DER STOFFWECHSELWas in unserem Körper

passiert

Ratgeber für Patienten

Deutsche Gesellschaft zur Bekämpfung der Krankheiten von Magen, Darmund Leber sowie von Störungen des Stoffwechsels und der Ernährung e.V.

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Was ist Stoffwechsel?

Lebende Organismen benötigen für ihr Wachstum und fürdie Aufrechterhaltung ihres inneren Gleichgewichtes1. Energie,2. die Bausteine, die für den Aufbau der verschiedenen Kör-

perbestandteile (z.B. Zellwände, Muskelfasern, Nervenfa-sern, Knochen) notwendig sind.

Die Energie und die Bausteine werden in Form von Nahrungaufgenommen, durch Verdauungsvorgänge in eine Formgebracht, die vom Körper verwendet werden kann, und inden verschiedenen Organen des Körpers ab- und umgebaut.

Die Gesamtheit all dieser Vorgänge, die zur Energie-Erzeu-gung und zum Aufbau von Körperbestandteilen führen,bezeichnet man als Stoffwechsel. Die Stoffwechselvorgängelaufen in der Regel nicht spontan ab, sie wären auch viel zulangsam, sondern werden durch Enzyme katalysiert undbeschleunigt. Enzyme sind Eiweißstoffe, welche im Körpervon den Zellen jedes Organs gebildet werden. Die verschie-denen Organe besitzen je nach ihrer Funktion unterschiedli-che Enzyme. Die Aktivität dieser Enzyme ist außerdem jenach Bedarf regulierbar. Wichtige Regulatoren der Enzym-funktion sind die Hormone.

Wie produziert der Körper Energie?

Um die Körperfunktionen aufrecht zu erhalten, wird Energiebenötigt. Der Energiegehalt der Nahrung wird in Joule (J)oder Kalorien (cal) gemessen (1 cal = 4,186 J). Energie wirddurch die Verbrennung (Oxydation) der Nahrung gewonnen.Die Hauptenergieträger der Nahrung sind Zucker (Kohlenhy-drate; 4,1 kcal/g), Fette (Lipide; 9,3 kcal/g) und Eiweiße (Pro-teine; 4,1 kcal/g). Es sollte nicht vergessen werden, dass auchAlkohol ( 7,1 kcal/g) ein Energieträger ist (Tab.1). Bei der Ver-brennung der Nahrung wird Sauerstoff verbraucht und Koh-lendioxyd freigesetzt.

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Tab. 1: Brennwert der Nährstoffe je Gramm

Energie wird im Körper zu verschiedenen Zeiten produziertund verbraucht. Der Körper muß daher Energie speichernkönnen. Energie kann in unterschiedlicher Form gespeichertwerden. Die langfristige Energiespeicherung erfolgt im Fett-gewebe. Sie kann daraus innerhalb von Stunden bis Tagenmobilisiert werden. Mittelfristig (innerhalb von Minuten)benötigte Energie wird vor allem in der Leber und im Muskelin Form von Glykogen (verzweigtes Zuckerkettenmolekül)gespeichert. Energie, die kurzfristig (innerhalb von Sekun-den) zur Verfügung gestellt werden muß, wird in Form ener-giereicher Phosphatverbindungen in den Zellen bereitgehalten.

Was sind die Körperbausteine?

Die wesentlichen Bausteine des Körpers sind1. 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, dasin Form der Chromosomen in den Zellen vorliegt. Sie kön-

nen im Körper aus Vorstufen gebildet werden. Beim Abbauder Nukleinsäuren entsteht Harnsäure, die im Urin ausge-schieden wird.

