Aufklärung & Gesundheit: Ketone & Diabetes mellitus Typ I

Diabetes mellitus Typ I

 

Auch die ketogene Ernährung hat ihre Grenzen, denn bei Diabetes mellitus Typ I hätte diese Ernährungsform unter Umständen lebensbedrohliche Folgen:

 

Bei Diabetes mellitus Typ I handelt es sich um eine Autoimmunerkrankung. Dabei zerstört das körpereigene Immunsystem im Rahmen einer als Insulitis bezeichneten Entzündungsreaktion die insulinproduzierenden β-Zellen der Bauchspeicheldrüse. Dieser Verlust der β-Zellen führt zu einem zunehmenden Insulinmangel. Erst wenn ca. 80–90 % der β-Zellen zerstört sind, manifestiert sich der Typ-1-Diabetes. In der Anfangsphase der Erkrankung ist möglicherweise noch eine kleine Insulinrestproduktion – messbar über das C-Peptid – vorhanden.

Der Insulinmangel bewirkt folgendes:

  1. Glukose kann nicht mehr in die insulinabhängigen Gewebe bzw. Zellen aufgenommen werden. Die Glukose fehlt innerhalb der Zellen als Energielieferant und häuft sich im Blut an.

  2. Die Glukoseneubildung in der Leber verläuft ungebremst. Es werden bis zu 500 g Glukose pro Tag in das Blut abgegeben. Da diese von den Zellen nicht verwertet werden kann (siehe 1.), verbleibt sie im Blut, und der Blutzuckerspiegel steigt.

  3. Das Körperfett kann nicht mehr in seinen Depots gehalten werden und wird ans Blut abgegeben. Es kommt zu einer Überschwemmung des Blutes mit freien Fettsäuren. Da zur Verstoffwechselung von Fettsäuren Substrate aus dem Kohlenhydratstoffwechsel notwendig sind, können diese Fettsäuren nicht auf normalem Wege abgebaut werden, sondern werden über einen Nebenweg zu Ketonkörpern umgebaut (Aceton, Betahydroxybuttersäure, Acetessigsäure). Da sowohl die freien Fettsäuren als auch diese Ketonkörper (Aceton ausgenommen) Säuren sind, kommt es zu einer Übersäuerung des Blutes (Ketoazidose), durch die sämtliche Stoffwechselvorgänge im Körper beeinträchtigt werden.

  4. Eine gesunde Nierenfunktion vorausgesetzt, wird nach Überschreiten der Nierenschwelle die Rückresorption in den Tubuli beeinträchtigt, sodass Glukose in den Urin ausgeschieden wird (Glukosurie). Um die anfallende Glukose ausscheiden zu können, muss sie über die verstärkte Diurese aus dem Körper geschafft werden. Es kommt zum ständigen Wasserlassen (= Polyurie) und in Folge zu einer Dehydration (Entwässerungszustand) mit ständigem Zwang zu trinken (Polydipsie), ansonsten wird schließlich (terminal) eine Exsikkose (Austrocknung) erfolgen.

 

 

 

 

Zusammenfassend kommt es also im Insulinmangel zu einem Substratmangel in den Zellen, zu einem Blutzuckeranstieg, zum Wasser- und Nährstoffverlust, zu einer Übersäuerung des Blutes und zur Gewichtsabnahme. Im Extremfall kann es zu einem lebensgefährlichen Krankheitsbild kommen – dem ketoazidotischen Koma.

 

Die Entstehung von Diabetes mellitus Typ 1 wird heute als multifaktorielles Geschehen verstanden, an dem sowohl genetische als auch Umweltfaktoren beteiligt sind.

 

Genetische Ursachen
 

Es sind bislang mehr als 50 Gene identifiziert worden, denen ein Zusammenhang mit der Entstehung von Typ-1-Diabetes nachgewiesen werden konnte. Die meisten beschriebenen Genveränderungen bedingen eine polygenetische Entstehung, d. h. mehrere genetische Veränderungen müssen vorliegen, damit ein Typ-1-Diabetes entsteht. Nur in seltenen Fällen liegt eine monogenetische Erkrankung vor.

Insbesondere genetische Veränderungen des kurzen Arms von Chromosom 6, der sogenannten MHC-Region, konnten für die Entstehung von Diabetes mellitus Typ 1 verantwortlich gemacht werden. Die Gene HLA-A und HLA-B dieser Region beinhalten die Erbinformationen für Proteine auf der Oberfläche von Körperzellen, welche dem körpereigenen Immunsystem auch als Unterscheidungsgrundlage gegenüber körperfremden Zellen dienen. Gene außerhalb des HLA-Komplexes spielen vermutlich eine wesentlich geringere Rolle in der Genese des Typ-1-Diabetes. Darunter findet sich das Gen für Insulin (INS) und das Gen CTLA4, welches für die T-Lymphozyten-Regulierung verantwortlich ist. Der Diabetes Typ 1 tritt am meisten zwischen dem 11. und dem 13. Lebensjahr auf und wird daher auch Jugenddiabetes genannt.

