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Diabetes mellitus & Vitamine

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Vitaminsubstitution zur Prävention vaskulärer und nervöser Komplikationen beim Diabetiker 
 Österreichische Apotheker-Zeitung

Wechselwirkung. Über 100 Mio. Diabetiker gibt es weltweit. Alle Diabetiker sind Hochrisikopatienten. Im Verlauf der Erkrankung treten häufig Folgeschäden an den großen und kleinen Blutgefäßen sowie am Nervensystem auf, die die typischen Folgeerkrankungen wie Erblindung, Funktionsverlust der Nieren, erhöhte Amputationsrate an den Füßen sowie ein erhöhtes Risiko eines Herzinfarkts oder eines Schlaganfalls verursachen.

Erschreckende Zahlen spiegeln die aktuellen Probleme der Diabetes-Therapie wider:
• Diabetiker sterben 4–5 mal häufiger an Herz-Kreislauf-Erkrankungen als Gesunde – so das Ergebnis der MRFIT-Studie mit 35.000 US-Amerikanern. Diabetiker leiden meist zusätzlich noch an weiteren Risikofaktoren wie erhöhtem Blutdruck und Fettstoffwechselstörungen. Dies ist eine Bündelung von Hochrisikofaktoren, die als »metabolisches Syndrom« bezeichnet werden.
• Das Risiko der Erblindung ist ca. 25-fach erhöht.
• Ein Prozent aller Diabetiker mussten sich in Deutschland einer Fußamputation unterziehen. Ursache ist das diabetische Fußsyndrom, das in ca. 70% aller Fälle auf eine Nervenschädigung (Polyneuropathie) zurückzuführen ist und in 30% auf Durchblutungsstörungen.
• Bei etwa 40% der Typ 1-Diabetiker und 20% der Typ 2-Diabetiker kommt es zu einer Nierenschädigung, aus der sich innerhalb von 10 Jahren ein chronisches Nierenversagen entwickelt.

Betreuungsfunktion der Apotheken
Apotheken haben im Rahmen des »Pharmaceutical Care« in der Betreuung von Diabetikern eine besondere Verantwortung und die Aufgabe, Kenntnisse über Zusammenhänge zwischen Vitamindefiziten – verursacht durch eine diabetische Stoffwechsellage – transparent zu machen sowie durch das Angebot einer Vitaminsubstitution die Lebensqualität und Lebenserwartung von Diabetikern signifikant zu erhöhen.

Das Vitamin-Problem des Diabetikers erfordert unbedingtes Handeln und Umdenken.

Ging man noch vor einigen Jahren davon aus, dass es sich bei der Zuckerkrankheit um eine einheitliche Erkrankung handelt, so wissen wir heute, dass sich hinter diesem Begriff ganz unterschiedliche Krankheiten verbergen, die als gemeinsames Merkmal letztlich nur den erhöhten Blutzucker aufweisen. Eine effektive Stoffwechselführung ist das A und O jeder Diabetes-Therapie, bei der Vitamine und Spurenelemente essenzielle Bestandteile sind. Das Vitamin-Problem des Diabetikers erfordert unbedingtes Handeln und Umdenken. Es gibt inzwischen zahlreiche Hinweise darauf, dass eine ausreichende Zufuhr von Vitaminen den Verlauf der Erkrankung, insbesondere in Hinblick auf die Begleiterkrankungen, positiv beeinflussen kann. Dieser Artikel gibt einen Einblick in den neuesten Stand der Forschung auf dem Gebiet diabetesinduzierter Störungen des Vitaminstoffwechsels sowie in die Möglichkeiten der Prävention durch gezielte Vitaminzufuhr.

Störungen des Vitamin C-Stoffwechsel
Eine Auswertung von 30 Studien bei Personen mit Diabetes mellitus stellte um mindestens 30% niedrigere Vitamin C-Blutspiegel fest als bei Stoffwechselgesunden (Nutrition Review 54; 1996: 193–202). Dieses Ergebnis wurde auch in der größten Ernährungsstudie (NHANESIII) bestätigt.
Für die Vitamin C-Verarmung bei Diabetikern werden folgende Gründe angeführt:
• ungenügende Vitamin C-Zufuhr mit der Nahrung
• erhöhter oxidativer Stress
• Konkurrenzverhalten von Glucose und Vitamin C beim Transport in die Zelle

Jüngere wissenschaftliche Publikationen geben Anlass zu der Befürchtung, dass jeder Insulinmangel von einem Vitamin C-Mangel in der Zelle begleitet wird, da Insulin den Transport von Ascorbinsäure in das Gefäßendothel fördert. Das Endothel produziert und sezerniert eine aus Kollagen und anderen Glykoproteinen bestehende Matrix, die die Auskleidung aller Gefäße und Kapillaren bildet. Mangel an Ascorbinsäure kann zu Matrixschäden und Angiopathien führen, die oft Folgen des Diabetes sind (1). Ascorbinsäure ist in den Teil der Kollagenbiosynthese involviert, in dem das Prokollagen an spezifischen Lysin- und Prolinresten hydroxyliert wird. Versuche an Zellkulturen bestätigen die stimulierende Rolle von Ascorbinsäure in der Biosynthese nicht nur von Kollagenen, sondern auch von Proteoglykanen. Auch die Biosynthese von L-Carnithin ist, analog der Biosynthese von Kollagenen, Eisen- und Vitamin C-abhängig. L-Carnithin besitzt eine wichtige Funktion für den Lipidstoffwechsel der Zelle. Es dient als Vehikel für langkettige Fettsäuren, die innere Mitochondrienmembran zu passieren, so dass diese als Energielieferant über die Beta-Oxidation fungieren können. Myokardiale Ischämien und Herzinsuffizienz werden im Zusammenhang mit einer durch L-Carnithin-Defizite verursachten myokardialen Ischämie infolge reduzierter Beta-Oxidation und durch zelluläre Fettsäureakkumulation diskutiert.

Vitamin C bessert die Endothel-abhängige Vasodilatation bei Patienten mit insulinunabhängigem Diabetes mellitus.

