Getreidehefe und daraus isolierte Beta-Glucane als Nahrungsbestandteile, die den durch eine atherogene Ernährung gestörten Blutfettstoffwechsel modifizieren

5.2. Blutfettstoffwechsel

In zahlreichen Untersuchungen an Tieren und in der klinischen Forschung an Menschen wurde der hypocholesterinämische Einfluss von β-Glucanen aus Getreide mit (1→3)/(1→4)-β-Bindungen nachgewiesen. Dieser Einfluss wurde auch bei den aus Pilzen isolierten β-Glucanen mit (1→3)/(1→6)-β-Bindungen bestätigt, war jedoch im Vergleich zu den Getreide-β-Glucanen schwächer ausgeprägt. Es gibt jedoch keine Literaturdaten über den Einfluss von β-Glucanen aus Bierhefe auf den Fettstoffwechsel sowohl von Versuchstieren als auch von Menschen.

Im biologischen Versuch wuchsen Tiere, die mit β-Glucanen HP und CMG und getrockneter Bierhefe gefüttert wurden, in vergleichbarem Tempo. Die Körpermasse der Tiere nach dem Versuch lag zwischen 390,8 und 412,3 g, und das tägliche Wachstum lag zwischen 6,5 und 7,2 g. Geringe Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen waren statistisch nicht signifikant. In den Tiergruppen, die β-Glucane oder Bierhefe erhielten, unterschied sich die Futtereffizienz (FER) nicht signifikant und lag zwischen 0,36 und 0,38 (Tab. 4).

Tabelle 5 und Abb. 10-11 zeigen die Ergebnisse zur Bestimmung des Einflusses von β-Glucanen und getrockneter Bierhefe auf die Gesamtcholesterinkonzentration, die HDL- und LDL-Cholesterinfraktion und die Triacylglycerine im Rattenblutplasma.

Die Gesamtcholesterinkonzentration im Blut der Ratten der Kontrollgruppe, die eine atherogene Modelldiät (1 % Cholesterin, 20 % Fett) erhielten, betrug 3,79 mmol/l und war signifikant höher als in allen Versuchsgruppen. Eine signifikant höhere (p=0,043) Konzentration der LDL-Fraktionen (1,8 mmol/l) wurde ebenfalls in der Kontrollgruppe beobachtet. Die Gesamtcholesterinkonzentration im Blut von Ratten, die β-Glucan-Zubereitungen aus gebrauchter Bierhefe in einer täglichen Menge von 100 mg/kg Bady-Masse oder eine Zubereitung aus gebrauchter Bierhefe erhielten, lag zwischen 2,82 und 2,97 mmol/l. Die Unterschiede zwischen diesen drei Gruppen waren jedoch statistisch nicht signifikant. Die Konzentration der LDL-Cholesterinfraktion lag in diesen Gruppen jeweils zwischen 1,09 und 1,11 mmol/l (Tab. 5).

Es wurde festgestellt, dass die Nahrungsergänzung mit Bierhefepräparaten zu einer Senkung der Gesamtcholesterinkonzentration um 21,6 % beitrug. In den Tiergruppen, die β-Glucane in einer Tagesdosis von 10 und 100 mg/kg Körpergewicht erhielten, war die Konzentration des Gesamtcholesterins im Blut um 22,2 % (in der Gruppe mit β-Glucan BG-CMG100) und um 25,6 % (in der Gruppe mit β-Glucan BG-HP100) niedriger als in der Kontrollgruppe – Abb. 10. In diesen Gruppen war die LDL-Cholesterinfraktion im Vergleich zur Kontrollgruppe um 38,3 bis 39,1 % niedriger (Abb. 11).

