Alzheimer, Insulin und Galactose: Ein "Schwesterzucker" der Glucose gibt Hirnzellen neue Energie.

Alzheimer, Insulin und Galactose: Ein "Schwesterzucker" der Glucose gibt Hirnzellen neue Energie.

 

Demenz durch Alzheimer - die Erkrankung ist mittlerweile für die ansonsten so gesund und fit wie nie in die Rente gehenden Deutschen eines der größten Schreckgespenster des Alterns. 

Der überwiegende Anteil der Betroffenen leidet an der nicht erblichen, sogenannten sporadischen Form der Erkrankung, deren Ursachen nach wie vor nicht eindeutig geklärt sind. 

Ein neuerer, in vieler Hinsicht einleuchtender und durch diverse Studienergebnisse gestützter Erklärungsansatz sieht Alzheimer als eine Art Diabetes des Gehirns [1,2]. 

Im Rahmen dieser Überlegungen ist auch Galactose als eine alternative Energiequelle für Nervenzellen ins Gesichtsfeld der Forschung gerückt. Lesen Sie hier, wie ein einfacher Zucker helfen könnte, die kognitive Leistungsfähigkeit von Demenzkranken zu verbessern.

Alzheimer als Insulinresistenz: Ein interessanter Erklärungsansatz

Die klassische Alzheimerforschung sieht die mit der Demenzerkrankung assoziierten Beta-Amyloid-Plaques und Tau-Protein-Fibrillen im Gehirn als Ursache der kognitiven Defekte. Genetische Risikofaktoren, Toxine, aber auch Zivilisationskrankheiten wie Bluthochdruck, Diabetes und erhöhte Blutfettwerte begünstigen die Bildung dieser zerstörerischen Eiweißsubstanzen.

Ein alternativer, aktuell heiß diskutierter Ansatz in der Alzheimer-Forschung hält die Plaques und Fibrillen dagegen für sekundäre Folgen eines Geschehens, das mit einer Art Diabetes des Gehirns seinen Anfang nimmt. Ähnlich wie beim Typ-2 Diabetes soll dieser Stoffwechselstörung eine Insulinresistenz der normalerweise auf Insulin reagierenden Zellrezeptoren im Gehirn zugrunde liegen.

Kognitive Prozesse verbrauchen große Mengen an Energie. Zu ihrer Bereitstellung verlässt sich das Gehirn voll und ganz auf Zucker: Etwa 140 Gramm Glucose verbrennen unsere Hirnzellen normalerweise pro Tag. Dafür, dass Zucker in die Zellen gelangt, sorgen spezielle Glucosetransporter in der Zellmembran. Insulinresistenz im Gehirn könnte unter anderem dazu führen, dass Nervenzellen hungern, weil sie trotz eines Überangebots an Glucose den lebenswichtigen Energiespender nicht mehr aufnehmen können.

Insulin und Glucose - altbekannte Fakten

Welche wichtige Rolle Insulin im Zusammenhang mit dem Transport von Glucose spielt, ist allgemein bekannt: Bei erhöhtem Blutzuckerspiegel von der Bauchspeicheldrüse produziert, bindet das Hormon überall im Körper an Insulinrezeptoren der Zellen. Die Rezeptoren leiten das wichtige Signal ins Zellinnere weiter und veranlassen damit unter anderem den Einbau von Glucosetransportern des insulinabhängigen Typs (GLUT-4) in die Zellmembran.

Ohne Insulin und Insulinrezeptoren können viele Körperzellen keine Glucose aufnehmen. Beim Typ-1 Diabetes fehlt das Insulin, beim Typ-2 Diabetes liegt das Problem bei den Insulinrezeptoren, die aus verschiedenen Gründen nicht mehr auf Insulin reagieren.

Insulin und das Gehirn - ein kleiner Paradigmenwechsel

Zwar wird auch heute noch gelehrt, dass sich die Zellen des Zentralnervensystems vorwiegend über insulinunabhängige Zuckertransporter (GLUT-1 und GLUT-3) mit Glucose versorgen. Bis gegen Ende des 20. Jahrhunderts galt das Gehirn im Ganzen noch als weitgehend unbeeinflusst von Insulin.

Das wird heute ganz anders gesehen. Wir wissen jetzt, dass Insulin im Gehirn präsent ist, eventuell sogar dort zusätzlich produziert wird, dass Hirnzellen zahlreiche Insulinrezeptoren besitzen und Insulin das Gehirn auf eindrucksvolle Weise beeinflusst. Es ist unumstritten, dass das Hormon eine Schlüsselkomponente zahlreicher Hirnprozesse bildet, die von der Regulation der Körpertemperatur bis zu kognitiven Leistungen, zur Bildung und Konsolidierung von Gedächtnisinhalten reichen [3].

