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Glykation - Die Belastung durch Glykotoxine



Thomas Klein - 25. Juli 2012

 

Verändern sich Glukose-Moleküle durch Oxidation oder Reduktion, so neigen sie zur Reaktion mit freien Aminosäuren von Proteinen, aber auch mit ungesättigten Fettsäuren und Nukleinsäuren (z.B. in der DNS). Diese Reaktion wird, sofern daran keine Enzyme beteiligt sind, als Glykation bezeichnet (auch Glycation, Glykierung oder Verzuckerung).

Dabei entstehen Advanced Glycation End Products (AGE), eine heterogene und vielfältige Gruppe von Makromolekülen, auch Glykoprodukte oder Glykotoxine genannt, da diese teils gesundheitsschädlich sind.

Die enzymatische Reaktion von Glukose mit Proteinen und Lipiden wird als Glykosylierung bezeichnet.

Glykation kann exogen oder endogen erfolgen, das heißt außerhalb oder innerhalb des Körpers. Glykoprodukte können also auch mit der Nahrung aufgenommen werden.

Fruktose-Moleküle verändern sich ebenfalls durch Oxidation oder Reduktion und neigen wie oxidierte oder reduzierte Glukose-Moleküle zur Reaktion mit freien Aminosäuren, Fettsäuren und Nukleinsäuren. Der zur Glykation analoge Prozeß wird Fruktation genannt.

 

Belastung durch Glykotoxine

Auf vierfache Weise wird der Organismus durch Glykotoxine belastet:

  1. Intrazellulär infolge der normalen energetischen Verwertung von Glukose (Glykolyse).
  2. Extrazellulär, in Blut, Gewebe- und Lymphflüssigkeit oder im Kammerwasser, das die Augenlinsen umgibt.
  3. Bei der Verdauung (in Magen und Darm geht es wie in einem Bioreaktor zu).
  4. Aufnahme mit der Nahrung (vor allem über protein- und fettreiche Nahrung, besonders wenn diese erhitzt ist, mehr dazu weiter unten).

Advanced Glycation End Products

 

Die gesundheitlichen Konsequenzen

Die Anreicherung von Glykotoxinen in den Geweben, die mit zunehmendem Alter und verstärkt ab dem 30. bis 45. Lebensjahr einsetzt, ist eine wesentliche Ursache der Alterung und Entwicklung degenerativer Schäden und Erkrankungen. Die Menschen werden alt, krank und häßlich.

Auch die sogenannten Eiweißspeicherkrankheiten scheinen dadurch gefördert zu werden.

Die Zellteilung wird gehemmt und dadurch verlangsamt sich die Gewebeerneuerung.

Nun zu den Folgen. Glykoprodukte (AGE) reagieren mit Rezeptoren der Zellmembranen und im Innern der Zellen. Dadurch wird der Zellstoffwechsel auf vielfältige Weise gestört. Hormone wirken nicht mehr wie gewohnt und die Hormonbotschaften werden verfälscht, selbst wenn noch genügend Hormone freigesetzt werden.

Eine Folge davon ist die Entwicklung einer Insulinresistenz, die wiederum mit erhöhtem Blutzucker- und Insulinspiegel einhergeht und letztlich zur Anreicherung von Glykoprodukten in den Geweben führt.

Die Veränderung von Rezeptoren durch reaktive Glykoprodukte ist auch eine Ursache chronischer Entzündungen in den Geweben, was zur allmählichen Schädigung beiträgt.

Die Ansammlung von Glykoprodukten im Gewebe hat Veränderungen der Proteinstruktur zur Folge, wodurch sich das Risiko von Autoimmunreaktionen und -erkrankungen erhöht.

Auch Allergien werden gefördert.

Glykoprodukte können Entgiftungsenzyme wie Superoxid-Dismutase (SOD) hemmen. Dadurch wird die Funktion der Entgiftungssysteme geschwächt.

Glykoprodukte reagieren mit elastischen und kollagenen Fasern, vernetzen diese miteinander, so daß sie ihre Funktion einbüßen. Die Kollagenbildung wird gestört, das Gewebe verhärtet mit der Zeit und es entwickelt sich allmählich eine Fibrose.

Dadurch verliert zum Beispiel die Haut ihre Geschmeidigkeit, sie wird dünn, faltig und runzlig, sie verfärbt sich durch großflächige Pigmentstörungen und wird fleckig (Altersflecken). Andere Faktoren, welche die Hautalterung beschleunigen wie UV-Strahlung und Tabakrauch, verstärken die Schadwirkung.