Für manche Zellarten wie neutrophile Granulozyten und Fibroblasten des Menschen wurde gezeigt, dass der Dehydroascorbinsäure-Transport aus dem Medium in die Zelle sich des Glukose-Transportsystems bedient. In der Zelle erfolgt eine rasche Reduktion zur Ascorbinsäure – ein Vorgang, in den das Glutathion involviert ist (Abb. 1), dessen Biosynthese in einem engen Zusammenhang zum Vitamin B6-Stoffwechsel steht, auf den im Folgenden noch eingegangen wird. Insulin fördert die Aufnahme von Vitamin C in die Blutzellen. Glukose scheint diesen Transport zu hemmen, wie Versuche an Hunden zeigten. Patienten mit Diabetes weisen einen erhöhten Plasmaspiegel an Dehydroascorbinsäure (2) auf.

Abb. 1: Redoxsystem Ascorbinsäure/Dehydroascorbinsäure (Bayer und Schmidt, 1991)

Die Notwendigkeit der Substitution von Vitamin C scheint bezüglich des Glukosetransports in die Zelle bei einem gut eingestellten Diabetiker eine untergeordnete Rolle zu spielen, doch dürfte eine Gabe von Ascorbinsäure unter den folgenden Aspekten dennoch sinnvoll sein:
• Die bei Diabetikern häufig auftretende Hypercholesterinämie sowie erhöhte Triglyzeridkonzentrationen konnten durch Gabe von 500 mg Vitamin C über 12 Monate bei Patienten mit Typ 1-Diabetes mellitus deutlich und statistisch signifikant gesenkt werden (3). Dies erklärt sich durch die Beteiligung von ascorbinsäureabhängigen Cytochromen am Cholesterinstoffwechsel (Abb. 2).

Abb. 2: Beeinflussung des Cholesterinstoffwechsels durch Gabe von Ascorbinsäure

• Prof. Rösen vom Diabetesforschungsinstitut der Heinrich Heine-Universität in Düsseldorf führte in einem Vortrag anlässlich des 6. Symposiums der Gesellschaft für Vitaminforschung am 15. Mai 1998 in Bonn die positiven Effekte auf den oxidativen Stress infolge von Diabetes durch antioxidative Vitamine wie Vitamin C und E zurück. Die Bildung von Markern des oxidativen Stresses ist bei diabetischen Patienten erhöht (thiobarbitursäurereaktive Substanzen, Lipidhydroperoxide, oxidierte LDL).

Ferner ist die Bildung von reaktiven Sauerstoffintermediten (ROI) mit einer diabetischen Hyperglykämie kausal verknüpft. Hyperglykämische Glukosekonzentrationen und ihre Folgeprodukte – die sog. Advanced Glycation Endproducts (AGE) – induzieren in Gefäßzellen die Bildung von ROI. AGE aktivieren die NADPH-Oxidase, so dass aus molekularem Sauerstoff im Rahmen von oxidativem Stress vermehrt Superoxidradikale sowie daraus über die Superoxiddismutase Wasserstoffperoxid und über die Fenton-Reaktion und Haber-Weiss-Reaktion Hydroxylradikale entstehen, die hochreaktiv sind und biologische Strukturen schädigen. Der erhöhte oxidative Stress äußert sich in der Verringerung der plasmatischen Quotienten Vitamin E/LDL. ROI vermindern die biologische Aktivität von Stickstoffmonoxid, das neben seiner gefäßerweiternden Wirkung auch antithrombotisch wirkt. ROI fördern zusammen mit der erhöhten Permeabilität der Gefäßwand unter den Bedingungen des oxidativen Stresses die thrombogene Situation der Gefäßwand und die Bildung atherosklerotischer Läsionen mit den Folgen akuter kardialer Komplikationen (Abb. 3).

Quelle: Journal für Orthomolekulare Medizin, Ralf Reglin-Verlag, 9. Jahrgang 2001 Abb. 3: oxidativer Stress und endotheliale Dysfunktion

Vitamin C bessert die Endothel-abhängige Vasodilatation
Das Gefäßendothel spielt eine herausragende Rolle bei der Regulation des Gefäßtonus besonders über die Freisetzung vasoaktiver Substanzen wie Stickoxid. Eine endothelabhängige Beeinträchtigung der Regulation des Gefäßtonus ist sowohl bei Typ I als auch bei Typ II-Diabetikern beobachtet worden. Als Ursache wird eine erhöhte Inaktivierung des aus dem Gefäßendothel stammenden NO durch sauerstoffinduzierte freie Radikale diskutiert. In Tiermodellen konnte eine Wiederherstellung der endothelbedingten Gefäßrelaxation mittels Antioxidantien nachgewiesen werden. Eine Untersuchung an der Harvard Medical School, Vaskular Medicine and Atherosclerosis Unit, Boston, Massachusetts, hatte zum Ergebnis, dass Vitamin C bei Typ 2-Diabetikern die endothelbedingte Vasodilatation signfikant verbessern konnte. In der Studie konnten 60% der im Vergleich zu einem gleichaltrigen gesunden Patientenkollektiv bei Typ 2-Diabetikern reduzierten endothelabhängigen Vasodilatation durch die Gabe von Vitamin C wiederhergestellt werden. Die Wiederherstellung der normalen Endothelfunktion ist nach Aussage der amerikanischen Wissenschafter ein wichtiges Hilfsmittel zur Senkung des Risikos vaskulärer Erkrankungen (20).

Reduzierte Serum-Ascorbinsäure-Konzentrationen
(Makroangiopathie = Erkrankung der kleinen, mittleren und großen peripheren Arterien und der Koronarien)
Eine Studie von Nagano, Tokio, First Department of Internal Medicine, erbrachte den Nachweis, dass bei Diabetikern mit einer fortgeschrittenen Atherosklerose (Makroangiopathie) eine signifikante Abnahme der Serum-Ascobinsäurekonzentration festzustellen war. Ascorbinsäure ist der japanischen Arbeitsgruppe zufolge nicht nur ein Radikalscavenger, der die Oxidation von LDL verhindert, sondern Ascorbinsäuredefizite hemmen die Kollagenbiosynthese und führen zur oxidativen Gefäßzerstörung. Ferner fungiert Ascorbinsäure als Aldose-Reduktase-Hemmer und verlangsamt dadurch über die Hemmung des Polyol-Stoffwechselweges die Entwicklung einer Atherosklerose.

