Ancel Keys. Hungerstoffwechsel.

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1 Ancel Keys Hungerstoffwechsel

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3 Stoffwechsel Als Stoffwechsel oder Metabolismus bezeichnet man die Gesamtheit der chemischen Prozesse in Lebewesen. Dabei wandelt der Organismus chemische Stoffe in Zwischenprodukte (Metaboliten) und Endprodukte um. Essen Trinken Stoffwechsel Metabolismus Energiegewinnung Ausscheidung Atmung

4 Stoffwechsel

5 Was ist eine Kilokalorie? 1 kcal ist definiert als die Energiemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 kg Wasser bei einem Atmosphärendruck von 760 mm Hg Von 14.5 auf 15.5 Grad Celsius zu erhöhen

6 Formen der Energiespeicherung Fett Triglyceride Protein Muskulatur Kohlenhydrate Glykogen

7 workshopernaehrung.de Erik Diätassistent Freier Ernährungsberater Autor Folien 8-12 übernommen aus dem Internet

8 Traubenzucker (Glukose)

9 Traubenzucker ist Energie

10 Insulin wichtig

11 Insulin - das Speicherhormon

12 Insulin tief = Fettabbau

13 (In)effizienz der Speicher Glykogen g H 2 O + Elektrolyte Isotone Flüssigkeit 1g Glykogen 1-2 kcal auf Gewicht bezogen Protein Wichtig für Funktion: Enzyme, Struktur etc. Keine Speicherung 1 g Muskelprotein 1 kcal auf Gewicht bezogen

14 Effizienz des Fettspeichers Subkutanes Fett ca. 90% des Gewichtes 1 g Fett 9 kcal auf Gewicht bezogen Überlebensvorteil Überfluss: Fettgewebe Expansion Hunger: Fettgewebe Depletion

15 Gehirn Herausragende Bedeutung für den Menschen 1.4 kg Anteil von 2% am Körpergewicht 20% am Energiestoffwechsel 15% des Herzminutenvolumens

16 Gewebe Energiereserven Mann 70 kg, GU 1800 kcal / Tag Brennstoff kg kcal Fett (Triglyceride Fettgewebe) Protein (vor allem Muskel) Glykogen (Muskel) Glykogen (Leber) Zirkulierender Brennstoff Total Glukose (Extrazellulärflüssigkeit) Freie Fettsäuren (Plasma) Triglyceride (Plasma) Total 113

17 Mensch hat 2 Speicher ABER: Muskel - Abbau = Einschränkung von Funktion

18 Ziel beim Hungern Erhalten der Proteine Erhalten der Proteine Erhalten der Proteine Dies wird erreicht durch Verlagerung der Energielieferanten von Glukose auf Fettsäuren + Ketonkörper

19 Cori Zyklus Normaler Mann 1 Tag fastend Verbrennung in 24 h

20 Cori Zyklus

21 Wie wissen Muskel und Fett, dass sie der Leber Substrate liefern müssen? Insulin tief

22 Ein niedriger Insulinspiegel ist für die Zellen das Signal, die gespeicherten Nährstoffe wieder freizusetzen und abzugeben, um den Körper mit Energie zu versorgen. Insulin

23

24 Noradrenalin Insulin

25 Übergang zum langen Fasten Normal: g Protein Starvation: 5-6 Wochen Harnstoff Urin Protein Katabolismus Ammoniak

26 Harnstoff im Urin Harnstoff im Urin wichtiges osmotisches Lösungsmittel Fasten Harnstoff Urin Wasser (H 2 O) Exkretion im Urin sinkt Urinvolumen sinkt bis auf 200 ml / Tag

27 In einer temperierten, feuchten Umgebung braucht ein Fastender wenig Wasser Überlebensvorteil

28 Normaler Mann 5-6 Wochen fastend

29 Fasten 1 Tag 5-6 Wochen

30 44 statt 144 g Glukose zum Gehirn Gehirn muss reagieren Möglichkeiten 1. E-Verbrauch 2. Glukoseproduktion aus Fettsäuren 3. Glukose durch anderen Brennstoff ersetzen

31 A: Drosselt Energieverbrauch C. Ersetzt Glukose als als Brennstoff *** RICHTIGE Millionen ANTWORT! Frage *** Wie reagiert das Gehirn des Menschen? B. Reagiert nicht D. Produziert Glukose aus Fettsäuren

32 Brain Fuel

33 Brain Fuel

34 Ketonkörper

35 Ketonkörper

36 Ketonkörper - Reservebrennstoff ß-Hydroxybutyrat Energiequelle für Die meisten Bakterien Protozoen Archaea Seit 2-3 Milliarden Jahren

37 Das Herz - ein Allesfresser Energiesubstrat Anteil an Gesamtproduktion (%) Bevorzugte Situation Fettsäuren Erhöhter Energiebedarf Glukose Herzinsuffizienz, Ischämie, DM Laktat <1-40 Exercise Aminosäuren >1-5 Eiweiss Abbau Ketonkörper <1-40 Fasten Ethanol >1-5 Keine Kodde IF. Comp Biochem Physiol 2007;146:26-39, Part A.

38 Ketonkörper - Reservebrennstoff ß-Hydroxybutyrat Wichtigster Brennstoff für Gehirn beim Fasten Verdrängt Glukose Sichert Überleben bei längeren Fastenperioden Gab dem Gehirn eine Sonderstellung bei der Evolution des Menschen

39

40 Neugeborenes - grosses Gehirn Einzige Primaten, die fett geboren werden Kalorienbank für grosses Gehirn? Geburtsprobleme Extrem empfindlich auf Hypoxie Folge des grossen Gehirns

41 Neugeborenes Ketotischer Stoffwechsel Blutzucker fällt dramatisch ßOHB steigt auf 2-3 mm Gehirn bei Geburt 60%-70% des Gesamtstoffwechsels Fast 50% in Form von ßOHB Vormilch (Kolostrum): relativ viele Triglyceride und Protein und wenig Kohlenhydrate = Atkins Diät beim Start ins Leben

42 ßOHB Konzentrationen beim Fasten

43 Winterruhe der Braunbären Herzschlag, Atemfrequenz, Temperatur Keine Nahrung, keine Flüssigkeit Keine Defäkation, kein Urin Körpergewicht Weibchen 40% Männchen 22% Fettreserven im Herbst

44 Braunbär beim Fasten Entwickelt keine Ketose (!) ßOHB < 0.5 mm Weil Hirn < 5% Anteil am Stoffwechsel Lipolyse liefert genügend Glycerin für die hepatische Glukoneogenese

45 Mensch Langzeitfasten Zufuhr von g Glukose Stellt Proteolyse ab Lipolyse geht weiter, aber Insulin Ketogenese stoppt

46 Evolution Sammler und Jäger Längere Hungerperiode Hirn frisst ßOHB Ein paar Beeren (Kohlenhydrate) Ketogenese und Proteinabbau stopp Gäbe es den Homo sapiens ohne ßOHB?

47

1.3. Stoffwechsel der Ketonkörper

1.3. Stoffwechsel der Ketonkörper wechsellage. Im Unterschied zu Azetoazetat und b-hydroxybutyrat ist Azeton ein Stoffwechsel-Endprodukt und spielt metabolisch keine Rolle (Laffel 1999, Scriver 1995). Azeton wird häufig als Extraktions-

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