Mannose und Glucose haben zwar die gleiche Summenformel (C? H?? O?), sind aber beide Aldosen und C-2-Isomere (d. h. die Hydroxygruppe am zweiten Kohlenstoffatom ist unterschiedlich ausgerichtet), ihre Stoffwechselwege und physiologischen Funktionen unterscheiden sich jedoch erheblich. Im Folgenden werden ihre Stoffwechselunterschiede aus verschiedenen Perspektiven detailliert verglichen:

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1. Intestinale Absorption

Glucose:

Effiziente Absorption: Der aktive Transport erfolgt haupts?chlich durch SGLT1 (Natrium-Glukose-Cotransporter 1) in den Epithelzellen des Dünndarmepithels. Die Absorptionsrate ist extrem hoch (> 95 %), wodurch es schnell in den Blutkreislauf gelangen und den Blutzuckerspiegel erh?hen kann.

Abh?ngig vom Natriumionengradienten.

Mannose:

Ineffiziente Absorption: haupts?chlich durch erleichterte Diffusion (m?glicherweise unter Beteiligung von Transportern der GLUT-Familie wie GLUT5 oder ?hnlichen Kan?len). Die Absorptionsrate ist sehr niedrig (ca. 10–20 %), und der gr??te Teil der nicht absorbierten Mannose gelangt in den Dickdarm und wird von Darmbakterien fermentiert oder mit dem Stuhl ausgeschieden.

2. In den Blutkreislauf gelangen

Glucose:

Nach der Absorption gelangt es direkt in den Pfortaderkreislauf und führt zu einem raschen Anstieg des Blutzuckerspiegels.

Mannose:

Die Absorptionsmenge ist gering, und die Mannosekonzentration im Blut ist extrem niedrig (die normale Nüchternplasmakonzentration betr?gt etwa 50 μmol/l, also deutlich weniger als 4–6 mmol/l Glukose). Die orale Verabreichung von Mannose verursacht keine signifikanten Schwankungen des Blutzuckerspiegels.

3. Erste Schritte der Gewebeaufnahme und des Stoffwechsels

Glucose:

Insulinabh?ngig: Die Aufnahme von Glukose in Muskeln und Fettgewebe ist stark von der Insulinsignalisierung (über den GLUT4-Transporter) abh?ngig.

Hexokinase/Glukokinase: Nach dem Eintritt in die Zellen wird es durch Hexokinase (HK) (systemisches Gewebe) oder Glukokinase (GK) (Leber) zu Glucose-6-phosphat (G6P) phosphoryliert. Dies ist das zentrale Molekül des Zuckerstoffwechsels.

Mannose:

Nicht insulinabh?ngig: Die Aufnahme ins Gewebe ist nicht insulinabh?ngig.

Mannokinase (MK): Wird haupts?chlich durch Mannokinase in der Leber (und in geringem Ma?e auch in anderen Geweben wie den Nieren) zu Mannose-6-phosphat (Man-6-P) phosphoryliert. Dies ist ein entscheidender geschwindigkeitsbestimmender Schritt im Mannose-Stoffwechsel.

Phosphomannose-Isomerase (PMI): Man-6-P wird durch Phosphomannose-Isomerase in Fructose-6-phosphat (F6P) umgewandelt. F6P ist ein Zwischenprodukt der Glykolyse.

4. Hauptstoffwechselwege

Glucose:

Energieversorgung durch Glykolyse: G6P kann in den Glykolyseweg eintreten, um Energie (ATP) zu produzieren.

Glykogensynthese: Die Synthese und Speicherung von Glykogen in Leber und Muskulatur.

Der Pentosephosphatweg: erzeugt NADPH und Ribose-5-phosphat (wird zur reduzierenden Biosynthese und Nukleotidsynthese verwendet).

Fettsynthese: Bei einem überschuss wird dieser in Fett umgewandelt.

Mannose:

Umwandlung in glykolytische Zwischenprodukte: Nach der Umwandlung von PMI in F6P kann es in den glykolytischen Weg eintreten (der letzte Teil kann in Glukose umgewandelt oder zur Energieversorgung vollst?ndig oxidiert werden).

Glykosylierungsvorl?ufer: Seine Hauptfunktion besteht darin, als Ausgangszuckergruppe für die Synthese N-gebundener Zuckerketten zu dienen! Man-6-P kann in vivo weiter in GDP-Mannose umgewandelt werden und dient als direkter Spender von Mannoseresten in Glykoproteinen und Glykolipiden.

Glykosylierung: Mannose ist eine Schlüsselkomponente der zentralen Oligosaccharidkette bei der Modifikation der N-Glykosylierung von Proteinen (z. B. Man? GlcNAc?). Dieser Prozess findet im endoplasmatischen Retikulum und im Golgi-Apparat statt und ist entscheidend für die Faltung, Stabilit?t, Lokalisierung und Funktion von Proteinen (z. B. Antik?rpern, Hormonrezeptoren und Zelladh?sionsmolekülen).

Umwandlung in Glukose/Glykogen: Die Effizienz ist gering und einige reversible F6P-Glykolysewege erzeugen G6P, das dann in Glukose oder Glykogen umgewandelt wird, der Beitrag ist jedoch gering.

5. Auswirkungen auf Blutzucker und Insulin

Glucose:

Deutlich erh?hter Blutzucker: ist die Hauptquelle für Blutzucker.

Intensive Stimulation der Insulinsekretion: Die Betazellen der Bauchspeicheldrüse spüren einen Anstieg des Blutzuckerspiegels direkt und schütten Insulin aus.

Mannose:

Hat fast keinen Einfluss auf den Blutzucker: Es wird weniger absorbiert, der Stoffwechsel erfolgt ohne Glukoseproduktion und es ist nicht auf Insulin angewiesen.

Keine Stimulation der Insulinsekretion: Es fehlen wirksame Stimulationssignale für den Blutzuckerspiegel.

6. Grundlegende Unterschiede in den physiologischen Funktionen

Glucose:

Kernfunktion: Die Hauptquelle für schnelle Energie (insbesondere Gehirn, Muskeln und rote Blutk?rperchen) zur Aufrechterhaltung der Blutzuckerhom?ostase.

Mannose:

Kernfunktion: Eine wichtige Vorl?ufersubstanz für die Glykosylierungsbiosynthese, die die Struktur und Funktion von Glykoproteinen und Glykolipiden unterstützt (Zellerkennung, Signaltransduktion, Immunit?t, Proteinfaltung usw.).

Sekund?rfunktion: Vorbeugung von Harnwegsinfektionen (durch Blockierung der Bakterienanhaftung).

7. Unterschiede in der klinischen Anwendung

Glucose:

Energieerg?nzung (Infusion), hypoglyk?mische Behandlung, Glukosetoleranztest.

Mannose:

Vorbeugung wiederkehrender Harnwegsinfektionen (haupts?chlich gegen Escherichia coli) und Behandlung spezifischer seltener genetischer Glykosylierungsst?rungen (wie CDG-Ib-MPI-Mangel).