AGEs als Mediatoren chronischer Erkrankungen
AGEs sind die Endprodukte von nichtenzymatischen Glykierungsreaktionen. Glucose und andere reduzierende Zucker in der offenen Aldehydform reagieren in einer nichtenzymatischen Reaktion mit freien N-terminalen und Epsilon-ständigen Aminogruppen in Proteinen. Die entstehenden Schiffschen Basen werden innerhalb kurzer Zeit zu stabileren, aber noch reversiblen Amadori-Produkten umgelagert. Die offene Ketoform des dabei gebildeten Ketoamins kann mit anderen Aminogruppen reagieren. Durch Oxidation, Kondensation und Dehydrierung entstehen letztlich irreversibel quervernetzte Komplexe, die Protease-resistent und kaum abbaubar sind. Durch Bindung an spezifische Rezeptoren vermitteln AGEs auch intrazelluläre Signalmechanismen, die von potenziell pathogener Bedeutung sind. Einer dieser spezifischen Rezeptoren, RAGE, vermittelt intrazellulär oxidativen Stress, der den Transkriptionsfaktor NF-KappaB und die entsprechende Genexpression induziert, die möglicherweise bei diabetischen Spätkomplikationen eine Rolle spielen (21) (Abb. 4).

Quelle: Nawroth, P., Bierhaus, A., Vogel, G., Hofmann, M., Nichtenzymatische Glykierung und oxidativer Stress bei chronischen Erkrankungen und Diabetes mellitus. Medizinische Klinik, 1999, 29–38 Urban und Schwarzenberg Verlag, München Abb. 4: Schema der Bildung von Advanced Glycation Endproducts (AGE-Proteine) in der »Maillard«-Reaktion: Durch Kondensationsreaktionen von Glukose und anderen reduzierenden Zuckern mit Aminogruppen von Makromolekülen bilden sich zunächst Schiffsche Basen, die zu Amadori-Produkten und letztendlich zu irreversibel quervernetzten AGE-Strukturen umgelagert werden.

Antioxidantien und AGEs
Die Datenlage für den Einsatz von Antioxidantien als Adjuvans zur optimierten Glukosekontrolle ist bei der diabetischen Neuropathie besser belegt als bei anderen diabetischen Folgeerkrankungen. Obwohl Ascorbat aufgrund seiner antioxidativen Eigenschaften die AGE-Bildung reduzieren kann, ist vor einem unkritischen Einsatz besonders hoher Vitamin C-Dosen zu warnen. Grund ist, dass das Hauptabbauprodukt des Vitamin C, die L-Threose, selbst eine rasche Reaktionsrate hat. Dabei bilden zwei Moleküle L-Threose mit der Epsilon-Aminogruppe eines Lysins das Formyl-Threosyl-Pyrrol, ein AGE-Produkt, das innerhalb eines Tages gebildet werden kann. Die Dehydroascorbinsäure kann leicht in Aldehyde und Ketone zerfallen, die eine AGE-Bildung eingehen können.
Diabetiker weisen oft hohe Dehydroascorbinsäurekonzentrationen auf. Interessant ist in diesem Zusammenhang die nichtenzymatische Reduktion der Dehydroascorbinsäure zur Ascorbinsäure durch Glutathion.
Weitere Forschungen scheinen auf diesem Gebiet notwendig zu sein.
Vitamin C ist in entscheidender Weise in den Vitamin-E-Metabolismus involviert, indem es der Regeneration von Tocopherol dient (Abb. 5).

Abb. 5: Schematische Darstellung der Elimination von Radikalen aus der lipophilen Phase einer Phospholipidmembran. Das durch die Reaktion mit einem Alkoxylradikal (FS) entstandene Tocopheroxylradikal (TPh) übergibt die Elektronendifferenz an membranständige Ascorbinsäure (AS).

Achtung: Verschiedene gängige Nachweisreaktionen von Glukose im Harn bedürfen einer kritischen Hinterfragung, wenn gleichzeitig unmittelbar vor Probennahme eine Ascorbinsäuremedikation erfolgte. Ascorbinsäure vermag Testreagentien – insbesondere den Glukose-Oxidase-Test – zu beeinflussen.

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Vitamin E
Diabetes mellitus erhöht die Gefahr für kardiovaskuläre Gefäßerkrankungen, wobei die Progredienz in besonderer Weise durch weitere Risikofaktoren (Rauchen, Metabolisches Syndrom, Hypercholesterinämie) begünstigt wird. 75% aller Todesfälle sind bei Diabetikern durch kardiovaskuläre Erkrankungen bedingt, wobei die koronare Herzerkrankung und der Herzinfarkt zu den häufigsten diabetischen Folgeerkrankungen gehören.
Vitamin E (Tocopherol) wirkt als Radikalfänger in der Lipidphase, führt zum Kettenabbruch bei der Lipidperoxidation und schützt die Lipoproteine im Plasma. Beta-Carotin ist ebenfalls ein Radikalfänger in der Lipidphase, der jedoch bei niedrigem Sauerstoffpartialdruck wirksam ist. Es hat die stärkste Wirkung gegen den Singulettsauerstoff. Die antioxidativ wirksamen Vitamine ergänzen sich in ihrer Wirkung mit Glutathion, so dass eine Zufuhr aller Antioxidantien für eine optimale Wirkung essenziell ist (4). Die ROI-induzierte thrombogene Transformation der Gefäßwand und die Bildung von atherosklerotischen Läsionen sowie die reduzierte Stabilität atherosklerotischer Plaques wird als wichtige Ursache der akuten kardialen Komplikation beim Diabetiker gesehen. Die genannten Prozesse werden durch Vitamin E und andere Antioxidantien gehemmt, was durch zell- und molekularbiologische Untersuchungen nachgewiesen wurde. Eine Untersuchung an der Harvard Medical School lässt eine Hemmung der Entwicklung von Retino- und Nephropathien durch Einsatz von hohen Dosierungen an Vitamin E (1.500 I.U./Tag) bei Typ 1-Diabetikern im Rahmen der Primärprävention erkennen. Die Glykierung von Proteinen verursacht die Inaktivierung von Enzymen sowie die Veränderung der Struktur und Funktion von Kollagen. Das Ausmaß des glykierten Hämoglobins reflektiert das Ausmaß der Glykierung anderer Proteine. Die Bildung glykierten Hämoglobins ist nichtenzymatisch, langsam und weitgehend irreversibel. Zahlreiche Studien haben belegt, dass bei Diabetikern eine Vitamin E-Supplementierung die Konzentration glykierten Hämoglobins reduzieren kann. Als Mechanismus wird vermutet, dass eine vermehrte Biogenese von Sauerstoffradikalen die Lipidperoxidation forcieren kann, und zwar mit dem Korrelat einer Akkumulation von Malondialdehyd, die beim Diabetiker die Glykierung von Proteinen stimuliert. Durch die Hemmung der radikalinduzierten Lipidperoxidation kann Vitamin E die Malondialdehyd-Bildung und damit die Glykierung von Protein reduzieren (23).