Die Eiweiße sind aus Aminosäuren aufgebaut. Es gibt achtsogenannte essentielle Aminosäuren, die mit der Nahrungzugeführt werden müssen, da sie der Körper selbst nicht bil-den kann. Die anderen Aminosäuren können vom Körperselbst hergestellt werden. Proteine nehmen Strukturfunk-tionen beim Aufbau von Knochen, Knorpeln, Bindegewebesowie den anderen Organen wahr. Als sogenannte Enzymeermöglichen sie spezifische Stoffwechselfunktionen. Einebesondere Bedeutung besitzen die im Blut schwimmendenEiweiße (sogenannte Plasmaproteine). Manche von ihnensind wichtige Transportproteine. Andere sind für die Blutge-rinnung erforderlich, eine weitere Gruppe ist wichtig für denKampf gegen Krankheitserreger. Diese Proteine werden allein der Leber gebildet. Eine Sonderfunktion nehmen die Anti-körper (Immunglobuline) wahr, die vom Immunsystem spe-zifisch gegen bestimmte Krankheitserreger gebildet werden.Durch eine Impfung, z.B. gegen Grippeviren, wird die Pro-duktion solcher spezifischen Immunglobuline angeregt (Tab.2).

Kohlenhydrate sind wesentliche Energieträger, aber auchBestandteil von Körperstrukturen. In der Nahrung finden sichKohlenhydrate in Form von Zucker oder von komplexenKohlenhydraten. Im Körper stellt die Glukose das zentrale

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Tab. 2: Nährstoffgehalt verschiedener Nahrungsmittel

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Zuckermolekül dar. Sie ist für alle Organe eine jederzeit ver-fügbare Energiequelle. Der Zuckerstoffwechsel wird haupt-sächlich durch das Hormon Insulin reguliert. Insulin fördertdie Aufnahme und die Verstoffwechslung von Glukose inden Organen und senkt damit den Blutzuckerspiegel. Gluko-se kann im Körper in Form eines verzweigten Kettenmoleküls(Glykogen) gespeichert werden. Hauptspeicher für Glykogenist die Leber.

Lipide sind als Energieträger und als Strukturmoleküle vonBedeutung. Manche Lipide (essentielle Fettsäuren) müssenmit der Nahrung zugeführt werden, während die übrigenLipide im Körper selbst gebildet werden können. Lipideunterliegen im Körper einer ausgeprägten Verstoffwechs-lung.

Zentrales Stoffwechselorgan der Lipide ist die Leber. Sienimmt die aus der Nahrung stammenden Lipide auf, baut sieum und gibt sie wieder in den Blutstrom ab, wo sie für dieanderen Organe zur Verfügung stehen. Ferner nimmt dieLeber die von anderen Körperorganen stammenden Lipidewieder auf und baut sie um. Im Blut sind die Lipide anEiweiße gebunden (sogenannte Lipoproteine).

Man unterscheidet verschiedene Formen der Lipoproteine.Von großer medizinischer Bedeutung sind1. 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 Leberzurück. In der Leber kann Cholesterin unverändert odernach Umwandlung in Gallensäuren über die Galle ausge-schieden werden.

Zu den spezialisierten Körperbausteinen gehören die soge-nannten Porphyrine. Dazu zählt der rote Blutfarbstoff(Hämoglobin), der durch einen komplexen Stoffwechselwegim Körper entsteht. Bei Alterung der roten Blutzellen wirdHämoglobin im Körper wieder abgebaut. Endprodukt ist der

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Gallenfarbstoff (Bilirubin). Als Zwischenstufe entsteht eingrüner Farbstoff (Biliverdin).

Vitamine sind organische Substanzen, die für den normalenAblauf der Körperfunktionen erforderlich sind. Sie könnenvom menschlichen Organismus nicht selbst gebildet werdenund müssen daher mit der Nahrung zugeführt werden. Manunterscheidet zwischen fettlöslichen Vitaminen (A, D, E, K)und wasserlöslichen Vitaminen (B1, B2, B6, B12, C, Biotin, Fol-säure, Pantothensäure, Alphaliponsäure, Nicotinamid). VieleVitamine wirken als sogenannte Co-Enzyme, d.h. sie sind fürdas richtige Funktionieren zahlreicher Enzyme erforderlich.

