft schwierig oder nicht sehr sinnvoll sind. Naja, ein Plutoniumlutscher ist recht sicher für Menschen immer ungesund, aber Du weißt schon, was ich meine. Es gibt etwa genetische Unterschiede zwischen Menschen. Inklusive Geschlecht, unterschiedliche Vorbelastungen, Alter, Lebensphasen, neurologischer Situation, allgemein die aktuelle Situation wie Schlafmangel oder Klima und auch psychische Bedürfnisse.

Daraus können sich deutliche Unterschiede in der Verwertung und Verträglichkeit von Nahrungsmitteln ergeben. Außerdem wollen wir gar nicht in den Bereich medizinischer Diätik oder Ernährungsberatung gehen, das ist nicht unsere Expertise. Trotzdem gibt es natürlich allgemeine Grundsätze und Mechanismen, die über den Effekt auf den Körper entscheiden und die man in der Küche verwenden kann.

Das Mikrobiom

Ein Faktor, der in jüngerer Zeit viel Aufmerksamkeit bekommen hat, ist das Mikrobiom. Also die Gemeinschaft der Mikroorganismen, vor allem in unserem Dickdarm. Es gibt zwar spezialisierte Mikrobiome auf sehr vielen unserer inneren und äußeren Oberflächen. Aber eine wichtige Rolle spielen sie quasi immer. Besonders gewichtig sind aber vermutlich jene der Haut und dann insbesondere die des Dickdarms. „Gewichtig“ ist dabei ein gutes Schlagwort, die gesamte Masse aller Mikroorganismen eines erwachsenen Menschen beträgt in etwa 1,5 kg. Das Mikrobiom wird deswegen auch gerne als das „vergessene Organ“ bezeichnet.

Wichtig dabei ist zu sehen, dass es sich um ein dynamisches Ökosystem handelt. Sehr unterschiedliche Organismen mit sehr unterschiedlichen Verhaltensweisen und Bedürfnissen. Die noch dazu mit unserem Immunsystem in Kontakt (manchmal auch Konfrontation) stehen. Welche Bakterien/Protozoen/Pilze/Viren/Bakteriophagen (Bakterienviren) das genau das sind, kann deutlich variieren. Es gibt auch veränderte Muster, die typisch (aber nicht immer notwendigerweise ursächlich) für verschiedene Krankheiten sind. Dazu kommt, dass die Definition sogenannter „Arten“ u.a. bei Bakterien ein nicht ganz einfaches Thema ist. Sehr viele Bakterienarten haben durchaus flexible Genome. Also das genetisches Material kann zwischen Mitgliedern einer Art deutlich unterschuiedlich sein. Sie können dadurch nach Bedarf mit ihrer Umwelt in austausch treten. Also entweder von lebenden aber auch von verstorbenen Bakterien „Bauanleutungen“ aufnehmen. Oder einfach aus dem herumtreibenden DNA-„Pool“ Fragmente aufnehmen und ihre Fähigkeiten damit erweitern. Ein klassisches Beispiel dafür sind Antibiotikaresistenzen, aber damit endet es absolut nicht.

Warum Vielfalt nicht genau das Gleiche wie die Anzahl der Arten ist

Genaugenommen sind Antibiotikaresistenzen nur eine mögliche Art mit äußerem Stress umzugehen. Ich möchte damit sagen, die Sache ist nicht immer ganz einfach zu bewerten. Welche Eigenschaften eine Bakterie genau hat, auch wenn man sie erfolgreich einer Art zugeordnet. Und sehr oft ist das gar nicht möglich, solange man nicht tiefer in die molekularbiologische Trickkiste greift. Aber Muster in der Artenverteilung und der Artenvielfalt lassen sich eben doch ausmachen. Unabhängig von Mustern ist aber eines besonders wichtig und auch richtig beeindruckend. Die genetische und enzymatisch Vielfalt unseres Mikrobioms übersteigt das unserer „eigenen“ Zellen um ein Vielfaches. Das bedeutet, dass die biochemischen Funktionen unserer eigenen Zellen durch die der Bakterien und anderer Mikroorganismen in und an unserem Körper im besten Fall massiv erweitert werden. Im Normalfall sind wir mit diesem „vergessenen Organ“ in einer engen Symbiose, also in einer für beide Seiten positiven Beziehung. Sie brauchen uns, wir brauchen sie.

