D-Mannose: Mehr als nur ein Zucker?

Zucker genießt nicht unbedingt den besten Ruf. Zu viel davon soll schlecht für die Zähne sein, dick machen und ganz allgemein eine ungünstige Ernährung zu fördern. Für den gemeinen Haushaltszucker, allzu großzügig mit allen Speisen eingenommen, mag das zutreffend sein. Doch die Welt der Zucker ist sehr viel vielfältiger; ihr entstammen einige der wichtigsten Bausteine des Lebens. Wie unterschiedlich die Funktionen des Zuckers sein können, zeigt sich am Beispiel der D-Mannose.


Ob die drei sich mit Mannose auskennen?
Ob die drei sich mit Mannose auskennen?

D-Mannose – ein Zuckerbaustein

Bei D-Mannose handelt es sich um einen Einfachzucker, also einen einzelnen Zuckerbaustein. Ein kurzer Blick auf die Chemie: Einfachzucker bestehen aus einer Kohlenstoffkette, deren Länge von zwei bis neun Kohlenstoffatomen reicht. Sie enthalten außerdem mindestens eine Carbonylgruppe, sowie eine Hydroxygruppe. Die Hydroxygruppen – bestehend aus einem Sauerstoffatom (O) und einem Wasserstoffatom (H), daher auch OH-Gruppe genannt – können entlang dieser Kette unterschiedlich räumlich angeordnet sein. Stellt man sich die Kette linear vor, können die OH-Gruppen links oder rechts der Kette stehen. Befindet sich die OH-Gruppe, die am weitesten vom Zentrum des Moleküls entfern ist, auf der linken Seite, spricht man von L-Konfiguration. Befindet sie sich auf der rechten Seite, liegt eine D-Konfiguration vor. Mannose kommt, wie die meisten anderen Zucker, natürlicherweise nur in der D-Konfiguration vor. Die L-Form lässt sich synthetisch herstellen, spielt aber in der Natur keine Rolle. Wenn von Mannose die Rede ist, ist daher üblicherweise immer D-Mannose gemeint. Zu den Eigenschaften der Zucker zählt, dass sie sowohl als Kette, als auch in Form einer Ringstruktur vorkommen können. Zusammen mit ihrer Bindungsfähigkeit sind sie dadurch in der Lage, als Baustein für sehr komplexe Moleküle zu dienen.

Einfachzucker und Mehrfachzucker – Warum sind sie so wichtig?

Monosaccharide, wie Mannose, können sich leicht miteinander verbinden und werden dann als Mehrfachzucker oder Polysaccharide bezeichnet. Glucose und Fructose – auch bekannt als Traubenzucker und Fruchtzucker – sind typische Einfachzucker. Sind sie verbunden, bilden sie den Zweifachzucker Saccharose, unseren Haushaltszucker. Glucose ist der wichtigste Energielieferant aller tierischen Lebewesen und – ein anderes Wort für die unterschiedlichen Zucker – das häufigste Kohlenhydrat. Aus Glucose setzt sich außerdem die Cellulose zusammen, der wichtigste Bestandteil aller pflanzlichen Zellwände und das am häufigsten vorkommende Polysaccharid. Auch in tierischen Zellwänden sind unterschiedliche Zuckerbausteine zu finden. Zucker ist also nicht nur Energielieferant und Dickmacher, sondern ein bedeutender Baustein des Lebens. Je nach Erscheinungsbild werden die unterschiedlichen Zuckerarten auch unterschiedlich verstoffwechselt. Mit Cellulose können wir Menschen nicht viel anfangen. Stärke dagegen, ebenfalls ein Polysaccharid aus Glucosebausteinen, geht direkt auf die Hüfte.

Die chemische Struktur von D-Mannose und L-Mannose.
Die chemische Struktur von D-Mannose und L-Mannose.

Mannose als Zuckerersatz

Damit ist dann auch wieder der Bogen zur Mannose gespannt. Diese ist nämlich nahezu baugleich mit Glucose, allerdings hier und da spiegelverkehrt. Diese Abweichungen reichen aus, dass Mannose immer noch süß schmeckt – sie erreicht fast 60 Prozent der Süßkraft von Glucose – aber größtenteils wieder über den Darm und mit dem Urin ausgeschieden wird. Mannose ist somit sogar als Zuckerersatz für Diabetiker geeignet.

Bedeutung von Mannose als Glykoprotein in der Zellwand

Der menschliche Körper ist in der Lage Mannose und andere Einfachzucker aus Glucose oder Fructose selbst zu gewinnen. Dies ist nötig, da den Monosacchariden eine bedeutende Rolle beim Aufbau der äußeren Zellwände zukommt. Dort binden sie an Proteine und bilden sogenannte Glykoproteine und auch Glykolipide (griechisch, glykos = süß). Diese äußerste Schicht der Zellen wird auch Gykokalix genannt. Sie schützt die Zelle vor Austrocknung, hält Fremdkörper fern und verhindert die Selbstverdauung im Darmepithel. Durch ihre Fähigkeit, Wasser zu binden, ist die Glykokalix in der Lage, eine Schleimschicht zu bilden. Von besonderer Bedeutung ist dies vor allem im Darmepithel und im Urothel der Blase. Dort ist eine intakte Schleimschicht beispielsweise beteiligt an Abwehr von Bakterien. Die Glykokalix steht außerdem in Kontakt mit den Antikörpern des Immunsystems und hilft so bei der Erkennung körperfremder Stoffe. Zudem ist die Zusammensetzung der Glykokalix von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Das zeigt sich unter anderem in der Blutgruppe. Diese wird nämlich durch die Beschaffenheit der Glykokalix der roten Blutkörperchen bestimmt.

Zucker in der aktuellen Forschung

Aufgrund der unterschiedlichen Einflüsse der verschiedenen Zuckerbausteinen auf unser Leben, hat sich in den vergangenen Jahren mit der Glykobiologie ein ganzer Forschungszweig entwickelt, der sich mit den komplexen biochemischen Prozessen der Saccharide befasst. Aus diesem noch jungen Forschungsgebiet sind in Zukunft spannende Erkenntnisse über die zell- und molekularbiologischen Abläufe unseres Körpers zu erwarten. So möchten wir ihnen gerne nahelegen sich in dieses Thema zu vertiefen. Allein zu einem einfachen Zucker wie D-Mannose bietet das Internet umfangreiche Informationen.