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Glycitein

Glycitein gehört als sauerstoffhaltiges Isoflavon zur großen Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe. Dabei handelt es sich um bioaktive Substanzen mit gesundheitsfördernder Wirkung, sogenannte "anutritive Inhaltsstoffe" [11, 28].

Biochemie – Phytoöstrogen

Chemisch gesehen basiert Glycitein auf der Struktur des Phenols und zählt daher zu den Polyphenolen. Es handelt es sich um ein Molekül mit der Summenformel C16H12O5, das zwei OH-Gruppen (Hydroxyl) und eine sauerstoffenthaltende Gruppe (Methyl) gebunden hat [11, 15, 18, 25, 33].

Die molekulare Struktur von Glycitein ähnelt der dem weiblichen Geschlechtshormon Östradiol (Steroidhormon). Dies befähigt Glycitein zur Interaktion mit Östrogenrezeptoren (ER) [1, 2, 4, 11, 15, 21, 25, 28]. Es sind zwei humane ER-Subtypen zu unterscheiden – ER-alpha und ER-beta (ß), die die gleiche Grundstruktur besitzen, aber in unterschiedlichen Geweben lokalisiert sind [6].

Die ER-alpha-Rezeptoren (Typ I) befinden sich hauptsächlich in der Gebärmutterschleimhaut (Endometrium), der Brust- und den Eierstock (Ovarien)-Zellen, im Hoden (Testes) sowie im Hypothalamus, einem Abschnitt des Zwischenhirns [13, 39], während die ER-ß-Rezeptoren (Typ II) vor allem in Niere, Gehirn, Knochen, Herz, Lunge, Darmschleimhaut (Darmmukosa), Prostata und in zum Gefäßlumen hin gerichtete Zellen der innersten Wandschicht von Lymph- und Blutgefäßen (Endothel) nachweisbar sind [3, 11].

Isoflavone binden bevorzugt an die ER-ß-Rezeptoren, wobei die Bindungsstärke (Bindungsaffinität) von Glycitein niedriger ist als die von Genistein, Daidzein und Equol - einem durch Darmbakterien aus Daidzein synthetisiertes Isoflavandiol [1, 2, 21, 25]. Untersuchungen außerhalb eines lebenden Organismus (in-vitro) mit Sojabohnenextrakten zeigen neben einer deutlichen Interaktion mit Östrogenrezeptoren auch eine Bindungsstärke (Affinität) der Isoflavone zum Progesteron- und Androgenrezeptor [11].

Wirkung im Körper

Aufgrund des hormonellen Charakters zählt Glycitein zu den Phytoöstrogenen. Dessen östrogene Wirkung ist jedoch um den Faktor 100 bis 1.000 geringer als die des im Säugetierorganismus gebildeten Östradiols. Allerdings kann die Konzentration von Glycitein im Körper um ein Vielfaches über der des körpereigenen (endogenen) Hormons liegen [1, 2, 4, 11, 15, 17, 18, 25, 28]. Im Vergleich zu den Isoflavonen Genistein, Daidzein und Equol hat Glycitein eine schwach östrogene Aktivität [33].

Die von Glycitein vorherrschende Wirkung ist sowohl von der individuellen Menge zirkulierender körpereigener (endogener) Östrogene als auch von Anzahl und Typ der Östrogenrezeptoren abhängig. Bei erwachsenen Frauen vor der Menopause (prämenopausal), die einen hohen Östrogenspiegel aufweisen, entfaltet Glycitein eine weniger starke östrogene Wirkung, da das Isoflavon die ER für körpereigenes Östradiol blockiert. Im Kindesalter bis zur Pubertät und bei Frauen nach der Menopause (postmenopausal), bei denen der Östrogenspiegel erniedrigt ist, entwickelt Glycitein hingegen eine stärkere östrogene Wirkung [1, 2, 4, 11, 15, 25, 28].

Die gewebetypischen Effekte von Glycitein beruhen unter anderem auf Strukturänderungen am Rezeptor, die gewebespezifisch die Genausprägung (Genexpression) und die physiologische Antwort verändern (modulieren) können. In-vitro-Untersuchungen mit humanen Gebärmutterschleimhaut (Endometrium)-Zellen bestätigen die potentiell östrogene und antiöstrogene Wirkung von Isoflavonen an ER-alpha- beziehungsweise ER-ß-Rezeptoren [11, 21].

Demnach ist Glycitein als natürlicher sogenannter Östrogenrezeptormodulator (SERM - Selective Estrogen Receptor Modulator) zu klassifizieren [11, 28]. Diese, wie zum Beispiel Raloxifen, einem Medikament zur Behandlung von Knochenschwund (Osteoporose), führen zur Hemmung der ER-alpha- und Stimulation der ER-ß-Rezeptoren. Dies bewirkt beispielsweise am Knochen östrogenähnliche Effekte zur Prävention von Osteoporose und im Gegensatz dazu werden in reproduzierenden Geweben dem Östrogen gegenteilige (antagonisierende) Effekte ausgelöst (induziert), sodass das hormonabhängige Zellwachstum gehemmt wird [1, 2, 14, 21, 23, 31, 32, 38].

