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«Titel der Diplomarbeit Untersuchungen zur physiologischen Nahrungsspezialisierung bei Petaurus breviceps Verfasser Dimitri GÜL angestrebter ...»

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Mabinlin II: Es hat eine Süßkraft, die mehr als 4000 fache von der des Zuckers ist und von den reifen Samen einer Pflanze namens Capparis masaikai Levl aus dem südlichen China gewonnen wird. Es besteht aus A-und B-Ketten, die durch vier Disulfid-Brücken vernetzt sind, was bei allen bekannten süßen ProteinStrukturen der Fall ist (Li et al., 2008).

Brazzein: Dieses Protein besteht aus 53 Aminosäuren und wird auch aus den essbaren Früchten der Pflanze Pentadiplandra brazzeana Baillon aus Afrika aber auch im Labor zum Beispiel aus der Expression der Escherichia coli gewonnen und ähnlich süß wie Saccharose (Assadi et al., 2008).

Monellin: Es besitzt zwei Ketten (A und B Monellin), die insgesamt aus 96 Aminosäuren bestehen und eine Verknüpfung mit einem Gly-Phe Dipeptid haben. Ihre Süßkraft übertrifft die von der Saccharose 1500-2500-mal. Es wird aus Discoreophyllum cuminsii isoliert und wird auch durch die Expression und Sekretion des Bakteriums Bacillus subtilis gewonnen (Spadaccini et al., 2001;

Chen et al., 2007).

Curculin: Es besteht aus zwei identischen Untereinheiten (Homodimer) und wird von den Früchten der Pflanze Curculigo latifolia aber auch durch die Expression aus Escherichia coli gewonnen.

Neoculin: Es hat den gleichen Ursprung wie Curculin aber es besteht aus zwei unterschiedlichen Untereinheiten (Heterodimer); eine davon ist die saure, glykosylierte Untereinheit mit 113 Aminosäureresten und die andere ist das Monomer Curculin selbst ( Suzuki et al., 2004).

Miraculin (Geschmack modifiziertes Protein): Dieses eigentlich geschmacklose Protein wird aus der Wunderbeere Synsepalum dulcificum/Sideroxylon dulcificum oder durch Expression an Transgenen des Kopfsalats gewonnen (Sun et al., 2006). Die Geschmack-modifizierten Proteine ändern den sauren in einen süßen Geschmack, so dass sauer schmeckende Nahrungsmitteln süß empfunden werden (Burdach, 1988).

Über die Kurzkopfgleitbeutler ist nicht bekannt, ob sie die süßen Proteine auch erkennen würden. Aber es ist anzunehmen, dass sie es können, da die Geschmackswahrnehmung der süßen Proteine (auch für den Geschmack Umami) über die geschmackspezifische GPCR (G-protein coupled receptors) hT1R1 und T1R3 erfolgt, das zumindest auf eine der Protein-Ketten reagiert (Li et al., 2008b), während die Wahrnehmung des süßen Geschmacks über zwei anderen Domänen hT1R2 und T1R3 erfolgt (Sainz et al., 2007).

5.2. Geschmacksschwellen für die Zuckersorten

Bei den Versuchen mit den Geschmacksschwellen mit 1 %iger Lösung war auch eine Drängelei zu beobachten, die bei 20 %igen Lösungen auch beobachtet wurde. Daraus konnte man schließen, dass die Tiere den Süßgeschmack der 1%igen Lösung noch gut wahrnehmen konnten, und zwar dermaßen, dass sie dafür drängelten. Ich selbst habe die Lösung probiert und es kam mir nicht süß vor. Nach weiteren Versuchen fand ich heraus, dass die Tiere niedrigere Konzentrationen, die zwischen 0,2 und 0,25 % liegen, noch wahrnahmen.