Es ist also durchaus möglich, dass auch die Annahme von der ausschließlich Insulin-unabhängigen Glucoseversorgung der Hirnzellen kurz vor der Revision steht.

Zwar ist wahrscheinlich, dass die Rolle, die Insulin im Gehirn spielt, nicht ausschließlich, vielleicht nicht einmal in erster Linie über die Regulation der Zuckeraufnahme in die Nervenzellen vermittelt wird, sondern auch über andere Signalwege läuft. Aber es gibt nicht nur einen solide etablierten Zusammenhang zwischen Diabetes und Alzheimer (unter anderem die großangelegte sogenannte Rotterdam-Studie bescheinigt Diabetikern ein verdoppeltes Risiko, auch die Demenzerkrankung zu entwickeln [4]), sondern auch deutliche Hinweise auf einen direkten Effekt von Insulin auf den Zuckerstoffwechsel in wichtigen Hirnarealen [5].

Aufschlussreich sind weiterhin Untersuchungen an älteren Diabetespatienten, bei denen in wichtigen Gehirnregionen ein deutlich herabgesetzter Glucosestoffwechsel gefunden wurde: Das vorhandene Glucoseangebot wurde von den Hirnzellen nicht umgesetzt [6]. Diese Patienten schnitten auch in kognitiven Tests schlechter ab als gleichaltrige Probanden mit gesundem Zuckerstoffwechsel. Gerade in den Regionen mit schlechterem Glucoseumsatz bilden sich später die typischen Alzheimer-Plaques. Das rechtfertigt die Vermutung, dass die Störung im Zuckerstoffwechsel der Ablagerung der toxischen Eiweißkörperchen vorhergeht.

Hunger im Gehirn

Die Folgen eines herabgesetzten Glucosestoffwechsels - ob durch Insulinresistenz ausgelöst oder durch einen anderen, ungeklärten Mechanismus - sind fraglos dramatisch für die Nervenzellen. Zum einen mindert sich ihre Leistungsfähigkeit: Für kognitive Prozesse wichtige Neurotransmitter können nicht mehr ausreichend gebildet werden. Zum anderen induziert der Mangelzustand eine Entgleisung des Energiestoffwechsels der Zellen: Eiweiße und andere wertvolle Zellbausteine werden zwecks Energiegewinnung verbrannt. Dabei entstehen giftige Abfallprodukte wie freie Radikale und Ammoniak, die die Zellen zusätzlich schädigen. Freie Radikale werden allgemein mit Alterungsprozessen, Ammoniak insbesondere auch mit Alzheimer in Verbindung gebracht. 

Galactose als alternative Energiequelle für Hirnzellen

Der Gedanke, Hirnzellen könnten ganz einfach hungern, weil sie keine Glucose aufnehmen können, brachte Forscher und Praktiker wie den Berliner Mediziner Prof. Werner Reutter, den Hannoveraner Ernährungswissenschaftler Prof. Andreas Hahn und die Konstanzer Heilpraktiker Kurt und Reiner Mosetter darauf, alternative Zuckerquellen für die Nervenzellen in Betracht zu ziehen. Als ein Zucker, der den Energiebedarf der Hirnzellen auch dann noch decken könnte, wenn die insulinabhängige Glucoseaufnahme nicht mehr funktioniert, kam Galactose ins Spiel.

Galactose ist ein Schwesterzucker der Glucose, bei dem lediglich eine Hydroxy-Gruppe spiegelverkehrt angeordnet ist. Diese scheinbar insignifikante Veränderung erlaubt dem Zucker, auch dort die Zellmembran zu passieren, wo der insulinabhängige Transport versagt. Einmal in der Zelle, wird Galactose rasch in Glucose umgewandelt. Damit besitzt sie therapeutisches Potential bei Erkrankungen, die mit einer gestörten Funktion des Insulinrezeptors zusammenhängen: Der alternative Zucker könnte dem Energiedefizit der Zellen entgegenwirken.

Eine 2014 im Fachblatt Neuropharmacology veröffentliche Studie zeigte, wie sich die Gabe von Galactose auf die kognitiven Leistungen von Ratten auswirkte, deren hirnständige Insulin-Rezeptoren chemisch inaktiviert wurden. Eine Kontrollgruppe, die danach nur ihr normales Futter erhielt, fand sich in ihnen bekannten Umgebungen nicht mehr zurecht - ihr Gedächtnis hatte gelitten. Ratten, deren Trinkwasser täglich Galaktose in einer Dosis von 100 bis 300 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht zugesetzt wurde, zeigten diese kognitiven Defizite nicht [7].

Die Autoren um Prof. Reutter folgern aus ihren Beobachtungen, dass Galactose dem Gedächtnis insbesondere bei leichten Ausprägungen von Demenz in der Tat auf die Sprünge helfen könnte. Mit schädlichen Wirkungen einer oralen Galactosegabe rechnen die Forscher nicht: Als eine Komponente des Milchzuckers ist Galactose ein Lebensmittel, und auch in reiner Form ist der Zucker in fermentierten Milchprodukten und einigen anderen Lebensmitteln enthalten.

