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Die Regulation des Blutzuckerspiegels in Abhängigkeit von verschiedenen Nahrungsmitteln- ein Drill mit Diabetes - Referat
Einleitung
Diese Facharbeit soll einen Einblick in das Thema ,,Regulation des Blutzuckerspiegels’’ geben. Sie zeigt nicht nur wie dieser bei gesunden Menschen geregelt wird, sondern verdeutlicht auch am Beispiel der Stoffwechselkrankheit Diabetes, welche Ursachen und Folgen es haben kann, wenn diese Regulation gestört ist.
Meine Absicht ist es anhand einiger Versuche am eigenen Blut zu zeigen, wie unterschiedlich Nahrungsmittel unseren Blutzucker beeinflussen. Weiterhin erläutere ich am Beispiel eines diabetischen Drills des Zoos Hannover, ob es auch zu einer gestörten Regulation des Blutzuckerspiegels bei Tieren kommen kann. Ich ließ mich hier von der Fragestellung leiten, wie Diabetes bei Primaten erkannt und behandelt wird, ob sich die Ernährung dadurch verändert und ebenso welche Parallelen es hier zur menschlichen Ernährung gibt.
1. Was ist Diabetes?
1.1 Historisches
Der Begriff „Diabetes“ wird von dem griechischen Wort διαβήτης für „Durchgehen“ und von dem lateinischen Wort mellitus „honigsüß’’ abgeleitet. Schon die Ärzte der Antike beobachteten die übermäßige Harnausscheidung von Kranken und die Ausscheidung von Zucker im deren Urin, man sprach also von ,,Diabetes mellitus’’ – wörtlich übersetzt: honigsüßer Durchfluss oder auch Zuckerharnruhr, als man feststellte, das der Urin süßlich schmeckte.
Bereits im 19. Jahrhundert zeigt Claude Bernard an Tierversuchen die Spaltung von Kohlenhydraten der Nahrung im Darm. 1868 schreibt Paul Langerhans in seiner Doktorarbeit über die Bauchspeicheldrüse und „eigenartige Zellhaufen“ - die Produktionsstätten des Insulins, die später nach ihm benannt wurden.
1889 zeigte Oskar Minkowski durch Versuche an Hunden den Zusammenhang zwischen der Bauchspeicheldrüse und dem Blutzucker auf. Im Sommer 1921 entwickelten die Ärzte Frederick Banting und Charles Best dann folgende Idee: ,,Unterbinde den Ausführungsgang der Bauchspeicheldrüse bei Hunden. Halte sie am Leben, bis die Drüsenzellen untergegangen sind und gewinne aus den Inselzellen ein Mittel gegen Diabetes.“ Sie beschrieben somit das Hormon Insulin und erhielten dafür den Nobelpreis für Medizin. Schon im Januar 1922 bekam der erste Diabetiker erfolgreich eine Insulininjektion. Seit 1923 wir Insulin industriell aus Schweine- und Rinderbauchspeicheldrüsen hergestellt. Das heute verwendete Insulin wird künstlich in Labors erzeugt und ist fast identisch mit dem menschlichen Insulin.
Anders als noch vor einigen Jahren kontrolliert der Patient seinen Blutzucker regelmäßig und bestimmt selbst, wie gut er mit seinem Diabetes lebt. Je besser der Blutzucker eingestellt ist, desto seltener treten Folgeerkrankungen auf.
Diabetes mellitus ist heute eine der häufigsten Krankheiten, allein die Anzahl der Erkrankten in Deutschland beträgt mehr als sechs Millionen Menschen. Schätzungen der WHO (World Health Organization) besagen, dass 2030 etwa jeder 10. Bundesbürger an Diabetes erkrankt sein wird.
1.2 Nahrungstransport im Körper
Die Bestandteile der Nahrung Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße, die auch als Grundbausteine der Nahrung bezeichnet werden, sowie Wasser, anorganische Salze und Vitamine werden bei der Verdauung der aufgenommene Nahrung durch Verdauungssäfte in kleinste chemische Bestandteile zersetzt, damit diese vom Körper aufgenommen werden können. Dabei werden sie unter der Einwirkung von Enzymen der Verdauungsorgane verflüssigt. Durch die Darmwand gelangen die flüssigen Verdauungsprodukte dann in die Blutgefäße der Darmzotten, werden in der Pfortader gesammelt und vom Blut hauptsächlich zur Leber, aber auch in anderen Zellen des Körpers, die diese aufnehmen, transportiert. Kohlehydrate werden dabei zu Monosacchariden, Proteine zu Aminosäuren und Fette zu Glycerin und Fettsäuren abgebaut. Die Hauptfunktion der Betriebsstoffe Fette und Kohlenhydrate ist der Aufbau von Körperzellen und das Liefern von Energie. Die Proteine in der Nahrung werden hauptsächlich zum Aufbau des Körpereiweißes genutzt, sie heißen daher Baustoffe. Anorganische Salze sind ebenfalls Baustoffe, sie sind daher unentbehrlich für den Körper, müssen jedoch nur in geringen Mengen aufgenommen werden. Ihre Funktion liegt im Liefern der mineralischen Substanz für Knochen und Zähne. Sie liegen auch in gelöster Form in der Körperflüssigkeit vor und beteiligen sich am Aufbau von Enzymen. Als so genannte Wirkstoffe bezeichnet man Vitamine, die nur in geringen Mengen aufgenommen werden müssen, jedoch für alle lebensnotwendigen Tätigkeiten des Körpers unablässig sind.
1.3 Blutzuckerverlauf beim Gesunden und beim Diabetiker
Der Blutzuckergehalt steigt nach der Aufnahme und Verdauung von Nahrung an. Der entstehende hohe Blutzuckerspiegel signalisiert dann der Bauspeicheldrüse, dass diese nun Insulin abgeben soll, um den Blutzuckerspiegel wieder zu normalisieren und die Durchlässigkeit für die Glucose durch die Zellmembran zu garantieren.
