Fructose – Hat Fructose langfristig einen negativen Einfluss auf die Gesundheit?

 

Kann ein hoher Fructosekonsum Stoffwechselstörungen oder Erkrankungen verursachen?



• Erhöhte Fructose das Risiko von Übergewicht?

• Stimuliert Fructose die Bildung von Fettgewebe?

• Verursacht ein hoher Fructosekonsum eine Fettleber?

• Erhöht Fructose die Triglyceridspiegel im Blut?

• Steigt das LDL-Cholesterin unter einer fructosereichen Ernährung an?

• Begünstigt die regelmäßige Fructosezufuhr die Entstehung eines Diabetes mellitus?



Hintergrund

Ein wesentlicher Anteil der Forschung zur Wirkung von Zucker in der Ernährung konzentriert sich derzeit auf Fructose/Fruktose, insbesondere vor dem Hintergrund des auffällig parallelen Anstiegs der Adipositas-Häufigkeit und der Zunahme der Fructoseaufnahme. Der folgende Beitrag fasst den aktuellen Wissensstand zur gesundheitlichen Wirkung von Fructose basierend auf einer Literaturrecherche zusammen. Nicht Gegenstand dieses Beitrages sind Störungen der Fructoseaufnahme im Darm (Fructosemalabsorption) oder des Fructose-Stoffwechsels in der Leber, die zu klar definierten Krankheitssymptomen führen. Im Mittelpunkt dieser Übersichtsarbeit stehen mögliche langfristige Nebenwirkungen der Fructoseaufnahme im Rahmen der täglichen Ernährung.


Eigenschaften der Fructose

Fructose kommt in einer Vielzahl von Lebensmitteln vor. In Haushaltszucker ist Fructose an Glucose gebunden und bildet das Disaccharid Saccharose. In Honig hingegen kommt es als Monosaccharid vor. Früchte und Gemüse enthalten Fructose sowohl als Monosaccharid als auch als Disaccharid.

Woher stammt die Fructose in unserer Ernährung?
Die Hauptquelle der Fructoseaufnahme ist Saccharose (Haushaltszucker). Auch Früchte, Fruchtsäfte und Marmeladen tragen wesentlich zur Fructoseaufnahme bei.
In den USA ist der High-Fructose-Corn-Syrup (HFCS) eine weitere wichtige Quelle der Fructoseaufnahme. Der Konsum von HFCS stieg zwischen 1970 und 1999 kontinuierlich an, seitdem sinkt die Zufuhr wieder (Kolderup 2015).


High-Fructose-Corn-Syrup

In Deutschland verbirgt sich High-Fructose-Corn-Syrup (HFCS, fruktosereicher Maissirup) in der Zutatenliste hinter Bezeichnungen wie „Fructose-Glucose-Sirup“ oder „Glucose-Fructose-Sirup“. Der Fructose-Gehalt von High-Fructose-Corn-Syrup liegt zwischen 42 und 55 % (Ochoa 2015).


Zahlen und Fakten

Die durchschnittliche Fructose-Zufuhr in den USA lag 2004 bei 49 g pro Tag. In Norwegen wurde eine tägliche Aufnahme von 56 g ermittelt. Zwischen 1970 und 2010 hat der Energie-Anteil von Zucker an der Gesamtkalorienaufnahme in den USA von 19 % auf 17 % abgenommen.


Stoffwechsel der Fructose

Es konnte nachgewiesen werden, dass Fructose im Vergleich zu Glucose zu einem geringeren Anstieg der Blut-Glucose führt.
Damit Fructose zu einem Blutzuckeranstieg führt, muss sie in der Leber in Glucose umgewandelt werden. Da dieser Stoffwechselschritt Zeit benötigt und nur ein Teil der Fructose in Glucose umgewandelt wird, führt die gleiche Menge an Fructose im Vergleich zu Glucose zu einem geringeren Blutzuckeranstieg. Daher liegt der glykämische Index für Fructose nur bei 23 (Kolderup 2015).