 

 

 

 

Umweltfaktoren
 

Zu einer Autoimmunreaktion kommt es, wenn das Immunsystem einem körperfremden Antigen ausgesetzt wird, welches einem körpereigenen Oberflächenprotein ähnelt oder gleicht. Die entstehende Immunantwort richtet sich sowohl gegen das Fremdantigen als auch gegen die vorhandenen körpereigenen Eiweiße auf den Inselzellen der Bauchspeicheldrüse (Kreuzreaktivität, Molekulare Mimikry). Außerdem wird angenommen, dass eine Exposition mit Fremdantigenen besonders in den ersten Lebensmonaten eine immunmodulierende Wirkung hat, die die Entstehung von Typ-1-Diabetes begünstigen kann. Für die folgenden Umweltfaktoren konnten Zusammenhänge belegt werden:

  • Kaiserschnitt: Wissenschaftler der Forschergruppe Diabetes vom Institut für Diabetesforschung am Helmholtz-Zentrum München unter Leitung von Anette-Gabriele Ziegler untersuchten in einer Langzeitstudie den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Entwicklung der Erkrankung bei 1.650 Kindern aus Risikofamilien. Danach ist das Risiko für Kinder zuckerkranker Eltern mit 4,8 Prozent doppelt so hoch, nach einem Kaiserschnitt bis zum 12. Jahr ebenfalls an Diabetes zu erkranken, als nach einer natürlichen Geburt (2,2 Prozent). Die Studienteilnehmer wurden von Geburt an durchschnittlich 11 Jahre lang beobachtet. Eine Erklärung sehen die Forscher darin, dass eine Entbindung per Kaiserschnitt die Zusammensetzung der kindlichen Darmflora verändert und damit die Entwicklung von Autoimmunität begünstigt. Damit wurde Kaiserschnitt als das größte bekannte außergenetische Einzelrisiko für Diabetes-1 identifiziert, ist aber immer in Zusammenhang mit weiteren gleichzeitig auftretenden Faktoren zu sehen.

  • Diabetogene (Diabetes auslösende) Viren: Coxsackie-B-Viren (besonders B4), intrauterine (in der Gebärmutter während der Schwangerschaft stattfindende) Rötelninfektion mit dem Rötelnvirus (führt in 50 % zum Diabetes), Echoviren, Cytomegalievirus (CMV), Herpesviren. Laut den Ergebnissen der internationalen TEDDY-Studie (The Environmental Determinants of Diabetes in the Young) hat sich jedoch eine ursächliche Virusinfektion als relativ unwahrscheinlich herausgestellt.

  • Insulin-ähnliche Strukturen auf Antigenen. Sie lösen den Angriff des Immunsystems auf die Bauchspeicheldrüse aus. Lymphozyten von Typ-1-Diabetikern reagieren nachweislich auf einen bestimmten Teil des Insulineiweißes.

  • Bafilomycine, die insbesondere an den faulen Stellen von Wurzelgemüse (Kartoffeln, Karotten) durch Streptomyceten gebildet werden: Bafilomycin A1 verursacht im Tierversuch bereits in Nanogramm-Mengen Glukoseintoleranz und schädigt die Langerhansschen Inseln in der Bauchspeicheldrüse. Bafilomycin B1 störte bei trächtigen Mäusen ebenfalls in minimaler Menge die Entwicklung der Langerhansschen Inseln und führte beim Nachwuchs zu einer Zunahme von Typ-1-Diabetes.

  • Vitamin-D-Mangel: Vitamin-D-Ergänzung bei Kleinkindern beugt nicht nur Rachitis vor, sondern kann das spätere Diabetesrisiko verringern. Kinder, die hohe Dosen erhielten, hatten dabei das geringste Erkrankungsrisiko. Seit 1990 hat sich die Diabetes-Typ 1-Inzidenz in Industrieländern nahezu verdoppelt. Länder mit niedriger UVB-Sonnenstrahlung haben eine hohe Rate von Neuerkrankungen.