Zur Erzielung therapeutischer sekundärpräventiver Effekte sind Dosierungen von 400–800 IE (entspr. 270–540 mg RRR-Alpha-Tocopherol) empfehlenswert.

Die Frage der optimalen Dosierung kann nach den bisher vorliegenden Studien nur unzureichend beantwortet werden. Für den gesunden Menschen wird eine Zufuhr von 40–60 mg Vitamin E täglich empfohlen. Laut Expertenmeinung sind bei Risikopatienten mit erhöhtem oxidativen Stress wie Diabetikern höhere Dosierungen zur Primär- und Sekundärprävention atherosklerotischer Gefäßveränderungen erforderlich. In Präventionsstudien wurden überwiegend Dosierungen von 100–800 IE Vitamin E eingesetzt. Zur Erzielung therapeutischer sekundärpräventiver Effekte sind Dosierungen von 400–800 IE (entspr. 270–540 mg RRR-Alpha-Tocopherol) empfehlenswert. In diesem Dosierungsbereich tritt auch eine antioxidative Wirkung hinsichtlich der LDL-Oxidation ein (400 IE) (22).
Weitere klinische Untersuchungen belegen eine Hemmung der Monozyten- und Thrombozytenadhäsivität und -aggregation (5).
Hervorgehoben werden soll weiters, dass sich hohe Dosierungen von Vitamin E auch zur Prävention diabetischer Nephro- und Retinopathien als effektiv erwiesen haben.

Vitamin A/Zink
Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass sich bei insulinpflichtigen Diabetikern erniedrigte Spiegel sowohl an Retinol als auch des Retinolbindungsproteins (RBP) nachweisen lassen. Da dieses Phänomen in seinen Ursachen weitgehend ungeklärt ist, lassen sich nur Mutmaßungen anstellen: Für die Biosynthese des RBP (Retinolbindungsprotein) hat Zink eine wichtige Bedeutung. RBP versorgt die Körperzellen aus den hepatischen Depots mit Vitamin A.
Bei vielen Diabetikern ist eine verstärkte renale Eliminierung von Zink auffällig, wobei die erhöhten Zinkverluste das 2- bis 3-Fache der Norm erreichen (6). In zahlreichen Berichten wurde über niedrige Zinkwerte im Blut von Diabetikern berichtet. Dabei scheint die Dauer der Erkrankung und die Qualität der Einstellung die Entwicklung eines Zinkmangels beim Diabetiker zu begünstigen. Dieses Phänomen wurde durch die Beobachtung bestätigt, dass 54 männliche Typ 1-Diabetiker mit einer diabetischen Polyneuropathie und Impotenz niedrige Zinkwerte im Serum aufwiesen. Auch die oft verzögerte Wundheilung von Unterschenkelulzera bei Diabetikern wird im Zusammenhang mit Zinkdefiziten gesehen (6). Da Zink auch die Bioverfügbarkeit von Folsäure und Vitamin B6 aus der Nahrung erhöht, sind die bei Diabetikern häufig auftretenden Defizite dieser Vitamine oft mit Zinkdefiziten vergesellschaftet, eine Erscheinung, auf die noch ausführlich eingegangen wird.
Achtung: Diabetiker weisen oft einen Zinkmangel auf.

B-Vitamine
Vor allem die Vitamine der B-Gruppe greifen entscheidend in den Kohlenhydrat-Stoffwechsel ein. Auf eine Unterversorgung reagieren in erster Linie jene Gewebe empfindlich, die ihre Energie aus dem Kohlenhydratabbau beziehen, wie z.B. das Nervensystem. Auch im Hinblick auf vaskuläre Begleit-Erkrankungen sind B-Vitamine, wie B6, B12 und Folsäure, von Bedeutung, da sie in den Stoffwechsel der toxischen Aminosäure Homocystein involviert sind. Patienten mit manifestem Diabetes mellitus leiden in einem hohen Prozentsatz an symptomatischer, peripherer Neuropathie. Schmerzen und Missempfindungen stören das Wohlbefinden und die Nachtruhe und können normales Gehen beeinträchtigen. Beim Fortschreiten der Empfindungsstörungen geht dem Diabetiker die Tiefensensibilität in den Füßen verloren, was ein erhöhtes Verletzungsrisiko mit nachfolgenden Ulzerationen und Infektionen bedeutet. Auch bei der Therapie der diabetischen Polyneuropathie spielen die B-Vitamine eine herausragende Rolle.

Vitamin B6-Stoffwechsel und Diabetes
Vitamin B6 bzw. das aktive Koenzym Pyridoxalphosphat besitzt eine wichtige Rolle für den Stoffwechsel der Kohlenhydrate. Pyridoxalphosphat ist Kofaktor für Enzyme, die sowohl in die Glukoneogenese als auch in die Glykogenolyse involviert sind. Vitamin B6-Defizite sind mit Störungen der Glukoneogenese und einer abnormalen Glukosetoleranz in Zusammenhang gebracht worden. Unter den Bedingungen einer Hyperglykämie kommt es zu einer signifikanten Abnahme des Pyridoxalphosphat-Plasmaspiegels sowie der gesamten Vitamin B6-Konzentrationen. Vitamin B6-Defizite senken ferner die pankreatischen und zirkulierenden Insulin-Spiegel. Ferner wurden reduzierte Spiegel an Leberglykogen und eine signifikant reduzierte Lactat-Dehydrogenase-Aktivität beobachtet.
Auch der Tryptophanabbau, an dem Vitamin B6 auf vielfache Weise beteiligt ist, ist bei einer diabetischen Stoffwechsellage verändert. Im diabetischen Rattenurin wurde eine erhöhte Ausscheidung von 3-Hydroxy-Kynurenin und 3-Hydroxyanthranilsäure gemessen, Folge der Destruktion Vitamin B6-abhängiger Enzyme durch zelluläre Proteasen (7).
Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass erhöhte 3-Hydroxyanthranilsäure-Plasma-Konzentrationen infolge Vitamin B6-Mangels die Aktivität der Pyruvat-Dehydrogenase hemmen, welche Brenztraubensäure in Essigsäure umwandelt, die wiederum Substrat des Krebszyklus ist (8).
Brenztraubensäure scheint in der Pathogenese der diabetischen Polyneuropathie eine herausragende Rolle einzunehmen.

