DER STOFFWECHSEL Was in unserem Körper passiert

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1 Ratgeber für Patienten DER STOFFWECHSEL Was in unserem Körper passiert Deutsche Gesellschaft zur Bekämpfung der Krankheiten von Magen, Darm und Leber sowie von Störungen des Stoffwechsels und der Ernährung e.v.

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3 Was ist Stoffwechsel? Lebende Organismen benötigen für ihr Wachstum und für die Aufrechterhaltung ihres inneren Gleichgewichtes 1. Energie, 2. die Bausteine, die für den Aufbau der verschiedenen Körperbestandteile (z.b. Zellwände, Muskelfasern, Nervenfasern, Knochen) notwendig sind. Die Energie und die Bausteine werden in Form von Nahrung aufgenommen, durch Verdauungsvorgänge in eine Form gebracht, die vom Körper verwendet werden kann, und in den verschiedenen Organen des Körpers ab- und umgebaut. Die Gesamtheit all dieser Vorgänge, die zur Energie-Erzeugung und zum Aufbau von Körperbestandteilen führen, bezeichnet man als Stoffwechsel. Die Stoffwechselvorgänge laufen in der Regel nicht spontan ab, sie wären auch viel zu langsam, sondern werden durch Enzyme katalysiert und beschleunigt. Enzyme sind Eiweißstoffe, welche im Körper von den Zellen jedes Organs gebildet werden. Die verschiedenen Organe besitzen je nach ihrer Funktion unterschiedliche Enzyme. Die Aktivität dieser Enzyme ist außerdem je nach Bedarf regulierbar. Wichtige Regulatoren der Enzymfunktion sind die Hormone. Wie produziert der Körper Energie? Um die Körperfunktionen aufrecht zu erhalten, wird Energie benötigt. Der Energiegehalt der Nahrung wird in Joule (J) oder Kalorien (cal) gemessen (1 cal = 4,186 J). Energie wird durch die Verbrennung (Oxydation) der Nahrung gewonnen. Die Hauptenergieträger der Nahrung sind Zucker (Kohlenhydrate; 4,1 kcal/g), Fette (Lipide; 9,3 kcal/g) und Eiweiße (Proteine; 4,1 kcal/g). Es sollte nicht vergessen werden, dass auch Alkohol ( 7,1 kcal/g) ein Energieträger ist (Tab.1). Bei der Verbrennung der Nahrung wird Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxyd freigesetzt. 3

4 Tab. 1: Brennwert der Nährstoffe je Gramm Energie wird im Körper zu verschiedenen Zeiten produziert und verbraucht. Der Körper muß daher Energie speichern können. Energie kann in unterschiedlicher Form gespeichert werden. Die langfristige Energiespeicherung erfolgt im Fettgewebe. Sie kann daraus innerhalb von Stunden bis Tagen mobilisiert werden. Mittelfristig (innerhalb von Minuten) benötigte Energie wird vor allem in der Leber und im Muskel in Form von Glykogen (verzweigtes Zuckerkettenmolekül) gespeichert. Energie, die kurzfristig (innerhalb von Sekunden) zur Verfügung gestellt werden muß, wird in Form energiereicher Phosphatverbindungen in den Zellen bereit gehalten. Was sind die Körperbausteine? Die wesentlichen Bausteine des Körpers sind 1. Nukleinsäuren, 2. Eiweiße (Proteine), 3. Zucker (Kohlenhydrate), 4. Fette (Lipide), 5. Spezialisierte Moleküle wie der rote Blutfarbstoff etc., 6. Vitamine, 7. Spurenelemente. Nukleinsäuren sind die Bauelemente unseres Erbguts, das in Form der Chromosomen in den Zellen vorliegt. Sie kön- 4

5 nen im Körper aus Vorstufen gebildet werden. Beim Abbau der Nukleinsäuren entsteht Harnsäure, die im Urin ausgeschieden wird. Die Eiweiße sind aus Aminosäuren aufgebaut. Es gibt acht sogenannte essentielle Aminosäuren, die mit der Nahrung zugeführt werden müssen, da sie der Körper selbst nicht bilden kann. Die anderen Aminosäuren können vom Körper selbst hergestellt werden. Proteine nehmen Strukturfunktionen beim Aufbau von Knochen, Knorpeln, Bindegewebe sowie den anderen Organen wahr. Als sogenannte Enzyme ermöglichen sie spezifische Stoffwechselfunktionen. Eine besondere Bedeutung besitzen die im Blut schwimmenden Eiweiße (sogenannte Plasmaproteine). Manche von ihnen sind wichtige Transportproteine. Andere sind für die Blutgerinnung erforderlich, eine weitere Gruppe ist wichtig für den Kampf gegen Krankheitserreger. Diese Proteine werden alle in der Leber gebildet. Eine Sonderfunktion nehmen die Antikörper (Immunglobuline) wahr, die vom Immunsystem spezifisch gegen bestimmte Krankheitserreger gebildet werden. Durch eine Impfung, z.b. gegen Grippeviren, wird die Produktion solcher spezifischen Immunglobuline angeregt (Tab. 2). Tab. 2: Nährstoffgehalt verschiedener Nahrungsmittel Kohlenhydrate sind wesentliche Energieträger, aber auch Bestandteil von Körperstrukturen. In der Nahrung finden sich Kohlenhydrate in Form von Zucker oder von komplexen Kohlenhydraten. Im Körper stellt die Glukose das zentrale 5