Der Stoffwechsel der Fructose in der Leber ist durch drei unterschiedliche Stoffwechselwege gekennzeichnet. Der wichtigste Schritt ist die Umwandlung in Glucose bzw. deren Umwandlung in Glykogen. Ein relevanter Anteil der Fructose wird auch in Lactat umgebaut. Ein weiterer alternativer Stoffwechselschritt ist die Neubildung von Fett, die so genannte De-novo-Lipogenese (DNL). Die Umwandlung in Lactat erfolgt Untersuchungen zufolge im relevanten Ausmaß nur, wenn hohe Fructosemengen zugeführt werden. Die Zusammensetzung der Ernährung hat wesentlichen Einfluss auf die Verteilung der Fructose auf die einzelnen Stoffwechselwege (Kolderup 2015).

Wie hoch ist der Anteil der Fructose, der in Glucose umgewandelt wird? Zahlreiche Studien weisen darauf hin, dass etwa 50 % der aufgenommenen Fructose in der Leber in Glucose umgewandelt werden. Ca. 15 bis 20 % werden in Glykogen umgebaut und 20 bis 25 % werden zu Lactat verstoffwechselt. Etwa 1 bis 5 % der konsumierten Fructose werden für die De-novo-Lipogenese (Fettneubildung) verwendet. Nur wenige Prozent werden direkt zu CO2 oxidiert.
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Pro und contra Diskussion – schadet Fructose der Gesundheit?



Pro

Ja, mehrere Untersuchungen haben relevante Fructose-induziert Gesundheitsstörungen dokumentiert, die sich von denen durch Glucose oder Saccharose verursachten Veränderungen unterscheiden.
Der Durchschnittsamerikaner nimmt täglich zwischen 132 bis 316 kcal in Form von High-Fructose-Corn-Syrup (HFCS) zu sich. Die durchschnittliche Aufnahme von Fructose aus Getränken erhöhte sich in den vergangenen 30 Jahren von 37 auf 49 g/Tag (Ochoa 2015).


Fettleber

Fructose stimuliert die Lipogenese (Neubildung von Fett) in der Leber stärker als Glucose. Damit es zu einer messbaren Zunahme von Fett in der Leber kommt, ist jedoch eine hyperkalorische Ernährung (positive Energiebilanz) zusammen mit der Fructosezufuhr notwendig. Es liegen Hinweise vor, dass eine hohe Fructoseaufnahme zusammen mit einer zu hohen Kalorienzufuhr das Risiko für die Entstehung einer Fettleber erhöht (Rosset 2016).
In zahlreichen Untersuchungen konnte der Nachweis erbracht werden, dass Fructose die Nüchtern-Triglyceridspiegel als auch die Triglycerid-Blutspiegel nach einer Mahlzeit erhöhen kann (Rosset 2016).
Auffällig ist, dass Patienten mit einer nicht-alkoholischen Fettleber-Erkrankung im Vergleich zu gesunden Kontrollen etwa doppelt soviel Kalorien als High-Fructose-Corn-Syrup konsumieren (365 vs.170 kcal).


Sättigung

Im Vergleich zu Glucose scheint Fructose so gut wie nicht die Blut-Hirnschranke zu passieren mit den Konsequenzen, dass die im Gehirn gesteuerte Appetit-Regulation bei einer hohen Fructosezufuhr gestört sein könnte. Infolgedessen kann es zu einer Dysregulation der Nahrungsaufnahme und der Energiebilanz kommen.
Darüber hinaus führt Fructose zu einem geringeren Anstieg von Sättigungshormonen, wie z.B. Insulin, Leptin, GLP-1 und PYY. Auch die postprandiale Suppression von Ghrelin ist unter Fructose abgeschwächt. Alle diese Veränderungen lassen es möglich erscheinen, dass Fructose zu einer positiven Energiebilanz und folglich zu einer Gewichtszunahme beiträgt.


Bildung von Fett

Eine hohe Fructoseaufnahme in Verbindung mit einer hohen Energiezufuhr in Form von Glucose/Stärke kann über die erhöhte De-novo-Lipogenese (Neubildung von Fett) einen negativen gesundheitlichen Einfluss ausüben (Kolderup 2015).