Auch die Kollagenfasern der Arterien werden durch Glykation geschädigt. Die Arterienwände verhärten, was Arteriosklerose und Bluthochdruck fördert. Auch die Endothelzellen (innere Zellschicht der Blutgefäße) nehmen Schaden, was zur Verschlechterung der Durchblutung führt. Außerdem können sich kleine und größere Aneurismen entwickeln (Aussackung der Blutgefäße infolge der Schädigung der Kollagenfasern).

Die Aussackung von Venen geht gleichfalls zu Lasten der Kreislauffunktion.

Die Basalmembran, die sich hinter der Endothelschicht der Kapillarwand befindet, wird durch Ansammlung reaktiver Glykoprodukte verdickt (bei Diabetikern bis zum Fünffachen) und verliert ihre gute Durchlässigkeit. Dies dürfte ein wesentlicher Aspekt der sogenannten Eiweißspeicherkrankheiten sein. Dadurch wird die Durchsaftung der Gewebe gestört, was mit einer schlechteren Nährstoffversorgung der Zellen und einer Störung der Entsorgung von Stoffwechselgiften verbunden ist. Das wiederum fördert Stoffwechselentgleisung und die degenerative Schädigung von Zellverbänden. Sind funktionell wichtige Zellverbände betroffen, so geht das auf Kosten der Organfunktion und kann bis zum Organversagen führen.

Ist die Leber betroffen, so läßt ihre Funktion nach und vielfältige Stoffwechselstörungen sind die Folge.

Werden die Betazellen der Bauchspeicheldrüse geschädigt, entwickelt sich aus einer Insulinresistenz allmählich Diabetes vom Typ 2, sobald die geschädigte Bauchspeicheldrüse nicht mehr in der Lage ist, die großen Mengen an Insulin zu bilden, die für den Transport von Zucker aus dem Blut in die insulinresistenten Zellen nötig sind.

Glykation im Knorpelgewebe fördert Arthritis und Bandscheibenschäden.

Werden die Blutplättchen durch Glykotoxine geschädigt, erhöht sich die Neigung zu Blutgerinnseln und damit das Infarktrisiko. Auch LDL-Partikel können verändert werden, wodurch sich ebenfalls das Risiko für Gefäßverschlüsse erhöht (z.B. Infarkt in Herz, Gehirn oder Nieren).

Durchblutungsstörungen sind gleichfalls darauf zurückzuführen. Das kann im Extremfall dazu führen, daß bestimmte Gewebe nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden und partiell absterben, wie es sich bei Zuckerkrankheit im fortgeschrittenen Stadium oft ereignet. Gewebetod bei Diabetikern erfordert die Amputation von Zehen, Füßen, mitunter sogar von Beinen. Auch die Augennetzhaut bei vielen Diabetikern ist geschädigt, was schlimmstenfalls zur Erblindung führt.

Doch auch ohne Diabetes können sich durch Glykotoxine Retinopathien entwickeln (Schädigung der Augennetzhaut), einschließlich Makula-Degeneration.

Die Augenlinse ist ebenfalls durch Glykation gefährdet, was zu ihrer Eintrübung (grauer Star) führt.

Das Kammerwasser der Augen fließt über das Trabekelwerk, den Schlemm-Kanal und ein feines Venengeflecht ab. Reichern sich in diesem Bereich Glykoprodukte an und bilden durch Polymerisation Makromoleküle, so wird der Abfluß gehemmt und es entwickelt sich ein erhöhter Augeninnendruck, was schließlich zum Glaukom (grüner Star) und infolge der Schädigung des Sehnervs schlimmstenfalls zur Erblindung führen kann.

Gehirn und Nervengewebe sind durch Glykation besonders gefährdet. Neurodegenerative Erkrankungen werden gefördert wie Alzheimer-Demenz, Parkinson und Schäden an peripheren Nerven (Neuropathie infolge der Schädigung der Myelinummantelung der Nervenfasern). Letzteres zeigt sich durch Fehlempfindungen und Taubheitsgefühle.

Die Reaktion von Glykoprodukten mit Nukleinsäuren in der DNS kann zu genetischen Schäden führen.

Durch Glykation verursachte degenerative Gewebeschäden erhöht sich das Risiko von Krebserkrankungen.

