STOFFWECHSEL 8 Grundlagen Störungen: Diagnose, Therapie, Prävention Körperliche Aktivität und Leistungsfähigkeit

Transkript

1 STOFFWECHSEL 8 Grundlagen Störungen: Diagnose, Therapie, Prävention Körperliche Aktivität und Leistungsfähigkeit Glukose Hexokinase Glukose-6-Phosphat Phosphohexoisomerase Fruktose-6-Phosphat Phosphofruktokinase Aldolase Fruktose-1,6-Biphosphat Gyzerinaldehyd-3-Phosphat 3-Phosphoglyzerinaldehyddehydrogenase 1,3-Biphosphoglyzerinsäure 3-Phosphogyzeratkinase 3-Phosphoglyzerinsäure Phosphoglyzeratmutase Enolase Pyruvatkinase Laktatdehydrogenase 2-Phosphoglyzerinsäure Phosphoenolpyruvat Pyruvat Laktat (jeweils 2 Moleküle) 1ADP -> 1ATP 1ADP -> 1ATP NAD + -> NADH+H+ 2ADP -> 2ATP 2ADP -> 2ATP NADH+H + -> NAD + Nettoproduktion: 2 ATP, (2NADH 2) SS: 2008 Dr. Burtscher Wasser: 60-65% des Körpers 1/3 extrazellulär 1/4 Blut, 3/4 interstitiell 2/3 intrazellulär Zufuhr: Speisen: 1000 ml Getränke: 800 ml Oxidation: 200 ml Ausscheidung: Niere: 1000 ml Haut, Lunge: 800 ml Darm: 200 ml bei Ruhebedingungen! Volumenbestimmung Volumen = Menge / Konzentration z.b. V = 25 mg / 0.05 mg/ml = 500 ml V 1 x K 1 = V 2 x K 2 z.b. Evans blue zur Plasmavolumenbestimmung bindet an Plasmaproteine Verfügbarkeit von Wasser hängt von der Magenresorption ab: Entleerung hängt vom Volumen ab exponentieller Verlauf! Konzentrationsabhängig Temperatur und ph haben geringe Effekte ml pro Stunde!! Einige Studienergebnisse: Wasserresorption im oberen Dünndarm Entleerungsvolumen im Magen (ml) Wasser 4 % Glukose 8 % Glukose Umgekehrt verhält sich die Zuckeraufnahme! min 1

2 Temperaturabhängige Belastungszeiten (70 % VO2max) bis zur Erschöpfung Konz. mmol Na Zeit bis 60 Erschöpfung 50 (min) Temperatur (Grad C) Zucker oder Wasser? Oxidationswasser 1 g Fett 1ml Wasser 1 g KH 0.6 ml Wasser 1 g Eiweiß 0.4 ml Wasser Bei 5 Std. moderater Arbeit 1500 kcal (aus Fettox.) 167 ml Wasser Bei Salz- und eiweißarmer Diät kann Wasserbedarf um 40% reduziert werden! Regulation des Wasserhaushaltes Osmoregulation in der Leber: Wasser aus GIT nicht völlig isoton Pfortader Leber Schwellung Leberosmosensoren ADH Wasserdiurese Osmoregulation im Hypothalamus: Bei weiterer Wasserzufuhr Blut wird hypoton Osmosensoren im Hypothalamus Wasserdiurese Volumenregulation: 1) bei Salzzufuhr 2) bei Volumenverlust Intrazellulärer Wassermangel Extrazellulärer Wassermangel Reduzierter Speichelfluss Mundtrockenheit Osmosensoren (Zwischenhirn) Sensoren, Mundschleimhaut Dehnungssensoren große Venen F. Schmidt 2

3 Vascular Volume Regulation Hypovolemia Vascular Volume Regulation Hypervolemia Thirst Renin Tensionceptors Osmoceptors Thirst Renin Tension-ceptors Osmo-ceptors Salt Appetite Salt Appetite Na Colon Uptake ADH AII and Aldo ANF ADH Na Intest. Uptake ADH AII and Aldo ANF ADH Increased Na and H2O Euvolemia Decreased Na and H2O Euvolemia Flüssigkeitshaushalt und Thermoregulation Pro Liter Schweiß 580 kcal 1,6 Liter Schweiß pro Stunde (max) 928 kcal 2 Liter (bei Abtropfen!) Überlege: Wärmeproduktion und Abgabe beim Marathon (unterschiedl. Bedingungen)?? Ab 2% (des KG) Wasserverlust Leistungsverlust?! Elektrolyte im Schweiß in mmol/l Natrium Chlorid Kalium 4-8 Bikarbonat 0-35 etc. Reduzierte Thermoregulation bei Hyperosmolarität! Regelkreis: Führungsgröße % Körpergewicht % Wasser Sollwert Blut 8 83 REGLER Muskel Stellgröße Fett Knochen Durchschnitt (ohne Fett): 73% %Körperfett = 100 ( %Körperwasser /0.73) Regelstrecke Stellglied Regelgröße Störgröße Istwert 3

4 BD 120/80 mmhg Blutglukoseregulation? Führungsgröße Sollwert Sollwert Impulse HK-Zentrum Stellgröße REGLER HK-System Gefäßwiderstand,... Blutdruck Barorezeptoren Impulse Regelstrecke Stellglied Regelgröße Istwert Blutverlust Störgröße Stoffwechselregulation Allgemeine Mechanismen Negative und positive Rückkoppelung Schrittmacherenzyme Enzymkomplexe Substratkonzentration Allosterische Regulation Intrazelluläre Kompartimentierung Hormonelle Regulation Allgemeine Mechanismen Negative Rückkoppelung Schmidt 1995 Regulation: Schilddrüsenhormonproduktion Oder: Positive Rückkoppelung Oxalacetat Anfangs- und Endprodukt Zitratzyklus Kreis- und Kettenreaktionen werden aufrecht erhalten! Kortisolproduktion Schmidt

