DEFINITION: ERNÄHRUNGSWISSENSCHAFT Das Studium der Nahrung in Beziehung zum Menschen Das Studium des Menschen in Beziehung zur Nahrung
KÖRPERZUSAMMENSETZUNG UND DEREN BEDEUTUNG
Aussagen über den Ernährungszustand Veränderungen bei diversen Erkrankungen (z.B. Ödeme) Beurteilung zugenommener Körpersubstanz (z.B. Wachstum, Schwangerschaft) Zusammensetzung von Gewebeverlusten Interpretation des Energiestoffwechsels
VERÄNDERUNGEN IN DER KÖRPERZUSAMMENSETZUNG IN %
Mineralstoffe (Skellett) Fett Eiweiß (Muskeln) WasserNeugeboren 2 12 12 741 Jahr 2 23 15 60Erwachsen 6 16 18 60
Frau im Vgl zum Mann Im Alter Höherer Fettanteil Weniger Muskelmasse und daher
niedrigerer Wasseranteil
Gesamtkörperwasser sinkt auf 50 – 45 % des Körpergewichts
Abnahme der fettfreien Körpermasse (Muskelmasse)
Zunahme des Körperfettgehaltes
MODELLEEin-Kompartiment-ModellDas Körpergewicht dient als indirekte Beurteilungsgrundlage derKörperzusammensetzung und seiner Energiereserven.
Zwei-Kompartiment-ModellKörpergewicht = TBF + FFM / LBMGesamtkörperfett = total body fat (TBF): gesamte Fett (inkl. Strukturlipide)fettfreien Anteil: 2 häufig synonym verwendete Begriffe
fettfreie Masse = fat-free-mass (FFM) enthält keinerlei Fettlean body mass (LBM) enthält Strukturfett
Drei-Kompartiment-Modell Fett Aktive Zellmasse Extrazellulärmasse (ECM)
optimal: ECM/BCM Verhältnis < 1
Vier-Kompartiment-ModelleModell 1 Modell 2
Fett Wasser Protein
Fett Nichtmuskel-Masse Muskulatur: 37 - 51% der LBM
Knochenmineralien bzw. Aschegehalt Skelett: 17 – 23% der LBM
GESAMTKÖRPERWASSER = 60%IZF (=Intrazelluläre Flüssigkeit) = 63%In den Zellen Kaliumionen dominierenEZF (Extrazelluläre Flüssigkeit) = 37%Natrium- und Cl-Ionen dominierenInterstitielle Flüssigkeit: um die Zellen im Bindegewebe; 73% der EZFPlasmaflüssigkeit: Blut- und Lymphgefäßen; 19% d. EZFTranszelluläre Flüssigkeit: Hohlräumen (Gallenblase, Harnblase, Schleimhäuten,
Haut) 8% d. EZF
FETTMASSEFett wird im Körper als Triglycerid gespeichert und dient als Energiereserve. Altersabhängig; 18- über 60J.
Körperfettgehalt in %Bei Frauen Bei Männern
Exzellent 18-31 11-23Gut 22-34 15-26Verbessern 25-38 19-30Unbedingt verbessern Über 30-38 Über 24-30
Fett sinkt Fett bleibt Fett steigtFFM
Unterernährung Proteinmangel
FFM =
Ausdauersport Normal Adipositas
FFM
Bodybuilder Dynamisches Krafttraining
Energiereiche, proteinarme Kost, altern, Immobilisation, Überernährung, Schwangerschaft, Pubertät
METHODEN ZUR BESTIMMUNG DER KÖRPERZUSAMMENSETZUNG BEIM MENSCHEN
Direkte Methoden Indirekte Methoden Doppelt indirekte Methoden
Post-mortem Neutronen-
aktivierung
Densitometrie Verdünnungstechniken 40K-Zählung Computertomographie Kernspintomographie Dual-energy-X-
rayabsorptiometry (DEXA)
Analysen Anthropometrie Infrarot-
Absorptionsspektrometrie Ultraschallmessungen Bioelektrische
Impedanzanalyse (BIA) Kreatinin im Urin
Messung des Körperfettes anhand der Körperdichte
Körperdichte (D) =
Körpervolumen: kg – Unterwasser kg (Lungenvolumen + Schätzwert für intestinale Gase abziehen!)