Mikrobiomarbeit ist Beziehungsarbeit?

Die Arbeit mit dem Mikrobiom ist also durchaus mit Beziehungsarbeit vergleichbar. Denn wie in jeder anderen Beziehung gibt es hier ein geben und nehmen damit beide Seiten zufriden sein können. Teilweise um zu verhindern, dass sich weniger freundliche Arten ansiedeln,. Aber auch weil dieses Ökosystem hilft, sonst nicht verwertbare Nahrungsmittel aufzuschließen oder Vitamine zu produzieren. Das greift aber eigentlich noch viel, viel zu kurz! Auch weil das Mikrobiom, wie alle Organe, in unseren Stoffwechsel integriert ist. Ein medizinisch wesentliches Beispiel ist die Produktion von Serotonin im Darm. Dieses Hormon ist besser bekannt als „Glückshormon“ und wird eher mit dem Gehirn assoziiert. Etwa 90% des Serotonins im Körper stammen aber aus dem Darm, von sogenannten Chromaffinen Zellen. Wie viel Serotonin sie genau produzieren wird aber faszinierenderweise von unserem Mikrobiom reguliert (lit).

Der wirklich Knüller, über das Serotonin reguliert das Darmmikrobiom tatsächlich unseren Zuckerstoffwechsel (lit). Und Serotonin ist bei weitem nicht das einzige Hormon aus dem Darm, das von bakteriellen Stoffwechselprodukten beeinflusst wird (lit), dazu kommen auch etwa noch direkte Effekte von bakteriellen Stoffwechselprodukten auf andere Körperregionen und eine Interaktion über die Darm-Gehirn Achse („gut-brain axis“), welche direkt und in beide Richtungen mit dem Zentralnervensystem interagiert. Letzteres vermutlich auch über den Vagusnerv (den sogenannten zehnten Hirnnerv). Kurz gesagt, wow, da ist viel los, und es wird täglich mehr entdeckt!

Das Mikrobiom – ein vergessene Organ?

Die Wissenschaft produziert tatsächlich am laufenden Band neue Einsichten. Einblicke in die irrsinnige Vernetzung des Mikrobioms mit unserem Stoffwechsel und unserer Gesundheit. Ein anderes wesentliches Ergebnis ist, dass Kalorien alleine kein wirklich sinnvolles Maß in der Ernährung sind. Sie sagen etwas über die prinzipiell verfügbare Energiemenge aus. Aber nicht über die tatsächlich verfügbare (die Bioverfügbarkeit) und schon gar nicht über die Stoffwechselveränderungen, die eine bestimmte Nahrungszusammenstellung auf unser „vergessenes Organ“ hat. Denn eigentlich ist es eben kein einzelnes Organ, sondern ein komplexes Ökosystem mit sogenannten „cross-feeding“-Ketten, mit deutlichen Unterschieden zwischen Menschen. Was wie gut verwertbar und verträglich ist, hängt also massiv von dem individuellen Mikrobiom ab.

Endprodukte von Mensch und Mikroorganismen werden von wieder anderen Mikroorganismen benötigt. Wiederum deren Endprodukte haben nicht selten einen direkten regulierenden oder nährenden Effekt auf unseren eigenen Stoffwechsel. Ein Beispiel wäre die Verwertung von Milchsäure. Sie wird von unseren Zellen etwa bei einem Marathon produziert und dann an den Darm weitergereicht. Milchsäure ist normalerweise ein Zeichen von Sauerstoffmangel im Stoffwechsel. Im Darm wird sie von manchen Bakterienarten verstoffwechselt, deren Stoffwechselprodukte erstaunlicherweise unsere Leistungsfähigkeit steigern können. Wenn die richtigen Arten vorhanden sind. Es gibt dazu wirklich viel zu erzählen. Aber mir ist gerade heute ein Artikel untergekommen, den ich hier einfach mal kurz zusammenfassen möchte. Einfach, weil er enorm spannend ist, und etwas über die Bedeutung der präzisen Zusammensetzung unserer Nahrung aussagt.