Spurenelemente kommen im Körper in minimalen Konzen-trationen vor und sind für bestimmte Stoffwechselvorgängeunentbehrlich. Wichtige Spurenelemente sind Eisen(Bestandteil des roten Blutfarbstoffs), Jod (Bestandteil derSchilddrüsenhormone), Kupfer, Mangan, Zink, Selen (Oxidati-onsschutz), Chrom, Fluor (Knochen- und Zahnbildung).

Was sind Stoffwechselstörungen?

Stoffwechselvorgänge sind komplex. Sie erfordern die Ver-fügbarkeit der richtigen Bausteine zum richtigen Zeitpunkt,sowie das korrekte Zusammenwirken zahlreicher Enzyme.Stoffwechselstörungen können daher aufgrund eines vererb-baren Enzymdefektes entstehen (Erbkrankheit) oder durchein Überangebot oder einen Mangel an Nährstoffen.

Enzymdefekte führen dazu, dass die vor dem defektenEnzym liegenden Stoffwechselprodukte aufgestaut werdenund die normalerweise durch das Enzym gebildeten Stoff-wechselprodukte fehlen. Die angestauten Zwischenproduk-te werden gespeichert, über andere Stoffwechselwege abge-baut oder ausgeschieden. Stoffwechselstörungen könnensowohl im Nukleinsäurestoffwechsel, im Eiweißstoffwechsel,im Kohlenhydratstoffwechsel, im Fettstoffwechsel oder imPorphyrinstoffwechsel auftreten. Ein Beispiel ist die „Phenyl-

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ketonurie“. Es handelt sich dabei um eine angeboreneEiweißstoffwechselstörung, die zu schweren Schäden führt.Diese Schäden können durch eine spezielle Diät verhindertwerden. Daher wird in Deutschland jedes Neugeborene hin-sichtlich dieser Stoffwechselstörung untersucht (Abb.1).

Die häufigsten Stoffwechselstörungen entstehen bei unsdurch Überernährung und Bewegungsmangel. Sie werdendurch eine gemischte genetische Veranlagung gefördert.Ferner trägt vermehrter Alkoholkonsum dazu bei. Häufig tre-ten Störungen des Fettstoffwechsels, des Zuckerstoffwech-sels, sowie des Nukleinsäurestoffwechsels auf (Abb.1).

Fettstoffwechselstörungen

Fettstoffwechselstörungen sind in Ländern mit überkalori-scher Ernährung besonders häufig. Die Grenzwerte für Cho-lesterin, Triglyceride oder Lipoproteine im Plasma sind vonAlter, Geschlecht und Rasse abhängig. Im allgemeinen wirdeine Gesamtcholesterinkonzentration von unter 220 mg/dl

Abb. 1: Wirkungsweise eines Enzyms: Ein Enzym beschleunigt (kataly-siert) die Umwandlung einer Ausgangssubstanz (Vorstufe) in das end-gültige Produkt. Ist das Enzym defekt, häuft sich die Ausgangssubstanzan, das Produkt wird vermindert gebildet.

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und eine Gesamttriglyceridkonzentration von unter 200mg/dl als normal erachtet.Hyperlipoproteinämien werden meist durch eine fett- undcholesterinreiche Kost bei genetisch vorbelasteten Individu-en verursacht. Die Hypercholesterinämie ist ein wesentlicherRisikofaktor für Gefäßverkalkungen (Arteriosklerose) und ins-besondere für die Verkalkung der Herzkranzgefäße. VonBedeutung ist die Erhöhung der sogenannten LDL, die zuGefäßverkalkungen führt. Die HDL (Rücktransport von Chole-sterin zur Leber) vermindern das Arterioskleroserisiko.

