Fette. Einleitung: Die Fette: Biochemie der Fette:

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1 Einleitung: Fette Aus gesundheitlicher Sicht erfordern unter allen Nährstoffen die Fette die höchste Aufmerksamkeit, weil die unnötig hohe Fettaufnahme die wichtigste Ursache von Krankheiten, wie Herzkrankheiten oder einigen Krebsformen und Übergewicht ist. Andererseits enthalten Fette wichtige Nährstoffe, die für lebensnotwendige Funktionen erforderlich sind. Z.B. stellen die Fette eine wichtige Energiequelle für den Ausdauerathleten dar. Die Fette: Biochemie der Fette: Unter Fetten oder auch Lipiden versteht man Substanzen, die sich nicht in Wasser, jedoch in Fettlösungsmitteln wie Alkohol lösen. Die drei wichtigsten Klassen der Fette sind die Triglyceride, das Cholesterin und die Phospholipide. Energetisch gesehen sind die Triglyceride am wichtigsten. Die Triglyceride oder auch Neutralfette stellen die wichtigste Form der Energiespeicherung bzw. Energiebereitstellung dar. Sie bestehen aus den freien Fettsäuren und Glycerin. Glycerin ist ein dreiwertiger Alkohol. An jede der Alkoholgruppen bindet sich eine freie Fettsäure. Dieser Vorgang wird als Veresterung, das Ergebnis als Ester bezeichnet. Freie Fettsäuren sind Ketten aus einem Kohlenstoffgerüst, hinzu kommen Sauerstoff- und Wasserstoffatome. Diese Ketten unterscheiden sich u.a. hinsichtlich ihres Sättigungsgrades an Wasserstoff. Bei den gesättigten Fettsäuren sind alle Wasserstoffbindungen voll abgesättigt. Bei den ungesättigten Fettsäuren entstehen Doppelbindungen, nämlich nicht durch Wasserstoff abgesättigte Bindungen verbinden sich gegenseitig (Kohlenstoff-Doppelbindung). Bei einfach ungesättigten Fettsäuren besteht nur eine Doppelbindung, d.h. es könnten zwei Wasserstoffatome aufgenommen werden. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren besitzen zwei oder mehr Doppelbindungen, es können mehr Wasserstoffatome aufgenommen werden. Unter gehärteten oder hydrogenierten Fettsäuren versteht man Fette mit hauptsächlich ungesättigten Fettsäuren, bei denen ein Teil der Doppelbindungen durch Zuführung von Wasserstoffatomen aufgefüllt wird. Dabei können entweder Trans- oder Cis-Fettsäuren entstehen. Ein besonderer Typ der hoch ungesättigten Fettsäuren sind Omega-3-Fettsäuren, die vor allem in Fischölen vorkommen. Glycerin ist wie gesagt ein dreiwertiger Alkohol. Er wird als Bestandteil der Triglyceride mit der Nahrung aufgenommen. Es gibt auch Fett-Ersatzstoffe wie Olestra oder Simplesse. Simplesse wird aus Milch- und Eiweißproteinen hergestellt und ist sehr kalorienarm (1,3 Kal/g statt 9 Kal/g). Seite 1

2 Fettreiche Lebensmittel: Der Fettgehalt der einzelnen Lebensmittel ist unterschiedlich. Er liegt zwischen 5-10% bei Obst und Gemüse und 100% bei reinem Fett und Ölen. Versteckte Fette sind z.b. Schokolade, Käse, Nüsse,... Hier ist der hohe Fettgehalt im Gegensatz zu Fleisch optisch nicht erkennbar. Im Allgemeinen sind tierische Nahrungsmittel reich an Fetten, besonders an gesättigten Fetten. Schweine- und Rindfleisch enthalten sehr viel Fett, Geflügel und Fisch haben dagegen einen sehr viel geringeren Fettgehalt. Pflanzliche Produkte enthalten meist nur wenig Fett. Dieses ist weitgehend ungesättigt. Abschätzung der in Form von Neutralfetten aufgenommenen Nahrungskalorien: Selbst sogenannte fettfreie Lebensmittel können einen hohen Anteil ihrer Kalorien in Form von Fett enthalten. Die Angabe des Prozentsatzes bezieht sich nämlich auf das Gewicht, nicht auf den Kaloriengehalt. Das Lebensmittel kann einen hohen Anteil an Wasser haben, das keine Kalorien enthält. Vollmilch enthält beispielsweise 3,6% Fett. Ein Glas Milch