Bei einem gesunden Menschen stehen Insulin und Zucker in einem ausgewogenen Verhältnis, das bedeutet, je höher der Blutzuckerspiegel ist, desto höher ist die Insulinausschüttung.
Bei den unterschiedlichen Diabetes-Typen ist entweder zu wenig Insulin oder gar kein Insulin mehr vorhanden. Der Blutzuckerspiegel steigt deshalb immer höher an. Steigt dieser jedoch zu hoch an, wird ein Teil dessen über die Nieren ausgeschieden und es kommt zu dem so genannten Harnzucker. Diese Nierenschwelle, der Wert bei der es zur Ausscheidung von Harnzucker kommt, liegt bei 160 bis 180 Milligramm (mg) pro 100 Milliliter (dl) Blut. Verbunden mit dem Ausscheiden von Zucker, ist der vermehrte Verlust von Harn, da der Zucker das Wasser regelrecht aus dem Körper „herauszieht“. Dadurch lassen sich Durst und auch das häufige Wasserlassen als Diabetes-Symptome erklären.
1.3 Die Regulation des Blutzuckerspiegels
Unser Körper strebt es an den Blutzuckerspiegel konstant bei etwa einem Gramm pro Liter Blut zu halten, damit alle lebenswichtigen Organe, vor allem aber das Gehirn mit Glucose versorgt werden können. Da dies allein durch die Nahrungsaufnahme nicht gewährleistet werden kann, da wir dafür zu selten Nahrung aufnehmen, wird die Glucose in der Leber und in der Skelettmuskulatur in Form von Glykogen gespeichert. Diese Speicherung wird durch das Hormon Insulin bewirkt, das die Aufnahme von Glucose aus dem Blut in die Zellen von Leber und Muskeln fördert. Es wird in den ß- Zellen der Langerhansschen-Inseln der Bauchspeicheldrüse gebildet und dann ins Blut freigesetzt, wenn der Blutzuckerspiegel den Bereich von über einem Gramm pro Liter übertritt. Insulin veranlasst also, dass sich der Blutzuckerspiegel wieder normalisiert und auf den Normalwert absinkt. Es bewirkt somit, dass der Blutzucker gespeichert wird und somit über Reserven verfügt, wenn man über längere Zeit keine Nährung zu sich nimmt, z.B. nachts oder sehr viel Energie verbrauchen, z.B. beim Sport. Hierfür wird die gespeicherte Glucose aus den Glycogenreserven oder den Fettspeichern freigesetzt. Dieser Abbau wird durch das Hormon Glucagon stimuliert. Es wird auch in der Bauchspeicheldrüse produziert und dann freigesetzt, wenn der Blutzuckerspiegel unter dem Normalwert liegt. Der Blutzuckerspiegel wird folglich durch das Wechselspiel der Hormone Insulin und Glucagon geregelt. Zu geringe Werte können zu einem hypolykämischen Schock (Unterzuckerung) führen, der bei Nichtversorgung des Nervensystems mit Glucose zum Tode führt. Eine weitere Komplikation stellt die Hyperglykämie (Überzuckerung oder Stoffwechselentgleisung) dar. Nahrungsstoffe können Infolge des Insulinmangels nicht ausreichend in die Körperzellen transportiert werden. In den Körperzellen findet darüber hinaus ein ständiger Fettabbau statt, der durch Insulin gehemmt wird. Bei einem großen Insulinmangel entfällt nun diese „Bremse”, und es werden immer weiter Fett- und Eiweißreserven abgebaut. Es kann zum gänzlichen Stoffwechselzusammenbruch kommen, dem diabetischen Koma.
1.5 Diabetestypen und ihre Ursachen
Wie schon erwähnt, unterscheidet man hauptsächlich zwischen zwei unterschiedlichen Diabetestypen. Beide Typen zeichnen sich jedoch durch den erhöhten Blutzucker aus. Als Typ I bezeichnet man Diabetiker, die an einem absoluten Insulinmangel leiden, die Insulinproduktion ist hierbei vollständig oder sehr stark eingeschränkt. Der Insulinmangel entsteht durch die fast vollständige Schädigung der Insulin produzierenden ß- Zellen der Langerhansschen-Inseln der Bauchspeicheldrüse (Pankreas). Insulin dient zum Transport des im Blut gelösten Energielieferanten Traubenzucker in die Körperzellen. Bei Diabetikern kann der Traubenzucker nicht in die Zellen weiter transportiert werden, dadurch entsteht der erhöhte Blutzuckerspiegel. Im Zellinneren herrscht jedoch ein Mangel an Traubenzucker und dem Körper steht keine Energie zur Verfügung. Dem Ausbruch von Diabetes geht meist eine Virusinfektion oder eine außergewöhnliche Stresssituation voraus. Der Prozess der Zerstörung der ß- Zellen der Langerhansschen-Inseln verläuft zunächst unbemerkt, da die Bauchspeicheldrüse zunächst noch über große Reserven verfügt. Erst wenn ein bestimmtes Maß an Schädigung erreicht ist, entwickelt sich der Diabetes-Typ-I schnell über einen kurzen Zeitraum hinweg. Die Krankheit kann bereits im Kindes- oder Jugendalter auftreten, die Patienten sind dann insulinabhängig, d.h. sie müssen bereits nach der Diagnose des Diabetes Insulin spritzen.