Körperfett (TBF, %) =
Bestimmung d. Gesamtkörperflüssigkeit (TBW – Total body water)V = Q * C TBW = 50 % – 65 % des KG
V....... Volumen der KörperflüssigkeitQ....... Quantität einer Markersubstanz, die sich homogen mit dem TBW vermischt.C....... Konzentration der Meß-Substanz in der Körperflüssigkeit
Bestimmung der extrazellulären und intrazellulären FlüssigkeitExtrazelluläre Flüssigkeit EZF ~ 20% d. KG = 30% d. TBWMarker (z. .B. Na-Thiocyanat, Bromid), der extrazellulär bleibt, ermöglicht Messung d. EZF
Intrazelluläre Flüssigkeit IZF ≈ 26% d. KG = 70% d. TBWTBW – EZF = IZF
Bestimmung der LBMa) Direkte: 40K durch Ganzkörperzähler:
Natürliches radioaktives Kalium (40K), das der Körper abstrahlt, wird gemessen. Kennt man den Kaliumgehalt des Körpers, kann die LBM errechnet werden. Gesamtkörperkalium: FFM = 68 mmol/kg
b) indirekte: Wassergehalt der Zellen:LBM enthält ungefähr 73% Wasser LBM = TBW / 0,73
ERNÄHRUNGSANTHROPOMETRIE
Definition Anthropometrie Messungen d. menschlichen Körpers & seiner Kompartimente & ermitteln von
Maßverhältnissen Bestimmungen Beurteilung des Ernährungszustandes Über- & Untergewicht, Kachexie, Knochendichte usw. können diagnostiziert
werden.
Was ist Adipositas? Übergewicht = viele kg in Relation zur Körpergröße Adipositas = starkes Übergewicht, mit mehr als normal Körperfett + krankhafte
Auswirkungen
BMI (Body Mass Index)
BMI =
= ein um die Körpergröße korrigiertes Maß für das Körpergewicht Standard für Klassifikation des Körpergewichts, einfach und genau Verlaufskontrolle und Evaluierung von Gewichtsreduktionsprogrammen
BMI-Klassifikation für Erwachsene (= Klassifikation nach Gewicht-Längen-Indizes) Untergewicht BMI <18,5
o Stark <16o Moderat 16-17o Untergewicht 17-18,5
Normalgewicht BMI 18.50 - 25 Übergewicht ≥25.00
o Leichtes Übergewicht 25.00 - 30o Adipositas ≥30.00o Adipositas Grad I 30.00 - 5o Adipositas Grad II 35.00 - 40o Adipositas Grad III ≥40.00
KINDER
BMI Klassifikation kann aufgrund d. Wachstums & damit verbundenen Veränderungen d.
Körperzusammensetzung nicht wie bei Erwachsenen erfolgen Alters- & geschlechtsspezifische Besonderheiten müssen berücksichtigt werden Klassifikation erfolgt über BMI-Perzentilen, die anhand von Referenzpopulationen
ermittelt wurden:o Ö / D: AGA (Arbeitsgemeinschaft Adipositas im Kindes- und Jugendalter)
bzw. Kromeyero international: IOTF (International Obesity Task Force) bzw. Cole et al.