Wie wird Galactose hergestellt?

Galactose kann durch chemische, enzymatische oder physikalische Verfahren hergestellt werden. Dabei wird der Milchzucker  in seine Bestandteile Glukose und Galactose gespalten. Eine Herstellung aus pflanzlichen Quellen isz aufgrund nur gering enthaltenen Galactose-Anteile sehr viel teurer. Bei einem chemischen Trennungsverfahren kann es zu Verunreinigungen mit Schadstoffen wie zum Beispiel Schwermetallen kommen. Auch die enzymatische Trennung birgt Risiken, da es dabei zu Verunreinigungen der Galactose kommen kann. Das beste Verfahren ist die Aufspaltung der Laktose durch Druck, worin die gewonnene Galactose nie mit unerwünschten Substanzen in Verbindung kommen. So können Verunreinigungen ausgeschlossen werden. Am Ende des Prozesses steht dann eine hochreine und für den Verzehr sichere Galaktose.

Galactose am besten mit Antioxidantien kombinieren!

Der Vorschlag, es einmal mit Galactose als alternativer Energiequelle für Hirnzellen zu versuchen, ist des weiteren natürlich keine Einladung zu überbordendem Galactose-Verzehr. Wir empfehlen (nach Rücksprache mit Ihrem Arzt) eine tägliche Dosis von 20 bis 30 Gramm Galactose (etwa zwei bis drei Teelöffel), mit der sich beispielsweise der Tee süßen lässt. Darüber hinaus sollte, wie allgemein sinnvoll, bei der Ernährung zugunsten von komplexen Kohlehydraten, Proteinen und wertvollen Fetten auf Zucker und Weißmehle so weit wie möglich verzichtet werden.

Es gibt anekdotische Hinweise auf eine sehr positive Wirkung von Galactose in den empfohlenen Dosen sowohl bei leichter kognitiver Beeinträchtigung wie bei fortgeschrittenem Alzheimer. Immer wieder berichten pflegende Angehörige von positiven Einflüssen des Zuckers auf ihre demenzkranken Familienmitglieder (etwa im Alzheimer-Forum von onmeda.de). Leider liegen bislang keine rigorosen klinischen Untersuchungen zum Effekt von Galactose auf Alzheimerpatienten vor. Die Ergebnisse einer sechsmonatigen klinischen Studie mit rund 60 Teilnehmern, die 2009 unter der Leitung von Prof. Hahn an der Universität Hannover durchgeführt wurde, blieben, obschon als viel versprechend beschrieben, leider unveröffentlicht.

Angesichts des Verdachts, durch Galactose könnten freie Radikale freigesetzt werden, erscheint die Kombination des Zuckers mit Antioxidantien besonders sinnvoll. Diese Substanzen (zu ihnen gehören die Vitamine C und E, aber auch Vitalstoffe wie Astaxanthin, L-Carnitin und Coenzym Q10) machen freie Radikale unschädlich und besitzen damit eine Schutzwirkung nicht nur für das Nervensystem, sondern auch für alle anderen Körpergewebe.

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Quellen:
[1] Alzheimer durch Insulinresistenz im Gehirn? Thomas Müller. Ärzte Zeitung, 07.10.2010
[2] Alzheimer's disease is type 3 diabetes: evidence reviewed. S.De La Monte. Journal of Diabetes Science and Technology 2 (20080
[3] Insulin action in brain regulates systemic metabolism and brain function. A.Kleinridders et al. Diabetes 63 (2014)
[4] Association of diabetes mellitus and dementia: the Rotterdam Study. A.Ott, R.P.Stolk et al. Diabetologia 39 (1996)
[5] The role of insulin in human brain glucose metabolism: an 18fluoro-deoxyglucose positron emission tomography study. E.M.Bingham, D.Hopkins et al. Diabetes 51 (2002)
[6] Insulin resistance and Alzheimer-like reductions in regional cerebral glucose metabolism for cognitively normal adults with prediabetes or early type 2 diabetes. L.D.Baker, D.J.Cross et al. Archives of Neurology 68 (2011)
[7] Long-term oral galactose treatment prevents cognitive deficits in male Wistar rats treated intracerebroventricularly with streptozotocin. M.Salkovic-Petrisic, K.Mosetter, W.Reutter et al. Neuropharmacology 77 (2014)
[8] Establishment of the mimetic aging effect in mice caused by D-galactose. Shih-Ching Ho et al. Biogerontology 4 (2003)
[9] d-Galactose Effectiveness in Modeling Aging and Therapeutic Antioxidant Treatment in Mice. K.Parameshwaran et al. Rejuvenation Res. 13 (2010)