Der Typ-II-Diabetes tritt erst im fortgeschrittenen Alter auf und wird daher auch oft als Alters- oder Erwachsenendiabetes bezeichnet. Es braucht zunächst kein Insulin gespritzt zu werden, Typ II-Diabetiker sind also insulinunabhängig. 90% aller Diabetiker leiden an Typ II-Diabetes, es ist also die wesentlich häufiger vorkommende Form. Kennzeichen hierfür ist besonders das Übergewicht, an dem etwa 80% aller Typ II-Diabetiker leiden, auch als Typ IIb benannt. Nur etwa 20% der Typ II-Diabetiker können ihr annähernd normales Gewicht halten (Typ IIa). Ursache für den Typ II- Diabetes ist allerdings nicht die Schädigung der Langerhans-Inseln oder ein Insulinmangel, sonder die unzureichende Wirkung des Insulins. Es liegt daher nur ein relativer Insulinmangel vor. Es wird zwar genügend Insulin von der Bauchspeicheldrüse produziert, jedoch ist der Einstrom der Glucose in die Zellen, vor allem bei Leber, Fettgewebe und Muskulatur gestört, da sich durch das Übergewicht die Anzahl der Insulin- Rezeptoren an der Oberfläche der Zellen verringert und so nicht mehr genügend Glucose in die Zellen geschleust werden kann. Die Bauchspeicheldrüse beginnt nun vermehrt Insulin auszuschütten. Die Insulinrezeptoren der Zellen reagieren wegen des erhöhten Insulinspiegels jedoch weniger auf das Insulin (Insulinresistenz). Die Zellen der Bauchspeicheldrüsen werden somit überlastet und die Funktion nimmt allmählich ab, die Krankheit entwickelt sich wesentlich langsamer als beim Typ I. Die Entstehung von Typ II-Diabetes wird insbesondere durch Übergewicht begünstigt. Eine Gewichtsabnahme führt häufig schon zu einer Abnahme der Insulinresistenz und somit zur Normalisierung des Blutzuckers.
2. Wie beeinfluss Diabetes die Ernährung?
2.1 Diabetesgerechte Ernährung
Die Ernährung ist neben der Insulintherapie einer der wichtigsten Faktoren, um den Blutzucker konstant zu halten. Die diabetesgerechte Ernährung entspricht heute den normalen Empfehlungen für eine gesunde Ernährung, wie sie auch gesunde Menschen zu sich nehmen sollten. Ernährungsempfehlungen wurden auf Grund neuer Erkenntnisse immer wieder verbessert. Es gibt eigentlich keine Diabetesdiät mehr. Typ-I-Diabetiker dürfen wie gesunde Menschen alles essen, am Besten ist für alle jedoch eine gesunde Mischkost. In einer gesunden Ernährung stellen Kohlenhydrate die wichtigste Gruppe dar und sollten 55% der Nahrung ausmachen. Etwa 30% der Nahrung sollte aus Fett und 15% aus Eiweiß bestehen. Es gibt jedoch keine Ernährung, die auf alle Diabetiker anwendbar ist. Die Energiezufuhr ist abhängig vom individuellen Energie- und Nährstoffverbrauch, sowie von beruflicher Beschäftigung und sportlicher Tätigkeit. Der Energiebedarf unseres Körpers ist abhängig vom Grundumsatz, zur Erhaltung der Lebensfunktionen und vom Leistungsumsatz, der vom Ausmaß der körperlichen Aktivität bestimmt wird. Jeder Mensch soll mit der täglichen Nahrung nur soviel an Energie zuführen, wie er auch durch seine körperliche Leistung und die Grundkörperuktionen, wie Atmung, Verdauung und Stoffwechsel verbraucht. Diese Energie bezieht der Körper aus den Hauptnährstoffen Fett, Eiweiß und Kohlenhydrate. Die Ziele einer diabetesgerechten Ernährung sind es, den Blutzucker im normalen Bereich zu halten, Übergewicht zu vermeiden oder abzubauen und Fette in der Nahrung zu reduzieren.
Mit der früher üblichen Diabetikerdiät haben viele Diabetiker gelernt den Grundsätzen einer gesunden Mischkost zuwider zu handeln. Sie haben zu wenig Kohlenhydrate gegessen, um Insulin zu sparen und zu viel an Eiweiß und Fett zu sich genommen, da dafür kein Insulin benötigt wird. Doch für Diabetiker kommt es nicht darauf an Kohlenhydrate einzusparen, sondern den Kohlenhydratgehalt von Speisen und Getränken richtig einzuschätzen.
2.2 Kohlenhydrate in der Ernährung
Kohlenhydrate bestehen aus einer unterschiedlichen Anzahl von Zuckern (Saccheriden). Zu den Einfachzuckern (Monosaccheride) zählen Traubenzucker (Glukose) und Fruchtzucker (Fruktose). Der Haushaltszucker (Saccherose) ist ein Zweifachzucker (Disaccherid). Stärke ein Vielfachzucker (Polysaccherid); je kleiner die Zuckerbausteine sind, desto schneller gelangen sie ins Blut und lassen den Blutzuckerspiegel ansteigen.
Beim Diabetes ist der Kohlenhydrat-Stoffwechsel gestört. Der Blutzucker steigt an, nachdem kohlenhydratreiche Nahrungsmittel gegessen oder getrunken worden sind. Sie werden für die Energiebereitstellung benötigt und zu Traubenzucker abgebaut.
Kohlenhydratreiche Nahrungsmittel, die den Blutzucker erhöhen sind etwa Getreideprodukte, wie Nudeln, Reis oder Mais, sowie Jogurt Kartoffeln und auch Obst; sie enthalten viel an Fruktose, wegen ihres hohen Gehalts an Ballaststoffen führen sie jedoch zu keinem bedeutsamen Blutzuckeranstieg. Zu den Kohlenhydrathaltigen Nahrungsmitteln, die den Blutzucker kaum erhöhen, zählen Hülsenfrüchte, wie Bohnen und Linsen und auch Nüsse, Samen und Kerne; durch ihren hohen Fett- und Ballaststoffanteil bewirken diese jedoch nur einen geringen Blutzuckeranstieg. Eiweißreiche Nahrungsmittel, z.B. mageres Fleisch, Fisch und Tofu, sowie wasserreiche Nahrung, z.B. Gemüse und auch fettreiche Nahrungsmittel, wie Butter, Öl, Wurst und Käse gehören den kohlenhydratfreien bzw. kohlenhydratarmen Nahrungsmitteln an, die den Blutzucker nicht erhöhen. Glukose ist jedoch auch in Süßigkeiten und Keksen, sowie Limonade enthalten, sie sollten vermieden werden, da sie den Blutzuckerspiegel sehr stark anheben.