Zuckerstoffwechselstörungen

Die häufigste Störung des Zuckerstoffwechsels ist dieZuckerkrankheit (Diabetes mellitus Typ 2). Normalerweiseliegt der Blutzucker im Blutplasma nüchtern unter 110 mg/dl,nach dem Essen unter 140 mg/dl. Überschreitet der Nüch-tern-Blutzuckerwert 126 mg/dl oder der Zuckerwert zweiStunden nach dem Essen 200 mg/dl, besteht ein Diabetesmellitus. Bei Nüchtern-Blutzuckerwerten zwischen 110 und126 mg/dl sowie bei einem Wert zwei Stunden nach demEssen von 140 – 200 mg/dl besteht eine sogenannte gestörteGlukosetoleranz. Der Diabetes mellitus Typ 2 entsteht beigenetisch veranlagten Personen. Eine wichtige Ursache istdie Überernährung. Aufgrund der Überernährung spricht der

Abb. 2: Übergewicht als Risikofaktor. Risiko (%)

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Körper nicht mehr ausreichend auf Insulin an, das normaler-weise den Blutzuckerspiegel senkt (Insulinresistenz). NachKorrektur des Übergewichts nimmt die Insulinresistenz ab, sodass der Diabetes mellitus Typ 2 häufig vollständig rückbil-dungsfähig ist. Dies unterstreicht die Bedeutung der gesun-den Ernährung bei diesem Krankheitsbild (Abb. 2).

Störungen des Nukleinsäure-Stoffwechsels

Durch Abbau von Nukleinsäuren entsteht Harnsäure. Ver-schiedene Ursachen können zu einer erhöhten Harnsäure-konzentration im Blut führen: 1. Bestimmte Enzymdefekte, 2. Krankheiten mit erhöhtem Zellumsatz, die zu einem ver-

mehrten Harnsäureanfall führen (z.B. Tumorerkrankun-gen),

3. Ernährungseinflüsse.

Durch nukleinsäurereiche Nahrungsmittel (Innereien, Fleisch,Fisch), aber auch durch Fasten (Abbau körpereigener Be-standteile) können die Harnsäurespiegel steigen. Bei erhöh-ter Harnsäurekonzentration wird Harnsäure im Gelenkknor-pel abgelagert.

Dadurch entsteht die Gicht. Beim Gichtanfall kommt es zueiner akuten schmerzhaften Entzündung der betroffenenGelenke, häufig der Großzehengrundgelenke. Ferner könnendurch die vermehrte Harnsäureausscheidung Nierensteineentstehen.

Zusammenfassung

Ein funktionierender Stoffwechsel ist die Grundlage desLebens. Die Stoffwechselvorgänge im Körper sind komplex.Sie umfassen eine Vielzahl von Bausteinen (Nukleinsäuren,Eiweiße, Zucker, Fette sowie weitere Substanzen). Die Stoff-wechselprozesse werden durch Enzyme geleitet. Die Enzyme

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werden häufig von Hormonen reguliert. Dieses komplexeZusammenwirken kann durch verschiedene Erbkrankheitengestört werden. Die Erbkrankheiten sind jedoch selten. Häu-figste Ursache von Stoffwechselstörungen stellt in unsererZeit die Überernährung (zu viele Kalorien) sowie die Fehl-ernährung (zu viel Fett und zu viele einfache Zucker) verbun-den mit Bewegungsmangel dar. Dies führt zum sogenanntenmetabolischen Syndrom, das durch das Auftreten von Über-gewicht (Adipositas), Fettstoffwechselstörungen (Hyperlipo-proteinämie), der Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus Typ 2)und von Bluthochdruck charakterisiert ist.

Daraus resultiert der wesentliche Ansatz zur Verhindung derhäufigen Stoffwechselstörungen:1. Keine Überernährung,2. Reduktion des Fettanteils in der Nahrung, Bevorzugung

von Vollkornprodukten (sogenannte komplexe Kohlen-hydrate),

3. Ausreichende Bewegung.

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RATGEBER FÜR PATIENTENIn 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 Krank-

heitsbild● 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 beitragenkönnen

● 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

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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

Verfasser:

Prof. Dr. Volker Groß

Medizinische Klinik II

Klinikum St. Marien

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