Vorkommen 

Glycitein wird ausschließlich von Pflanzen, vor allem von tropischen Hülsenfrüchten (Leguminosen), hergestellt (synthetisiert). Sojabohnen weisen den höchsten Gehalt an Glycitein auf (10-14 mg/100 g Frischgewicht), gefolgt von Tofu (0-5 mg/100 g Frischgewicht) und Sojamilch (0-2 mg/100 g Frischgewicht) [4, 9, 16, 22, 25, 27, 34, 37]. Von allen Isoflavonen der Sojabohne macht Glycitein einen Anteil von etwa 5-10 % aus [33]. Die höchsten Isoflavonkonzentrationen befinden sich direkt in oder unter der Samenschale – dort ist Glycitein um ein Vielfaches höher konzentriert als im Keimblatt (Kotyledone) [11, 16].

In westlichen Ländern ist der Verbrauch von Sojabohnen und daraus hergestellten Produkten traditionell niedrig. So beträgt in Europa und den USA die durchschnittliche Zufuhr an Isoflavonen < 2 mg pro Tag. In Japan, China und anderen asiatischen Ländern werden dagegen aufgrund des traditionell hohen Konsums von Sojaprodukten, zwischen 25-50 mg Isoflavone pro Tag aufgenommen.

Beispiele für derartige Sojaprodukte sind Tofu, einem aus Sojabohnen hergestellter Sojaquark beziehungsweise -käse, Tempeh, einem Fermentationsprodukt aus Indonesien, das durch Beimpfung von gekochten Sojabohnen mit verschiedenen Schimmelpilz-Arten entsteht, Miso, einer japanischen Paste aus Sojabohnen mit veränderlichen Anteilen von Reis, Gerste oder anderem Getreide, und Natto, einem japanischen Lebensmittel, das aus gekochten Sojabohnen hergestellt wird, die unter Einwirkung eines Bakteriums (Bacillus subtilis ssp.natto) gegärt (fermentiert) werden [7, 20, 28, 35].

Im pflanzlichen Organismus liegt das Phytoöstrogen vorrangig als Gylcitin an einen Zucker gebunden (Glycosid) vor und nur zum geringen Teil als Glycitein in freier Form, das heißt ohne eine Zuckerbindung (Aglycon) vor. In fermentierten Sojaprodukten, wie Tempeh und Miso, überwiegen die ungebundenen Moleküle, da der Zuckerrest durch die zur Gärung (Fermentation) eingesetzten Mikroorganismen enzymatisch abgespalten wird [8, 11, 16, 29].

Aufnahme 

Die Aufnahme (Resorption) von Glycitein kann sowohl im Dünndarm als auch im Dickdarm (Colon) erfolgen [1, 11, 29]. Während ungebundenes Glycitein über passive Transportprozesse (Diffusion) in die Schleimhautzellen (Mukosazellen) des Dünndarms aufgenommen wird, wird das an Zucler gebundene Glycitein zunächst durch Speichelenzyme, durch Magensäure beziehungsweise durch Enzyme (Glycosidasen) der Zellmembran im Dünndarm (Bürstensaummembran der Enterozyten) gespalten, um anschließend als freies Glycitein im Dünndarm passiv aufgenommen werden zu können.

Eine andere Möglichekit an Zucker gebundenes Glycitein aufzunehmen bietet der sogenannte Natrium/Glucose-Cotransporter-1 (SGLT-1). Dieser schleust Glucose und Natriumionen mittels eines gleichgerichteten Transports (Symport) in die Zelle ein [1, 11, 29, 30].

Im Dünndarm nicht aufgenommenes Glycitein wird im Dickdarm (Colon) nach Spaltung des an Zucker gebundenen Gylciteins durch spezifische Enzyme (Hydrolyse durch beta-Glucosidasen) der Darmbakterien (Bifidobakterien) [19] mittels passiven Transportes (Diffusion) in die Schleimhautzellen (Mucosazellen) aufgenommen.

Vor der Resorption können die ungebundenen Glyciteinmoleküle durch mikrobielle Enzyme verstoffwechselt (metabolisiert) werden. Dabei entsteht unter anderem das Isoflavon Daidzein, das in Equol (4´,7-Isoflavandiol) umgewandelt werden kann und in dieser oder seiner ursprünglichen Form gemeinsam mit anderen Stoffwechselprodukten des Glyciteins aufgenommen wird [4, 11, 29, 30]. Eine Antibiotikatherapie hat negative Auswirkungen sowohl auf die Anzahl (Quantität) als auch auf die Zusammensetzung (Qualität) der Dickdarmflora (Colonflora) und kann somit die Verstoffwechslung (Metabolisierung) von Glycitein beeinträchtigen [24].