Kohlenhydrate erfüllen verschiedene Aufgaben; die enthaltene Glukose stellt die Energie, insbesondere für die Gehirnzellen. Sie verhindern ebenso ein Absinken des pH-Werts und halten den Wasserhaushalt aufrecht. Zur Berechnung von Kohlenhydraten in Lebensmitteln wird die Berechnungseinheit BE (Broteinheit) angewandt, um die Balance zwischen Insulingabe und Nahrungsaufnahme zu halten. Sie entspricht etwa 12 g an Kohlenhydraten und hebt den Blutzuckerspiegel etwa um 50 mg /dl an.
2.3 Eiweiß und Fett in der Ernährung
Eiweiße (Proteine) setzten sich aus etwa 20 verschiedenen Aminosäuren zusammen. Bei der Verdauung werden diese zuerst zu Peptiden und dann zu Aminosäuren abgebaut. Die essentiellen Aminosäuren müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Sie erfüllen verschiedene Aufgaben, darunter die Energiegewinnung, der Aufbau aus den aufgenommenen Aminosäuren zu Eiweißen in der Proteinbiosynthese, die wiederum für den Bau von Zellen und Geweben benötigt werden, sowie die Umwandlung einiger Aminosäuren zu Glucose. Eiweiße lassen zwar den Blutzucker nicht ansteigen, können jedoch die Nieren belasten. Tierisches Eiweiß ist besonders in Fleisch, Fisch und Milchprodukten zu finden; pflanzliches Eiweiß in Hülsenfrüchten, Kartoffeln und Getreideprodukten.
Fette (Lipide) bestehen aus dreiwertigem Alkohol (Glycerin) und drei Fettsäuren. Fette erfüllen sehr unterschiedliche Aufgaben, dazu gehören etwa die Energielieferung, der Schutz von Organen, sowie Wärmeisolierung und Steuerung von biochemischen Vorgängen. Essentielle Fettsäuren sind Bestandteile vieler Organe und Membranen und sie bilden die Ausgangssubstanz für andere Verbindungen. Nahrungsmittel mit hohem Fettanteil, wie Butter, Wurst, Sahne und Gebäck enthalten sehr viele Kalorien; 1g an Fett enthält etwa Doppel so viele Kalorien wie die gleiche Menge Kohlenhydrate. Nicht nur die Menge des Fettes, auch die Art spielt eine Rolle. Fettsäuren können gesättigt oder ungesättigt sein. Erstere tragen zu einer Erhöhung des Cholesterins (Blutfettwert) im Blut bei. Sie sind vor allem in tierischen Produkten enthalten, ihr Anteil sollte gering sein. Einfach oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren senken den Cholesterinspiegel und befinden sich in verschiedenen Ölen.
2.4. Der glykämische Index
Der glykämische Index (auch Glyx oder G.I.) gibt Auskunft über die Höhe und Geschwindigkeit der Blutzuckersteigerung des Kohlenhydratgehalts eines Nahrungsmittels. Lebensmittel können zum Beispiel dieselbe Menge an Kohlehydraten enthalten, sich aber unterschiedlich auf den Blutzuckerspiegel auswirken, geben also die Glucose unterschiedlich schnell ans Blut ab. Er unterscheidet Nahrungsmittel nach ihrer jeweiligen Blutsteigernden Wirkung, dabei werden Lebensmittel einem hohen, mittleren oder niedrigen glykämischen Index zugeschrieben. Um diese Einstufungen vornehmen zu können dient Glucose als Referenzwert, mit einem glykämischen Index von 100 Prozent. Je niedriger der glykämische Index eines Lebensmittels, desto geeigneter ist dies für den Diabetiker. Im allgemeinem wird der G.I. als hoch eingestuft, wenn dieser über 70% liegt, als durchschnittlich, zwischen 70 und 55 % und als niedrig, wenn dieser unter einem Wert von 55% liegt. Jedoch sollte man bedenken, dass die gesamte Mahlzeit Einfluss auf den Blutzuckerspiegel übt. Dabei ist es von Bedeutung wie viel Eiweiß und Fett die Speise neben den Kohlehydraten enthält und wie das Verhältnis der Nährstoffe zueinander sind. Daher ist z.B. der Wert für Pellkartoffeln mit Rapsöl niedriger als der für Pellkartoffeln mit Quark, da die ungesättigten Fettsäuren des Öls den G.I. senken. Auch der Anteil von Ballaststoffen spielt eine Rolle, da diese die Aufnahme der Kohlenhydrate ins Blut verzögern. Sie sind unverdauliche Faserstoff, vorwiegend in pflanzlichen Lebensmitteln. Ballaststoffe können jedoch nicht wie andere Kohlenhydrate im Verdauungssystem aufgespalten werden und sorgen daher für eine lang anhaltende Sättigung und gelangen unverdaut in den Dickdarm. Daher haben unerhitzte, unverarbeitete und ballaststoffreiche Nahrungsmittel eine senkende Wirkung auf den Blutzuckerspiegel.
