-
Uddannelse
Find uddannelse
Studievejledning
Besøg AU
Kvalitet
-
Forskning
Aktuel forskning
Talent
-
Samarbejde
Gymnasier
Myndigheder
Alumner
- Om AU
Forskere fra Aarhus Universitet har opdaget en metabolit, som afslører hvordan kroppens fedtforbrænding danner værn mod sukkers skadelige effekt. Det kan være den kemiske forklaring på sammenhængen mellem kulhydratfattig diæt og sygdomsfri aldring.
29.08.2017 |
Et studie fra AU viser, at der ved forbrænding af fedt i cellerne sker en afgiftning af de skadelige stoffer fra blodsukkeret, der kan forhindre skader, som kan føre til aldersrelaterede sygdomme som diabetes, Alzheimers og cancer. FOTO: Lise Balsby/AU
Forskere, læger og diætister har i flere år vidst, at en diæt med få kulhydrater og rigeligt fedt kan forebygge en række livsstils- og aldersrelaterede sygdomme og dermed fremme en sundere aldring. Men hvorfor det forholder sig sådan, har forskere verden over ikke kunnet gøre rede for. De har blot været nogenlunde sikre på, at energistofskiftet og dets nedbrydningsprodukter (metabolitter) spiller en central rolle.
Nu har et interdisciplinært forskerhold fra Aarhus Universitet ikke bare fundet en vigtig brik til puslespillet – brikken tyder på, at puslespillet om vores stofskifte ser noget anderledes ud, end videnskaben hidtil har ment. Det er også årsagen til, at forskerholdets artikel er kommet på forsiden af tidsskriftet Cell Chemical Biology.
Helt overordnet har forskerne opdaget, at der ved forbrænding af fedt i cellerne sker en afgiftning af de skadelige stoffer fra blodsukkeret, hvilket kan afværge de skader, som kan føre til aldersrelaterede sygdomme som diabetes, Alzheimers og cancer. Det tyder på, at vi har et afgiftningssystem, som man ikke har kendt til før.
Afgiftningen sker ved en uventet kemisk proces – uventet, fordi den sker uden indblanding af de enzymer, som videnskaben hidtil har fokuseret på i forståelsen af vores stofskifte og nedbrydning af sukker.
Den nyopdagede proces går ud på, at én type metabolit, ketonstoffet acetoacetat, som stammer fra kroppens fedtforbrænding, fanger og hæmmer en anden type metabolit, methylglyoxal, som stammer fra kroppens sukkerforbrænding.
Processen er vigtigt, fordi methylglyoxal er en reaktiv metabolit, dvs. giftig for cellerne, og spiller en stor rolle i de førnævnte aldersrelaterede sygdomme. Ubehandlede diabetikere har således forhøjede koncentrationer af sukkerstoffer og methylglyoxal i blodet. De har også forhøjede mængder af ketonstoffer (se faktaboks nederst).
Rent kemisk sker der det i processen mellem de to metabolitter, at der opstår en tredje metabolit, 3-HHD, som ikke har methylglyoxals skadelige virkninger. Og det danske forskerhold har altså som de første fundet 3-HHD i blod fra mennesker, som manglede insulin og/ eller havde fastet natten forinden – en tilstand, som vides at give ketose.
3-HHD blev allerede diskuteret blandt forskere i 1930’erne – men i en helt anden sammenhæng. Det vender vi tilbage til i sidste afsnit.
Som antydet er studiet med til at afdække nye aspekter af stofskifteprocessen i levende organismer.
”Tidligere forskning, som blandt andet er baseret på forsøg med mus og aber, viser, at en kost med mindre sukker og mere fedt beskytter mod sygdomme som diabetes, Alzheimers og cancer. På samme tid har man vidst, at methylglyoxal forårsager aldersrelaterede sygdomme. Vi har fundet en ny metabolit, der demonstrerer en alternativ kemisk afgiftning af methylglyoxal, når vi forbrænder fedt. Det er en overraskende opdagelse, da ketonstoffer i sig selv kan lede til den skadelige sukkermetabolit, methylglyoxal. Forklaringen kan være en hårfin balance mellem dannelse og afgiftning. Det illustrerer under alle omstændigheder, at biologiske systemer er uhyre komplekse”, siger Mogens Johannsen, som er professor i kemisk biologi ved Institut for Retsmedicin på Aarhus Universitet og blandt de ledende kræfter i forskningssamarbejdet.
Han fremhæver, at studiet alene kunne gennemføres på grund af det tætte samarbejde mellem de enkelte forskningsgrupper på Institut for Kemi, Institut for Klinisk Medicin og Institut for Retsmedicin på Aarhus Universitet.