6 Zuckermolekül dar. Sie ist für alle Organe eine jederzeit verfügbare Energiequelle. Der Zuckerstoffwechsel wird hauptsächlich durch das Hormon Insulin reguliert. Insulin fördert die Aufnahme und die Verstoffwechslung von Glukose in den Organen und senkt damit den Blutzuckerspiegel. Glukose kann im Körper in Form eines verzweigten Kettenmoleküls (Glykogen) gespeichert werden. Hauptspeicher für Glykogen ist die Leber. Lipide sind als Energieträger und als Strukturmoleküle von Bedeutung. Manche Lipide (essentielle Fettsäuren) müssen mit der Nahrung zugeführt werden, während die übrigen Lipide im Körper selbst gebildet werden können. Lipide unterliegen im Körper einer ausgeprägten Verstoffwechslung. Zentrales Stoffwechselorgan der Lipide ist die Leber. Sie nimmt die aus der Nahrung stammenden Lipide auf, baut sie um und gibt sie wieder in den Blutstrom ab, wo sie für die anderen Organe zur Verfügung stehen. Ferner nimmt die Leber die von anderen Körperorganen stammenden Lipide wieder auf und baut sie um. Im Blut sind die Lipide an Eiweiße gebunden (sogenannte Lipoproteine). Man unterscheidet verschiedene Formen der Lipoproteine. Von großer medizinischer Bedeutung sind 1. LDL. Sie sind cholesterinreich und transportieren aus der Leber stammendes Cholesterin in die anderen Organe. 2. HDL. Sie sind ebenfalls cholesterinreich und transportieren Cholesterin aus den peripheren Organen in die Leber zurück. In der Leber kann Cholesterin unverändert oder nach Umwandlung in Gallensäuren über die Galle ausgeschieden werden. Zu den spezialisierten Körperbausteinen gehören die sogenannten Porphyrine. Dazu zählt der rote Blutfarbstoff (Hämoglobin), der durch einen komplexen Stoffwechselweg im Körper entsteht. Bei Alterung der roten Blutzellen wird Hämoglobin im Körper wieder abgebaut. Endprodukt ist der 6

7 Gallenfarbstoff (Bilirubin). Als Zwischenstufe entsteht ein grüner Farbstoff (Biliverdin). Vitamine sind organische Substanzen, die für den normalen Ablauf der Körperfunktionen erforderlich sind. Sie können vom menschlichen Organismus nicht selbst gebildet werden und müssen daher mit der Nahrung zugeführt werden. Man unterscheidet zwischen fettlöslichen Vitaminen (A, D, E, K) und wasserlöslichen Vitaminen (B1, B2, B6, B12, C, Biotin, Folsäure, Pantothensäure, Alphaliponsäure, Nicotinamid). Viele Vitamine wirken als sogenannte Co-Enzyme, d.h. sie sind für das richtige Funktionieren zahlreicher Enzyme erforderlich. Spurenelemente kommen im Körper in minimalen Konzentrationen vor und sind für bestimmte Stoffwechselvorgänge unentbehrlich. Wichtige Spurenelemente sind Eisen (Bestandteil des roten Blutfarbstoffs), Jod (Bestandteil der Schilddrüsenhormone), Kupfer, Mangan, Zink, Selen (Oxidationsschutz), Chrom, Fluor (Knochen- und Zahnbildung). Was sind Stoffwechselstörungen? Stoffwechselvorgänge sind komplex. Sie erfordern die Verfügbarkeit der richtigen Bausteine zum richtigen Zeitpunkt, sowie das korrekte Zusammenwirken zahlreicher Enzyme. Stoffwechselstörungen können daher aufgrund eines vererbbaren Enzymdefektes entstehen (Erbkrankheit) oder durch ein Überangebot oder einen Mangel an Nährstoffen. Enzymdefekte führen dazu, dass die vor dem defekten Enzym liegenden Stoffwechselprodukte aufgestaut werden und die normalerweise durch das Enzym gebildeten Stoffwechselprodukte fehlen. Die angestauten Zwischenprodukte werden gespeichert, über andere Stoffwechselwege abgebaut oder ausgeschieden. Stoffwechselstörungen können sowohl im Nukleinsäurestoffwechsel, im Eiweißstoffwechsel, im Kohlenhydratstoffwechsel, im Fettstoffwechsel oder im Porphyrinstoffwechsel auftreten. Ein Beispiel ist die Phenyl- 7