enthält aber 150 Kal und 8g Fett, also 48% des gesamten kalorischen Inhaltes kommt vom Fett. Cholesterin: Cholesterin stellt das Strukturfett des Körpers dar. Da es im Körper, speziell in der Leber, aus freien Fettsäuren, sowie aus den Grundbausteinen von Kohlenhydraten und Eiweißen, synthetisiert werden kann, stellt es trotz seiner Wichtigkeit keinen essentiellen Nährstoff dar. Cholesterin findet sich ausschließlich in tierischen Produkten. Der tägliche Fettbedarf: Obwohl die weiteren Neutralfette und das Cholesterin aus Kohlenhydraten und Eiweißen synthetisiert werden können, ist ein gewisser Fettanteil in der Nahrung unverzichtbar. Auch wenn es für die Fette bislang nicht, wie bei anderen Nährstoffen, empfohlene tägliche Aufnahmemengen gibt, so kann man nach den üblichen Angaben doch davon ausgehen, dass der minimale Tagesbedarf an Linolensäure bei 3-6g liegt. Diese Menge nehmen auch reine Vegetarier zu sich, denn auch in pflanzlichen Produkten sind 5-10% Fett enthalten. Der Körper braucht Cholesterin als Strukturmaterial sowie als Basis zur Synthese von physiologisch wichtigen Wirksubstanzen an den verschiedensten Stellen. Trotzdem ist er dank seiner Fähigkeit zur Cholesterinsynthese aus Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen nicht unbedingt auf eine Cholesterinzufuhr von außen angewiesen, im Gegenteil, eine zu hohe Cholesterinzufuhr in der Ernährung wird mit der Entstehung zahlreicher Erkrankungen, speziell der Koronaren Herzkrankheit in Verbindung gebracht. Die tägliche aufgenommene Cholesterinmenge liegt im Durchschnitt heute bei mg, sie sollte auf maximal 300 mg oder auf 100 mg pro 1000 aufgenommene Kalorien reduziert werden. Die Fette verdrängen die Kohlenhydrate in der Ernährung, zu viel Fette führen zu eine Gewichtssteigerung. Seite 2

3 Metabolismus und Funktion der Fette Die Aufnahme der Fette mit der Ernährung Die wichtigste Fettquelle in der Ernährung sind mit etwa 95% die Triglyceride, und zwar vorwiegend solche, die langkettige Fettsäuren enthalten. Die restlichen 5% verteilen sich auf Steroide und Phospholipide. Da die Fette nicht wasserlöslich sind, gestaltet sich ihre Verdauung und Resorption im Körper etwas schwieriger als bei den Kohlenhydraten. Wenn mit der Nahrung Fette in den Dünndarm gelangen, stimulieren sie dort über Darmhormone die Entleerung der Galle aus der Gallenblase in den Darm. Die Gallensalze wirken als Emulgatoren, d.h. sie verkleinern die Fetttröpfchen und machen sie dadurch dem hydrolytischen Angriff der Lipidenzyme, wie der Pankreaslipase und der Cholesterase, besser zugänglich. Die Fette werden in freie Fettsäuren (FFS), Glycerin, Cholesterin und Phospholipide aufgebrochen und von den Zellen werden hieraus Chylomikrone gebildet, eine Form der Liproproteine, die, wie der Name sagt, Fette und Eiweiße enthalten. Aus den Darmzellen werden die Chylomikronen dann an die Endverzweigungen des Lymphsystem abgegeben und über die Blutbahn weiter transportiert. Daneben können aber auch freie Fettsäuren mittlerer Kettenlänge (6-12 Kohlenstoffatome) direkt an die Blutbahn abgegeben werden, ohne die Umwandlung in Chylomikrone. Sie werden dann direkt zur Leber transportiert. Stoffwechsel der Fette Die Umwandlung der Lipide in Chylomikronen dauert mehrere Stunden. Die Chylomikronen zirkulieren dann in der Blutbahn. Sie interagieren mit Muskelfasern und Fettgewebszellen. Die Apoproteine der Chylomikronen interagieren mit der Lipoprotein-Lipase (LPL). Die Zellen setzen aus dem LPL freie Fettsäuren und Glyzerin frei und nehmen die Fettsäuren auf. Das Glyzerin wird zur Leber transportiert. In den Muskelfasern werden die FFS zu Energie verbrannt oder in