Untersuchungen bei Menschen zeigten, dass es keine Unterschiede bezüglich der Geschmackserkennung und Schwellenwerte der Saccharose zwischen der Geschlechtern gibt (Chang et al., 2006). Aber die Präferenz der Weibchen auf süße Nahrungsmittel ist durch hormonelle Schwankungen in dem gesamten Fortpflanzungszyklus betroffen. Bei Ratten kann sich die Präferenz für süße Speisen durch Östrogen-Zugabe ändern. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass ovariektomierten weiblichen Ratten weniger von Saccharose-Lösungen trinken, wenn ihnen Östrogen verabreicht wird, das heißt bei ihnen ist die Geschmacksschwelle für Saccharose erhöht. Dabei wird die Präferenz für weniger konzentrierte Saccharose-Lösungen verringert. Eine alternative Erklärung wäre, dass das Östrogen die Fähigkeit beeinträchtigt, eine verdünnte Saccharose-Lösung zu erkennen (Curtis et al., 2005). Ob bei Kurzkopfgleitbeutlern eine hormonelle beziehungsweise saisonale Schwankung der Präferenzen für die Geschmacksschwelle vorhanden ist, liegt noch in keiner Arbeit vor. Noch dazu ist nicht bekannt, ob es geschmackspezifische Unterschiede bei den Geschlechtern bezüglich oben geführter Parameter gibt.

Einige Metalle und Metallverbindungen wirken auf die Geschmacksschwelle auch. Zum Beispiel senkt das fünfwertige Vanadium in der Verbindung Ammonium-Vanadat die Geschmacksschwelle der Saccharose bei Menschen.

Ammonium allein hat keine Auswirkungen auf der Geschmacksschwelle. Daher ist die Senkung der Geschmacksschwelle auf dem fünfwertigen Vanadium zurückzuführen. Untersuchungen mit dem vierwertigen Vanadium in VanadiumSulfat Verbindung änderte nichts bei der Schwelle der Empfindlichkeit der Saccharose (Nagai et al., 2006). Über dieses Thema liegen auch keine Daten für Kurzkopfgleitbeutler vor.

Pasquet et al. (2006) fanden heraus, dass die Geschmackserkennung bei Menschen vor oder nach einer Mahlzeit keine signifikanten Unterschiede zeigte.

Aber was Katsuura et al. (2005) in ihrer Arbeit nachwiesen, zeigt, dass sich eine gewisse Beleuchtungsstärke auf die Geschmacksschwelle auswirken könnte. Bei der geringeren Beleuchtungsstärke sank die Empfindlichkeit gegenüber süßem beziehungsweise bitterem Geschmack, während sich die Sekretion von Speichel erhöhte. Wenn es auch bei den Kurzkopfgleitbeutlern der Fall ist, dann sollte es wegen der nocturnalen Lebensweise der Tiere umgekehrt sein. Dann sollte bei der geringen Beleuchtungsstärke die Empfindlichkeit der Tiere höher sein.





5.3. Erkennung von künstlichen Zuckerersatzstoffen

Jährlich werden ca. 50.000 Tonnen Zuckerersatzstoffe von Menschen konsumiert. Mittlerweile sind in der Nahrungsindustrie die Zuckerersatzstoffe nicht mehr wegzudenken. Viele Menschen erkennen die mit Süßstoffen gesüßten Nahrungsmittel nicht mehr oder sind überhaupt nicht imstande, diese zu unterscheiden. Für manche Menschen schmecken die mit Süßstoff gesüßten Nahrungsmittel –sogar die genetisch veränderten Früchte mit Süßstoffzusatz– besser, wie ein Versuch für Präferenz mit künstlich gesüßten Wassermelonen mit niedrigen Zuckergehalt (die eigentlich für Diabetiker gedacht war) zeigte. Die Akzeptanz dieser Früchte ist sowohl bei Jugendlichen als auch bei Erwachsenen dokumentiert (Collins et al., 2006).

Die Ergebnisse der Arbeiten über Nebenwirkungen der Süßstoffe sind umstritten. Während nach einigen Befunden die negativen Wirkungen durch toxische Effekte von Saccharin wie Blasendistention, erhöhte Osmolalität im Urin und Blasenkrebs beim Menschen erzeugen (Tripathi et al., 2006) und der Süßstoff Xylit bei Hunden nachhaltige, Insulin-vermittelte Blutzucker-senkende Probleme verursacht (Cope, 2004), zeigten andere Untersuchungen, dass das Sacharin zu besseren Funktionen der Verdauung bei Ratten beitragen kann (Furudono et al., 2006), während bei Rindern keine Nebenwirkungen festgestellt wurden (McMeniman et al., 2006).