 

Die Bedeutung einer gesunden Ernährung

Glykation ist unvermeidlich. Doch mit unserer Lebensweise und vor allem mit unserer Ernährung haben wir Einfluß auf die Anreicherung von Glykoprodukten in den Geweben und damit auf die Geschwindigkeit degenerativer Gewebeschädigung.

Je früher im Leben wir damit beginnen, desto größer sind die Erfolgsaussichten. Wer von Kindheit an einer gesunden Lebensweise und Ernährung folgt, darf durchaus mit zwanzig zusätzlichen Lebensjahren bei guter Gesundheit rechnen, vielleicht sogar mit dreißig Jahren gegenüber dem Durchschnitt jener, die gedankenlos dahinleben und ihre Gesundheit leichtfertig ruinieren (nicht zu verwechseln mit dem Durchschnittsalter der Bevölkerung, das durch jene mit gesunder Lebensweise angehoben wird).

Im Alter verfügen wir nur noch über begrenzte Möglichkeiten. Denn verjüngen können wir uns nicht. Doch auch im Alter läßt sich der Gesundheitszustand oft noch verbessern und es lassen sich vermeintlich unheilbare Krankheiten überwinden, wenn die Ursachen der Leiden und Beschwerden erkannt und abgestellt werden.

 

Der erste entscheidende Faktor: Hohe Blutzuckerspiegel vermeiden

Je höher der Blutzuckerspiegel und je länger solche Phasen andauern, desto schneller altern Blutgefäße und Gewebe durch Glykation. Dabei ist nicht nur der Glukosespiegel relevant, sondern auch die Konzentration anderer Zucker, wobei Fruktose besonders kritisch ist.

Was hohe Blutzuckerspiegel bedeuten, ist am schnellen gesundheitlichen Verfall von Diabetikern zu erkennen, vor allem, wenn ihr Blutzuckerspiegel schlecht eingestellt ist. Doch auch mit scheinbar gut eingestelltem Blutzuckerspiegel verschlechtert sich ihr Gesundheitszustand, solange Insulinresistenz besteht.

Wie wird der Blutzuckerspiegel auf einem optimalen Niveau gehalten? Zunächst durch Beschränkung der Zucker- und Stärkekalorien (Verringerung der Zuckerlast), jedoch auch durch Weglassen von Nahrungsmitteln mit starker glykämischer Wirkung (hoher Gehalt und leichte Verfügbarkeit von Zucker und Stärke).

 

Ernährungsgrundsätze zur Verringerung der Zuckerlast

  1. Beschränkung der Zucker- und Stärkekalorien auf das erforderliche Maß.
  2. Kein Fabrikzucker (egal in welcher Form und mit welcher Bezeichnung).
  3. Kein Honig.
  4. Keine Trockenfrüchte.
  5. Keine Weißmehl- und auch keine Vollkornprodukte (diese haben meist eine ebenso starke glykämische Wirkung; wer Kompromisse wünscht, sollte bei stärkehaltiger Nahrung auf einen niedrigen GI-Wert achten).
  6. Erhitzte stärkehaltige Wurzeln und Knollen allenfalls in Maßen, Dämpfen als Garmethode bevorzugen.
  7. Zucker und Stärke vorzugweise über reife Früchte und frisches Gemüse zuführen.
  8. Süßes Obst in Maßen.

 

Der zweite Faktor: Gute Insulinwirkung

Es ist vorteilhaft, wenn überschüssige Glukose im Blut schnell in die Zellen transportiert und dort in Glykogen (Muskel- und Leberzellen) bzw. in Fett (Fettzellen) umgewandelt wird. Das heißt, die Zellen müssen insulinsensitiv sein und die überschüssige Glukose schnell „aufsaugen“, damit diese keinen Schaden anrichtet.

Werden Zellen insulinresistent, können sie nur noch langsam überschüssige Glukose aufnehmen. Der Blutzuckerspiegel bleibt auf hohem Niveau und fällt nur langsam ab, um bei der nächsten kohlenhydrathaltigen Mahlzeit gleich wieder hochzuschießen. Das fördert mit jeder kohlenhydrathaltigen Mahlzeit die Glykation.

 

Der dritte Faktor: Ein optimaler Vitamin-D-Spiegel

Vitamin D hat eine starke Wirkung, den Blutzuckerspiegel zu normalisieren.