Als disclaimer, es handelt sich um eine Studie an Mäusen. Ja, Mäuse sind keine Menschen. Viele Ergebnisse lassen sich nicht direkt übertragen. Und ich versuche hier auch gar nicht, die aufgeführten Zahlen direkt auf Menschen anwenden zu wollen. Recht sicher aber wird etwas in dieser Art auch für Menschen zutreffen, zumindest in ähnlicher Art. Stoffwechsel ist nicht gleich Stoffwechsel, aber im Kern gibt es medizinisch vergleichbare Kriterien für Stoffwechselgesundheit.

Genug dazu, hier geht es los mit der Zusammenfassung (mit ein paar eigenen Kommentaren)

In vielen Arten von Lebewesen unterstützt Nahrung mit im Verhältnis zu Kohlenhydraten geringem Proteinanteil (low-protein – high-cyrbohydrate; LPHC) die Langlebigkeit und die Herz/Stoffwechselgesundheit im frühen und mittleren Leben. Herz/Stoffwechselgesundheit ist vielleicht schlecht übersetzt, nennen wir es besser „kardiometabolische Gesundheit“. Es heiß im Original „cardiometabolic health“ und meint den Komplex aus Herzgesundheit und Stoffwechselgesundheit, inklusive unter anderem Adipositas und Diabetes. Wenig Protein im Verhältnis zum Kohlenhydratanteil ist also eher gesund, was ich als Nicht-Spezialist für Ernährungsfragen eher nicht erwartet hatte.

Wali et.al (also er und seine Mitarbeiter) haben 700 männliche Mäuse (ja, schade eigentlich, es könnte bei weiblichen Tieren anders sein, aber so ist das Ergebnis unverfälschter durch Geschlecht) in 36 Gruppen (32 + 4 weitere) aufgeteilt und jede mit einer eigenen Kost ernährt. Alle haben aber die gleichen Kaloerien zu sich genommen, nur eben in anderer Form. Getestet wurden bei einem konstanten Zusatz von 20% Fett ein Verhältnis von 10:70, 20:60 und 30:50, jeweils Prozent und Protein zu Kohlenhydratanteil. Dazu wurden jeweils weitere Gruppen mit unterschiedlichem Kohlenhydratverhältnis eingerichtet. Mit Fruktose zu Glucose: 0:100, 25:75, 50:50, 75:25 und 100:0, das ergibt mal 3 x 5 = 15 unterschiedliche Gruppen. In allen Gruppen wurde auch Stärke eingesetzt um Fruktosemalabsorption zu vermeiden.

Die Zuckermischung macht es aus

Sie finden dabei enorme Unterschiede im Verhalten der Tiere. In ihren Körperwerten (quasi: Laborwerten), der Nährstoffverarbeitung in der Leber und der Veränderung des Mikrobioms im Darm. Was man sehen konnte, die maximale tatsächliche Energieaufnahme gab es bei den Tieren mit der Glucose:Fructose 1:1 Mischung.

Aus menschlichen Studien ist bekannt, dass, die vermehrte Aufnahme von Nahrungsmitteln angereichert mit Fruktose zu Übergewicht und metabolischen Störungen führt. Also abträglich ist für die Stoffwechselgesundheit. Das im Kontrast zu Früchten. Das ist problematisch, weil viele Getränke und überhaupt stark prozessierte Nahrungsmittel mit Einfachzuckern wie Glucose und Fructose angereichert sind. Etwa in Form von Maissirup mit hohem Fructosegehalt (HFCS). Der angesprochene Maissirup beinhaltet oft eine 1:1 Mischung aus Glucose und Fructose. Normalerweise streben wir (und übrigens auch Mäuse) eher nach dem Proteinanteil der Nahrung (‚protein leverage‘). Wir essen, bis der erreicht ist, diese Zucker hebeln quasi unser Ernährungsverhalten und insbesondere die aufgenommene verwertbare Energiemenge aus.

