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Wie verändert große Höhe den Stoffwechsel des Körpers?

Hinweis: Der folgende Artikel hilft Ihnen dabei: Wie verändert große Höhe den Stoffwechsel des Körpers?

Jetzt haben Forscher des Gladstone Institute die Ursache f√ľr dieses interessante Ph√§nomen gefunden. Ihre Studie zeigte, wie chronisch niedrige Sauerstoffwerte, wie sie in gro√üen H√∂hen auftreten, die Art und Weise ver√§ndern, wie der K√∂rper Zucker und Fette verstoffwechselt.

Diese in der Fachzeitschrift Cell Metabolism ver√∂ffentlichten Ergebnisse liefern neue Einblicke in die Stoffwechselunterschiede von Menschen, die in gro√üen H√∂hen leben, und ebnen den Weg f√ľr die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden f√ľr Stoffwechselerkrankungen.

Dr. Isha Jain, die leitende Autorin der Studie, sagt: ‚ÄěWenn ein Organismus niedrigen Sauerstoffwerten ausgesetzt ist, haben wir festgestellt, dass verschiedene Organe dieses Organismus ihre Brennstoffquellen und Energieproduktionswege auf unterschiedliche Weise √§ndern.‚Äú Wir hoffen, dass diese Erkenntnisse uns dabei helfen werden, Stoffwechselwege zu identifizieren, die au√üerhalb hypoxischer Umgebungen anwendbar sind.

Nachahmung des Lebens in großen Höhen

Auf Meeresh√∂he, wo ein Drittel der Weltbev√∂lkerung lebt, macht Sauerstoff etwa 21 % unserer Luft aus. Manche Menschen leben jedoch in H√∂hen √ľber 4500 Metern (entspricht der H√∂he von Gipfeln wie Mount Rainier, Mount Whitney und verschiedenen Gipfeln in Colorado und Alaska). Sauerstoff macht nur 11 % der Atemluft aus; Diese Menschen k√∂nnen sich anpassen und ohne Sauerstoff leben, was als Hypoxie bezeichnet wird.

Forscher, die die Auswirkungen von Hypoxie untersuchen, forschen normalerweise an im Labor isolierten Zellen oder in Krebstumoren, denen oft Sauerstoff fehlt. Janes Forschungsgruppe wollte untersuchen, wie sich eine langfristige Hypoxie auf die Organe des Körpers auswirkt.

Ayush Maida, der Erstautor dieser Arbeit, sagt: ‚ÄěWir wollten die Stoffwechselver√§nderungen bestimmen, die zur Anpassung von Organen an Hypoxie f√ľhren.‚Äú Wir dachten, dies k√∂nnte Aufschluss dar√ľber geben, wie diese Anpassung gegen Stoffwechselerkrankungen wirkt.

In dieser Studie platzierten Forscher erwachsene M√§use in Druckkammern mit 21 %, 11 % oder 8 % Sauerstoff. Diese Sauerstoffmenge ist die Menge, in der sowohl Menschen als auch M√§use √ľberleben k√∂nnen. Drei Wochen lang √ľberwachten die Forscher das Verhalten der Tiere, √ľberwachten ihre Bluttemperatur, ihren Kohlendioxid- und Glukosespiegel und untersuchten mithilfe von Positronen-Emissions-Tomographie-Scans (PET), wie ihre verschiedenen Organe N√§hrstoffe nutzten.

Kraftstoffumverteilung

Während der ersten Tage der Hypoxie bewegten sich Mäuse, die bei 11 % oder 8 % Sauerstoff lebten, weniger und waren stundenlang völlig sesshaft. Am Ende der dritten Woche hatten sich ihre Bewegungsmuster wieder normalisiert. Ebenso war die Menge an Kohlendioxid im Blut, die abnimmt, wenn Mäuse oder Menschen schneller atmen, um mehr Sauerstoff aufzunehmen, in diesem Experiment zunächst reduziert, normalisierte sich aber nach drei Wochen wieder.

Allerdings schien der Stoffwechsel dieser Tiere durch Hypoxie dauerhaft ver√§ndert zu sein. Bei Tieren in hypoxischen K√§figen sanken der Blutzuckerspiegel und das K√∂rpergewicht, und keines kehrte auf die Werte vor der Hypoxie zur√ľck. Diese stabilen Ver√§nderungen spiegeln im Allgemeinen das wider, was bei Menschen beobachtet wurde, die in gro√üen H√∂hen leben.

Als die Forscher die PET-Scans jedes Organs analysierten, entdeckten sie auch Ver√§nderungen in der Stabilit√§t. Der K√∂rper ben√∂tigt eine gro√üe Menge Sauerstoff f√ľr den Stoffwechsel von Fetts√§uren (den Bausteinen von Fett) und Aminos√§uren (den Bausteinen von Proteinen). Im Gegensatz dazu wird weniger Sauerstoff ben√∂tigt, um den Zucker Glukose zu verstoffwechseln. Diese Studie zeigte, dass Hypoxie in den meisten Organen zu einem erh√∂hten Glukosestoffwechsel f√ľhrte, was vermutlich eine Reaktion auf Sauerstoffmangel war. Die Wissenschaftler fanden jedoch heraus, dass die Glukoseaufnahme in braunem Fett und Skelettmuskeln verringert war, zwei Organen, von denen zuvor bekannt war, dass sie einen hohen Glukosestoffwechsel aufweisen.

‚ÄěVor dieser Studie bestand die Hypothese auf diesem Gebiet, dass bei niedrigem Sauerstoffgehalt der Stoffwechsel des gesamten K√∂rpers Sauerstoff effizienter nutzt, was bedeutet, dass der K√∂rper mehr Glukose und weniger Fetts√§uren und Aminos√§uren verbrennt‚Äú, sagt Jain. Wir haben gezeigt, dass einige Organe mehr Glukose verbrauchen, andere jedoch stattdessen Glukose speichern.

Zu den anhaltenden Auswirkungen der bei M√§usen beobachteten Langzeithypoxie geh√∂rten ein verringertes K√∂rpergewicht und ein verringerter Glukosespiegel, die mit einem geringeren Risiko f√ľr Krankheiten, einschlie√ülich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, beim Menschen verbunden sind. Das Verst√§ndnis, wie Hypoxie zu diesen Ver√§nderungen beitr√§gt, k√∂nnte zur Entwicklung neuer Medikamente f√ľhren, die diese positiven Wirkungen nachahmen.

Wir sehen bereits, dass Sportler in der Höhe trainieren, um ihre sportliche Leistung zu verbessern.

In Zukunft könnten wir den Menschen empfehlen, mehr Zeit in der Höhe zu verbringen, um ihre Gesundheit zu verbessern, schlussfolgerten die Forscher.

(Bildunterschrift: Ein Team von Wissenschaftlern am Gladstone Institute hat gezeigt, wie niedrige Sauerstoffwerte √ľber l√§ngere Zeitr√§ume die Zucker- und Fettverbrennung von M√§usen beeinflussen k√∂nnen.)