 

Der vierte Faktor: Bewegung und Training

Ein regelmäßig und intensiv trainierter Körper ist besser in der Lage, überhöhte Blutzuckerspiegel schnell zu senken, sofern die Zellen insulinempfindlich sind. Die Glykogenreserven der Muskelzellen werden durch Muskeltätigkeit aufgebraucht, so daß diese wieder Zucker aufnehmen können. Mehr Muskelmasse bedeutet zudem, mehr überschüssigen Zucker aus dem Blut verwerten zu können. Aus all diesen Gründen sind täglich Bewegung sowie regelmäßiges Kraft- und  Ausdauertraining ratsam.

Durch Muskelaktivität kann jedoch eine ernährungsbedingte Insulinresistenz nicht überwunden werden.

 

Der fünfte Faktor: Kein Streß, genug Schlaf und Erholung

Viele Faktoren haben Einfluß auf den Blutzuckerspiegel, ein wesentlicher ist Streß.

Aus diesem Grunde sollte Streß und die übermäßige Ausschüttung von Cortisol vermieden werden. Auf ausreichend und tiefen Schlaf sowie regelmäßige Erholung ist zu achten.

 

Der sechste Faktor: Keine Genußgifte

Alkaloide sind giftig. Dazu gehören Koffein in Kaffee und Cola, Theophyllin im schwarzen und grünen Tee, Theobromin im Kakao oder Nikotin im Tabak. Die Aufnahme dieser Gifte zwingt den Körper zur schnellen Ausscheidung. Pulsfrequenz, Blutdruck und Blutzuckerspiegel steigen. Das wird als Anregung und Besserung des Befindens wahrgenommen. Sobald sich jedoch die Ausscheidung der Alkaloide dem Ende nähert, fällt der Blutzuckerspiegel wieder, das Befinden verschlechtert sich und man ist geneigt, erneut zur alkaloidhaltigen Droge zu greifen. Mit der Zeit entwickelt sich eine Sucht. Der Abfall des Blutzuckerspiegels wird jedesmal mit der jeweiligen Droge verhindert und wieder hochgetrieben.

Der niedrige Blutzuckerspiegel morgens wird mit Kaffee und Kakao wie auch mit einem zucker- und stärkehaltigen Frühstück angehoben. Vormittags, wenn der vom Frühstück angehobene Blutzuckerspiegel auf kritische Werte fällt, wird erneut Kaffee, Tee oder Cola getrunken, ebenso nachmittags, wenn der erhöhte Zuckerspiegel des Mittagessens wieder gefallen ist.

Alkaloidhaltige Genußmittel werden zudem gern mit Zucker oder Stärke kombiniert: Der Zucker in Cola, Kaffee und Tee. Auch Kakaogetränke enthalten viel Zucker. Die Schokolade ist gleichfalls stark zuckerhaltig. Sprichwörtlich ist die Kombination von Kaffee und Kuchen, zum Tee gibt es Kekse und zum Morgenkaffee Brötchen mit Honig, Marmelade und süßer Nougatcreme.

 

Glykotoxine in der Nahrung 

Der Abbau von Glykoprodukten 

Schlußfolgerung für eine gesunde Ernährung

Die Alterung schreitet unaufhörlich fort. Allerdings haben wir mit unserer Ernährung einen erheblichen Einfluß auf die Geschwindigkeit der Alterung. Die Aufrechterhaltung eines niedrigen Blutzuckerspiegels im unteren Normbereich steht dabei an erster Stelle (siehe dazu die oben genannten sechs Faktoren). Der Glukosespiegel im Blut kann sogar leicht unter dem Normbereich liegen, sofern man sich dabei wohlfühlt, denn die Normwerte stammen von vermeintlich Gesunden einer Bevölkerung, die sich Tag für Tag durch zu viel Zucker und Stärke überlastet.

Weiterhin ist lebenslang eine gute Insulinempfindlichkeit anzustreben, so daß sich ein angestiegener Blutzuckerspiegel nach einer kohlenhydrathaltigen Mahlzeit schnell wieder normalisiert.

Auch die Aufnahme von Glykotoxinen ist durch Weglassen stark erhitzter Nahrung zu minimieren. Am besten ist auch in dieser Hinsicht eine naturbelassene Frischkost-Ernährung mit Obst und Gemüse.

Nichts hat einen so tiefgreifenden Einfluß auf die Verlangsamung der Alterung wie die Kalorienreduktion auf das notwendige Maß. Das bedeutet weniger Kohlenhydrate, weniger Eiweiß und weniger Fett. Ideal sind kalorienarme Lebensmittel wie Salat, Gemüse und kalorienarme Früchte als Grundnahrungsmittel, ergänzt durch kalorienreichere zuckerhaltige Früchte, Ölfrüchte, Nüsse und Ölsamen, so daß der Energiebedarf trotzdem gedeckt wird.