Fettzellen abgespeichert, nachdem sie zu Triglyzeriden umgewandelt wurden. Das Blut aus dem Darm wird in die Leber gebracht, die Nährstoffe entnommen und in andere biochemische Formen überführt. Fettzellen geben ständig FFS ab, das von den Organen und Körperzellen genutzt wird. Lipoproteine: Sie stellen 95 % der im Serum enthaltenen Lipide. Sie werden ständig auf- und abgebaut. Sie werden z.b. nach Reaktionsfähigkeit klassifiziert. Bezeichnung: A,B,C,D,E und untereinander: A1, A2... Eine andere Einteilungsmethode geht von der Dichte aus. VLDL (Very-Low-Density Lipoproteine) bestehen vor allem aus Triglyzeriden aus körpereigener Produktion (endogen) im Gegensatz zu den Chylomikronen, die mit der Nahrung zugeführte (exogene) Triglyzeride enthalten. Die VLDL werden in die Gewebe transportiert, geben freie Fettsäuren und Glyzerin ab, es entstehen IDL (Intermediate-Density Lipoproteine). LDL (Low-Density Lipoproteine) enthalten eine hohen Anteil an Cholesterin und Phospholipiden, dagegen wenig Triglyzeride. HDL (High-Density Lipoproteine) enthalten sehr viel, etwa %, Protein, mittlere Mengen an Cholesterin und Phospholipiden, sowie sehr wenig Triglyzeride. Seite 3

4 Synthese von Fetten aus Proteinen und Kohlenhydraten: Fette können als Polymere des Azetyl-Co A betrachtet werden. Aminosäuren werden zu Azetyl-Co A abgebaut, das dann zur Synthese von Fetten genutzt werden kann. Sowohl Kohlenhydrate wie Eiweiße werden dann, wenn sie über den energetischen Bedarf hinaus aufgenommen werden, in Fette umgewandelt und in den Fettdepots gespeichert. Die biologische Funktion der Fette: Die Fette stammen aus der Nahrungsaufnahme bzw. aus mit der Nahrung aufgenommenen Kohlenstoffverbindungen, speziell Fetten, Kohlenhydraten und Eiweißen. Mit Ausnahme der essentiellen Fettsäuren, speziell Linolensäure und Omega-3-Fettsäuren, können vom Körper bei Bedarf sämtliche Lipide in der Leber synthetisiert werden. Die Lipide haben folgende Aufgaben, nämlich den Aufbau von Körperstrukturen, Regulierung von Stoffwechselvorgängen und Energiebereitstellung. Die Zellwände und auch die Nervenmembranen bestehen zum Großteil aus Lipiden, Cholesterin und Phospholipiden. Die Fettgewebe dienen zur Wärmeisolation und als mechanischer Schutz. Cholesterin stellt eine Grundsubstanz für eine Reihe von Hormonen dar (Testosteron, Östrogene, Kortison, für die Regelung des Stoffwechsels sehr wichtig. Bei der Blutgerinnung spielen die Phospholipide eine wichtige Rolle). Durch Oxidation von Fettsäuren entsteht die Gruppe der Eikosanoide, zu denen Prostaglandine, Prostazykline, Thromboxane und Leukotriene gerechnet werden. Die Eikosanoide besitzen hormonähnliche Qualitäten, d.h. sie beeinflussen physiologische Vorgänge. Die Hauptfunktion der körpereigenen Lipide liegt in ihrer Bedeutung als Energiespeicher bzw. für die Energiebereitstellung. In Körperruhe werden etwa 60 % der Energie aus der Verbrennung von Fetten gewonnen. Als Brennstoff nutzen die Zellen in erster Linie freie Fettsäuren, zum Teil aber auch Ketone. Ketone oder Ketosäuren entstehen, wenn in den Leberzellen mehr Azetyl-Co A anfällt, als in den Krebszyklus eintreten kann. Sie verlassen dann die Leberzellen, gelangen in die Blutbahn und werden den Zellen als zusätzliche Energiequelle angeboten. Die wichtigsten Ketone sind Azetoazetat, Beta-hydroxybuttersäure und Azeton. Sie treten normalerweise nur in geringen Mengen auf. Wenn jedoch sehr viele freie Fettsäuren anfallen, etwa beim Fasten, bei sehr fettreicher Ernährung auch bei Diabetikern steigt die Konzentration der Ketone im Blut an. Sie stellen beim Fasten bzw. bei Hungerzuständen eine wichtige Energiequelle dar. Eine Übersäuerung