BMI (kg/m2) - Mädchen12 Jahre: Normal 18 kg/m²Wellenlinien
Wie häufig ist Übergewicht?21% d. Junges + 18% d. Mädchen (fast die Hälfte davon adipös, 6-14)
Körpergewichtsbeurteilung nach Region d. 6-15J. Untergewicht: West, Ost, SüdNormal: West, Süd, OstÜbergewicht: Süd, Ost, WestAdipositas: Ost, Süd, West
Ermitteln des Normalgewichtes mit Broca-IndexNormalgewicht (kg) = Körpergröße (cm) – 100
Sollgewichtbei Frauen: Normalgewicht – 15 %bei Männern: Normalgewicht – 10 %
ÜbergewichtNormalgewicht + 10 %
Nachteilkleine Personen oft übergewichtig, große Menschen zu selten; nicht für Kinder & Jugendliche
Fettverteilung Waist-To-Hip-Ratio gynoide
o Fett an Gesäß, Hüften und Oberschenkelno „Birnentyp“o kein höheres Risiko Für Begleiterkrankungen
androideo Fett im Bauchbereicho „Apfeltyp“o größere Stoffwechselaktivität des viszeralen Fettanteileso erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen und das metabolische
Syndrom Waist-to-Hip-Ratio:
o bei Frauen <0,85o bei Männern <1
Hautfaltendicke-Messung zur Abschätzung des Körperfettgehaltes Messung der Hautfaltendicke an definierten Körperstellen
Trizeps Abdominell pectoral
Bizeps subscapular suprailiacal
Berechnung d. Körperfettgehalts alters- und geschlechtsspezifischer Formeln
Bestimmung des Armmuskelumfanges Armmuskelumfang (cm) = Oberarmumfang (cm) – 4,18 x Trizeps Hautfalte (cm) Vergleiche mit Tabellen ermöglichen Abschätzung der Muskelmasse Messung des Oberarmumfanges zwischen Schulterhöhe und Ellbogen
Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) elektrische Widerstand, den Körper Wechselstrom entgegensetzt, wird gemessen Verschiedene Gewebe = vers. Widerstände Differenzierung v.
Kompartimenten Gerät berechnet Körperzusammensetzung aufgrund statistischer Korrelationen
(keine direkte Messung) Gesamtkörperwasser, Fettmasse, Magermasse und Körperzellmasse werden bestimmt. Je 2 Elektroden werden an Hand und Fuß einer Körperseite angebracht
Weitere Methoden1. In – Vivo – Neutronenaktivierungsanalyse (IVNAA)2. Computertomographie (CT)3. Nuclear-Magnetic-Resonance-Technik (NMR) bzw. Magnet-Resonanz-
Tomographie (MRT)4. Dual Photonenabsorptionsmetrie (DEPA bzw. DEXA)
In-Vivo-Neutronenaktivierung Neutronenbestrahlung Wechselwirkung mit Elementen
Zellkern radioaktive Isotope Emittierte Strahlung erfasst Bestimmung vieler Elemente Berechnung von Fettmasse, Protein und Mineralien
Computertomographie Unterschiedliche Strahlenabsorption im Gewebe Weiches Gewebe: Fett, Muskeln+ Haut absorbieren wenig Hartes Gewebe = Knochen absorbieren viel Bestimmung von Organgrößen, regionalen Fettdepots + Skelettmasse Große Strahlenbelastung
Magnet-Resonanz-Tomographie Erzeugt Schnittbilder des Körpers Keine Röntgenstrahlen, starkes Magnetfeld und Radiowellen Kernspinresonanz von H-Kernen Bestimmung von Organgrößen, &-Struktur, Fettverteilung, TBW und
Muskelmasse
Dual Photonenabsorptionsmetrie „Abtasten“ des Körpers mit Photonen – bzw. Röntgenstrahlen Abschwächung wird gemessen Bestimmung von Fett, fettfreier Masse und Knochendichte