Die Art der β-Glucane aus verbrauchter Bierhefe (BG-CMG und BG-HP) hatte keinen signifikanten Einfluss auf den Gesamtcholesterinspiegel im Blut (p = 0,638), während ihre Dosierung (p = 0,002) einen signifikanten Einfluss hatte. Bei den Ratten aus der Kontrollgruppe, die eine athrogene Modelldiät (1 % Cholesterin, 20 % Fett) erhielten, betrug das Cholesterin der HDL-Fraktion 41,7 % des Gesamtcholesterins und das Cholesterin der LDL-Fraktion 47,5 %. Die Verwendung der untersuchten Präparate zur Nahrungsergänzung führte zu Veränderungen in der Konfiguration dieser Fraktionen, was zu einer Senkung des Anteils der LDL-Fraktion und einer Erhöhung des prozentualen Anteils des Cholesterins der HDL-Fraktion führte. Die Veränderungen dieser Fraktionen im Gesamtcholesterin (LDL-Cholesterinfraktion unter 40 % des Gesamtcholesterins) waren besonders in den Rattengruppen sichtbar, die CMG- und HP-β-Glucanpräparate aus gebrauchter Bierhefe in einer Menge von 100 mg/kg Körpergewicht täglich erhielten.

Tabelle 6 zeigt die Verhältnisse der atherogenen Faktoren der untersuchten Präparate. Das Verhältnis von HDL- zu Chol-C- und HDL- zu LDL-Fraktion war nach Versuchsende jeweils signifikant höher im Vergleich zur Kontrollgruppe, was darauf hindeutet, dass jedes der untersuchten Präparate, unabhängig von der Art und Dosierung, den Lipidstoffwechsel von Tieren mit atherogener Diät signifikant verbessert.

Getrocknete Bierhefe, die den Tieren in einer täglichen Dosierung von 100 mg/kg Körpermasse verabreicht wurde, trug dazu bei, die TG-Konzentration im Blut im Vergleich zur Kontrollgruppe um 27,2% zu senken (p = 0,008) – Tab. 7, Abb. 12.

Die Zwei-Faktoren-Analyse zeigte, dass die Art der β-Glucane (löslich und unlöslich) keinen signifikanten Einfluss hatte (p=0,091). Auch die Dosierung dieser Beta-Glucane hatte keinen Einfluss auf die TG-Reduktion im Rattenblut (p=0,786).

Tabelle 8 zeigt den Gesamtgehalt an Lipiden und Cholesterin in der Leber von Ratten, die eine atherogene Diät mit β-Glucanen und getrockneter Bierhefe erhielten. Der Gehalt an Lipiden wurde sowohl im Äquivalent des sogenannten Feuchtgewebes als auch in der Trockenmasse angegeben, während der Cholesteringehalt im Äquivalent des Feuchtgewebes und in Bezug auf den Gesamtlipidgehalt angegeben wurde.

Der Gesamtlipidgehalt in der frischen Lebermasse der Ratten unterschied sich in allen Gruppen nicht signifikant (p=0,110) und lag zwischen 18,4 und 20,9 g/100 g Feuchtgewebe. Die statistische Analyse zeigte, dass die Art der getesteten β-Glucane (p=0,287) keinen Einfluss auf die Konzentration der Lipide in der Leber hatte, wohingegen signifikant bessere Effekte beobachtet wurden, wenn eine höhere Dosierung (p=0,003) verwendet wurde.

Im Vergleich zum Cholesterinspiegel wurde festgestellt, dass weder die Art (p=0,444) noch die Menge der β-Glucane (p=0.720) in der Ernährung einen signifikanten Einfluss auf die Cholesterinkonzentration in der Leber haben.

Tabelle 9 zeigt die prozentuale Beteiligung von gesättigten Fettsäuren (SFA), einfach ungesättigten Fettsäuren (MUFA) und mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) am Gesamtlipidpool in den Lebern. Die Konzentration dieser Fettsäuregruppen wurde durch die verwendeten β-Glucane nicht beeinflusst, wohl aber durch ihre Dosierung (p=0,018).

Die Art der β-Glucane aus verbrauchter Bierhefe hatte keinen signifikanten Einfluss auf das Verhältnis der Blutlipidparameter im Stoffwechsel von Ratten, die eine atherogene Diät mit 1 % Cholesterin erhielten. Die Konzentration der HDL-Cholesterinfraktion und der Triacylglycerine im Rattenblut hing in diesem Fall weder von der Art des β-Glucans noch von seiner Dosierung ab.