Der übliche Haushaltszucker (Saccharose) ist übrigens ein Disaccharid und besteht zu gleichen Teilen aus Glucose und Fructose. Saccharose wird im Darm auseinander gespalten, die Einfachzucker Glusoce stehen dann zur Verfügung stehen. In den USA hat der Einsatz dieser HFCS in den vergangenen Jahrzehnten dramatisch zugenommen. Parallel dazu die Rate an Übergewicht. Daher schauen sich die Autoren dieses Glucose/Fructose Gemisch näher an. Die Sachlage aus anderen Studien, die Glucose, Fructose und Saccharose verglichen haben, ist aber nicht eindeutig. Die Autoren schließen, dass das aus der üblichen Betrachtung in den Ernährungswissenschaften kommt. Also einzelne Nahrungsbestandteile und nicht ihr Zusammenspiel zu betrachten.

Was uns das über Stoffwechselgesundheit sagt

Das wesentliche Ergebnis ihres Fütterungsvergleichs: das am meisten die Stoffwechselgesundheit fördernde Programm bestand aus 10% Protein und 70% Kohlenhydraten, also „low protein, high carb“. Aber sehr wesentlich, das war dann der Fall, wenn die Kohlenhydrate resistente Stärke (RS) beinhalteten. Also für uns (bzw. die Maus) quasi schlecht bis gar nicht bioverfügbar sind. Resistente Stärke können wir selber im Dünndarm nicht aufschließen. Sie dient aber im Dickdarm als Nahrung für einige Arten von Bakterien, die damit sogenannte kurzkettige Fettsäuren (SCFA) produzieren. Von diesen sogenannten SCFA machen Butyrat (das Salz der Buttersäure), Propionat und Acetat die wesentliche Menge aus. Insbesondere Butyrat ist eine wesentliche Nahrungsgrundlage unserer Dickdarmzellen. SCFA haben allerdings noch darüber hinausgehende Rollen im Stoffwechsel.

Aber zurück zum Artikel: Die metabiolisch abträglichsten Ernährungsvarianten wurden mit einer 50:50 (bzw. 1:1) Mischung aus Glucose und Fructose erreicht. Hier wurde auch am meisten Energie aufgenommen. Mir scheint auch, weil die Tiere davon jeweils am meisten fraßen. Auch wurde die Insulinempfindlichkeit am meisten verringert, also eine Verbindung zu Diabetes gezeigt. Dazu erhöhten Mischungen aus Glucose und Fructose die Fettmenge der Leber, wenn dazu wenig Protein aufgenommen wurde. Auch wurden die Tiere insgesamt davon am fettesten. Allerdings wohl, weil die Proteinmenge beeinflusst, wie viel insgesamt konsumiert wird. Und mit geringerem Proteinanteil fraßen die Mäuse jeweils mehr der Kohlenhydrate. Saccharose war dabei ein geringeres Problem als die schon aufgespaltene Mischung aus Glucose und Fructose. Obwohl man eigentlich beides für ähnlich halten könnte. Für die Stoffwechselgesundheit ist das schon mal interessant, naheliegendes ist nicht immer richtig.

Saccharose ist nicht gleich die Summe ihrer Teile

Interessanterweise veränderte Saccharose (als Zweifachzucker) das Darmmikrobiom anders als Fütterungen mit den Einfachzuckern. Hier zeigte sich einer größere Menge am Genus Akkermansia, Bakterien, die allgemein bei Menschen als positiv angesehen werden. Einfachzucker und insbesondere Glucose:Fruktose im Verhältnis 50:50 führten eher zu dominierendem Genus Lactobacillus (d.h. Milchsäurebakterien). An sich werden Laktobazillen als Probiotika zur Gewichtsabnahme eingesetzt. Der Effekt ist aber abhängig von der genau eingesetzten Art (Spezies) der Bakterien. Diese können also auch positiv für den Stoffwechsel sein, hier waren sie allerdings mit erhöhter Insulinresistenz verbunden (assoziiert; was aber auch keine Ursache-Wirkung-Beziehung sein muss, es ist mal ein beobachtetes gemeinsames Auftreten, man sollte mit Schlussfolgerungen vorsichtig sein).