5 Regelung: Prolaktinproduktion Schrittmacherenzyme Am Anfang oder an Aufzweigungen von Reaktionsabläufen Beispiele: Phosphofruktokinase (Glykolyse) d-aminolaevulinsäuresynthetase (Hämsynthese) Schmidt 1995 Enzymkonkurrenz Substratkonzentration Beispiel: PYRUVAT LDH PDH Pyruvatcarboxylase Glukosekonzentration Glukokinase Glukose-6-P Allosterische Regulation Intrazelluläre Kompartimentierung Beeinflussung eines Enzyms durch Effektoren (nicht am aktiven Zentrum) K-Typ Affinität, V-Typ Geschwindigkeit Phosphofruktokinase ATP (Hemmung) ADP, AMP, P (Aktivierung) Beispiel: Fettsäureabbau Mitochondrien Fettsäureaufbau Zytoplasma 5

6 Hormonelle Regulation Wirkungsprinzip: Hormon Erfolgsorgan (bes. Rezeptor) hohe Affinität und Spezifität Wirkung auf/über: A: Genaktivität B: second messenger A: Steroidhormone, Thyroxin Hormon-Rezeptor-Komplex Bindung an DNA Proteinbiosynthese B: über c-amp, Arachidonsäure, Ca ++,... setzen ein hormonelles Signal in Stoffwechseländerung der Zielzelle um hemmend oder aktivierend Hormon G-Protein Adenylatzyklase c-amp Aktivierung Proteinkinase c-amp wird durch Phosphodiesterase zu AMP hydrolysiert Hemmung der Phosphodiesterase durch Coffein, Theophyllin verlängerte Adrenalinwirkung Silbernagl/Lang 1998 Adrenalinwirkungen? Insulinwirkungen? Gewichtsregulation durch Hunger-abhängige Nahrungszufuhr? Gewicht hängt von der Nahrungszufuhr und vor deren Verstoffwechselung ab! 6

7 Gewichtsregulation Energiezufuhr Energieverbrauch 1. Körperliche Aktivität 2. Grundumsatz 3. DIT 4. NEAT Energieverbrauch durch körperliche Aktivität? Leicht? Moderat? Intensiv? Verschiedene Aktivitäten/Sportarten? Vergleiche zu Nahrungsaufnahme? Silbernagl/Lang 1998 How Does Leptin Interact? Andere neg. feed-back Mechanismen: Insulin Serotonin Molly Loban Regulating Food Intake and Energy Expenditure Leptin binds to its receptor which is expressed primarily in the brains hypothalamus region In turn the hypothalamus modulates food intake and energy expenditure When low leptin levels are detected, the body is warned of limited energy supplies If high leptin levels are detected, the hypothalamus senses the body as being overweight This then trigger the body to eat less and expend more energy When energy intake and output are equal, leptin reflects the amount of triglyceride stored in the bodies adipose tissue Molly Loban 7

8 Adipositas Eine Adipositas besteht, wenn der Anteil der Fettmasse am Körpergewicht bei Frauen 25% und bei Männern 20% übersteigt. Indices im klinischen Alltag: Broca-Index: Sollgewicht (kg) = Größe (cm) minus 100 Idealgewicht: Sollgewicht minus 10% bei Männern Sollgewicht minus 15% bei Frauen Body mass Index (BMI): Gewicht (kg) geteilt durch Größe zum Quadrat (m²) Klinische Einteilung +Risikoabschätzung (WHO 1998) BMI Untergewicht < 18,5 Normalgewicht 18,5 24,9 Übergewicht 25 29,9 Adipositas Klasse I 30 34,9 Adipositas Klasse II Adipositas Klasse III > 40 Komplikationen der Adipositas Adipositas bedingt eine periphere Insulinresistenz, zunächst nur an der Muskulatur. Der kompensatorisch erhöhte Plasmainsulinspiegel führt zu einer verstärkten Lipogenese; oft gestörte Glukosetoleranz. Die Adipositas nimmt eine Schlüsselstellung bei der Manifestation, Ausprägung und Behandlung des Diabetes mellitus, der Hyperlipoproteinämie, der Hyperurikämie und der Hypertonie ein. Ebenso erhöht sie die Komplikationsrate bei Operationen und während der Schwangerschaft. Erkrankungen, die vermehrt mit Adipositas assoziiert sind: koronare Herzerkrankung, Pubertas tarda Zyklusstörungen Fettleber Cholelithiasis Schlafapnoe-Syndrom degenerative Skeletterkrankungen Essstörungen Bulimia nervosa: Ess-Brechsuchtanfälle, willkürliches Erbrechen normales Körpergewicht 2,5 % der jährigen Frauen Psychische, soziale Faktoren Normalisierung Essverhalten, Psychotherapie 40 % deutliche, 20 % geringe, Rest keine Besserung Silbernagl/Lang

9 Anorexia nervosa: restriktive Diät bis zur totalen Nahrungsverweigerung Laxantienabusus Untergewicht, Kachexie vegetativ-endokrine Störungen Menstruationsstörungen, Mangelerscheinungen,... Meist junge Frauen: 1 % der jährigen Genetische, psychische, soziale Faktoren Anorexia nervosa Athleten?? medicine worldwide Anorexia nervosa Therapie 1) Gewichtszunahme 2) Kausaler Ansatz Prognose 30 % vollständige Besserung 35 % Besserung aber Untergewicht bleibt 25 % Krankheit bleibt bestehen 10 % sterben! 9