Literaturdaten zeigen, dass die hypolipämische Aktivität von Getreide-β-Glucanen von der Partikelgröße und damit von der Partikelmasse abhängt. Die Verwendung von Beta-Glucanen mit höherer Viskosität und höherer Partikelmasse in der Nahrungsergänzung führt zu einer besseren hypocholesterinämischen Wirkung . Die Partikelmasse ist ein wichtiger Faktor, der die hypocholesterinämische Wirkung von β-Glucanen beeinflusst, aber es ist auch wichtig, auf die Methode zu achten, nach der sie bestimmt wird. Aufgrund der Vielfalt der von verschiedenen Forschern verwendeten Methoden ist es schwierig, die von verschiedenen Autoren vorgelegten Versuchsergebnisse zu vergleichen. Die hypocholesterinämische Wirkung, die sich aus der Einnahme von β-Glucan aus Getreide ergibt, hängt auch von der Dosierung, der Dauer der Nahrungsergänzung und sogar vom Alter der Versuchspersonen ab. Die Einnahme von β-Glucan in einer Dosierung von 3 g täglich über einen Zeitraum von 4 Wochen senkte die Cholesterinkonzentration im Blut von Kindern und Jugendlichen mit leichter Hypercholesterinämie um etwa 6-7 %. Nach 40 Tagen des Verzehrs einer Diät, die 1 bis 5 % β-Glucan aus Gerste enthielt, wurde die Gesamtcholesterinkonzentration um 39 %, die LDL-Cholesterinfraktion um 61 % und die Triacylglycerine um 21 % gesenkt.

Signifikante Ergebnisse wurden auch als Ergebnis einer 5 %igen Ergänzung der Ernährung von Ratten mit β-Glucan aus Austernpilzen (Ostreatus Pleurotus) erzielt. Ein solcher Gehalt in der cholesterinarmen und cholesterinreichen Ernährung senkte die Cholesterinkonzentration, einschließlich der LDL- und VLDL-Cholesterinfraktionen, in beiden Fällen um etwa 30 % im Blutplasma und um etwa 50 % in der Leber, was gleichzeitig mit einer Senkung der HMG-CoA-Reduktase-Aktivität verbunden war.

Diese Arbeit hat keine signifikanten Unterschiede zwischen der hypocholesterinämischen Wirkung von carboxymethyliertem β-Glucan (löslich, mit höherer Partikelmasse) und nativem β-Glucan (unlöslich) bestätigt.

Der Einfluss von β-Glucanen auf den Fettstoffwechsel hängt in hohem Maße von der Größe ihrer Partikel ab. Das carboxymethylierte β-Glucan, das im Labor aus der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae isoliert wurde, hatte trotz seiner guten Löslichkeit und hohen Viskosität eine sehr geringe hipocholesterolemische Aktivität. Dies wurde von den Autoren damit erklärt, dass das β-Glucan neben dem Prozess der Carboxymethylierung eine zusätzliche Depolymerisierung der Partikel durch den Einsatz von Ultraschall erfuhr. Dies führte zu einer signifikanten Verringerung der Partikelmasse, so dass sich die Richtung des gesundheitsfördernden Einflusses änderte.

In den Untersuchungen an Menschen, die β-Glucane aus Getreide in der Ernährung verwendeten, wurde ein atherogener Faktor als Verhältnis von HDL-Cholesterin zu LDL-Cholesterin ausgedrückt, der in fast allen Fällen im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöht war. Ein ähnlicher Effekt wurde bei den in dieser Arbeit beschriebenen Untersuchungen erzielt. Die Nahrungsergänzung mit β-Glucan, das aus verbrauchter Bierhefe isoliert wurde, und die Zubereitung von Trockenhefe beeinflussten den Wert des HDL/Chol-Gesamtverhältnisses und des HDL/LDL-Verhältnisses. In jedem Fall der Nahrungsergänzung waren diese Verhältnisse signifikant günstiger als in der Kontrollgruppe, die nur atherogene Nahrung zu sich nahm.

