Was die Reaktion des Menschen auf den Stoffwechsel von Makronährstoffen wie Proteinen, Kohlenhydraten oder Lipiden betrifft, gibt es noch viele Rätsel zu lösen, um ein detailliertes und vollständiges Bild der interindividuellen Unterschiede im Stoffwechsel dieser Elemente zu erhalten.
Seit einigen Jahren wird jedoch die Rolle des Gens CLTCL1 und des Proteins Clathrin CHC22 bei der Reaktion auf Kohlenhydratkonsum und der Effizienz bei der Speicherung von Glukosemolekülen in Muskelzellen und Fettgewebezellen untersucht.
Auf diese Weise konnten die Forscher Fumagalli M., Brodsky F.M. und ihr Team, basierend auf ihren Genotypen, zwei Personenprofile entwickeln, die die beiden Varianten der Energieeffizienz durch Kohlenhydratstoffwechsel darstellen. Einerseits gibt es das Profil des Landwirts, der bei der Verarbeitung kohlenhydratreicher Diäten einen größeren Vorteil hat, während andererseits das Profil des Jägers und Sammlers vorgestellt wird, der heute im Kohlenhydratstoffwechsel weniger effizient ist und eine größere Veranlagung zur Entwicklung von Insulinresistenz aufweist.
Technischer Bericht
Nach der Nahrungsaufnahme reagiert das Hormon Insulin auf den erhöhten Blutzuckerspiegel, indem es einen Transporter freisetzt, der dafür zuständig ist, Glukose aus dem Blut zu reduzieren und zum Muskel- und Fettgewebe zu transportieren.
Das Gen CLTCL1 ist das Ergebnis einer Genverdopplung, die während der Entstehung von Kieferwirbeltieren auftrat. Dieses Gen kodiert für ein Protein namens Clathrin CHC22, das eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des zuvor genannten Glukosetransporters spielt und vor allem im Muskel- und Fettgewebe von Eukaryoten exprimiert wird.
Clathrine CHC22 regulieren die Ausrichtung des Glukosetransporters 4 (GLUT4) zu einem intrazellulären Kompartiment, wo er zurückgehalten wird, bis er als Reaktion auf Insulin an die Zelloberfläche freigesetzt wird. Dieser insulinresponsive GLUT4-Signalweg ist beim Menschen der dominante Mechanismus zur Entfernung von Blutzucker in Muskel- und Fettgewebe nach einer Mahlzeit.
CHC22 wirkt fast wie ein Verkehrspolizist, der den Fahrzeugen – den GLUT4-Transportern – erlaubt, die Glukose durch die Zellmembranen zu transportieren. Zwischen den Mahlzeiten verbleibt der Glukosetransporter mit Hilfe des Proteins CHC22 im Inneren von Muskel- und Fettgewebe, damit weiterhin etwas Zucker im Blut zirkuliert.
Beim Menschen wurde der Polymorphismus rs1061325 identifiziert, der eine häufige Variante im Gen CLTCL1 darstellt. Auf diese Weise wurden Zusammenhänge zwischen Kohlenhydratstoffwechselprofilen und dem Genotyp jedes Individuums in Bezug auf diese Variante hergestellt.
Die ältere Variante, d.h. der Genotyp rs1061325-T, wurde mit Personen vom Jäger-Sammler-Profil in Verbindung gebracht. Dieses SNP hilft, die Transporter (GLUT4) länger in den Zellen zurückzuhalten, was zu einer langsameren Glukoseentfernung aus dem Blut führt.
Diese Eigenschaft wäre für unsere Vorfahren nützlich gewesen, da sie dazu beigetragen hätte, den Blutzuckerspiegel während Fastenperioden aufrechtzuerhalten, in Zeiten, in denen wir keinen so einfachen Zugang zu Kohlenhydraten hatten. Heute ist der Zugang zur Ernährung stark erleichtert, so dass die fortgesetzte Zurückhaltung von Blutzucker schädlich sein kann und zu Insulinresistenz führen kann, die zu Diabetes oder anderen Problemen führt.
Andererseits wurde die neuere Variante, d.h. der Genotyp rs1061325-C, mit Personen vom Bauernprofil in Verbindung gebracht. Diese hält den Glukosetransporter nicht in den Zellen zurück, was eine schnellere Glukoseentfernung aus dem Blut ermöglicht. Dieses Profil ist in alten und modernen landwirtschaftlichen Populationen weiter verbreitet. Aufgrund der Anwesenheit dieser Variante ist das Clathrinprotein CHC22 weniger wirksam bei der Zurückhaltung des Glukosetransporters zwischen den Mahlzeiten im Muskel- und Fettgewebe, was bedeutet, dass der Transporter Glukose leichter aus dem Blut entfernen kann. Daher werden Personen mit der neueren Variante einen niedrigeren Blutzuckerspiegel und einen gewissen Vorteil beim Stoffwechsel von kohlenhydratreichen Diäten haben.