Bod Pod Air Displacement Plethysmography bestimmt Körpervolumen (Luftwägung) Testperson in Gerät Luft enthält Druckveränderung gemessen Dauer 5min, einfacher als Unterwasserwiegung Nicht invasiv, auch für Kinder, Übergewichtige, Kranke, Senioren
Liste der Kompartimente des menschlichen Körpers, die mit den einfachen, nicht-invasiven Methoden bestimmt werden können
Wissenschaftliche Beurteilung und Bewertung der heute gebräuchlichsten Methoden zur Bestimmung der Körperzusammensetzung
ERNÄHRUNGSSTATUS
Def. Ernährungsstatus Erhebung: Vgl. zw. Bedarf (an Energie + Nährstoffen) + Zufuhr Aussage wie gut/schlecht ernährt
Optimaler Ernährungsstatus Aufnahme und Bedarf halten sich die Waage Aufnahme beeinflusst durch
o Krankheito Essverhalteno Wirtschafto Emotioneno Kultur
Bedarf beeinflusst durcho Krankheito phys. Belastungo oxidativer + psychischer Stresso Wachstum
Welche Faktoren beeinflussen den Ernährungsstatus? Physiologischer Zustand
o Geschlecht, Alter, Gewichto Regel, Schwanger, Stilleno Krank
Umwelto Beruf, Familienstatus, Einkommeno Wohnort, Klima, Höhenlage, Kulturo Religion
Nahrungsmittelo Verfügbarkeit, was und wie viel, o Zubereitung, Zusammensetzung
Gewohnheiteno esseno Bewegungo Genussmittelo Drogeno Hobbys
Bestimmung des Ernährungsstatus Biochemische Untersuchungen
o Versorgungsparametero Funktionsparameter
Ermitteln der Nahrungs- und Nährstoffaufnahme Beurteilung anthropometrischer Messgrößen
Versorgungsparameter Bestimmung von:
o Konzentration des Nährstoffeso Transportformen des Nährstoffeso Metabolite des Nährstoffes im Blut, Harn, Körperzellen
Zeigen aktuelle Nährstoffversorgung
Beispiele für Versorgungsparameter
Funktionsparameter Bestimmung v. Nährstoffabhängigen Enzymaktivitäten und Proteinwerte Zeigen langfristige Nährstoffversorgung
Beispiele für Funktionsparameter
ERNÄHRUNGSERHEBUNG
Gründe für Ernährungserhebungen Analyse der Nahrungszufuhr Bestimmung des Ernährungsstatus Erforschung der Zusammenhänge zw. Ernährung & Krankheiten (im Rahmen
epidemiologischer Studien) Planung, Durchführung und Bewertung politischer Maßnahmen
Ernährung
Ernährungsbedingte Krankheiten Krankheitsbedingte Ernährungsstörungen
Hoher Obst- und Gemüsekonsum geringes Krebsrisiko durch die Spearman Korrelation mit Obst-/Gemüseaufnahme bestätigt
METHODEN FÜR ERNÄHRUNGSERHEBUNGEN
Direkte Methoden Ermittlung von Ernährungsbedarf, Ernährungsstatus Ermittlung der Nahrungsaufnahmeo Zurückliegende (retrospektive) Nahrungsaufnahme
24 Stunden Befragung Ernährungsgeschichte Fragebogenmethode Einkaufsliste
o Gegenwärtige (prospektive) Nahrungsaufnahme Wiegemethode Inventurmethode Ernährungsprotokoll Buchhaltungsmethode Tonbandaufnahme
Indirekte Methoden Vorliegende Daten werden ausgewertet z.B.: Nahrungsbilanzen, Food balance sheets
Nahrungsbilanzen
NV = Nahrungsverbrauch pro KopfIP = Inländische NahrungsmittelproduktionI = ImporteV = Vorratssaldo
S = Saatgut, PflanzgutP = Umwandlung in andere ProdukteSV = Schwund und VerderbE = ExporteF = Futtermittel
