Diabetes mellitus

Vorlesung Grundlagen und Biochemie der Ernährung
SS 2013
Junprof. Melanie Esselen
Grundlagen und Biochemie der Ernährung
-Ernährungs-assoziierte Krankheiten-

Nachtrag Kupfer
• Bedarf: 1 – 1,5 mg/ Tag
• tolerierbare obere Aufnahmemenge (UL): 5 mg/Tag (Erwachsene) (SCF, 2006)
• NOAEL (akute Toxizität) 27 µg/kg KG/Tag
• tödliche orale Dosis 200 mg/kg Körpergewicht (WHO 1993)
• NOAEL (chronische Toxizität, Mensch) 142 µg/kg KG/Tag entspricht 10 mg/ Tag bei einer
70 kg schweren Person Effekte bei chronischer Überversorgung: gastrointestinale
Störungen (15-75 mg/Tag) ( US Food and Nutrition Board, FNB, 2001)

Lebensmittelassoziierte Krankheiten
• Ateriosklerose
‣ Definitionen
‣ Entstehung
‣ Koronare Herzkrankheiten
‣ Risikofaktoren
‣ Diätische Beeinflussung
• Diabetes mellitus
‣ Typ I Diabetes
‣ Typ II Diabetes
‣ Ernährungstherapie
• Krebs
‣ Dickdarmkarzinom

Anteil ausgewählter Todesursachen 2011
– Deutschland –

Definitionen
• Arteriosklerose: umgangssprachliche Bezeichnung Arterienver-kalkung;
wichtigste und häufigste krankhafte Veränderung der Arterien mit Verhärtung,
Verdickung, Elastizitätsverlust und Einengung
• Atherosklerose: Synonym zu Arteriosklerose mit Betonung der
histopathologischen Veränderungen (engl. Atheroma =„mit Schleim gefüllter
Beutel“, sclerotic=„verhärtet“)
• Prozess der Arterioskleroseentwicklung: Atherogenese

Prinzipieller Aufbau der Gefäßwand
Aufgaben des Endothels
• Bildung einer Permeabilitätsbarriere
• Bildung einer antithrombogenen und antiadhäsiven Oberfläche
• Regulation des Gefäßtonus
• Produktion von Proteoglukanen und Kollagenen Aufbau der extrazellulären
Matrix und der Basalmembran

Hypothesen zur Atherogenese
• „Response-to-Injury“-Hypothese (Verletzungstheorie)
‣ Beeinträchtigung der Endothelzellen der Intima
‣ Wiederholte oder kontinuierliche Schädigung durch chemische, mechanische,
immunologische, toxische oder infektiöse Ereignisse
‣ geschädigten Zellen induzieren eine Entzündungsreaktion
‣ Bildung / Bindung von Adhäsionsmolekülen auf der Endotheloberfläche
‣ Adhäsionsmoleküle binden Monozyten und T-Lymphozyten
• Lipidinfiltrationstheorie
‣ Erhöhte Cholesterinkonzentration im Blut assoziiert mit dem Risiko der Entwicklung
einer Arteriosklerose
• Lysosomale Hypothese
‣ erhöhte Speicherung von Cholesterinestern in der glatten Muskelzelle der Arterien wird
assoziiert mit der verminderten Aktivität der lysosomalen Cholesterinesterhydrolase

Entstehung I
• Voraussetzung: „Schädigung der
Endothelzellschicht der Intima“
• Monozyten Makrophagen
‣ Nehmen über den Scavenger-
Rezeptor LDL auf
‣ degenerieren zu LDL-haltigen
Schaumzellen
• Makrophagen und T-Lymphozyten
‣ Freisetzung entzündungsfördernder
Botenstoffe
‣ Auslösung der Bildung von
Adhäsionsmolekülen
‣ Vermehrtes Eindringen von
Monozyten, T-Lymphozyten &
LDL

Exkurs „NO“
• Untersuchungen zu den Mechanismen der Blutgefäßkontraktion (Robert
Furchgott 1980iger Jahre) EDRF („endothelium derilved relaxing factor“),
‣ entspannt benachbarte Gefäßmuskulatur
‣ stimuliert die Bildung des Botenstoffs cGMP
‣ Aktivität von EDRF basiert auf die Bindung von NO

Entstehung II
• Entzündungsvorgänge und
Entwicklung eines Atheroms
‣ Schaumzellen & Muskelzellen
der Media nekrotischer
Kern
• Nachbarzellen erzeugen
Kollagen
‣ Bildung eines Bindegewebes
zum Blutgefäß hin
• Freisetzung Eiweiß-spaltender
Enzyme durch Makrophagen
‣ Auflösung der „Plaque“
• Kontakt Blut und Athernom
Thrombus

Zeitverlauf
1. Phase: Arteriosklerotischen
Frühveränderungen
‣ meist Jahrzehnte
2. Phase: arteriosklerotischen Gefäßverengung
‣ meist Jahre
3. Phase: Gefäßverschlüsse
‣ Minuten