Getrocknete Bierhefe, die den Tieren in der Nahrung in der Menge von 0,5% der Nahrung gegeben wurde, war genauso wirksam wie die aus ihr zubereiteten β-Glucan-Präparate und half, die Konzentration im Blut zu senken: Gesamtcholesterin von 21.6%, LDL-Fraktion – von 28,2% und Triacyloglicerole von 27,2% in Bezug auf die Kontrollgruppe.

Die verfügbaren Literaturdaten über den Einfluss der Nahrungsergänzung mit Hefepräparaten als Quelle von Ballaststoffen betreffen in den meisten Fällen andere Arten oder Spezies von Hefe. In der Forschung an fettleibigen Männern mit Hypercholesterinämie hat sich gezeigt, dass die Aufnahme von 15 g Ballaststoffen aus Bierhefe (die β-Glucan enthält) die Konzentration des Gesamtcholesterins im Blut vorteilhaft senkte und die Konzentration der HDL-Cholesterinfraktion erhöhte. Gleichzeitig wurden keine Veränderungen in der Konzentration von Triacyloglicerolen im Blut beobachtet. Die Autoren haben jedoch nicht die genaue Zusammensetzung der Hefefasern angegeben, was einen Vergleich dieser Ergebnisse mit den in dieser Arbeit erzielten Ergebnissen erschwert.

Die Senkung der Gesamtcholesterinkonzentration im Blut der Versuchstiere infolge der Nahrungsergänzung mit Hefe könnte nicht nur auf das darin enthaltene β-Glucan, sondern auch auf das Vorhandensein von Squalen zurückzuführen sein. Die Fähigkeit zur Korrektur des Blutfettstoffwechsels infolge der Nahrungsergänzung mit Hefe könnte aus den präbiotischen Eigenschaften sowohl der ganzen getrockneten Hefezellen als auch der in ihnen enthaltenen Beta-Glucane resultieren, dank derer die Zusammensetzung der natürlichen Bakterienflora zusätzlich korrigiert werden kann.

Wie die Forschungsergebnisse zeigen, wurde der Grad der Leberverfettung durch die Dosierung der Beta-Glucane aus gebrauchter Bierhefe signifikant beeinflusst, während die Löslichkeit statistisch keine Rolle spielte. Beide untersuchten β-Glucan-Präparate, die in einer täglichen Dosierung von 100 mg/kg Körpermasse verabreicht wurden, schützten die Leber wirksam vor übermäßiger Fettschichtung.

Die Art der β-Glucane aus gebrauchter Bierhefe und ihre Menge in der Diät hatten jedoch keinen Einfluss auf die Cholesterinkonzentration in den Lebern. Im Vergleich zur Kontrollgruppe war der Anteil des Cholesterins an den Leberlipiden jeweils signifikant niedriger. Die zweifaktorielle Varianzanalyse zeigte, dass die höhere Dosierung von β-Glucanen in der Ernährung, d.h. 100 mg/kg Körpermasse täglich, zu einer höheren Konzentration von mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) in den Lebern und gleichzeitig zu einer niedrigeren Konzentration von gesättigten Fettsäuren (SFA) beitrug. Die Dosierung der β-Glucane hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Konzentration der einfach ungesättigten Fettsäuren (MUFA). Die Konzentration all dieser Fettsäuregruppen wurde nicht durch die Art der verwendeten β-Glucane beeinflusst. Getrocknete Bierhefe trug ebenso wie β-Glucane dazu bei, eine niedrigere Cholesterinkonzentration in der Berechnung für das Feuchtgewebe der Leber zu erhalten.