Rahmendaten Demographische Daten Geographische Daten Soziokulturelle Daten Gesundheitsstatistik
Daten aus der Nahrungsmittelproduktion Lassen Rückschlüsse auf Pro-Kopf-Verbrauch zu Liefern Überblick über zur Verfügung stehende Lebensmittel Geben Hinweise auf zeitliche Trends in den Verzehrsgewohnheiten Sind Grundlage internationaler Vergleiche
ÜBERSICHT ÜBER DIREKTE ERNÄHRUNGSERHEBUNGSMETHODEN
Retrospektive Nahrungsaufnahme 24-Stunden-Befragung Diet History Fragebogenmethode Einkaufslisten Archäologische Methode
Prospektive Nahrungsaufnahme Wiegemethode Inventurmethode Ernährungsprotokoll Buchhaltungsmethode Tonbandaufnahme
RETROSPEKTIVE METHODENDie vergangene Nahrungsaufnahme wird erhoben
24-Stunden-Befragung „Was haben Sie innerhalb der letzen 24 Stunden gegessen/getrunken?“ Bestimmung der Nährstoffaufnahme anhand von Nährwerttabellen Vorteile:
o Schnell und einfacho Verzehrsgewohnheiten bleiben unbeeinflussto Geeignet für die Befragung größerer Kollektive
Nachteile:o Fehlschätzungen/Falschangaben
Ernährungsgeschichte = diet history
Befragung über langfristige Ernährungsgewohnheitn (z.B. vergangene 3 Monate) Zusammenhänge zwischen Ernährung und Krankheiten Vorteile
o Keine Beeinflussung der Ernährungsgewohnheiteno Kostengünstigo Für größere Kollektive geeigneto Miteinbeziehen saisonaler Schwankungen
Nachteileo Zeitaufwendige Auswertungo Gutes Erinnerungsvermögen der Studienteilnehmer ist nötigo Falschaussagen möglich (z.B. über Alkoholkonsum)
Fragebogenmethode Qualität der Ernährung wird erhoben Fragebogen vom Probanden selbst ausgefüllt oder Interviewer fragt
standardisierten Fragebogen ab Vorteile
o EDV-Auswertung möglicho große Kollektive
Nachteileo Falschangabeno Missverständnisseo Geringe Beteiligung bei Befragung über den Postweg
Einkaufslisten Die im Haushalt für den Einkauf zuständige Person schätzt die Menge der
verzehrten Lebensmittel - meist für die vergangene Woche. Vorteile
o typische Ernährungsmuster werden erfasst Nachteile
o Sehr ungenaue Mengenangabeno Nahrungsmittel werden vergessen oder falsch geschätzt
PROSPEKTIVE METHODENDie gegenwärtige Nahrungsaufnahme wird erhoben
Wiegemethode Alles, was gegessen und getrunken wird, wird abgewogen und notiert. Vorteile
o Genaue Bestimmung der Energie- und Nährstoffaufnahmeo Erfassen von Risikofaktoren
Nachteile:o Teuero Belastend für die Studienteilnehmero Veränderung der Essgewohnheiteno Unsicherheit beim außer-Haus-Verzehr
Ernährungsprotokoll
Essen und Trinken wird protokolliert Angabe von haushaltsüblichen Maßen (kein Abwiegen) ev. Einheitliches Messgeschirr Vorteile
o Genauo Kostengünstiger und einfacher verglichen mit Wiegemethode
Nachteilo Veränderung der Essgewohnheiten möglich
Inventurmethode Alle verbrauchten Lebensmittel werden in Formulare notiert Reste und Abfälle werden subtrahiert Lebensmittelvorräte und die Anzahl der Esser werden berücksichtigt Meist über 1 Woche Einweisung der Kontaktperson Vorteil
o Ernährungserhebung von Gruppen Nachteil