2.5 Blutzuckerselbstkontrolle
Durch regelmäßige Selbstkontrolle des Blutzuckerspiegels sind Diabetiker in der Lage ihre aktuelle Stoffwechselsituation zu überprüfen und so schnell auf Blutzuckerschwankungen zu reagieren. Es ist heute relativ einfach diese Kontrollen selbst durchzuführen. Der Blutzuckerwert vor und nach der Mahlzeit gibt jedoch nur Auskunft über den aktuellen Blutzuckergehalt; ob der Wert noch durch Nahrungsaufnahme steigt oder durch sportliche Aktivität fällt, ist nicht erkennbar. Nüchtern sollte der Blutzuckerwert zwischen 60 und 100 mg /dl (3,3 und 6,2 mmol/l) liegen. Etwa zwei Stunden nach dem Essen sollte er weniger als 140 mg/dl (7,7 mmol/l) erreicht haben.
Die Selbstmessung am eigenen Blut ist technisch einfach und benötigt nur wenig Zubehör, sie erfolgt durch ein Blutzuckermessgerät. Zur Blutglukosebestimmung aus Kapillarblut wird mit einer sterilen Lanzette schnell, ohne zu bohren senkrecht in die Haut gestochen. Als Einstichstelle eignet sich besonders die seitliche Fingerkuppe. Diese muss sauber (durch Speisereste können verfälschte Werte auftreten) und gut durchblutet und nicht entzündet sein. Die Desinfektion der Haut bei einer kapillaren Blutentnahme ist nicht nötig. Für die Gewinnung des Bluttropfens gibt es automatisierte Stechhilfen (Pen). Der Bluttropfen darf nicht herausgequetscht werden, dies verfälscht die Messergebnisse. Wenn die Blutmenge nicht ausreicht, muss neu eingestochen werden. Nach dem Auftragen des Bluttropfens auf die Reaktionszone des Teststreifens, wird dieser in das Gerät eingeführt und der Blutglucosewert wird auf der Digitalanzeige angezeigt.
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2.6 Versuche: Der Einfluss verschiedener Nahrungsmittel auf den Blutzuckerspiegel anhand des Glykämischen Index
Im ersten Versuch, möchte ich die Auswirkung von 300 ml Glucose-Sirup (Dextro® O.G-T. von Roche) auf den Blutzuckerspiegel aufzeigen. Dieser enthält ein Monosaccherid-Gemisch, das nach der enzymatischen Spaltung 75g reiner Glucose entspricht und einen G.I. von 100 % erreicht. Dieser Glucose-Sirup wird als ein Belastungstrunk für die Durchführung eines Zuckerbelastungstests bei Verdacht auf Diabetes eingenommen. Am Verlauf des Blutzuckerspiegels ist zu erkennen, ob Diabetes vorliegt oder nicht. Mein Ziel ist es herauszufinden, wie hoch der Blutzuckerspiegel nach der Aufnahme von einer größeren Menger reiner Glucose ansteigt und wie schnell dieser sich daraufhin wieder normalisiert. Während des Tests sollte nicht gegessen oder getrunken werden, er muss im liegen oder sitzen ausgeführt werden, damit die Glucose langsam in den Blutkreislauf gelangt. Zunächst erfolgt eine Blutabnahme für den Nüchternblutzucker (Zeitpunkt 0 Minuten). Daraufhin wird der Glucose-Sirup innerhalb von fünf Minuten getrunken. Der Blutzuckerwert wird über zwei Stunden im Abstand von 15 Minuten gemessen.
Auffällig ist der extreme Anstieg der Glukose-Konzentration im Blut bereits 15 Minuten nach der Aufnahme. Die enthaltenen Kohlenhydrate werden im Verdauungstrakt in Traubenzucker gespalten. Dieser wird in den Körper aufgenommen und es kommt so zum Anstieg des Blutzuckerspiegels. Der Höhepunkt der Konzentration wird etwa nach einer Stunde erreicht und beginnt dann kontinuierlich zu sinken, bis eine Stunde später wieder ein Nüchternwert erzielt ist, den der Körper durch Ausschüttung von Insulin versucht wieder herzustellen.
In einem zweiten Versuch möchte ich beleuchten, welchen beachtlichen Einfluss schon geringe Veränderungen in der Nahrung mit sich bringen können. Am Beispiel drei verschiedener Brötchensorten (Mehrkorn-, Roggen- und Weizenbrötchen) teste ich, wie unterschiedlich sich doch diese beinahe identischen Produkte auf den Blutzuckerspiegel auswirken können oder ob überhaupt keine Unterschiede zu erwarten sind. Die Vorgehensweise ähnelt der des ersten Versuchs, jedoch nehme ich statt der Glukose jeweils in drei gesonderten Messungsreihen je ein Mehrkorn-, Roggen- oder Weizenbrötchen nach der Messung des Nüchternspiegels zu mir. Diesmal nehme ich wieder alle 15 Minuten eine Messung des Blutzuckerspiegels vor, jedoch über 2,5 Stunden, anstatt nur über 2 Stunden, um einen noch präziseren Verlauf der Entwicklung des Blutzuckerspiegels dokumentieren zu können. Die Messreihen zeigen sehr deutlich den unterschiedlichen Einfluss der Nahrungsmittel auf den Blutzuckerspiegel. Nach dem Verzehr des Mehrkornbrötchens bleibt der Blutzuckerspiegel in der ersten Stunde relativ konstant, es gibt nur geringe Schwankungen und der Blutzuckerspiegel fällt sogar noch für einige Zeit von 99mg/dl auf 95 mg/dl. Die Glukose gelangt nur sehr langsam in den Blutkreislauf; der Höhepunkt der Glukosekonzentration wird erst nach 105 Minuten erreicht und beträgt dann auch nur 114 mg/dl, dieser Wert unterscheidet sich kaum vom ursprünglichen Nüchternwert. Auch die enthaltenen Kerne bewirken durch ihren hohen Fett- und Ballaststoffanteil nur einen geringen Blutzuckeranstieg. Bereits die Messreihe, die die Blutzuckersteigerung nach Verzehr des Roggenbrötchens aufzeigt, verdeutlicht, dass die Glukose schnell in den Blutkreislauf gelangt und der Höhepunkt der Glukosekonzentration bereits nach 45 Minuten mit einem Wert von 126 mg/ dl erreicht wird; dieser Wert unterscheidet sich bereits deutlich vom ursprünglich gemessenen Nüchternwert. Hinzu kommt, dass sich der Blutzuckerspiegel nur sehr langsam wieder normalisiert und am Ende der Messungen einen anhaltenden Wert von über 100mg/ dl aufweist. Sehr deutliche Werte liefert die Messreihe nach dem Verzehr des Weizenbrötchens. Es enthält viel Glukose, die schnell in das Blut gelangt und somit den Blutzuckerspiegel sehr schnell ansteigen lässt. Auch hier wird der Höchstpunkt nach 45 Minuten erreicht und beträgt dabei beachtliche 155 mg/dl. Zu Beginn steigt der Blutzuckerspiegel bereits, im Gegensatz zu den anderen beiden Messreihen in großen Schritten an und fällt dann nach erreichen des Höhepunkts abrupt ab und sinkt daraufhin nur langsam. Auch nach 2,5 Stunde ist noch ein Wert von 108 mg/ dl zu messen.