Reduzierte Insulinempfindlichkeit unter Vitamin-B6-Mangel
Frauen, die orale Kontrazeptiva anwenden, und Schwangere weisen häufig eine abnormale Glukosetoleranz auf, die auf hormonell induzierte Vitamin B6-Defizite zurückgeführt werden (9). Wie bereits erwähnt, führt ein Vitamin B6-Mangel zur Ausscheidung verschiedener Tryptophanmetabolite wie Kynurenin, Hydroxykynurenin, Xanthurensäure und Hydroxyanthranilsäure (Abb. 6).

Abb. 6: Tryptophanabbau durch Vitamin B6-abhängige Enzyme

Xanthurensäure ist in der Lage, Komplexe mit Insulin zu bilden, die nur noch einen Bruchteil der biologischen Aktivität des Insulins haben (10/11). Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass Xanthurensäure ein 8-Hydroxychinolinderivat ist, das in der analytischen Chemie als Komplexbildner z.B. für den Magnesiumnachweis über den Magnesium-Oxin-Komplex verwendet wird.

Besonders Diabetiker neigen häufig zu Vitamin-B6-Defiziten, die über die Erhöhung des Homocysteinspiegels ein erhöhtes atherogenes Risiko verursachen können. Eine Studie mit 80.000 Probanden in den USA belegte den günstigen Effekt von Folsäure und Vitamin B6 auf das Herzinfarktrisiko.

Die komplexbildenden Eigenschaften der Xanthurensäure wurden zufällig entdeckt, als sich die Käfige, in denen Ratten gehalten wurden, die einen Vitamin B6-Mangel mit einer erhöhten Xanthurensäureausscheidung aufwiesen, infolge Komplexbildung des Käfigeisens mit der Xanthurensäure grün färbten. Da auch Aluminium und Zink in schwach saurer Lösung Fällungen mit 8-Hydroxychinolinen geben, ist eine Komplexbildung von Zink mit Xanthurensäure nicht ausgeschlossen. Bei der oft erhöhten Zinkausscheidung bei Diabetikern könnte es sich daher um ein Korrelat einer Xanthurenazidurie handeln.

Veränderter Blutsauerstofftransport als Folge einer Vitamin-B6-Stoffwechselstörung
Auch der Blutsauerstofftransport ist bei Diabetikern verändert. Normalerweise können unter physiologischen Bedingungen verschiedene Proteine mit Glukose reagieren, eine Erscheinung, die bei erhöhten Glukosekonzentrationen signifikant beschleunigt ist.
Besonders gut untersucht sind glykiertes Hämoglobin und Albumin. Bei dem für die Betreuung des Diabetikers wichtigen Hämoglobin A1c ist ein Glukoserest mit dem N-terminalen Valinrest einer Hämoglobin-Beta-Kette verbunden. Die Konzentration der glykierten Hämoglobine erlaubt eine Aussage über die langfristige Blutzuckereinstellung eines Diabetikers.
Das nicht enzymatisch glykierte Hämoglobin A1c ist naturgemäß beim Diabetiker erhöht und nimmt 10% und mehr des Gesamt-Hämoglobins ein, was die Sauerstoffverbindungskapazität signifikant reduzieren kann. Dieser Vorgang wird durch Vitamin B6 modifiziert. Pyridoxin wird von roten Blutzellen aufgenommen und dort zu Pyridoxalphosphat umgewandelt. Die Bindung von Pyridoxalphosphat zur Alphakette des Hämoglobins erhöht die Sauerstoffbindung zum Deoxyhämoglobin (12). Eine Gabe von Vitamin B6 führte bei Diabetikern zu einer Verringerung des Plasmaspiegels an Hämoglobin A1c (13). Da sowohl Typ 1- als auch Typ 2-Diabetiker niedrige Plasma-B6-Spiegel haben und die Aktivität der alkalischen Phosphatase – die Pyridoxalphosphat (PLP) inaktiviert – bei Diabetikern erhöht ist, führt eine Abnahme des PLP-Spiegels zu einer erhöhten Glykierung des Hämoglobins und einer Abnahme der Sauerstofftransportkapazität.
Pyridoxalphosphat oder Pyridoxin eignen sich bei Diabetikern dazu, nichtphysiologische Glykierungen von Eiweißen, besonders von Hämoglobin, zu hemmen und dadurch die Sauerstoffversorgung zu verbessern.
Langfristige Pyridoxingabe senkt das Risiko der Retinopathie beim Diabetiker (14).

Glutathion und Homocystein bei diabetesinduzierter B6-Hypovitaminose
Das Tripeptid Glutathion besitzt aufgrund seines Redoxpotenzials und aufgrund seiner relativ hochkonzentrierten zellulären Elektronendichte eine elementare Bedeutung in der komplexen Aktion gegen Sauerstoffradikale, gegen oxidativen Stress, gegen Intoxikationen mit Xenobiotika, gegen Strahlenschäden und gegen Krebserkrankungen. Es vermittelt die Lebens-, Anpassungs- und Arbeitsfähigkeit jeder Zelle. Wie eingangs erwähnt, steht Glutathion in enger Korrelation mit anderen Antioxidantien wie Vitamin C, E und Carotinoiden.
Von großer Bedeutung für die Biosynthese des Glutathions sind die Präkursoren, wobei die Glutathionbiosynthese in erster Linie durch L-Cystein limitiert wird. Die Hepatozyten können Cystein nicht aufnehmen, so dass Nahrungseiweiße nicht als Cysteinquelle dienen können. Eine Quelle des Cysteins ist das Methionin, welches über das Homocystein über die Cystathionsynthase und Gamma-Lyase über die Zwischenstufe Cystathionin Cystein bildet. Cystein ist Bestandteil des Glucosetoleranzfaktors (Abb. 7).