Meine Versuche mit Süßstoffen an Kurzkopfgleitbeutlern brachten die Ergebnisse, dass diese Tiere die Pipetten mit Süßstoff-Lösungen erkannten und sie vermieden. Aber was nicht beantwortet werden konnte, war die Frage, ob die Tiere die Süßstoffe in der Nahrung erkennen können. Dafür muss man den Tieren die Süßstoffe nicht in den Pipetten als Lösung anbieten, sondern als Bestandteil ihrer Nahrung. Man könnte z.B. den Süßstoff in Naturjogurt verrühren oder damit einen Kuchen backen. Als Kontrolle könnte man diese Nahrungsmittel mit einer der Zuckersorten vorbereiten. Dann sollten diese den Tieren zur Unterscheidung angeboten werden. Wenn die Tiere diese Nahrungsmittel akzeptieren, dann wäre eine Untersuchung der Nebenwirkungen über die Gesundheit der Kurzkopfgleitbeutler möglich.

Der Süß-Rezeptor-Heterodimer hT1R2 und hT1R3 auf der menschlichen Zunge reagiert auch mit Süßstoffen, so dass diese auch süß empfunden werden. Die Transmembran- Domäne hT1R3 bindet sich beispielsweise an dem Süßstoff Cyclamat. Aber die süße Wahrnehmung der Zuckerersatzstoffe erfolgt nicht bei allen Wirbeltieren gleichermaßen. Der Süß-Rezeptor (mT1R2 und mT1R3) der Mäuse reagiert nicht auf Cyclamat (Jiang et al., 2005a). Die Lactisole interagieren mit hT1R3 und hemmen den süßen Geschmack von Zucker, Eiweiß, Süßungsmitteln und künstlichen Süßstoffen bei Primaten und Menschen, während es keinen Einfluss auf Reaktionen der Süß-Rezeptoren der Nager hat (Jiang et al., 2005b).

Deswegen ist bei Kurzkopfgleitbeutlern eine anatomische Untersuchung notwendig, um die Unterschiede der Geschmackrezeptoren festzustellen. Wenn die Untereinheiten der Geschmacksrezeptoren gleich wie die von Menschen sind, könnten vielleicht die Verzweigungen und/oder die Bindungsstellen dieser Proteine anders sein. Dafür könnten genetische Untersuchungen an Genen hilfsreich sein, die für diese Rezeptoren kodieren.

Saccharin schmeckt manchen Menschen bitter. Es ist die Folge der Empfindlichkeit der Rezeptoren für bitter (hT2Rs oder TAS2Rs). Das Gen-Allel hT2R43 macht Menschen sehr sensibel auf die Bitterkeit der natürlichen pflanzlichen Verbindungen Aloin und Säure. Den Menschen, die nicht über dieses Allel verfügen, schmecken diese Verbindungen in geringen Konzentrationen nicht. Das gleiche Gen-Allel hT2R43 macht Menschen für die Bitterkeit eines künstlichen Süßstoff –Saccharin– empfindlicher. Darüber hinaus sind bei einem eng verwandten Gen-Allel (hT2R44) auch mehr Menschen empfindlich auf die Bitterkeit von Saccharin (Pronin et al., 2007). Das könnte auch eine Erklärung dafür sein, warum die Tiere das Saccharin vermieden.

Vielleicht schmeckte es ihnen auch bitter und vermied es, was von einem Tier, das sich von süßen Nahrungsmitteln ernährt, auch zu erwarten ist.

Nahrungsmittel, die Aspartam enthalten, sollten von Phenylketonurie-Patienten nicht unbedenklich konsumiert werden, da die Zersetzung vom Aspartam in hoher Temperatur, niedrigen pH-Bedingungen und langer Aufbewahrungszeit steigt (Hsieh & Chen, 2007); dann wirkt das entstandene Phenylalanin gesundheitsschädlich. Aber nicht nur bei Phenylketonurie-Patienten sind gesundheitliche Schäden durch Aspartam zu erwarten. Beim Verabreichen von Aspartam an den Ratten hatten die Tiere viele Nebenwirkungen und Krankheiten wie zum Beispiel bösartige Tumore bei Männchen, eine erhebliche Zunahme der Inzidenz von Lymphomen/Leukämien bei beiden Geschlechtern, Anstieg der Inzidenz von Mamma-Karzinom bei Weibchen. „The results of this carcinogenicity bioassay confirm and reinforce the first experimental demonstration of Aspartams multipotential carcinogenicity at a dose level close to the acceptable daily intake for humans. Furthermore, the study demonstrates that when life-span exposure to Aspartam begins during fetal life, its carcinogenic effects are increased” (Soffritti et al., 2007).