Ein entscheidender Unterschied zwischen Glucose und Fructose liegt in darin, dass von Fructose ein relativ größerer Anteil via De-novo-Lipogenese in Fett umgewandelt werden kann.
Es scheint klar, dass bei hoher Fructosezufuhr die De-novo-Lipogenese in der Leber stimuliert wird. Unklar ist derzeit, ab welcher Fructosemenge dieser Schritt zur vermehrten Fettneubildung einsetzt (Kolderup 2015).


Saccharose/Haushaltszucker – welche Nachteile hat die gleichzeitige Aufnahme von Fructose und Glucose?

Die gleichzeitige Verfügbarkeit von Glucose und Fructose infolge der Zufuhr von Saccharose (Haushaltszucker) kann die negativen Effekte der Fructose stärker in Erscheinung treten lassen. Ein erhöhter Insulinspiegel als Folge der Glucoseverfügbarkeit bedeutet gleichzeitig, dass der Stoffwechselschritt der Gluconeogenese bei der Umwandung der Fructose in der Leber gehemmt wird. Je höher die gleichzeitige Zufuhr von Glucose und/oder Stärke zusätzlich zur Fructoseaufnahme, desto eher geht der Fructosestoffwechsel in Richtung De-novo-Lipogenese. Je höher zudem die Fructoseaufnahme insgesamt ausfällt, desto wahrscheinlicher werden negative Effekte der Fructose (Kolderup 2015).
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Cholesterin

Die Auswirkungen von Fructose auf das LDL-Cholesterin waren in den Studien nicht einheitlich. Während einzelne Untersuchungen eine Zunahme des LDL-Cholesterins beobachteten, zeigten sich in anderen keine Veränderungen. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass eine LDL-Zunahme besonders in den Studien zu verzeichnen war, in denen sehr hohe Mengen von Fructose verabreicht wurden (Rippe 2016).


Bluthochdruck

Es liegen Hinweise aus einer Kohortenstudie mit 13.843 Teilnehmern vor, dass einer hoher Konsum von zuckerhaltigen Getränken das Risiko für die Entwicklung eines Bluthochdrucks signifikant erhöht (Sayon-Orea 2015).



Contra

Es ist richtig, dass es in den vergangenen 30 Jahren zu einer deutlichen Zunahme von Übergewicht gekommen ist. Gleichzeitig hat sich auch die Fructoseaufnahme stark erhöht. Zu berücksichtigen ist allerdings, dass sich parallel zur Zunahme der Fructose-Aufnahme auch die Kalorienzufuhr insgesamt deutlich erhöht hat. Es ist daher unklar, ob die beobachteten Stoffwechselstörungen Fructose-induziert sind oder die Folge der erhöhten Energiezufuhr sind. Gleichzeitig hat sich auch die Aufnahme von anderen Einfachzuckern deutlich erhöht.

Bisherige Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass eine durchschnittliche Fructoseaufnahme das Risiko für Atherosklerose, Typ-2-Diabetes oder Adipositas nicht stärker erhöht als andere Zuckerarten.


Diabetes mellitus Typ II

Cozma und Mitarbeiter haben in ihrer Metaanalyse 18 Studien zum Verzehr von Fructose und einem damit verbundenen möglichen Diabetes-Risiko analysiert. Sie konnten keinen negativen Einfluss der Fructoseaufnahme auf die Blutzuckerkontrolle, einschließlich Insulin-, Glucose- und HbA1c-Spiegel dokumentieren. Eine weitere Studie kommt zu dem Schluss, dass es keinen Zusammenhang gibt zwischen dem Konsum von freiem Zucker und dem Risiko einen Diabetes mellitus zu entwickeln.
In einer Studie an 267 Probanden, bei denen Fructose-haltige Zucker (Saccharose, HFCS) einen Anteil zwischen 8 % und 30 % der Gesamtkalorien ausmachten, konnte kein erhöhtes Diabetes-Risiko in Abhängigkeit von der Fructoseaufnahme nachgewiesen werden (Rippe 2016).