Abb. 7: Glukosetoleranzfaktor

Dieser als Transsulfurierung bezeichnete Biosyntheseweg ist Vitamin-B6-abhängig. Dabei reagiert die Cystathionin-Gamma-Lyase empfindlicher auf Vitamin B6-Defizite als die Synthase, so dass bei einem beginnenden Vitamin B6-Mangel vermehrt Cystathionin, bei einem fortgeschrittenen Mangel vermehrt Homocystein gebildet wird, beides mit dem Korrelat einer reduzierten Cystein- bzw. Glutathionbiosynthese (Abb. 8). Glutathion dient dem Recycling antioxidativer Vitamine, als Radikalfänger und zum Abbau von Peroxiden. Homocystein bzw. Homocysteinthiolacton ist ein Risikofaktor für atherogene Veränderungen.

Abb. 8: Abbauwege des Homocysteins

Auch vaskuläre Veränderungen, eine häufige Komplikation bei Diabetikern, sollte wie das erhöhte Thromboserisiko unter dem Aspekt des bei Diabetikern sehr häufigen Vitamin-B6-Mangels Beachtung finden.
Besonders Diabetiker neigen häufig zu Vitamin-B6-Defiziten, die über die Erhöhung des Homocysteinspiegels ein erhöhtes atherogenes Risiko verursachen können. Eine Studie mit 80.000 Probanden in den USA belegte den günstigen Effekt von Folsäure und Vitamin B6 auf das Herzinfarktrisiko (15).
• Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass viele Arzneimittel, die direkt oder über den Zinkstoffwechsel Vitamin-B6-Defizite verursachen, Störungen der Glukosetoleranz und diabetische Stoffwechsellagen verursachen:
orale Kontrazeptiva – Glukosetoleranzstörung/Diabetes mellitus bei Prädisposition
Glukokortikoide – Glukosetoleranzstörung/Hyperglykämie
Alkohol – Glukosetoleranz/Diabetes Mellitus
Thiaziddiuretika – Glukosetoleranzstörungen/Verschlechterung einer diabetischen Stoffwechsellage
Schleifendiuretika – dito
INH – Hyperglykämien

Folsäure
Laut Ernährungsbericht aus dem Jahre 1984 ist die Versorgung der Bevölkerung mit den Vitaminen B1 und Folsäure kritisch (16). Es wurde mit dem Auftreten eines Folsäuremangels bei 10% aller Diabetiker gerechnet.
Eine Untersuchung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung ergab, dass 13% der weiblichen und 7% der männlichen Diabetiker weniger als 80 Mikrogramm Folsäure/Tag (d.h. weniger als 50% der empfohlenen Zufuhrmenge) zu sich nahmen.
Bei der Beurteilung der Folatversorgung darf nicht vergessen werden, dass Zinkdefizite die Bioverfügbarkeit der Folsäure limitieren, da Folate als Monoglutamate resorbiert werden, d.h. die Nahrungsfolate, die als Polyglutamate vorkommen, müssen durch die pankreasaktive Folsäuredekonjugase, die zinkabhängig ist, in Monoglutamate umgewandelt werden.
Da auch Folsäure in den Homocysteinstoffwechsel involviert ist, ist ein Mangel häufig mit einer Hyperhomocysteinämie verbunden. Ferner treten bei Folsäurehypovitaminosen folgende Symptome auf:
• Blutbildveränderungen;
• neurologische und psychiatrische Störungen;
• Schleimhautveränderungen.

Unter dem Aspekt, dass ca. 30% aller durch die Behandlung von Diabeteserkrankungen im Krankenhaus verursachten Kosten im Zusammenhang mit der Behandlung des diabetischen Fußes stehen, ist eine Substitution von B-Vitaminen zur Prävention einer Polyneuropathie – auch als Folge einer Unterversorgung mit Vitamin B6, B1 und Folsäure – sinnvoll, um die Lebensqualität von Diabetikern zu erhöhen und Folgekosten zu reduzieren.

Vitamin B12
50% aller Diabetiker weisen diskrete oder ausgeprägte Neuropathien auf, die von sensiblen Störungen, rein motorischen Ausfällen, vegetativen und trophischen Ausfällen (Blase, Darm, Gelenke, Haut) bis zu Blasenentleerungs- und Potenzstörungen reichen.
Die pathologisch-anatomischen Veränderungen sind heterogen und reichen von Vorderhornzell-Läsionen mit neurogener Muskelatrophie, Degenerationen von Spinalganglienzellen mit Hirnstrangdegeneration, vaskulären Läsionen peripherer Nerven und Muskeln bis zur Degeneration intra- und perineuraler Gefäße (16).

Biguanide (Metformin) können einen Vitamin-B12-Mangel verursachen.

Neuropathien können durch wiederholte schwere Hypoglykämien ausgelöst werden. Berichte aus der internationalen Literatur führen an, dass diabetische Patienten auf eine intrathekale Anwendung ansprachen, wenn andere Therapieversuche keinen Erfolg hatten. Vitamin B12 soll dabei den Nervenstoffwechsel normalisieren und die Myelinscheide regenerieren, so dass sich reversible Störungen der peripheren sensiblen Neurone sowie Schmerz gut behandeln lassen (17).