0 min. 15 min. 30 min. 45 min. 60 min. 75min.
Mehrkornbrötchen 97mg/dl 99mg/dl 95mg/dl 101mg/dl 99mg/dl 105mg/dl
Roggenbrötchen 96mg/dl 104mg/dl 104mg/dl 126mg/dl 124mg/dl 119mg/dl
Weizenbrötchen 99mg/dl 115mg/dl 141mg/dl 155mg/dl 129mg/dl 125mg/dl
90 min. 105 min. 120 min. 135 min. 150 min.
111mg/dl 114mg/dl 111mg/dl 103mg/dl 96mg/dl
118mg/dl 116mg/dl 114mg/dl 108mg/dl 102mg/dl
123mg/dl 120mg/dl 117mg/dl 112mg/dl 108mg/dl
5. Ein Drill mit Diabetes
Diabetes mellitus ist eine Stoffwechselkrankheit, die nicht allein bei Menschen häufig auftritt, auch bei Primaten wird dieses Krankheitsbild beobachtet. Allein im Zoo Hannover waren bereits ein männlicher und ein weiblicher Drill, so wie ein weiblicher Mohrenmakak von dieser Krankheit betroffen.
5.1 Der Drill
Der Drill gehört zu einer der am meist bedrohten Affenart Afrikas. Der natürlich Lebensraum umfasst die Gebiete Nigeria, Kamerun, Gabun und die die Insel Bioko; insgesamt sind dies weniger als 500 000km². Durch das Eindringen der Menschen in den Lebensraum der Drills (Habitatverlust) beläuft sich der Bestand in freier Wildbahn auf weniger als 3000 Tiere, diese werden ebenso bevorzugt gejagt und als „Bush meat“ verkauft. Der Drill gehört der Gattung der Hundskopfaffen an, zu der auch Paviane, Makaken und Rhesusaffen gehören. Er zeichnet sich durch die rotblauen Gesäßschwielen beim Männchen aus, das Gesicht ist jedoch im Gegensatz zu dem des Mandrills schwarz und hat keine rotblauen Wangenpartien. Der Drill ist ein Allesfresser, er sucht seine Nahrung am Boden, die hauptsächlich aus Früchten, Nüssen, Pilzen und Insekten besteht.
5.2 Die ersten Symptome
Seit 1972 werden im Zoo Hannover erfolgreich Drills gezüchtet. Um diese Zucht fortzuführen gelang es im Jahr 2001 den damals neun Jahre alten und wild geborenen Drill „Sumbo“ aus Marokko einzuführen. Sumbo war von Anfang an ein sehr ruhiges und ausgeglichenes Tier und zeigte sich gegenüber Pflegern oder Artgenossen nie unbegründet aggressiv. Inzwischen hat Sumbo mit den drei Weibchen insgesamt neun Jungtiere gezeugt; da war es nicht verwunderlich, dass in der großen Gruppe zunächst ruhiger und zurückgezogener wurde und weniger am Gruppenleben teilnahm. Im Herbst 2004 nahm Sumbo deutlich an Gewicht ab und trank auffällig häufig und musste dem entsprechend oft urinieren. Ebenso war zu beobachten, dass er oft müde war und sich gegenüber seiner Umgebung abwesend, teilnahmslos und gleichgültig zeigte. Ein Urintest am 6. Dezember. 2004 zeigte hohe Glucosewerte an und bestätigte somit den Verdacht: Sumbo ist Diabetiker! Dies führt zu einem Abbau der Muskeln, damit Körper und Gehirn noch mit der Energie liefernden Glucose versorgt werden können. Das Tier
verliert deutlich an Gewicht und wird schlapp und lustlos. Sumbo wog am 21. Dezember. 2004 nur noch 20 kg, in Gefangenschaft ist jedoch ein Gewicht von bis zu 35 kg bei Männchen normal. Die Blutzuckerwerte lagen bei 17, 7mmol/l, normal sind hier bei einem Drill um die 2- 7,8mmol/l, ab einem Wert von 28mmol/l ist der Zustand lebensbedrohlich. Folgeschäden sind besonders die erhöhte Anfälligkeit für Infektionen, sowie Durchblutungsstörungen, die vor allem die Gliedmaßen betreffen und auch zu einer Schädigung der lebenswichtigen inneren Organe, Blindheit und Impotenz führen können. Es konnten keine Insulinreste in Sumbos Blut gefunden werden, was darauf hinweist, dass es sich um den genetisch bedingten Diabetes Typ 1 handelt. Das Insulin muss also direkt in den Körper gespritzt werden, da dieser es nicht mehr selbst produzieren kann.