Beta-Glucane dienen unabhängig von ihrer Herkunft als Ballaststoffe im Körper von Säugetieren, daher könnte ihre hipocholesterolemische Wirkung mit dem für Ballaststoffe anerkannten Mechanismus verbunden sein. Der Einfluss löslicher Ballaststofffraktionen auf die Cholesterinkonzentration im Körper ist bekannt, da sie Gallensäuren im Darm binden und folglich die Menge der mit den Fäkalien ausgeschiedenen Gallensäuren erhöhen. Dies führt zu einer Verringerung des Pools an Gallensalzen, die sich an der Cholesterinsynthese in der Leber beteiligen können, und zu einer Störung der Mizellen im Darm, was die Lipidabsorption behindert. Cholesterin wird für die Synthese von Gallensäuren anstelle der Lipoproteidsynthese verwendet, wodurch seine Zirkulation beschleunigt wird und seine Konzentration im Plasma sinkt.

Die lipocholesterinhemmende Wirkung der getesteten β-Glucane kann auch mit der Wirkung bekannter Präbiotika (Inulin) und Haferfasern verglichen werden. Inulin, das im Dickdarm fermentiert wird, beeinflusst die Proportionen der gebildeten SCFA, indem es die Menge des gebildeten Octans verringert und den Gehalt an Propion- und Buttersäure erhöht. Dies ist besonders vorteilhaft, da Octan als Simulator und Propion als Hemmstoff der Cholesterinsynthese wirkt. Untersuchungen in vitro haben gezeigt, dass Propionsäure die Cholesterin- und Fettsäuresynthese in der Leber hemmt. Es scheint, dass die Kombination aus erhöhter Ausscheidung von Gallensäure mit den Faeces und einer leichten Senkung der Cholesterinsynthese in der Leber darauf abzielt, die Gesamtcholesterinkonzentration und die LDL-Fraktion im Blut zu senken .

Die Ergänzung des Rattenfutters mit β-Glucanpräparaten aus der in dieser Arbeit untersuchten gebrauchten Bierhefe und dem Präparat aus getrockneter Bierhefe trägt zu einer vorteilhaften Senkung der Cholesterinkonzentration im Blut bei, bei gleichzeitiger Erzielung eines im Verhältnis zur Kontrollgruppe vorteilhafteren Gehalts der Darmmikroflora, verbunden insbesondere mit einer erhöhten Anzahl von Bifidobakterien der Milchsäure, was in parallel durchgeführten Untersuchungen gezeigt wurde.

Es ist ziemlich schwierig, den geschätzten Mechanismus der Senkung der Cholesterinkonzentration unter dem Einfluss von Präbiotika zu erklären. Es wurde jedoch eine erhöhte Ausscheidung von Cholesterin mit den Fäkalien durch die Behinderung der Bildung von leicht verdaulichen Fettmizellen vermutet. Bei Ratten wurde eine erhöhte Ausscheidung von Cholesterin mit dem Kot bestätigt, und ähnliche Untersuchungen zeigen diesen Mechanismus auch beim Menschen. Es ist möglich, dass einige Milchsäurebakterien Cholesterin direkt assimilieren können. Es gibt Beweise dafür, dass Fructooligosaccharide (FOS) die Synthese von Triacylglycerinen in der Leber verringern, allerdings wurde der Mechanismus bisher nicht identifiziert.

Eine ähnliche Bedeutung wie Probiotika wird auch den Präbiotika zugeschrieben. Präbiotika stoßen aus praktischen Gründen auf noch größeres Interesse – sie zeichnen sich durch eine längere Haltbarkeit als Probiotika aus, ihre Aktivität ist nicht von der Lebensfähigkeit der Mikroben nach der Einnahme abhängig und sie können vielen Lebensmitteln als eine der Zutaten zugesetzt werden. Über die Forschung am Menschen liegen nur wenige Untersuchungen vor, daher wurden die meisten Schlussfolgerungen auf der Grundlage der Forschung an Tieren gezogen. Bei Ratten wurde beispielsweise nach einer 5-wöchigen Verabreichung von Inulin eine signifikante Senkung der Triacyloglicerolkonzentration beobachtet. Bei Menschen hingegen führte eine 4-wöchige Verabreichung von Oligofructose nicht zu einer Senkung von Triacyloglicerolen und Cholesterin. Ein besonders starker Einfluss von Präbiotika auf die Senkung der VLDL-Fraktion wird vermutet.