Wenn diese Grundsätze befolgt und alle Lebensbedürfnisse von Kindheit an erfüllt werden, kann man sich durchaus auch im Alter einer guten Gesundheit erfreuen, während sich andere, die die Gesetze der Gesundheit ignorieren, bereits mit 30, 40 oder 50 Jahren mit Beschwerden und degenerativen Erkrankungen quälen.

 


 



Pathogenetische Rolle der Advanced Glycation Endproducts


What Are Advanced Glycation End Products?

The body is able to handle AGEs, though very slowly. The half-life of AGEs is about double that of the average cell life, meaning that damage can persist for quite some time, especially in long-lived cells like nerve and brain cells, eye and collagen proteins, and DNA.

… and are implicated in many age-related chronic diseases such as: type II diabetes mellitus (beta cell damage), cardiovascular diseases (the endothelium, fibrinogen, and collagen are damaged), Alzheimer’s disease (amyloid proteins are side-products of the reactions progressing to AGEs), cancer (acrylamide and other side-products are released), peripheral neuropathy (the myelin is attacked), and other sensory losses such as deafness (due to demyelination) and blindness (mostly due to microvascular damage in the retina).
The endothelial cells of the blood vessels are damaged directly by glycations, which are implicated in atherosclerosis, for example. Atherosclerotic plaque tends to accumulate at areas of high blood flow (such as the entrance to the coronary arteries) due to the increased presentation of sugar molecules, glycations and glycation end-products at these points. Damage by glycation results in stiffening of the collagen in the blood vessel walls, leading to high blood pressure. Glycations also cause weakening of the collagen in the blood vessel walls, which may lead to micro- or macro-aneurisms; this may cause strokes if in the brain.
 
 

Research over the last 20 years has implicated AGEs in most of the diseases associated with aging like Alzheimer’s disease, Cancer, Heart disease, Type II diabetes, Kidney disorders, Atherosclerosis, High blood pressure, Stroke, Visual impairment, Skin disorders.

 
Advanced Glycation End Products in Foods and a Practical Guide to Their Reduction in the Diet


Dietary Advanced Glycation End Products and Aging 


Advanced Glycation End Products

In both of these cases the more cooked beef, and the older skin are more damaged then their previous state. One form of damage that may play a large importance in aging is the accumulation of advanced glycation end-products. Advanced glycation end-products (AGEs) are molecules that have been formed because some type of sugar has been attached to it, thus altering both its function and shape. Not only does it end up interfering with the function of the cells but can also end up attaching to receptors (receptors for AGEs, RAGE) and causing inflammation. There are 4 major areas that can form AGEs which are relevant to your health:
  1. Intracellular, inside the cell as a result of metabolism
  2. Extracellular, mainly in areas that are bathed in blood or blood-related fluids (e.g. blood vessels, lens, neurons)
  3. During digestion, due to the mixing and release of nutrients
  4. The level of the food, due oxidation, heat, processing, endogenous.

High Cooking Temperature and Inflammation

Why you should be wary of advanced glycation end products
When you have sugar molecules in your system, they bombard the body's cells like a meteor ­shower—glomming onto fats and proteins in a process known as glycation. This forms advanced glycation end products (commonly shortened, appropriately, to AGEs), which cause protein fibers to become stiff and malformed. Much of what is known about glycation's ill effects comes from diabetes research: The connective-tissue damage and chronic inflammation resulting from diabetics' sustained high blood sugar can lead to debilitating conditions, such as cataracts, Alzheimer's, vascular tightening, and diseases of the pancreas and liver.
The proteins in skin most prone to glycation are the same ones that make a youthful complexion so plump and springy—collagen and elastin. When those proteins hook up with renegade sugars, they become discolored, weak, and less supple; this shows up on the skin's surface as wrinkles, sagginess, and a loss of radiance. The presence of AGEs also makes the complexion more vulnerable to bad-news assailants such as UV light and cigarette smoke.
 


Eating Loads of Carbs May Cause You to Lose Your Mind
Among people aged 70 to 89, those who ate the most carbohydrates and sugars were more likely to develop mild cognitive impairment, including problems with memory, language, thinking and judgment.

As you overindulge on sugar and grains, your brain becomes overwhelmed by the consistently high levels of insulin and eventually shuts down its insulin signaling, leading to impairments in your thinking and memory abilities, and eventually causing permanent brain damage.