5.3. Das Training
Zunächst wurde Sumbo regelmäßig von der Gruppe getrennt und ans Gitter gerufen. Es gab dafür eine Belohnung, in Form von Diabetikerbrot und ein akustisches Signal mit einem Plastik-Klicker, das als Bestärkung dienen sollte. Der Klick erfolgt genau in dem Moment, in dem das Tier das gewünschte Verhalten zeigt, denn es kann noch nicht wissen, welche Bewegung genau von ihm verlangt wird. Nachdem Sumbo nun auf Ruf kam, wollte man Ihn dazu bringen, sich ans Gitter zu setzen. Er wurde gerufen, aber es gab vorerst keinen Klick. Als er sich irgendwann setzte (eher aus Langeweile oder Bequemlichkeit), bekam er das Kommando „Sumbo Sitz“ und erst dann den Klick. Die Übung musste oft wiederholt werden, bis klar war welches das gewünschte Verhalten ist. Auch die gesteigerte Aufmerksamkeit und das Lob etwas richtig gemacht zu haben, sind Sumbo wichtig geworden. So hat Sumbo gelernt zu trainieren und auf Kommandos und Bestätigung bzw. Belohnung zu reagieren.
Damit Sumbo auch geführt werden konnte, wurde es am 8. Januar nötig die Arbeit mit einem Target zu beginnen. Dazu wurde ein Besenstiel in drei Teile gesägt und das vordere Ende farbig markiert. Auch wurden Utensilien, die im weiteren Lauf des Trainings benötigen würden, bereits eingebracht: die Pfleger zogen von Anfang an OP Handschuhe an und hatten das Target sowie den Pen (die Insulinspritze) in der Hand. Sumbo reagierte sehr nervös auf alle Veränderungen. Schon am 17. Januar konnte man ihn führen, d.h. er folgte dem Target und berührte es dann kurz mit der Nase an der Markierung.
Bald musste man feststellen, dass die Idee mit dem Klicker etwas unhandlich war, denn so hatte man keine freie Hand mehr, um die Spritze zu halten, wenn man in der einen Hand das Target und in der anderen den Klicker hält. Also wurden Hundepfeifen herangezogen. Um besser an Sumbo arbeiten zu können, musste am 20.Januar noch ein Sitzbrett installiert werden. Nun hieß es, Sumbo auf das Brett zu führen.
Er kam auf Kommando, setzte sich, wie er es gelernt hatte neben das Brett und war dann bald verärgert dass es keine Belohnung für diese perfekte Leistung gab.
Man hatte nicht bedacht, dass dies für ihn eine völlig neue Übung darstellte, man somit ein neues Kommando brauchte. Man gab jetzt das Kommando „Sumbo Platz\" und keine Beachtung wenn er die alte Übung ausführte. Wichtig ist bei einem solchen Training, dass jede Trainingseinheit positiv beendet wurde. Entweder mit einer neuen Übung, die erfolgreich ausgeführt wird oder mit einer leichteren Übung, die das Tier garantiert beherrscht. Mit Hilfe des Targets und kleineren Belohnungen gelang es, Sumbo auf das Brett zu lotsen und es gab sofort das Kommando „Sumbo Sitz“, einen langen Pfiff und 7 Stücke Brot als Belohnung. Für die schon bekannte Übung gab es inzwischen nur noch einen normalen kurzen Pfiff und 1-2 Stücke Brot. Es zeigte sich, wie wichtig es ist, dass die vorherigen Übungen wirklich gut beherrscht wurden. Zu diesem Zeitpunkt hat die Nadel Sumbo genug abgelenkt, da war es sehr gut, dass das Sitzen auf dem Brett gut trainiert war, dass es nicht mehr in Frage gestellt wurde. Er reagierte sehr nervös als er bemerkte, dass die Nadel in Richtung seines Körpers geführt wurde. Hatte man ihn dann die ersten Male berührt, wurde er sofort hellwach, drehte sich herum, um nach den Pflegern zu greifen oder versuchte ihnen das Target aus der Hand zu ziehen.
Das Nehmen einer Hautfalte am Bein wurde bereits eine Weile trainiert und er ließ es sich auch gut gefallen. Gleichzeitig übten man weiterhin seit dem 2.Februar ihm die Nadel in den Unterschenkel zu setzen. Am 17. Februar war es nun möglich, die Nadel langsam in seinen linken Unterschenkel zu führen und auch etwa zwölf Sekunden so zu verharren. Soviel Zeit benötigt das Insulin, um aus der Kanüle restlos in den Körper zu gelangen. Daraufhin probierte man es erstmalig mit Insulin. Das Ergebnis war jedoch denkbar negativ, denn kaum war die Nadel im Gewebe, fuhr Sumbo herum und wurde so aggressiv, dass das Training abgebrochen wurde. Es gab für bereits bekannte Trainingseinheiten wieder nur geringere Belohnungen und so arbeitete man wieder schrittweise an den Umgang mit der Nadel heran. Am 26.Februar saß Sumbo morgens in sich zusammengesunken und völlig apathisch gegen die Wand gelehnt und zeigte keine Reaktionen. In Rücksprache mit Dr. Knieriem entschied man, 3 Einheiten Insulin zu spritzen.
Daraufhin war es gar nicht mehr möglich, Sumbo in eine Hautfalte zu spritzen. Jedes Mal, wenn er die Nadel spürte, wurde er ausgesprochen aggressiv und es war letztendlich nicht möglich das Insulin zu injizieren. So mussten man entscheiden, ihn so zu trainieren, dass er sich das Insulin in den Muskel spritzen ließ. Auch hier reagierte er zunächst wieder sehr intensiv auf die Nadel und man beschloss, diese Trainingseinheit nur noch von einem Pfleger durchzuführen. Zunächst wurde er jedes Mal, wenn die Nadel ihn berührte aggressiv, wollte das Target in den Käfig ziehen, versuchte herauszugreifen oder brach das Training von sich aus ab. Stück für Stück gelang es dann, durch konsequent positive Bestärkungen, ihn wieder an die Nadel zu gewöhnen. Nach zwei Wochen kontinuierlicher und intensiver Arbeit, in der man die Nadel wieder an ihn heranführte, ließ er sich in den Unterschenkel spritzen und eine Woche später war er sicher darauf trainiert und auch andere Kollegen können ihn seit Anfang April spritzen (siehe dazu Anhang).