Zudem spielt die Anwesenheit von Nahrungsfetten eine wesentliche Rolle. Fettsäuren dienen als Transportmittel fettlöslicher (lipophiler) Moleküle und stimulieren die Ausschüttung von Gallensäuren. Letztere sind im Darmtrakt (Intestinaltrakt) für die Bildung sogenannter gemischter Micellen, bestehend aus Gallensalzen und sowohl wasser- als auch fettlöslichen (amphiphilen) Lipiden, notwendig, die die Aufnahme fettlöslicher Stoffe in die Schleimhautzellen des Darms (intestinalen Mukosazellen) veranlassen. Da Glycitein fettlöslich ist, fördert die gleichzeitige Zufuhr von Nahrungsfetten die Aufnahme des Isoflavons [36].

Verfügbarkeit im menschlichen Organismus

Die Verfügbarkeit von Glycitein im Organismus (Bioverfügbarkeit) liegt zwischen 13-35 % [11, 28]. Okabe et al (2011) haben die Bioverfügbarkeit von Isoflavonen aus gegärten (fermentierten) (Aglykon-reich) und nicht fermentierten Sojabohnen (Glycosid-reich) untersucht und kamen zu dem Ergebnis, dass freies Glycitein im Vergleich zur an Zucker gebundenen Form schneller und in größerer Menge aufgenommen wird, zu einer signifikant höheren Konzentration im Blutserum führt und eine signifikant höhere Konzentration im Urin aufweist [26].

Neben der chemischen Bindungsform ist die Bioverfügbarkeit von Isoflavonen auch vom Alter abhängig [12]. So ist beispielsweise nach Halm et al (2007) die Aufnahmerate von Glycitein – gemessen an der Ausscheidungsrate der Nieren (renalen Exkretionsrate) – bei Kindern signifikant größer als bei Erwachsenen [12].

Transport und Verteilung im Körper

Aufgenommenes Glycitein und dessen Stoffwechselprodukte gelangen über die Pfortader zur Leber und werden von dort aus zu peripheren Organen und Geweben transportiert [16]. Über die Verteilung und Speicherung von Glycitein im menschlichen Organismus gibt es bislang wenig Erkenntnisse. In Studien mit Ratten, denen radioaktiv markierte Isoflavone verabreicht wurden, konnte gezeigt werden, dass diese bevorzugt in Brustgewebe, Eierstöcken (Ovarien) und Gebärmutter (Uterus) bei weiblichen Tieren und in der Prostata bei männlichen Tieren eingelagert werden [11, 16].

Gilani et al (2011) haben die Gewebeverteilung von Isoflavonen – Daidzein, Equol, Genistein, Glycitein – bei Ratten und Schweinen untersucht und fanden heraus, dass diese sowohl zwischen Geschlechtern als auch zwischen verschiedenen Spezies differiert [10]. So stieg bei männlichen Ratten die Isoflavon-Blutserumkonzentration nach Verfütterung eines Sojaproduktes signifikant höher an als bei weiblichen Ratten, während sich bezüglich in der Leber ein umgekehrtes Bild ergab.

Dabei wies Equol im Blutserum, in der Leber und der Brustdrüse der Ratten die höchsten Werte auf, gefolgt von Genistein, Daidzein und Glycitein. Bei den Schweinen waren in der Brustdrüse nur dann nennenswerte Isoflavonkonzentrationen – Daidzein, Equol – nachweisbar, wenn zum Sojaprodukt zusätzlich kristallines Genistein verabreicht wurde [10].

In den Geweben und Organen liegt Glycitein zu 50-90 % ungebunden als Aglycon vor, der biologisch wirksamen Form. Im Blutplasma ist hingegen ein Aglycongehalt von nur 1-2 % nachweisbar [16].

Die Isoflavon-Plasmakonzentration beträgt bei einer durchschnittlichen Mischkost etwa 50 nmol, während diese mit einer Kost, die reich an Sojaprodukten ist, auf etwa 870 nmol steigen kann [11]. Die maximale Isoflavonkonzentration im Blutplasma konnte circa 6,5 Stunden nach der Aufnahme von Sojaprodukten erreicht werden. Nach 24 Stunden waren praktisch keine Spiegel mehr nachweisbar [28].

Ausscheidung

Um Glycitein in eine ausscheidbare Form zu überführen, wird es in der Leber einer Umwandlung (Biotransformation) in zwei Phasen unterzogen [11, 16, 28].

  • In Phase I wird Glycitein zur Erhöhung der Löslichkeit durch das Einfügen einer OH-Gruppe (Hydroxylierung durch das Cytochrom-P-450-System)
  • In Phase II wird mit Hilfe von Enzymen Glucuronsäure, Sulfat und die Aminosäure Glycin auf die zuvor eingefügte OH-Gruppe von Glycitein übertragen, wodurch hauptsächlich ausscheidbare Verbindungen entstehen (Glucuronidierung) [5, 11]

Die Stoffwechselprodukte des Glyciteins werden primär über die Nieren und in geringem Umfang über die Galle ausgeschieden [5, 11]. "Die Galle betreffendes" (biliär) abgesondertes (sezerniertes) Glycitein wird im Dickdarm (Colon) durch bakterielle Enzyme verstoffwechselt und erneut aufgenommen. Damit unterliegt das Phytoöstrogen – ähnlich den körpereigenen (endogenen) Geschlechtshormonen (Steroidhormone) – einem Leber-Darm-Kreislauf (enterohepatisch) [11, 16].

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