Vitamin B1
Vitamin B1, Thiaminpyrophosphat, hat Coenzymfunktionen für den Metabolismus von alpha-Keto-Säuren und 2-Keto Zuckern. Ferner ist es essenziell für die oxidative Decarboxylierung von Brenztraubensäure. Bei der oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat wird CO2 abgespalten und Acetyl-CoA gebildet, das in den Citrat-Zyklus gelangt. Der Thiaminstatus bei den verschiedenen Gruppen von Diabetikern ist nicht einheitlich. Insulinabhängige Diabetiker haben oft niedrige Blut-Thiamin-Spiegel. Die Transketolase katalysiert die Spaltung einer C-C Bindung in 2 Oxo-Zuckern. Untersuchungen bei Diabetikern haben gezeigt, dass die Transketolase-Aktivität eng mit der Vitamin B1-Aufnahme korreliert.
Die Funktionen des Thiamins im Nervengewebe sind vielfältig. Aufgrund des hohen Umsatzes und der geringen Speicherfähigkeit muss dem Körper ständig Thiamin exogen zugeführt werden. Ein Mangel führt zu kardiovaskulären (feuchte Beriberi), nervösen Störungen mit Über- und Unterempfindlichkeiten, Fußbrennen, Nervenentzündungen, Muskelschmerzen und Lähmungen (trockene Beriberi) sowie zerebrale Störungen mit Wernicke-Encephalopathie und Korsakoff-Syndrom.
Eine placebokontrollierte, doppelblinde Untersuchung mit einer Vitamin B-Kombination (B1, B6, B12/-B1) Benfotiamin (lipidlösliches B1-Derivat) erbrachte eine signifikante Verbesserung der Schmerzsituation (47% des Ausgangswertes) und der Sensibilitätsstörung (71,4% des Ausgangswertes) bei der Behandlung der diabetischen Polyneuropathie (24).

Wechselwirkung zwischen Biguaniden und Vitamin B12
Kompliziert wird das Symptomenbild der klassischen diabetischen Neuropathie durch einen Vitamin-B12-Mangel, der durch Biguanide verursacht wird. Biguanide wie Metformin wirken nicht wie Sulfonylharnstoffe über die Aktivierung der Insulinsekretion im Pankreas, sondern greifen in den Kohlenhydratstoffwechsel ein, indem sie die Glykogenbildung in der Leber steigern und die Glukoseaufnahme in die periphere Muskulatur erhöhen. In einer Untersuchung an 21 Patienten wurde eindeutig nachgewiesen, dass Biguanide eine intestinale Resorptionsstörung für Vitamin B12 und Xylose verursachen (18). Weitere Studien berichten darüber, dass es bei ca. 30% der Biguanidanwender (Metformin) zu einer signifikanten Abnahme der Vitamin B12-Aufnahme kam.
Nach Einstellung der Metformingabe normalisierten sich die Vitamin B12-Resorption und der Vitamin B1-Plasmaspiegel wieder (19). Es lässt sich nicht ausschließen, dass nach langfristiger Metformingabe das komplexe Symptomenbild der diabetischen Neuropathie überlagert wird von den neurologischen Auswirkungen eines Vitamin-B12-Mangels, der von Sensibilitätsstörungen in den unteren Extremitäten über Lähmungen bis zu hypochondrischen und depressiven Symptomen bis paranoiden Psychosen reichen kann.

Biotin
Niedrige Biotinspiegel sind im Zusammenhang mit Störungen des peripheren Nervensystems diskutiert worden. Epileptiker und Alkoholkranke reagieren mit hoher Signifikanz positiv auf Biotin hinsichtlich neuronaler Störungen (20). Biotin wird in Dosen von 5–10 mg pro Tag über 4–6 Wochen bei Diabetikern zur Verhütung und zur Therapie peripherer Neuropathien empfohlen. Als Ursache der diabetesinduzierten Neuropathien wird eine Anreicherung von Pyruvat diskutiert. Pyruvat wird durch die thiaminabhängige Pyruvatdehydrogenase und durch die biotinabhängige Pyruvatcarboxylase abgebaut (20). In einer Studie mit insulinpflichtigen Diabetikern wurde beobachtet, dass nach Gabe von 16 mg Biotin pro Tag die Biotinspiegel epithelialer Gewebe höher als bei normalen Vergleichspersonen waren, während die Plasmaspiegel beider Gruppen normal waren. Dies könnte an einer anormalen Biotin-Proteinbindung bei Diabetikern liegen, wodurch Biotin nicht verfügbar ist (20) (Abb. 9).

Abb. 9: Stoffwechselsituation beim Diabetiker

Bei Diabetikern wird Biotin in Dosen von 5–10 mg/Tag zur Verhütung und Therapie peripherer Neuropathien empfohlen.

Pantothensäure
Die Beobachtung, dass Diabetiker erhöhte Mengen an Pantothensäure ausscheiden (4), sollte eine diätetische oder medikamentöse Zufuhr von Pantothensäure (siehe Tabelle) zur Folge haben.

Pantothensäuregehalte verschiedener Nahrungsmittel (Friedrich, 1987)
Nahrungsmittel		Pantothensäure in mg/100 g essbarer Substanz
Äpfel		0,1
Bananen		0,2
Brombeeren		0,25
Erdbeeren		0,26
Grapefruit		0,25
Himbeeren		0,2
Orangen		0,2
Stachelbeeren		0,15
Karfiol		1,0
Karotten		0,27
Kartoffeln		0,3
Kohl		0,1–1,4
Mais		0,89
Tomaten		0,31
Champignons		2,1
Bäckerhefe		5,3
Erdnüsse		2,14
Walnüsse		0,7
Haferflocken		0,92
Hühnerei (Vollei, roh)		1,6
Kuhmilch		0,33
Muttermilch		0,24
Käse		0,1–0,9
Hühnerleber		4,1
Kalbsleber		9,7
Schweineleber		7,0
Fleisch (Rind)		0,33–2,0
Fleisch (Schwein)		0,4–3,1
Empfehlungen für Pantothensäurezufuhr (Friedrich, 1987)
.		Panthotensäure mg/Tag
.		DGE 1975	RDA 1980
Säuglinge	0–6 Monate 7–12 Monate	4 4	2 3
Kinder	1–3 Jahre 4–6 Jahre 7–10 Jahre 10–12 Jahre	5 5 6 6	3 3–4 4–5 4–7
Personen über 12 Jahre		8	4–7
Schwangere		10	.
Stillende		10	.

Auch Pantothensäuremangel kann zu Parästhesien, Muskelschwäche und Persönlichkeitsveränderungen führen, also einen Beitrag zum komplexen Erscheinungsbild der Neuropathie leisten. Bei unterernährten Bevölkerungsgruppen beobachtet man oft Schmerzen der Zehen und Füße sowie ein Brennen der Füße, was teilweise dem Pantothensäuremangel zugeschrieben wird.