8 ketonurie. Es handelt sich dabei um eine angeborene Eiweißstoffwechselstörung, die zu schweren Schäden führt. Diese Schäden können durch eine spezielle Diät verhindert werden. Daher wird in Deutschland jedes Neugeborene hinsichtlich dieser Stoffwechselstörung untersucht (Abb.1). Die häufigsten Stoffwechselstörungen entstehen bei uns durch Überernährung und Bewegungsmangel. Sie werden durch eine gemischte genetische Veranlagung gefördert. Ferner trägt vermehrter Alkoholkonsum dazu bei. Häufig treten Störungen des Fettstoffwechsels, des Zuckerstoffwechsels, sowie des Nukleinsäurestoffwechsels auf (Abb.1). Abb. 1: Wirkungsweise eines Enzyms: Ein Enzym beschleunigt (katalysiert) die Umwandlung einer Ausgangssubstanz (Vorstufe) in das endgültige Produkt. Ist das Enzym defekt, häuft sich die Ausgangssubstanz an, das Produkt wird vermindert gebildet. Fettstoffwechselstörungen Fettstoffwechselstörungen sind in Ländern mit überkalorischer Ernährung besonders häufig. Die Grenzwerte für Cholesterin, Triglyceride oder Lipoproteine im Plasma sind von Alter, Geschlecht und Rasse abhängig. Im allgemeinen wird eine Gesamtcholesterinkonzentration von unter 220 mg/dl 8

9 und eine Gesamttriglyceridkonzentration von unter 200 mg/dl als normal erachtet. Hyperlipoproteinämien werden meist durch eine fett- und cholesterinreiche Kost bei genetisch vorbelasteten Individuen verursacht. Die Hypercholesterinämie ist ein wesentlicher Risikofaktor für Gefäßverkalkungen (Arteriosklerose) und insbesondere für die Verkalkung der Herzkranzgefäße. Von Bedeutung ist die Erhöhung der sogenannten LDL, die zu Gefäßverkalkungen führt. Die HDL (Rücktransport von Cholesterin zur Leber) vermindern das Arterioskleroserisiko. Zuckerstoffwechselstörungen Die häufigste Störung des Zuckerstoffwechsels ist die Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus Typ 2). Normalerweise liegt der Blutzucker im Blutplasma nüchtern unter 110 mg/dl, nach dem Essen unter 140 mg/dl. Überschreitet der Nüchtern-Blutzuckerwert 126 mg/dl oder der Zuckerwert zwei Stunden nach dem Essen 200 mg/dl, besteht ein Diabetes mellitus. Bei Nüchtern-Blutzuckerwerten zwischen 110 und 126 mg/dl sowie bei einem Wert zwei Stunden nach dem Essen von mg/dl besteht eine sogenannte gestörte Glukosetoleranz. Der Diabetes mellitus Typ 2 entsteht bei genetisch veranlagten Personen. Eine wichtige Ursache ist die Überernährung. Aufgrund der Überernährung spricht der Abb. 2: Übergewicht als Risikofaktor. Risiko (%) 9

10 Körper nicht mehr ausreichend auf Insulin an, das normalerweise den Blutzuckerspiegel senkt (Insulinresistenz). Nach Korrektur des Übergewichts nimmt die Insulinresistenz ab, so dass der Diabetes mellitus Typ 2 häufig vollständig rückbildungsfähig ist. Dies unterstreicht die Bedeutung der gesunden Ernährung bei diesem Krankheitsbild (Abb. 2). Störungen des Nukleinsäure-Stoffwechsels Durch Abbau von Nukleinsäuren entsteht Harnsäure. Verschiedene Ursachen können zu einer erhöhten Harnsäurekonzentration im Blut führen: 1. Bestimmte Enzymdefekte, 2. Krankheiten mit erhöhtem Zellumsatz, die zu einem vermehrten Harnsäureanfall führen (z.b. Tumorerkrankungen), 3. Ernährungseinflüsse. Durch nukleinsäurereiche Nahrungsmittel (Innereien, Fleisch, Fisch), aber auch durch Fasten (Abbau körpereigener Bestandteile) können die Harnsäurespiegel steigen. Bei erhöhter Harnsäurekonzentration wird Harnsäure im Gelenkknorpel abgelagert. Dadurch entsteht die Gicht. Beim Gichtanfall kommt es zu einer akuten schmerzhaften Entzündung der betroffenen Gelenke, häufig der Großzehengrundgelenke. Ferner können durch die vermehrte Harnsäureausscheidung Nierensteine entstehen. Zusammenfassung Ein funktionierender Stoffwechsel ist die Grundlage des Lebens. Die Stoffwechselvorgänge im Körper sind komplex. Sie umfassen eine Vielzahl von Bausteinen (Nukleinsäuren, Eiweiße, Zucker, Fette sowie weitere Substanzen). Die Stoffwechselprozesse werden durch Enzyme geleitet. Die Enzyme 10