”Det er unikt at føre en reaktion i kemi-laboratoriet til endeligt at bevise, at den forløber i levende mennesker og potentielt kan spille en rolle i væsentlige biologiske processer,” tilføjer han.
Mogens Johannsen er ikke i tvivl om studiets værdi for forskning i ketonstoffers og reaktive metabolitters rolle i biologisk aldring.
”Når vi nu har belæg for at sige, at ketonstoffer kan afbøde mængden af det skadelige methylglyoxal i levende organismer, er det en opdagelse, der vækker opsigt. Det skyldes, at det berører to af de mest omdiskuterede stoffer inden for biologisk aldring og sendiabetiske komplikationer. Tilmed, at stofferne reagerer med hinanden”, siger Mogens Johannsen.
Studiet er relevant for eksempelvis udvikling af behandling til personer, der lider af følgesygdomme efter diabetes. Især til patienter med sendiabetiske komplikationer som neuropati, som kan være meget smertefuldt.
”Et perspektiv kan være at følge en diæt med færre kulhydrater og mere fedt. Fedtet bidrager til at indkapsle og tilintetgør de sukkerstoffer, som forårsager smerter”, siger Mogens Johannsen, som understreger, at der skal kliniske forsøg til at afdække netop dette aspekt, før han vil anbefale diæter.
3-HHD (3-hydroxyhexane-2,5-dione), blev i 1930’erne kaldt Henze’s Ketol, fordi professor Martin Henze fra Universitetet i Innsbruck i 1930 fremlagde en teori om, at der i vores stofskifte måtte eksistere et stof, som kunne omdanne fedtsyrer til kulhydrater. En teori, som det danske forskerhold i deres videnskabelige artikel kalder ”et metabolisk fatamorgana”.
”Henze troede, at 3-HHD var en del af det almindelige stofskifte hos alle pattedyr. Men det lykkedes ham ikke at finde stoffet, og da andre forskere få år senere opdagede glykolysen (som giver cellerne energi ved omdannelse af glukose til mælkesyre), blev teorien afvist og gik i glemmebogen. Nu viser vi, at den indgår i et muligt andet afgiftningssystem, som man ikke har kendt til før. Det er en betydelig mellemregning, men endnu ved ingen, hvor betydelig, den er,” fortæller lektor Thomas B. Poulsen fra Institut for Kemi, som har deltaget i studiet siden det begyndte for omtrent 10 år siden.
Når han sammen med Mogens Johannsen og andre forskere besluttede sig for at kaste sig over det gamle fatamorgana, var det fordi de ville undersøge, hvilken indflydelse det har, at antallet af metabolitter i blodet ændrer sig markant, når man forbrænder fedt.
”Vi startede med den naive tro, at vi bare ud fra kemisk intuition ville kunne finde forklaring. Men der skulle altså et langt og tværfagligt arbejde til,” fortæller Mogens Johannsen.
En del af stofskiftets ”arbejdsfordeling” er indrettet sådan, at hvis kroppen ikke har brændstof nok i form af kulhydrater, begynder leveren at danne et andet brændstof, ketonstoffer, af kroppens fedt. Tilstanden kaldes ketose.
Forhøjede mængder af ketonstoffer findes i blodet hos personer:
Hos de ubehandlede diabetikere skyldes det, at de pga. insulinmangel ikke kan forbrænde kulhydraterne. Fedtforbrændingen kan løbe løbsk og give syreforgiftning, som kan være livstruende.
Meget høje koncentrationer af ketonstoffer får ens ånde til at lugte af acetone, som det bl.a. ses (eller rettere lugtes) hos personer, der har fastet gennem længere tid, og hos diabetikere med syreforgiftning.
Bag om forskningsresultatet:
Lektor Thomas B. Poulsen (tv) og professor Mogens Johannsen illustrerer med smør- og sukkerpakker, at én type metabolit, ketonstoffet acetoacetat, som stammer fra kroppens fedtforbrænding, fanger og hæmmer en anden type metabolit, methylglyoxal, som stammer fra kroppens sukkerforbrænding. Udfaldet er - måske - en sygdomsfri aldring. FOTO: Peter F. Gammelby.
Professor Mogens Johannsen
Institut for Retsmedicin, Aarhus Universitet
D:87 16 83 32
E-mail: mj@forensic.au.dk
Lektor Thomas B. Poulsen
Institut for Kemi, Aarhus Universitet
D: 61 14 18 44
E-mail: thpou@chem.au.dk
Artiklen er udgivet i samarbejde med nyhedsbrevet RØMER 29.august 2018