Risikofaktoren der Atherosklerose
• Nicht beeinflussbare Faktoren
‣ Erbliche Vorbelastung
‣ Geschlecht: Männer tragen ein höheres
Risiko (hormonbedingt) als Frauen
‣ Alter: natürliche degenerative Prozesse
im Körper
• Beeinflussbare Faktoren
‣ Rauchen
‣ Stress
‣ Mangelnde Bewegung
‣ Adipositas
‣ Hoher Blutdruck
‣ Hohe Cholesterinwerte
‣ Diabetes mellitus Typ II

Diabetes mellitus- Zahlen und Fakten
Diabetes mellitus ist der Sammelbegriff für heterogene Störungen des
Stoffwechsels, deren Leitbefund die chronische Hyperglykämie ist. Ursache
ist entweder eine gestörte Insulinsekretion oder eine gestörte Insulinwirkung
oder auch beides.
• Erkrankt etwa 6 Millionen Bundesbürger (ca. 1-2 Millionen nicht diagnostiziert)
‣ ca. 10% sind Typ 1-Diabetiker
‣ ca. 90% leiden an Typ 2-Diabetes
• Kosten ca. 22 Mrd. €, davon 6,6 Mrd. €
für Frühruhestand/Arbeitsunfähigkeit

Diabetes mellitus -Zahlen und Fakten
Prävalenz abhängig von:
• Alter
• Bildungsstatus
• Region
RKI, 03/2011, Zahlen und Trends aus der Gesundheitsberichterstattung des Bundes

Typ 1 Diabetes „insulin-dependent diabetes mellitus“
• Autoimmunkrankheit
(autoreaktive T-Lymphozyten)
‣ Zerstörung der β-Zellen
des Pankreas
‣ absolute Insulindefizit
• Chronische Krankheit bei Kindern ‚Juvenile Diabetes‘ (D: Prävalenz
18/100.000 Einwohner; Spitzenreiter Finnland 57 (2010))
• Neuerkrankung auch im Erwachsenenalter möglich

Typ 1-Diabetes
-Klassifikation und Ätiologie-
• manifestiert sich in meist plötzlich auftretenden Symptomen
‣ starker Durst, vermehrtes Trinken und Wasserlassen, Abgeschlagenheit, Gewichtsabnahme und
Heißhunger
• ist gekennzeichnet durch
‣ Insulinmangel, extrem hohe Blutglukosewerte (Hyperglykämie) lebenslange Abhängigkeit von
täglichen Insulininjektionen
• Heutige Klassifikation anhand der Ätiologie (veraltet: Manifestationsalter oder
„Insulinbedürftigkeit“)
• Genetische Autoimmunerkrankung
‣ exogene Faktoren (Umwelt- & Ernährungsfaktoren, Viren?) lösen autoimmunologischen Prozess
aus
• zum Zeitpunkt der Manifestation besteht bei ausbleibender Behandlung
Lebensbedrohung
• Wichtigstes Therapieziel: weitgehende Normalisierung des Blutglukosespiegels: zwischen
80 und 120 mg/dl

Diabetes-spezifische Antikörper
Alter häufigsten Antikörperproduktion gegen die Insulin produzierenden
Betazellen: 9 Mon -2 Jahre
hohes Risiko für Typ-1-Diabetes: < 10 Jahre
[Ziegler et al. (2012), Age-related islet autoantibody incidence in offspring of patients with type 1 diabetes, Diabetologia]

Mio
Typ 2 Diabetes
• 285 Millionen erkrankte weltweit (~250 Mio)
• Insulinresistenz und im weiteren Verlauf
Unfähigkeit des Organismus, genug Insulin zu
produzieren, um die Resistenz zu überwinden
‣ Glukosespiegel (Hyperglykämie)
‣ Hyperinsulinismus
IDF Diabetes Atlas 4th
edition, 2009
• Zunächst keine akuten Beschwerden, oft geht eine langjährige Störung des
Glukosestoffwechsels voraus
• Wichtigstes Therapieziel: Vermeidung und Verzögerung von Folgeerkrankungen

Einfluss von Lebensstil und Umweltfaktoren
• Gewicht und körperliche Aktivität Hauptrisikofaktoren
‣ Gewichtszunahme in jüngeren Jahren (25 – 40 Jahre, EPIC Studie)
‣ Diabetes und Übergewicht treten oft in Kombination mit Bluthochdruck und
veränderten Blutfettwerten auf Metabolisches Syndrom
• Ernährungsgewohnheiten
‣ Nahrung mit hohem glykämischen Index
‣ Gesamtfett- und Kohlenhydrataufnahme und Fettqualität
‣ Alkohol- , Fleisch- und Kaffeekonsum
• Rauchen und Schlafstörungen
• Genetische Prädisposition
‣ PPAR : Proliferation von Adipozyten (Pro 12 Ala Polymorphismus)

