Die duale Lipidoxidation

Fettsäuren (FS) sind die effizienteste Form der Energiespeicherung im menschlichen Organismus. Im Fettgewebe sind sie in großen Mengen verestert als Triglyceride (TG) gespeichert. Diese TG-Speicher werden dann aufgefüllt, wenn große, überschüssige Mengen an Energie in Form von freien Fettsäuren (FFS) oder von Lipoprotein-assoziierten TG im Blut zirkulieren.

Bei gesteigertem Energiebedarf durch Muskelarbeit werden die TG-Vorräte im Fettgewebe durch Hydrolyse der TG und die Freisetzung der so entstandenen FFS in den Kreislauf langsam abgebaut. Die in den FS enthaltene Energie wird unter diesen Umständen in der Muskelzelle durch “Fettverbrennung” (ß-Oxidation in den Mitochondrien der Muskelzelle) freigesetzt. Bei körperlicher Inaktivität in Ruhe werden die FS nur in geringem Umfang vom Muskel aufgenommen, während jetzt die Leber die führende Rolle bei der Aufnahme der aus dem Fettgewebe freigesetzten FS übernimmt, um ihren eigenen Energiebedarf zu decken. Im Ruhestoffwechsel verbrennt also hauptsächlich das mitochondriale ß-Oxidationssystem der Leber das aus dem Fettgewebe freigesetzte Fett. In Zeiten eines kontinuierlichen Energiedefizits, also vor allem während längerer Hungerperioden, setzen die zusammen agierenden ß-Oxidationssysteme von Leber und Muskulatur die FS-Energie frei.

Bei Übergewicht und dem Metabolischen Syndrom “überschwemmen” die überzähligen, ständig aus dem Fettgewebe freigesetzten FS den Körper, besonders weil die inaktive Muskulatur diesen Überschuss nicht aufnimmt, um ihren aktivitätsbedingten Energiebedarf zu decken. In dieser Situation muss die Leber einen großen Teil der überschüssigen FS aufnehmen. Da ihr eigener Energiebedarf aber bereits gedeckt ist, versucht die Leber einen Teil der in ihr gespeicherten FS-Energie dadurch wieder los zu werden, dass sie diese in Lipoprotein-TG (Very Low Density Lipoproteins (VLDL)) inkorporiert und wieder in den Kreislauf abgibt. Dieser Ablauf schickt die nicht verbrauchte FS-Energie, die vom Fettgewebe ursprünglich freigesetzt wurde, einfach wieder an den Ursprungsort zurück, was letztlich zu keinem Energieverbrauch führt.

Folglich ist die Kernfrage bei der Behandlung von Übergewicht und Adipositas, auf welchem Weg die im Fettgewebe gespeicherte FS „verbrannt“ werden können, ohne dass eine intensive und dauerhafte Muskeltätigkeit, die ein großes Maß an Motivation erfordert, die FS-Energie verbraucht. Ein zusätzliches Problem ist die schnelle Erschöpfbarkeit der Muskulatur gerade bei Adipositas, die zu einer Minderversorgung mit Sauerstoff und damit zu einem Umschalten der Muskulatur von FS-Verbrennung zum anaeroben Kohlenhydratstoffwechsel führt.

Mit ihrer in jeder Situation optimalen Sauerstoffversorgung hat die Leber zu keinem Zeitpunkt Schwierigkeiten mit dem oxidativen FS-Abbau – es sei denn, dass gleichzeitig eine große Menge Alkohol oxidativ abgebaut werden müsste. Falls es also möglich wäre, die hepatische FS-Oxidation so sehr zu steigern, dass zumindest ein Teil der Oxidationskapazität der Muskulatur, die ja bei Adipositas und Bewegungsmangel brach liegt, ersetzt würde, dann könnte eine effektive Fettverbrennung auch ohne die obligate Verknüpfung mit einem intensiven Trainingsprogramm erreicht werden.

Was die biochemische Basis-Ausstattung der Leberzelle angeht, so ist sie durchaus in der Lage, auf einmal große Mengen an FS abzubauen. Sie verfügt über zwei von einander unabhängige, aber miteinander kooperierende Systeme der FS-Oxidation, nämlich das mitochondriale und das peroxisomale Oxidationssystem. Während das mitochondriale Oxidationssystem vor allem mittelkettige und kürzere langkettige FS verarbeitet, werden lang- und sehr langkettige FS (> 18-20 C-Atome) vom peroxisomalen System abgebaut, das ein Teil des mikrosomalen Detoxifi katonssystems der Leber ist.

Offenbar kooperieren die beiden Systeme in der Form, dass vor allem langkettige, ungesättigte FS zuerst vom peroxisomalen System bis zu einer Kettenlänge von 10-12 C-Atomen abgebaut und dann vom mitochondrialen System weiter verarbeitet werden. Zur Steigerung der Effizienz der FS-Oxidation in der Leber sollten möglichst beide Systeme getrennt stimuliert werden, um eine maximale Kooperativität zu erreichen. Ein relativ natürlicher Weg einer solchen Effizienz-Steigerung wäre eine Induktion der Synthese- Gene für die jeweiligen Enzym-Kaskaden der FS-Oxidation durch ein sehr hohes jeweiliges Substrat-Angebot an FS.

Wie Experimente mit zellulären und subzellulären Leberpräparationen gezeigt haben, ist das ideale Induktions-Substrat für das mitochondriale System eine Mischung mittelkettiger Fettsäuren (C-8 (Oktanoat) + C-10 (Dekanoat)). Das peroxisomale System wird dagegen optimal durch die sehr langkettigen Omega-3 Fettsäuren Eikosapentaenoat (EPA (20:5 O-3)) und Dokosahexaenoat (DHA (22:6 O-3)) induziert. Es gibt kein natürlich vorkommendes Fett oder Öl, welches zugleich sehr große Mengen an mittelkettigen FS in Kombination mit einer hohen Konzentration an Omega-3 FS enthält, was die Voraussetzung für eine Stimulation der dualen Lipidoxidation der Leber wäre.