Fazit Neben der Ernährungsberatung, der Prävention der Entwicklung des diabetischen Fußes sowie der Schulung von Diabetikern hinsichtlich der korrekten Messung der Blutzuckerwerte ist die Beratung zur Vermeidung von Spätschäden in Form von Polyneuropathien und vaskulären Erkrankungen Eckpfeiler in der Betreuung des Diabetikers. Die gezielte Anwendung von Vitaminen bietet eine Chance, die Lebensqualität des Diabetikers zu erhöhen und seine Lebenserwartung zu verlängern.

Apotheker Jens Bielenberg,
Bahnhofsstraße 53, D-25364 Westerhorn
 

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Diabetiker brauchen mehr Antioxidantien: Diabetes mellitus verschlimmert das Atherosklerose-Risiko bei Patienten mit chronischer Pankreasinsuffizienz

Pressemitteilung von: Gesellschaft für Ernährungsmedizin und Diätetik e.V.

Bei Menschen, die unter einer chronischer Pankreasinsuffizienz und Diabetes mellitus leiden, besteht eine erhöhtes Risiko für Atherosklerose, berichtet heute Diplom Oecotrophologin Karima Jung von der Gesellschaft für Ernährungsmedizin und Diätetik e.V. in Aachen. Der Bedarf an Antioxidantien ist bei Diabetikern erhöht, stellten französische Wissenschaftler jetzt in einer Studie [1] fest. Hintergrund der Studie war, dass eine chronische Pankreatitis zu Diabetes mellitus führen kann, was wiederum den oxidativen Stress verschlimmert, also zu einem Mangel an Antioxidantien führt. Dieser Mangel resultiert in einer Oxidation des LDL-Cholesterins, also der schlechten Cholesterinfraktion, was als Hauptursache für Atherosklerose gilt. Die Wissenschaftler verglichen Patienten mit chronischer Pankreasinsuffizienz (CP), die zum Teil auch Diabetiker waren, mit Typ 1 Diabetikern und einer gesunden Kontrollgruppe. Die CP-Patienten und Typ-1-Diabetiker hatten beide eine verringerte Plasmakonzentration an Vitamin A, Vitamin E und Karotinoiden. Bei CP-Patienten lag ebenfalls eine geringe Plasmakonzentration an Selen und Zink sowie eine niedrigere Katalase-Aktivität vor. Die Katalase ist ein Enzym, welches das starke Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid durch Aufspaltung in Wasser und Sauerstoff entgiftet. Der Cholesterinspiegel der CP-Patienten mit und ohne Diabetes mellitus war höher als in den Kontrollgruppen, wohingegen es keine wesentlichen Unterschiede bei Typ-1-Diabetikern und Gesunden gab. Patienten mit chronischer Pankreasinsuffizienz haben also einen Mangel an Antioxidantien, besonders jene mit Diabetes mellitus, fasst die Ernährungswissenschaftlerin Jung zusammen. Eine Substitution mit Antioxidantien, beispielsweise Glutathion, Zink und Vitamin E, die vor Oxidation schützen, ist bei diesen Patienten daher sinnvoll, stellt die Ernährungsexpertin Karima Jung abschließend fest.

12.7.2005
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Gesellschaft für Ernährungsmedizin und Diätetik e.V.
Mariahilfstr. 9, 52062 Aachen
presse@ernaehrungsmed.de
www.ernaehrungsmed.de
 

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Vitalstoffe: Diabetiker brauchen mehr
Diagnose Diabetes: In den vergangenen 15 Jahren stieg in Deutschland die Zahl der Menschen mit Typ-2-Diabetes („Alterszucker“) um rund 50 Prozent. Geht diese dramatische Entwicklung weiter, wird im Jahr 2030 jeder fünfte Bundesbürger unter der chronischen Stoffwechselerkrankung leiden, schreibt der Ratgeber aus Ihrer Apotheke.
Vielen Zuckerpatienten fehlen wertvolle Vitamine und Mineralien – das zeigten wissenschaftliche Studien. Eine Unterversorgung mit Vitalstoffen erhöht jedoch das Risiko für ernste Folgeschäden. Im Vergleich zu gesunden Menschen haben Zuckerpatienten ein etwa fünffach erhöhtes Infarktrisiko. Jeder zweite Dialysepatient ist ein Diabetiker, und Jahr für Jahr müssen Chirurgen rund 30.000 Mal zum Messer greifen, um einen diabetischen Fuß zu amputieren.
Bei vielen Diabetikern besteht beispielsweise ein ausgeprägter Vitamin-C-Mangel. Eine schlechte Versorgung mit dem wichtigen Vitalstoff begünstigt das Entstehen der diabetischen Nerven- und Nierenerkrankung und beeinträchtigt das Sehvermögen. Freie Radikale sind an der Entwicklung von diabetischen Spätschäden in nicht unerheblichem Maße beteiligt. Sie verursachen oxidativen Stress, der vor allem Herz und Kreislauf stark belastet. Diabetiker sollten daher stets auf eine ausreichende Versorgung mit den Vitaminen C und E achten: Diese Antioxidanzien sind in der Lage, freie Radikale zu neutralisieren. Alle B-Vitamine spielen besonders eine Rolle bei der Vorbeugung von Nervenschäden, können aber auch das Gefäßrisiko verringern. Vielen Diabetikern fehlt Zink; ein Mangel begünstigt Hautpilzinfektionen, Infekte und Wundheilungsstörungen. Durch ein Chromdefizit können Blutzuckerspiegel und Cholesterinwerte ansteigen.
Um sich optimal mit schützenden Vitalstoffen zu versorgen, ist für Zuckerpatienten eine möglichst vollwertige Ernährung überaus wichtig. Im Mittelpunkt stehen dabei ballaststoffreiche Lebensmittel wie Vollkornprodukte, Kartoffeln, Gemüse, Obst, Salat und Hülsenfrüchte. Ballaststoffe sind unverdauliche Kohlenhydrate, die den Blutzuckeranstieg nach dem Essen bremsen. Außerdem wirken sie sättigend, fördern die Verdauung und senken die Blutfettwerte. Darüber hinaus liefern Früchte, Wurzeln, Knollen und Blattgemüse reichlich Vitamine, Mineralien, Spurenelemente wie Chrom, Zink und Selen und gesunde Pflanzenstoffe.
Krankenkassen-News 07.11. 05 (dgk)  http://krankenkassenratgeber.com/