Genes, Diet and Type 2 Diabetes Mellitus: A Review
Dedoussis et al., Rev Diabet Stud. 2007, 4, 13–24
• Calpain-10 (CAPN10): Cysteinprotease beeinflusst
die Insulinsensitivität und Insulinsekretion
• Kir6.2: ATP-sensitiver Kaliumkanal der β-Zelle
Regulation der Insulinsekretion
• TCF7L2 Veränderung in der Funktion dieses
Transkriptionsfaktors führt zum Verlust der Effizienz
von Betazellen und einer verminderten
Insulinsensitivität
• Weitere Gene:
‣ Zytokine wie TNF, IL-6
‣ EIF4A2 (eukaryotic translation initiation factor 4α2): RNA-
Helicase
‣ Hepatocyte nuclear factor (HNF)-4α
‣ Proteintyrosinphosphatase-1B (PTP1B, Gen PTPN1)

Risikoermittlung und Prävention
• Deutschland: Deutsche Diabetes-Risiko-Test (Dife, http://drs.dife.de )
basierend auf der EPIC-Studie
• Notwendige Angaben
‣ Alter
‣ anthropometrische Merkmale (Taillenumfang, BMI),
‣ Lebensstil (Rauchverhalten, Alkoholkonsum, körperliche Aktivität)
‣ Ernährung (Konsum von Fleisch, Vollkornbrot und Kaffee)
‣ Bluthochdrucks
• Deutsche Diabetes-Gesellschaft: Glukosetoleranztest ab 45 Jahren
• Senkung des Diabetesrisiko um 60 Prozent:
‣ Gewichtsreduktion um fünf Prozent
‣ Vier Stunden pro Woche körperliche Aktivität
‣ Aufnahme von 15 g Ballaststoffe pro 1000 Kcal
‣ Reduktion der Fettzufuhr auf maximal 30 Prozent der täglichen Energieaufnahme
‣ Begrenzung der Aufnahme von gesättigten Fettsäuren auf zehn Prozent der
täglichen Kalorienzufuhr

Gestationsdiabetes
• Schwangerschaftsdiabetes (Gestationsdiabetes) ist definiert als eine KH-
Stoffwechselstörung, welche erstmals in einer Schwangerschaft auftritt bzw.
diagnostiziert wird.
• D: 4% aller Schwangerschaften
• Risikofaktoren
‣ Alter (> 30 Jahre)
‣ Übergewicht
‣ Familiäre Diabetes
‣ Eigene Geburtsgewicht oder Geburtsgewicht Geschwisterkind > 4000 g
‣ wiederholten Fehlgeburten
• Krankheitszeichen: Zunahme der Fruchtwassermenge und abnormes
Größenwachstum des Kindes
• Therapie: Ernährungsumstellung, Insulintherapie

Krebsinzidenz

Krebsursachen
Leberkrebs (Hepatitis B und C Viren), Gebärmutterhalskrebs
(Papilloma-Viren), Lymphome (Epstein-
Barr-Virus), Magenkrebs (Helicobacter pylori)

Kolonkarzinogense
• Unterscheidung in vererbbare und sporadische Formen
(~ 85 %)
‣ Vererbbar (~10 %): Familiäre Adenomatöse Poliposis
(FAP), nicht-polipöse kolorektale Krebssyndrom (HNPCC)
‣ Verursacht durch chronisch entzündliche
Darmerkrankungen &
Enzympolymorphismen (~ 5 %)
• „Western Style Diet“
‣ hoher Anteil an Fleisch & tierischen Fetten
‣ hoher Anteil an raffinierten Kohlenhydraten
‣arm an Obst, Gemüse & Ballaststoffen

Karzinogenese des kolorektalen Karzinoms
• Karzinogenese mehrstufiger Prozess (Initiation, Promotion und Progression)
• Das Kolonkarzinoms entsteht aus einem zuvor bestehenden benignem Adenom
‣ Adenom-Karzinom-Sequenz dauert im Normalfall ca. 20 Jahre
‣ Adenome entstehen aus normaler Mukosa durch monoklonale Expansion einer einzigen Zelle
(Fearon und Vogelstein – Modell)
‣ Frühes Ereignis der Kolonkarzinogenese Mutation im ''adenomatous polyposis coli“ (APC)-
Gen

Stufen der Kolonkarzinome
• Stufe 1: Tumor hat sich
nicht ausgebreitet
• Stufe 2: Infiltriert in
Muskelschicht
• Stufe 3: Infiltriert in
Lymphsystem
• Stufe 4: Metastasierung

Prävention
Empfehlungen der DGE (2008)
• Gemüse (650g/Tag) und Vollkornprodukte sollten in größeren Mengen
verzehrt werden Hauptbestandteil der Ernährung
• Fisch (1-2x / Woche)
• Fleisch (max. 300-600 g pro Woche) Reduktion des Verzehrs von rotem
Fleisch
• Der Alkoholkonsum sollte die Menge von 20 g/Tag nicht übersteigen bzw.
es sollte ganz darauf verzichtet werden
• keine exzessive Energieaufnahme
• körperlicher Aktivität