Triglyceride

In Studien, bei denen in der Ernährung verschiedene Zuckerarten (z.B. Saccharose, Glucose) durch Fructose ersetzt wurden, konnte im Ergebnis keine Zunahme der Triglyceridkonzentration nüchtern oder nach den Mahlzeiten beobachtet werden.


Cholesterin

Mehrere randomisierte, kontrollierte Studien mit einem Zuckerverbrauch zwischen der 25. bis zur 95. Perzentile des normalen Verbrauchs zeigten nach zehn Wochen keine Veränderungen im LDL-Cholesterin, wenn Fructose als Teil einer gemischten Ernährung konsumiert wurde.


Bildung von Fett

Es wird diskutiert, ob Fructose auch in der Körperperipherie, also außerhalb der Leber, die De-novo-Lipogenese stimulieren kann. Das würde bedeuten, dass eine fructose-reiche Ernährung zu einer verstärkten Bildung von Fettdepots beitragen könnte. In Bezug auf eine normale Ernährung, ohne Gewichtszunahme, bei durchschnittlicher Fructosezufuhr ist dieser Mechanismus als sehr unwahrscheinlich anzusehen, da fast die gesamte aus dem Darm aufgenommene Fructose in der Leber verstoffwechselt wird und damit kaum „freie“ Fructose die Körperperipherie erreicht (Kolderup 2015).
Eine hohe Glucosezufuhr hingegen, die die Glykogenspeicherkapazität und die Glucose-Oxidation übersteigt, kann im peripheren Fettgewebe die De-novo-Lipogenese unter dem Einfluss von Insulin stimulieren und zwar in einem deutlich stärkeren Ausmaß als Fructose (Kolderup 2015).


High-Fructose-Corn-Syrup

In verschiedenen Studien wurde untersucht, ob die Zufuhr von High-Fructose-Corn-Syrup (HFCS) zu Stoffwechselveränderungen führt. Zusammenfassend kommen diese Untersuchungen zu dem Ergebnis, dass HFCS als Bestandteil einer normalen, nicht hyperkalorischen Ernährung, nicht zu einer Zunahme von Fett in der Leber führt (Kolderup 2015).


Insulin-Resistenz

Es gibt bisher keinen eindeutigen Nachweis, dass ein moderater Fructosekonsum zu einer Insulin-Resistenz führt (Kolderup 2015).


Übergewicht/Adipositas

Betrachtet man die Komplexität der Gewichtszunahme und der Regulation des Energieverbrauchs, so ist es höchst unwahrscheinlich, dass ein einziger Bestandteil der Ernährung, wie die Fructose, einen so relevanten Einfluss auf die Entstehung von Übergewicht hat.

Einige Eigenschaften der Fructose wirken einer Gewichtszunahme entgegen. Der Dünndarm hat nur eine begrenze Kapazität Fructose zu verdauen. Eine hohe Fructosezufuhr kann zu einer Malabsorption führen. In Untersuchungen zeigte sich, dass die Zufuhr von 50 g Fructose bei bis zu 50 % der Probanden zu einer Malabsorption führte. In der Folge erscheint weniger Fructose im Blut und damit steht den Zellen weniger Energie zur Verfügung. Darüber hinaus konnten Untersuchungen eine stärkere thermogenetische Wirkung im Vergleich zu Glucose nachweisen. Das bedeutet, der Körper benötigt mehr Energie um Fructose verwertbar zu machen als für die gleiche Menge Glucose. Damit steht weniger Energie zur Speicherung als Fett zur Verfügung. Zudem ist die relative Süßkraft von Fructose höher als die von Glucose. Mit der Konsequenz, dass geringere Mengen Fructose verwendet werden, um den gleichen Süßegrad einer Speise zu erreichen.

Es ist unwahrscheinlich, dass eine normale Fructoseaufnahme zu einer vermehrten Fettbildung in der Leber führt. Mehrere Studien sprechen dafür, dass nur 1 bis 5 % der konsumierten Fructose für die De-novo-Lipogenese verwendet werden, in dem sie in freie Fettsäuren umgewandelt, dann entweder in der Leber in Form von Triglyceriden gespeichert oder direkt an die Blutbahn abgegeben werden (Rippe 2016).
Kurzzeitstudien konnten nachweisen, dass nur eine sehr hohe, reine Fructosezufuhr zu einem Anstieg des Fettgehalts der Leber führt (Rippe 2016).
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Verursacht ein hoher Zuckerkonsum (Saccharose) Herz-Kreislauf-Erkrankungen?