Sehr hohe Konzentrationen an mittelkettigen Triglyceriden (MCT) finden sich ausschließlich in 2 tropischen Ölen, nämlich dem Kokosöl und dem Palmkernöl, während große Mengen an EPA und DHA nur im Fischöl von Fischen aus kalten, zumeist arktischen Gewässern, vorhanden sind. Man müsste die Nahrungsquellen und die Essgewohnheiten eines Eskimos mit viel Omega-3 FS reichen Fischen und die einer traditionellen polynesischen Küche mit viel Kokosöl als reichliche Quelle von MCT kombinieren, um den gewünschten FS-Oxidationseffekt in der Leber zumindest andeutungsweise zu erzielen. Die Kombination einer großen Menge MCT (40 kal%) und Omega-3 FS (8 kal%) als hauptsächliche Fettquellen integriert in eine kohlenhydratarme (30 kal%) und proteinreiche (20 kal%) Formuladiät zeigt eine ausgeprägte Wirkung auf den menschlichen FS-Stoffwechsel.

Wurde diese fettreiche Flüssigkost als einzige Fettquelle in isokalorischen Mengen gegeben, so kam es zur Abnahme der Plasma FS, insbesondere der Linolsäure, der wichtigsten Omega-6 FS, innerhalb weniger Tage. Parallel zum dramatischen Abfall der Linolsäure kam es zu einem enormen Anstieg der Omega-3 FS EPA und DHA in den Choleserinestern und Phospholipiden des Plasmas. Das Omega-3/Omega-6 Verhältnis änderte sich innerhalb weniger Tage von 0,2, was einem typisch westeuropäischen Wert entspricht, auf 1,75, was sogar über dem für Eskimos charakteristischen Verhältnis von 1,0 liegt. Das Omega-3/Omega-6 Verhältnis bestimmt wesentlich die Bereitschaft eines Individuums zu einer heftigen Immunreaktion, da die stark pro-inflammatorischen Eikosanoide daraus gebildet werden.

Die Omega-3 FS hemmen dagegen diesen Prozess und wirken deswegen entzündungshemmend. Daher sind hohe Konzentrationen von EPA hilfreich als anti-inflammatorisches Wirkprinzip bei einer Reihe häufiger entzündlicher Erkrankungen, wie z. B. bei Rheuma, Hauterkrankungen wie Psoriasis, bei entzündlichen Darmerkrankungen, bei obstruktiven Lungenerkrankungen und Asthma, sowie koronarer Herzkrankheit (KHK). Bei der KHK konnte auch eine anti-arrhythmische Wirkung der Omega-3 FS nachgewiesen werden, weshalb die Zufuhr von Omega-3 Präparationen weltweit bei diesen Patienten empfohlen wird. Schon nach einer Woche zeigte die MCT/Omega-3 Formula-Diät einen starken TG-senkenden Effekt, wobei sowohl die im Darm gebildeten Chylomikronen als auch die hepatischen VLDL stark gesenkt wurden. Gleichzeitig kam es zum deutlichen Anstieg der anti-atherogenen HDL-Fraktion, die LDL wurden hingegen nur geringgradig beeinflusst. Paradox erscheint dieser TG-senkende Effekt deswegen, weil er durch eine fettreiche Kost erreicht wird, die ja sonst eher zum Anstieg der TG führt.

Entscheidend für diese Wirkung ist jedoch die beschriebene maximale Aktivierung der Lipidoxidation in der Leber. Bei Anwendung der Formula-Diät über längere Zeit kommt es sogar zum deutlichen Gewichtsverlust, der dadurch zu erklären ist, dass durch die duale Lipidoxidation in der Leber die FS aus dem Fettgewebe abgebaut werden. Eine Aktivierung der Muskulatur ist hierzu nicht notwendig. Wegen des hohen Fettgehalts ist die MCT/Omega-3 Formula-Diät außerordentlich sättigend, da sie über nervöse und hormonale Signale an das Gehirn dort ein Gefühl der Sättigung auslöst. Hierdurch ist ein Gewichtsverlust ohne Hungergefühl möglich.

Offensichtlich gelingt es durch eine Langzeitanwendung einer geringen Menge der Formula-Diät, den Gewichtsverlust über längere Zeit zu halten, und damit den gefürchteten Wiederanstieg des Gewichts zu verhindern. Bei Patienten mit gestörter Glukosetoleranz und Diabetes Typ II wird die Insulin-Sensitivität durch den drastischen Abfall der freien FS im Blut deutlich verbessert. Zusammenfassend kann man feststellen, dass eine fettreiche und kohlenhydratarme, auf die Kombination von mittelkettigen Triglyceriden (MCT) und Omega-3 Fettsäuren ausgerichtete Nahrung wesentliche Verbesserungen eines gestörten Stoffwechsels herbeiführt. Insbesondere kommt es zu deutlichem Gewichtsverlust (nur Verlust der Fettmasse) und zur Verbesserung des Fettstoffwechsels und des Diabetes. Darüber hinaus wird durch die massive Veränderung des Omega-6/Omega-3 FS Verhältnisses ein therapeutischer Effekt auf verschiedene Erkrankungen mit entzündlicher Komponente von der rheumatoiden Arthritis bis hin zu den atherosklerotischen Gefäßerkrankungen erreicht.

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