11 werden häufig von Hormonen reguliert. Dieses komplexe Zusammenwirken kann durch verschiedene Erbkrankheiten gestört werden. Die Erbkrankheiten sind jedoch selten. Häufigste Ursache von Stoffwechselstörungen stellt in unserer Zeit die Überernährung (zu viele Kalorien) sowie die Fehlernährung (zu viel Fett und zu viele einfache Zucker) verbunden mit Bewegungsmangel dar. Dies führt zum sogenannten metabolischen Syndrom, das durch das Auftreten von Übergewicht (Adipositas), Fettstoffwechselstörungen (Hyperlipoproteinämie), der Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus Typ 2) und von Bluthochdruck charakterisiert ist. Daraus resultiert der wesentliche Ansatz zur Verhindung der häufigen Stoffwechselstörungen: 1. Keine Überernährung, 2. Reduktion des Fettanteils in der Nahrung, Bevorzugung von Vollkornprodukten (sogenannte komplexe Kohlenhydrate), 3. Ausreichende Bewegung. 11

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13 Mitgliedschaft in der Gastro-Liga e.v. Ich möchte Mitglied in der Gastro-Liga e.v. werden. Nachfolgend mein Aufnahmeantrag: Name Vorname Beruf Straße PLZ/Wohnort Telefon Telefax Datum Unterschrift Mit der Abbuchung des jährlichen Mitgliedsbeitrags in Höhe von (Mindestbeitrag P 30/Jahr) Betrag in Worten bei BLZ bin ich einverstanden (Bank, Sparkasse, Postgiroamt) Konto-Nr. Datum Unterschrift Diese Angaben unterliegen dem Datenschutz und werden nicht an Dritte weitergegeben. Ich bin damit einverstanden, dass meine Angaben elektronisch gespeichert werden. Den ausgefüllten und unterzeichneten Antrag senden Sie bitte an: Gastro-Liga e. V. Friedrich-List-Straße Gießen Telefax

14 RATGEBER FÜR PATIENTEN In dieser Reihe sind bisher erschienen: MAGEN Der Magen Aufgaben und Erkrankungen ein Überblick Entzündungen (Gastritis) und Geschwüre des Magens und Zwölffingerdarms Reizmagen (funktionelle Dyspepsie) ein häufiges Krankheitsbild Kampf dem Magenkrebs Auch Sie können selbst dazu beitragen Schmerzmittel und Magen LEBER Fettleber Funktion der Leber / Galle Was Sie schon immer über Gelbsucht wissen wollten und sollten! Was Sie über Leberzirrhose wissen sollten! Leberkoma Hepatische Enzephalopathie DARM Obstipation (Verstopfung) Kampf dem Darmkrebs Auch Sie können selbst dazu beitragen Blähsucht Meteorismus Was Sie selbst zur Behebung Ihrer Beschwerden beitragen können Pilze im Stuhl Chronisch entzündliche Darmerkrankungen Morbus Crohn und Colitis ulcerosa Was Sie schon immer zum Reizdarmsyndrom wissen wollten Divertikelkrankheit des Dickdarms Milchzuckerunverträglichkeit (Laktoseintoleranz) BAUCHSPEICHELDRÜSE Die Bauchspeicheldrüse und ihre Erkrankungen 14

15 DIAGNOSTISCHE VERFAHREN Die Computertomographie des Bauchraumes (Abdomen-CT) Magnetresonanztomographie in der Gastroenterologie Ultraschall (Sonographie) Färbeverfahren und Laserdiagnostik in der Gastroenterologie WEITERE THEMEN Schutzimpfungen im Erwachsenenalter Probiotika Was Sie schon immer über Operationsverfahren wissen wollten und sollten Verdauung Über den Aufbau und die Funktion des Magen-Darm-Kanals Der Stoffwechsel Was in unserem Körper passiert Gesunde Ernährung 15

16 Verfasser: Prof. Dr. Volker Groß Medizinische Klinik II Klinikum St. Marien Amberg Deutsche Gesellschaft zur Bekämpfung der Krankheiten von Magen, Darm und Leber sowie von Störungen des Stoffwechsels und der Ernährung e.v. Friedrich-List-Straße Giessen. Germany Tel Fax Internet: /07