o Veränderung der Verzehrsgewohnheiten
Buchhaltungsmethode Im Rahmen von statistischen Untersuchungen für die Wirtschaft Art, Menge und Herkunft der verbrauchten Lebensmittel werden notiert Dauer bis zu einem Monat Abfälle meist nur geschätzt Vorteile
o Für Familien und Institutionen wie Krankenhäuser, Heimeo Vergleich mehrerer Haushalte
Nachteilo Ungenau
Tonbandaufnahme Gegenwärtiger Nahrungsverzehr wird auf ein Tonband (z.B. Diktiergerät)
gesprochen Schriftliche Aufzeichnung und Auswertung durch Untersucher Vorteile
o Erinnerungsfehler werden ausgeschlosseno Einfach, auch bei außer-Haus-Verzehr
Nachteileo Zeitaufwendige Auswertung
AUSWAHL DER RICHTIGEN METHODE Untersuchungsaspekt
o Nahrungsverfügbarkeito Nahrungsverbraucho Ernährungsgewohnheiten
Untersuchungseinheito Individuum, Familie,o Haushalt
o ökonomische, geographische oder ökologische Gruppe Untersuchungszeitraum:
o Mahlzeit, Tag, o Woche, Monat, Jahr
Untersuchungsbedingungen: o verfügbares Geldo Personalo geographische Erreichbarkeit
NÄHRSTOFFBEDARF & REFERENZWERTE
ERNÄHRUNGSEMPFEHLUNGEN Wichtiges Instrumentarium für
o Ernährungswissenschafter, Ernährungsindustrieo Ärzte, Diätassistentinnen
Basis für bedarfsgerechte Ernährungo Gesundheitserhaltungo Krankheitsvorbeugung
Wer erarbeitet Empfehlungen? Deutsche Gesellschaft für Ernährung Österreichische Gesellschaft für Ernährung Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung Schweizerische Vereinigung für Ernährung Food and Nutrition Board Food and Agriculture Organisation (FAO) WHO Wissenschaftlicher Ausschuss für Lebensmittel der EG
Nährstoffempfehlungen 1992: Nährstoff- und Energiezufuhr in der EG - Scientific Committee for Food ab 1997: Dietary Reference Intakes (DRI) - RDA 2000: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr - DACH 2004: Vitamin and mineral requirements…(WHO) 2004: Nordic Nutrition Recommendations
Referenzwerte für die Vitaminzufuhr
Ziele der Empfehlungen Einhaltung von Mindestwerten für Nährstoffe, die limitiert sind Einhaltung von Höchstwerten für Nährstoffe, die im Überschuss vorhanden sind
NÄHRSTOFFBEDARF Soviel Nährstoffe wie notwendig für
o Optimale Gesundheit Zustand vollständigen körperlichen, geistigen und sozialen
Wohlbefindens und nicht nur das Freisein von Erkrankungen und Gebrechen (laut WHO)
o Aufrechterhaltung aller Körperfunktioneno Leistungsfähigkeit
Methoden zur Ermittlung des Nährstoffbedarfs epidemiologische Studien Mangelexperimente kurative Tests biochemische Untersuchungen Bilanzstudien Tierversuche
Epidemiologische Studien Nährstoffaufnahmen verschiedener Gruppen werden verglichen z.B. Kropfentstehung bei mangelnder Jodversorgung Zur Absicherung sind weitere Studien nötig
Mangelexperimente der Nährstoffbedarf wurde anhand unzureichender Nährstoff- bzw.
Nahrungszufuhr ermittelt an Häftlingen oder KZ-Insassen durchgeführt heute weltweit verboten
Kurative Tests
bestehender Mangel wird behoben Die Hälfte der Nährstoffaufnahme, die zur Behebung des Mangels nötig ist, wird
dem Bedarf gleichgesetzt.