Insgesamt scheint es, dass der Zuckerverbrauch im normalen Bereich der menschlichen Ernährung das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen nicht erhöht. Mit der Ausnahme, dass eine Ernährung, bei der mehr als 20 % der Kalorien aus einfachen Zucker stammen und die zusätzlich noch hyperkalorisch ist (Gewichtszunahme), eine Erhöhung der Triglyceride verursachen könnte. Es bleibt anzumerken, dass Personen, bei denen 25 % oder mehr der Kalorien aus zugesetzten Zucker stammten ein erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen aufwiesen verglichen mit denen, die weniger als 10 % der täglichen Kalorien aus zugesetzten Zuckern verbrauchten (NHANES-Daten 1988 – 2015).

Eine Studie von Yang et al. veröffentlicht im Jahr 2014 analysiert NHANES Daten aus drei verschiedenen Zeiträumen (1988-1984, 1999-2004 und 2005-2010) und kommt zu dem Ergebnis, dass das relative Risiko an einer Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu versterben bei 1,30 für diejenigen lag, die 10 % bis 24,9 % der Kalorien aus zugesetzten Zucker konsumierten und bei 2,75 für diejenigen, die 25 % oder mehr Kalorien aus zugesetzten Zuckern verbraucht hatten (etwa 10 % der Bevölkerung) im Vergleich zu denjenigen, bei denen zugesetzte Zucker weniger als 10 % der Kalorien ausmachten. Es sei darauf hingewiesen, dass der Prozentsatz der täglichen Kalorien aus zugesetztem Zucker von 16,8% in der 1999-2004 Kohorte und auf 14,9% in der 2005-2010 Kohorte sank.


Zusammenfassung

Der größte Anteil der Fructose in der Ernährung stammt aus der Aufnahme von Saccharose (Haushaltszucker enthält 50 % Glucose und 50 % Fructose). In den USA und sind Softdrinks die High-Fructose-Corn-Syrup (HFCS) enthalten eine wichtige Quelle für Fructose.
Fructose wird zum größten Teil in der Leber verstoffwechselt. Etwa 50 % der täglichen Fructosezufuhr von etwa 30 bis 70 g werden in der Leber in Glucose überführt. Ein relevanter Anteil der Fructose wird auch in Lactat umgebaut. Ein weiterer alternativer Stoffwechselschritt ist die Neubildung von Fett, die so genannte De-novo-Lipogenese.
Trotz positiver Eigenschaften von Fructose, wie seiner relativ hohen Süßkraft, den ausgeprägten thermogenetischen Effekt und den niedrigen glykämischen Index steht die Fructose in der Kritik, insbesondere aufgrund der metabolischen Veränderungen in der Leber mit einer Erhöhung der De-novo-Lipogenese (Neubildung von Fett)(Kolderup 2015).

Eine durchschnittliche Fructoseaufnahme (30 bis 70 g/Tag) über Haushaltszucker, Früchte und Getränke ist bei Personen ohne Fructosemalabsorption oder angeborener Fructoseintoleranz mit keinem gesundheitlichen Risiko verbunden. Es gibt keine überzeugenden Belege dafür, dass eine normale Fructosezufuhr über die Ernährung das Risiko für Übergewicht, Diabetes mellitus oder eine Fettleber-Erkrankung erhöht. Auch ein Anstieg von Cholesterin- oder Trigylceridwerten im Blut ist sehr unwahrscheinlich.
Nachteilige Wirkungen auf den Fettstoffwechsel der Leber kann eine langfristig hohe Fructosezufuhr in Verbindung mit einer hyperkalorischen Ernährung haben.


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Literatur - Quellennachweis


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Kolderup A, Svihus B. Fructose Metabolism and Relation to Atherosclerosis, Type 2 Diabetes, and Obesity. J Nutr Metab. 2015;2015:823081.

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