entsteht bei zu hoher Ketonkonzentrationen im Blut, die beispielsweise beim Diabetiker zum Koma und zum Tod führen kann. Die Energiereserven des Körpers in Form von Fetten: Die Hauptenergiemenge wird in Form der Triglyzeride gespeichert. Fett stellt eine sehr effektive Form der Energiespeicherung dar und besitzt mit 9 Kal/g eine sehr hohe Energiedichte. Im Fett ist dagegen relativ wenig Wasser enthalten. Pro Gewichtseinheit in den Fetten kann 5-6 mal mehr Energie gespeichert werden, als mit Hilfe der beiden anderen Energieträger. Die meisten Triglyceride finden sich im Fettgewebe und liefern bei Bedarf durchschnittlich Kalorien. Zusätzlich finden sich in der Muskulatur Fettdepots von ca Kalorien, während die Fette im Blut Kal. besitzen. Die FFS im Blut enthalten etwa 7-8 Kal. Seite 4

5 Gesundheitliche Bedeutung der Fette Fette stellen einen Risikofaktor für unseren Organismus dar. Durch die Verminderung der Gesamtaufnahme von Fetten, sowie der Zufuhr an gesättigten Fettsäuren und Cholesterin haben einen präventiven Effekt auf eine Fülle von Risikofaktoren, bzw. Erkrankungen, speziell Übergewicht, Diabetes mellitus und andere Faktoren für die Entstehung von Herz- Kreislauferkrankungen. Weiters auf eine Reihe von Krebserkrankungen im Bereich von Kolon (Dickdarm), Rektum (Enddarm), Prostata und Brust. Ein Beispiel für diese Problematik ist der mögliche Einfluss von Fett, und damit Übergewicht, auf die Entwicklung von Brustkrebs. Es ist nämlich sehr wahrscheinlich, dass übergewichtige Frauen nach den Wechseljahren häufiger an Brustkrebs erkranken, als schlanke. Grund dafür: der erhöhte Körperfettgehalt führt zu einer höheren Serumkonzentration an Östrogenen, die mit der Entstehung von Brustkrebs in Verbindung gebracht werden. Übergewicht ist auch ein Risikofaktor für weitere Krebsformen, Diabetes, Hypertonie und andere Herz- Kreislauferkrankungen. Herz- Kreislauf- Erkrankungen In den westlichen Industrieländern stirbt ca. jeder zweite Einwohner an einer Erkrankung des Herzens. Viele Menschen sterben an Erkrankungen wie der koronaren Herzkrankheit, dem Schlaganfall, der Hypertonie, oder einem angeborenen Herzfehler. Häufigste Todesursache: Schlaganfall und koronare Herzkrankheit. Koronare Herzkrankheit Entsteht durch eine arteriosklerotische Einengung der Koronaarterien. Es kommt zu einer Verminderung der Durchblutung des Herzmuskels und dadurch zu einer unzureichender Sauerstoffversorgung,einer sogenannten Ischämie. Sie macht sich als Angina pectoris bemerkbar, ein Schmerz im Bereich des Brustkorbs Herzinfarkt. Herzmuskelzellen sterben ab. Die Arteriosklerose,die Ursache der koronaren Herzkrankheit, führt zu einer Verdickung und zu einem Elastizitätsverlust der Arterienwand. Eine Sonderform dieser Gefäßerkrankung gilt die Atherosklerose, die durch Fettablagerung in der Gefäßwand gekennzeichnet ist. Das Fett wird zusammen mit Zelltrümmern, Kalzium und Fibrin die das Innere der Arterie austapezieren. Dieses Plaques engt die Blutbahnen ein, wodurch Blutgerinnsel gebildet werden können. Die Entwicklung der Arteriosklerose ist ein sehr langsam verlaufender Prozess, der häufig schon in der Kindheit beginnt. Der Begriff des Risikofaktors bezeichnet eine statistische Beziehung zwischen einem Phänomen und einer Erkrankung, z.b. zwischen einem hohen Cholesterinspiegel und der Häufigkeit des Herzinfarkts, die nicht notwendigerweise kausal sein muss. Die drei wichtigsten Risikofaktoren für die Entstehung der KHK sind Bluthochdruck, Fettstoffwechselstörungen und Rauchen. Weiters genetische Belastung, Diabetes, Fehlernährung, Bewegungsmangel, Übergewicht, Lebensalter, Geschlecht, Stress und andere. Seite 5