Biochemische Untersuchungen Heute das Mittel der Wahl Früherkennung von Nährstoffmangel im subklinischen Stadium man benötigt genaue Kenntnisse über das Schicksal des Nährstoffes im Körper Versorgungsparameter Funktionsparameter
Bilanzstudien Vergleich zwischen Aufnahme und Ausscheidung eines Nährstoffs Voraussetzung: Nährstoff in unveränderter Form ausgeschieden / Metabolite
bekannt Ausgeglichene Bilanz: Ausscheidung = Aufnahme Positive Bilanz: Ausscheidung < Aufnahme
o Wachstumo Schwangerschafto Gewichtszunahme
Negative Bilanz: Ausscheidung > Aufnahmeo Gewichtsverlusto Katabolismus
Tierversuche Wenn wenig Daten aus Humanstudien Rückschlüsse von Tier auf Mensch bedingt möglich keine quantitativen Aussagen nur qualitative Aussagen (z.B. Mehrbedarf in Schwangerschaft)
Extrapolation vom Nährstoffbedarf einer Gruppe
(z.B.: Säugling) wird auf eine andere Gruppe (z.B.: Kleinkinder) geschlossen
Interpolation Bedarfszahlen zweier Altersgruppen
(z.B.: Säugling + Erwachsen) sind bekannt der Bedarf einer dritten Gruppe (z.B.: Jugendlich) wird daraus ermittelt
Grundbedarf = minimum requirement Verhindert Nährstoffmangel (latenten und manifesten) Ermöglicht normales Wachstum Ermöglicht normale Fortpflanzung Schwierig zu ermitteln!
Normativer Speicherbedarf Ermöglicht Nährstoffspeicher, die schnell & ohne Funktionseinschränkung
verfügbar Enthält einen Zuschlag für Verluste, die während der Verarbeitung von
Lebensmitteln auftreten Die Fachwelt diskutiert noch über
o Größe der Speicher
o Zufuhrempfehlungen zur Erreichung der Speicher
Wie kommt die Empfehlung zur Nährstoffzufuhr zustande? niedrigste Zufuhrschwelle
o = lowest threshold intake (LTI)o Unterhalb dieser Zufuhrmenge erleiden fast alle Personen des Kollektivs
Funktionsstörungen Mittelwert
o = average requiremento durchschnittlicher Bedarf einer Bevölkerungsgruppeo 50 % des Kollektivs sind ausreichend mit dem Nährstoff versorgt o Von diesem Wert ausgehend, werden die Empfehlungen zur Nährstoff-
und Energiezufuhr mit Hilfe der Gaußschen Normalverteilung ermittelt (+2sd Bevölkerungsreferenzzufuhr; -2sd niedrigste Zufuhrschwelle)
Bevölkerungsreferenzzufuhr o = population reference intake, PRIo deckt den Bedarf praktisch aller gesunden Personen (97,5 %) einer
Gruppe
D-A-CH Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr Empfehlungen Schätzwerte Richtwerte
Empfehlungen durch experimentelle und klinische Studien ermittelt auch statistische Erhebungen und epidemiologischen Studien
Schätzwerte Geben Hinweise auf angemessene und gesundheitlich unbedenkliche Zufuhr ermittelten Werte durch experimentelle Untersuchungen gestützt, aber nicht
abgesichert Zahlenwerte: n-3 Fettsäuren, Vitamin E, Vitamin K und Pantothensäure Zahlenbereiche: Kupfer, Mangan, Selen, Chrom, Molybdän, β-Carotin und Biotin
Richtwerte Orientierungshilfe Für Nährstoffe, die bei mangelnder oder überhöhter Zufuhr problematisch sind Mindestzufuhrempfehlung: Wasser, Fluorid und Ballaststoffe Höchstzufuhrempfehlung: Fett, Cholesterin, Alkohol und Speisesalz
Upper level, UL genauer „tolerable upper intake level“ = Grenze der dauernden Aufnahme, unterhalb der keine schädlichen Effekte Berücksichtigt wird Aufnahme aus allen Quellen (lebensmitteleigen, zugesetzt im