Nach Konen et al. (2003) hat Aspartam keine Auswirkungen auf Lernen und Gedächtnis der erwachsenen Ratten. Und bei Mäusen wurden folgende Auswirkungen festgestellt: “The results showed an increase in gene expressions concerning all the investigated genes especially in organs with a high

proliferation rate: lymphoreticular organs, bone-marrow and kidney. Conclusion:

Aspartame has a biological effect even at the recommended daily maximum dose” (Gombos et al., 2007). Im Gegensatz zu diesen Ergebnissen sehen Wade et al. (2007) keine Gefahren vom Aspartam, nachdem sie mit Rhesus-Affen Versuche bezüglich ihrer Konzentrationsfähigkeit unternahmen und sie schlussfolgerten folgendermaßen: „A normalized demand analysis revealed that aspartame is a more elastic commodity than food and drug reinforcers“.

Obwohl die oben geführten Arbeiten auf die schädliche Wirkungen von Aspartam hinweisen, zeigte die Arbeit von Lim et al. (2006), dass Aspartam kein höheres Risiko für Gehirnkrebs oder -tumore bei den Menschen darstellt.

Wegen der Unstimmigkeiten über den Nebenwirkungen von Aspartam, entschied ich mich dafür, diesen Süßstoff bei meinen Versuchen nicht zu verwenden.

Neben süß schmeckenden Proteinen gibt es auch süße Verbindungen, die in der Natur vorkommen aber keinen, beziehungsweise einen niedrigen Nährwert besitzen. Eine davon wird aus der Pflanze Stevia rebaudiana gewonnen, die Glykosid basierte aktive Verbindungen (Steviosid und andere) besitzt und 200mal süßer als Zucker empfunden wird. Solche Verbindungen werden als Alternative zu Zucker verwendet, von der vor allem die Diabetiker profitieren. Die wohltuende Wirkung von Stevia bietet einen Ausweg zum süßen Leben ohne Gesundheitsrisiken (Das & Dang, 2005). Ein anderer Vertreter dieser Verbindungen ist „Rebiana“ zu nennen, das ebenfalls natürlich vorkommt und keine Kalorien hat aber eine Süßkraft von 200-300-mal höher als die der Saccharose besitzt (Prakash et al., 2008).

Es wäre auch interessant, die Präferenz der Tiere gegenüber diesem natürlich vorkommenden Süßstoff zu untersuchen. Wären die Tiere auch imstande, diesen zu erkennen und dann zu ignorieren, dann könnte man schlussfolgern, dass die Tiere gezielt Nahrungsmittel mit hohem Energieinhalt suchen und diese konsumieren.

6. Literaturverzeichnis

• ASSADI, Porter Fariba M.; PATRY, Sammy; MARKLEY, John L. (2008).

Efficient and rapid protein expression and purification of small high disulfide containing sweet protein brazzein in E-coli. Protein Expression and Purification: 58 (2): 263-268.

• BARBER-MEYER, Shannon M. (2007). Photopollution impacts of the nocturnal behavior of the Sugar Glieder (Petaurus breviceps). Pacific Conservation Biology: 13 (3): 171-176.

• BRADLEY, A. J. & STODDART D. M. (1993). The dorsal paracloacal gland and its relationship with seasonal changes in cuteneouscent gland morphology and plasma androgen in the marsupial sugar glider (Petaurus

breviceps: Marsupialia: Petauridae). Journal of Zoology (London): 229 (2):

331-346.

• BRADLEY, A. J. & STODDART D. M. (1997). Plasma androgen, social position, and response to GnRH in the marsupial sugar glider (Petaurus

breviceps Marsupialia: Petauridae). Journal of Zoology (London): 241 (3):

579-587.

• BURDACH, J. Konrad (1988). Geschmack und Geruch. Gustatorische, olfaktorische und trigeminale Wahrnehmung. Hans Huber Verlag, Bern, Stuttgart, Toronto, 1988.

• CARTHEW, Susan M. (1993). An assessment of pollinator to Banksia spinulosa. Australian Journal of Ecology: 18 (3): 257-268.



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