Könnte eine beliebte Lebensmittelzutat das Risiko für Diabetes und Fettleibigkeit erhöhen?
Der Verzehr von Propionat, einer Lebensmittelzutat, das in Backwaren, Tiernahrung und künstlichen Aromen weit verbreitet ist, scheint den Gehalt an mehreren Hormonen zu erhöhen, die mit dem Risiko von Fettleibigkeit und Diabetes verbunden sind, so eine neue Studie, die von der Harvard T.H. Chan School of Public Health in Zusammenarbeit mit Forschern des Brigham and Women's Hospital und des Sheba Medical Center in Israel geleitet wird.
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Die Studie, die Daten aus einer randomisierten placebokontrollierten Studie mit Menschen und Mäusen kombinierte, zeigte, dass Propionat eine Kaskade von Stoffwechselereignissen auslösen kann, die zu Insulinresistenz und Hyperinsulinämie führt - ein Zustand, der durch übermäßige Insulinspiegel gekennzeichnet ist. Die Ergebnisse zeigten auch, dass bei Mäusen eine chronische Exposition gegenüber Propionat zu Gewichtszunahme und Insulinresistenz führte.
Die Studie wurde am 24. April 2019 in Science Translational Medicine online veröffentlicht.
"Das Verständnis, wie Inhaltsstoffe in der Nahrung den Stoffwechsel des Körpers auf molekularer und zellulärer Ebene beeinflussen, könnte uns helfen, einfache, aber wirksame Maßnahmen zur Bekämpfung der doppelten Epidemien von Fettleibigkeit und Diabetes zu entwickeln", sagt Gökhan S. Hotamışlıgil, James Stevens Simmons Professor für Genetik und Stoffwechsel und Direktor des Sabri Ülker Center for Metabolic Research an der Harvard Chan School.
Mehr als 400 Millionen Menschen weltweit leiden an Diabetes, und die Rate der Diabetes-Inzidenz wird bis 2040 voraussichtlich um 40 % steigen, trotz umfangreicher Anstrengungen zur Eindämmung der Krankheit. Die in den letzten 50 Jahren gestiegenen Diabetes- und Adipositasraten deuten darauf hin, dass Umwelt- und Ernährungsfaktoren das Wachstum dieser Epidemie beeinflussen müssen. Forscher haben vorgeschlagen, dass Nahrungsbestandteile, einschließlich Inhaltsstoffe, die für die Zubereitung oder Konservierung von Lebensmitteln verwendet werden, ein beitragender Faktor sein können, aber es gibt wenig Forschung, die diese Moleküle bewertet.
Für diese Studie konzentrierten sich die Forscher auf Propionat, eine natürlich vorkommende kurzkettige Fettsäure, die hilft, die Schimmelbildung auf Lebensmitteln zu verhindern. Sie verabreichten diese kurzkettige Fettsäure zunächst an Mäuse und fanden heraus, dass sie das sympathische Nervensystem schnell aktivierte, was zu einem Anstieg der Hormone führte, darunter Glukagon, Noradrenalin und ein neu entdecktes glukoneogenes Hormon, das als Fettsäure-bindendes Protein 4 (FABP4) bezeichnet wird. Dies wiederum führte dazu, dass die Mäuse mehr Glukose aus ihren Leberzellen produzierten, was zu einer Hyperglykämie führte - ein bestimmendes Merkmal von Diabetes. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass die chronische Behandlung von Mäusen mit einer Dosis Propionat, die der typischerweise von Menschen konsumierten Menge entsprach, zu einer signifikanten Gewichtszunahme bei den Mäusen sowie zur Insulinresistenz führte.
Um festzustellen, wie sich die Ergebnisse bei Mäusen auf den Menschen übertragen lassen, richteten die Forscher eine doppelblinde placebokontrollierte Studie ein, an der 14 gesunde Teilnehmer teilnahmen. Die Teilnehmer wurden in zwei Gruppen randomisiert: Eine Gruppe erhielt eine Mahlzeit, die ein Gramm Propionat als Zusatzstoff enthielt, und die andere Gruppe erhielt eine Mahlzeit, die ein Placebo enthielt. Blutproben wurden vor der Mahlzeit entnommen, innerhalb von 15 Minuten nach dem Essen der Mahlzeit und danach alle 30 Minuten für vier Stunden.
Die Forscher fanden heraus, dass Menschen, die die propionathaltige Mahlzeit konsumierten, signifikante Erhöhungen von Noradrenalin sowie Erhöhungen von Glukagon und FABP4 kurz nach dem Essen der Mahlzeit aufwiesen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Propionat als "Stoffwechselstörer" wirken kann, der das Risiko für Diabetes und Fettleibigkeit beim Menschen potenziell erhöht. Die Forscher stellten fest, dass Propionat zwar von der U.S. Food and Drug Administration allgemein als sicher anerkannt ist, aber diese neuen Erkenntnisse eine weitere Untersuchung über Propionat und mögliche Alternativen, die bei der Zubereitung von Lebensmitteln verwendet werden könnten, rechtfertigen.
"Der dramatische Anstieg der Inzidenz von Fettleibigkeit und Diabetes in den letzten 50 Jahren deutet auf die Einbeziehung von Umwelt- und Ernährungsfaktoren hin. Ein solcher Faktor, der Aufmerksamkeit verdient, sind die Zutaten in herkömmlichen Lebensmitteln. Wir sind täglich Hunderten dieser Chemikalien ausgesetzt, und die meisten wurden nicht im Detail auf ihre potenziellen langfristigen metabolischen Auswirkungen getestet", sagte Amir Tirosh, außerordentlicher Professor für Medizin an der Sackler School of Medicine der Universität Tel-Aviv, Direktor der Abteilung für Endokrinologie am Sheba Medical Center in Israel und Forschungsmitarbeiter an der Harvard Chan School.
Weitere Autoren der Harvard Chan School waren Ediz Calay, Gurol Tuncman, Kathryn Claiborn, Karen Inouye, Kosei Eguchi und Michael Alcala.
Die Finanzierung dieser Studie erfolgte durch das National Institute of Health's National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases Grant K08 DK097145, sowie durch das Nutrition Obesity Research Center am Harvard Grant P30-DK040561, das Cardiovascular, Diabetes and Metabolic Disorder Research Center des Brigham Research Institute und den Israel Ministry of Health Research and Fellowship Fund.
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Originalveröffentlichung
“The short-chain fatty acid propionate increases glucagon and FABP4 production, impairing insulin action in mice and humans,” Amir Tirosh, Ediz Calay, Gurol Tuncman, Kathryn Claiborn, Karen Inouye, Kosei Eguchi, Michael Alcala, Moran Rathaus, Kenneth Hollander, Idit Ron, Rinat Livne, Yoriko Heianza, Lu Qi, Iris Shai, Rajesh Garg, Gökhan S. Hotamışlıgil, Science Translational Medicine, online April 24, 2019, doi: 10.1126/scisignal.aav5938
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