Am Ende des Trainings wird noch eine Urinprobe genommen. Dazu tritt ein Pfleger an das Gitter und gibt das Kommando: „püsch püsch\"- worauf Sumbo anfängt, Urin zu lassen (siehe dazu Anhang). Diese Trainingseinheit basierte zunächst auf Zufällen, man wartet so lange, bis er musste, gab dann das Kommando und einen langen Pfiff. Sumbo wird daraufhin mit dem Target wieder auf das Brett geführt, man steckt das Target in eine extra dafür angebrachte Halterung und gibt das Kommando „ Fest\", was für ihn bedeutet, die Nase fest ans Target zu drücken. So kann man in Ruhe mit einem Urinstick eine Probe nehmen ohne dass ein zweiter Pfleger nötig ist. Weiterhin versucht man nun Sumbo dahin zu trainieren, dass er seinen Fuß durch das Gitter steckt, damit man dort Blut abnehmen kann, um genauere Glucosewerte ermitteln zu können.
Seit Anfang Juni 2005 lässt sich Sumbo von fünf verschiedenen Kollegen trainieren. Es ist allen möglich, die gesamte Behandlung ohne Hilfe eines zweiten Pflegers durchzuführen. Sein Zustand hat sich durch das Insulin sowie die Diät deutlich verbessert. Er ist wieder ausgesprochen aktiv und hat wieder deutlich zugenommen und nimmt auch aktiv am Gruppenleben teil. Sumbos Äußeres hat sich wieder sehr zum positiven verändert. Seine Unterlippe, wie auch seine Flanken und sein Hinterteil sind gut durchblutet und leuchten wieder in vollen Farben.
5.4. Diabetesgerechte Ernährung beim Drill
Die Gruppe erhält weiterhin ihr normales Futter, bestehend aus Obst und anderen kohlenhydratreichen Lebensmitteln, es wird ausgeteilt, während Sumbo sein Training absolviert. Sumbo erhält stattdessen nach seinem Training etwas gekochtes Hühnerfleisch und eine Portion Gemüse. Er wird darauf geachtet, dass er besonders Nahrung zu sich nimmt, die sehr ballaststoffreich und schwer verdaulich ist, damit die Glucose langsamer ins Blut gelangt. Bei dem Gemüse richtet man sich nach dem Glykämischen Index, dieser unterscheidet Lebensmittel nach ihrer jeweiligen Blutzuckersteigernden Wirkung. Sumbo bekommt über den Tag fünf kleinere Mahlzeiten, so wie es auch bei Diabetikern anzustreben ist. Das normale Frühstück nimmt Sumbo zusammen mit der Gruppe ein und dann zweimal alleine direkt nach seinem Training und abends erneut eine Gemüsefütterung zusammen mit der Gruppe. Mittags bekommen die Tiere noch eine Zwischenmahlzeit in Form von Beschäftigungsfutter, das aus Erdnüssen oder Sonnenblumenkernen besteht, die besonders ölhaltig sind. 5
6. Schlussfolgerung
Im Laufe der Anfertigung meiner Facharbeit ist mir deutlich geworden, dass es eine Reihe von Gemeinsamkeiten zwischen Menschen und Primaten gibt, was die Erkennung, Behanglung und Ernährung bei der Stoffwechselkrankheit Diabetes anbetrifft.
Bei dem Insulin, das Sumbo gespritzt wird, handelt es sich um ein Langzeitpräperat aus der Humanmedizin, es muss nur einmal täglich gespritzt werden und nicht, wie viele andere Insulinarten jeweils vor der Mahlzeit. Ebenso ist die Insulinspritze, die in Aufbau und Größe einem Füller ähnelt, aus der Humanmedizin. Bei Menschen wird das Insulin normalerweise in eine Hautfalte gespritzt, da es dort ins Unterhautfettgewebe gelangt und so langsam an den Körper abgeben wird. Man wendet jedoch eine andere Methode bei dem ausgewachsenen Drillman an, denn es stellt ein ziemliches Risiko dar ihm eine Hautfalte zu ziehen und so wird ihm das Insulin in den Muskel gespritzt. Dies ist einfacher, allerdings birgt diese Methode auch einige Risiken für das Tier mit sich, denn sollte es direkt nach der Injektion zu Stress oder einer plötzlich erhöhten Durchblutung des Gewebes kommen, könnte das Insulin zu schnell in den Blutkreislauf gelangen und somit zu einer Unterzuckerung führen, da sich befindet zu viel Insulin im Körper befindet wird die Glucose zu schnell abgebaut und das Tier würde in einen diabetischen Schock fallen, der auch zum Tode führen kann.
Auch in der Ernährung gibt es Parallelen zwischen Mensch und Primat. Beide sollten fünf Mal täglich kleinere Mengen an Kohlehydrate zu sich nehmen, um den Blutzuckerspiegel möglichst konstant zu halten. Wenn sie statt dessen nur drei Mal täglich eine große Menge an Kohlehydraten zu sich nehmen würden, würde der Zuckerspiegel nach dem Essen stark ansteigen, und in den großen Pausen bis zu der nächsten Mahlzeit durch das Spritzen von Insulin wiederum deutlich abfallen.
Sowohl Mensch, als auch Primat können an den unterschiedlichen Formen von Diabetes erkranken, die sich meist durch Müdigkeit, Durst und häufiges Wasser lassen, bemerkbar machen.
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