  • Eine deutsche Studie zeigte, dass vor allem Atemwegsinfektionen im Säuglingsalter mit einem späteren Diabetes mellitus Typ 1 in Verbindung gebracht werden können. Während die Diabetesmanifestation erst viel später auftritt, können die dafür verantwortlichen Autoantikörper Charakteristisch für die Manifestation des Typ-1-Diabetes ist die ausgeprägte Gewichtsabnahme innerhalb von Tagen bis wenigen Wochen, verbunden mit Austrocknung (Exsikkose), ständigem Durstgefühl, häufigem Wasserlassen, Erbrechen und gelegentlich auch Wadenkrämpfen und Bauchschmerzen. Allgemeine Symptome wie Müdigkeit und Kraftlosigkeit, Sehstörungen und Konzentrationsstörungen kommen hinzu. Kopfschmerzen sind auch nicht ungewöhnlich.oft schon in einem Lebensalter von 6 Monaten bis 3 Jahren nachgewiesen werden.

 

Charakteristisch für die Manifestation des Typ-1-Diabetes ist die ausgeprägte Gewichtsabnahme innerhalb von Tagen bis wenigen Wochen, verbunden mit Austrocknung (Exsikkose), ständigem Durstgefühl, häufigem Wasserlassen, Erbrechen und gelegentlich auch Wadenkrämpfen und Bauchschmerzen. Allgemeine Symptome wie Müdigkeit und Kraftlosigkeit, Sehstörungen und Konzentrationsstörungen kommen hinzu. Kopfschmerzen sind auch nicht ungewöhnlich.

 

Beim Typ-1-Diabetes muss das fehlende Hormon Insulin künstlich in Form von Insulinpräparaten zugeführt werden, siehe Insulintherapie. Das Ziel dieser Insulintherapie ist nicht die Heilung von Typ-1-Diabetes, sondern Ersatz des fehlenden körpereigenen Insulins. Deshalb muss die Therapie kontinuierlich bis ans Lebensende durchgeführt werden. Eine Therapie zur Heilung ist bisher nicht verfügbar.

 

 

 

 

 

Diabetes mellitus Typ I & Ketone

 

Beim Diabetes mellitus Typ 1 (Zuckerkrankheit) findet man bei absolutem Insulin­mangel vermehrt Ketokörper im Urin (Ketonurie). Dies beruht auf einer zu hohen Konzentration derselben im Blut. Wie Glukose scheidet die Niere die Ketokörper bei einer erhöhten Blutkonzentration aus.

 

Grund für die vermehrte Produktion der Ketonkörper ist der Mangel an Insulin: Obwohl eigentlich genügend Glukose im Blut vorhanden ist, kann diese ohne das Insulin als Transporter nicht in die Zellen gelangen. Daher entsteht trotz erhöhten Blutzucker­spiegels im Blut in den Zellen ein Glukosemangel. Dies führt zum Abbau von Fett (Lipolyse) zur Energiegewinnung. Während Insulin den Aufbau von Depotfett stimuliert, fördert Insulinmangel die Lipolyse. Eine durch einen niedrigen Insulinspiegel induzierte Lipolyse ist typisch für den Hungerstoffwechsel. Ketonkörper werden gebildet, wenn das Abbauprodukt der Fettsäuren, Acetyl-CoA, aufgrund einer zu geringen Oxalacetatkonzentration nicht in den Citratzyklus eintreten kann. Oxalacetat kann in einer anaplerotischen Reaktion aus Pyruvat synthetisiert werden. Pyruvat ist das Endprodukt der Glykolyse. Der im Falle von Diabetes mellitus in den Zellen vorliegende niedrige Glucosespiegel führt zu geringen Mengen an Pyruvat und so zu geringen Mengen an Oxalacetat, was die Bildung von Ketokörpern aus Acetyl-CoA begünstigt. Bei zu vielen Ketokörpern im Blut sinkt dessen pH-Wert und es kommt zu einer Ketoazidose, welche im schlimmsten Fall zu einem ketoazidotischen Koma führt. Deswegen kommt es in der Regel nur beim Diabetes Mellitus Typ 1 zur Ketoazidose, da hier ein absoluter Insulinmangel herrscht. Beim Typ-2 Diabetes mit einem relativen Insulinmangel hat der Körper eine Insulinresistenz gebildet, wodurch vermehrt Insulin gebildet wird. Durch diese, wenn auch verringerte, Insulinwirkung kann der Körper die Bildung von Ketonkörpern vermeiden.

 

Ein typisches Symptom für eine Ketoazidose ist der Geruch von Aceton (Nagellackentferner) in der Atemluft, da die Ketokörper über diese abgeatmet werden.

 

Bei anhaltenden Hypoglykämien mit gleichzeitig erniedrigter Ketokörperzahl im Blut muss hingegen an das Vorliegen einer Fettsäureoxidationsstörung gedacht werden. Beispiel hierfür ist ein Medium-Chain-Acyl-CoA-Dehydrogenase-Mangel.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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