Ein weiteres Detail, die Energieaufnahme war bei wenig Protein und hohem Anteil (65%) an resistenter Stärke zwar etwas höher. Die Gesundheitswerte aber auch besser. Insbesondere Insulinresistenz wurde dadurch verringert.

Ein paar Dinge, die man weiter herausstreichen und möglicherweise für die Stoffwechselgesundheit ableiten kann

  • Die Kohlenhydratzusammensetzung war wichtiger als die Menge der Kalorien
  • Einfachzucker, spezifisch gesagt Glucose und Fruktose waren ein größeres Problem als Zweifachzucker (Saccharose)
  • Eine Mischung aus Glucose und Fruktose war problematischer als jeder Zucker alleine. Sie führte im Experiment zur größten Stoffwechselbelastung und zur geringsten Sättigung. Das liegt teilweise an höherer Energiezufuhr, aber auch an einem davon unabhängigen eventuell neurologischen Effekt. Hinzu kommt eine Maximierung der Leberfettbildung.
  • Saccharose war im Experiment nicht problematischer als normale Stärke
  • Geringer Proteinanteil bei gleichzeitig hohem Stärkeanteil („normale“ Stärke, keine RS) führte am ehesten zu Leberverfettung. Der Effekt war bei Saccharose im Vergleich schwächer als mit Stärke.
  • Das Essverhalten hing mit dem Proteingehalt zusammen (weniger Protein bedeutete mehr Nahrungsaufnahme)
  • Geringerer Proteingehalt war gesünder für den Stoffwechsel, wenn der Kohlenhydratanteil zu guten Teilen aus RS (resistenter Stärke) bestand. Also aus Ballaststoffen für uns, aber Futter für das Mikrobiom.
  • RS war metabolisch besser als normale Stärke (es reduzierte Insulinresistenz) und führte zu einer Reduktion des Körpergewichts
  • Resistemte Stärke hat die Zusammensetzung des Darmmikrobioms dramatisch verändert
  • RS beeinflusst das Darmmikrobiom stärker als normale Stärke, und diese mehr als Saccharose. Vielleicht, weil von den ersten beiden größere Teile bis in den Dickdarm kommen.
  • Nahrung mit niedrigem Proteingehalt und hohem Kohlenhydratanteil war metabolisch gesünder. Zumindest unter der Voraussetzung, dass ein großer Teil bzw. die Mehrheit der Kohlenhydrate aus RS bestand

Meine persönliche Schlussfolgerung

In meiner persönlichen Konsequenz, RS, also resistente Stärke ist tatsächlich sehr interessant, um Strategien für einen gesunden Stoffwechsel zu überlegen. Generell ist die genaue Zusammensetzung der Kohlenhydrate in vielen Fällen entscheidend. Aber auch der Anteil an Protein ist für die metabolische Gesundheit ein wesentlicher Faktor.

Der Originalartikel:

Wali, J.A., Milner, A.J., Luk, A.W.S. et al. Impact of dietary carbohydrate type and protein–carbohydrate interaction on metabolic health. Nat Metab (2021). https://doi.org/10.1038/s42255-021-00393-9

Disclaimer:

Dieser Artikel ist keine medizinische Empfehlung und sollte auch nicht so verstanden werden. Es handelt sich insbesondere um keinen Vorschlag einer medizinischen Behandlung oder Intervention, sondern lediglich um persönliche Meinungen der Holistischen Küche. Beziehungsweise um allgemeine wissenschaftliche Betrachtungen, die nicht für die medizinische oder diätische Beratung gedacht sind.