Rahmen der Anreicherung und als Supplement)
Tolerable Upper Intake Level für Vitamine
Tolerable Upper Intake Level für Mineralstoffe
NÄHRSTOFFDICHTE
Zur Beurteilung der Nährstoffversorgung einzelner Personen Lässt erkennen, ob ein Lebensmittel eine gute Quelle für einen Nährstoff ist Gut geeignet, um die Nährstoffversorgung über eine Zeitspanne zu beurteilen
(Tage, Wochen)
Beurteilung der Nährstoffversorgung mittels Nährstoffdichte
Ist Nährstoffdichte: Tatsächliche Nährstoffaufnahme anhand Ernährungsprotokoll Soll Nährstoffdichte: Empfohlene Nährstoffzufuhr laut D_A_CH Referenzwerten
NÄHRSTOFFBEDARF IN DER SCHWANGERSCHAFT UND STILLZEIT Energiebedarf steigt Proteinbedarf steigt Fettbedarf bleibt gleich (genügend essentielle FS) Bedarf an den meisten Vitaminen und Mineralstoffen steigt, vor allem:
o Folsäureo Eiseno Jodo Zink
Empfohlen wird ausreichende Ballaststoffaufnahme
NÄHRSTOFFBEDARF DES SÄUGLINGS(verglichen mit Erwachsenen) Höherer Energiebedarf
Höherer Bedarf an Fett und essentiellen FS Höherer Proteinbedarf Höherer Bedarf an essentiellen AS (auch Cystein und Tyrosin) Oligosaccharide in Muttermilch – Darmflora - Reifung des Immunsystems? WICHTIGE Nährstoffe im Säuglingsalter
o Eiseno Vitamin Do Vitamin K
NÄHRSTOFFBEDARF WÄHREND DES WACHSTUMS Hoher Energiebedarf (vor allem bei Wachstumsschüben) Etwas höherer Proteinbedarf als bei Erwachsenen WICHTIG: eine ausreichende Versorgung mit
o Calciumo Eiseno Zink
NÄHRSTOFFBEDARF VON ÄLTEREN MENSCHEN Energiebedarf sinkt (durch sinkenden GU) Bedarf an essentiellen Nährstoffen bleibt gleich
ZIELE DER D-A-CH-REFERENZWERTE Planung einer bedarfsdeckenden Ernährung
o Deckung des physiologischen Bedarfso Schutz / Prävention von ernährungsassoziierten Erkrankungen
Bewertung der Nährstoffversorgung Ernährungsinformation
O Nährwertkennzeichnung
VERDAUUNG UND ABSORPTION
Definition Verdauung mhd verdöu(w)en = verschmelzen = Zerkleinerung der Nahrung im Magen‐Darm‐Trakt
o Physikalischo Chemischo Enzymatisch
VERDAUUNGSVORGÄNGE
Mundspeichel Puffer: Hydrogencarbonat Gleitmittel: Mucine Antibakteriell: Antikörper und Lysozyme Zungengrundlipase Kohlenhydratspaltung: α-Amylase Ptyalin
Bauchspeichel Proteinverdauung: Trypsin, Chymotrypsin, Elastase, Carboxypeptidase Stärkeverdauung: α‐Amylase, Fettverdauung: Lipase, Colipase, Phospholipase, nichtspezifische Lipase
Magensaft Gleitmittel: Mucine Desinfektionsmittel: Salzsäure Vit.B12-Absorption: Intrinsic-Faktor Proteinverdauung: Pepsin Fettverdauung: Zungengrund-Lipase vom Mund, gastrische Lipase
Dünndarmsekrete Proteinverdauung: Dipeptidase, Aminopeptidase Zuckerverdauung: versch. Glycosidasen Fettverdauung: Monoglycerid-Lipase, Lecithinase, alkalische Phosphate, u.a.
Galle Puffer: Hydrogencarbonat Mizellenbildung: Gallensalze und Phospholipide Ausscheidungsprodukt: Cholesterin
Vorgänge im Dickdarm Absorption von
o Nao Wassero Stoffwechselprodukten der Darmbakterien
DIE VERDAUUNG BEGINNT IM MUND Mechanische Zerkleinerung: Zähne, Zunge Geschmack: Geschmacksknospen, Riechen Speichel: Enzyme, Gleitmittel
Magen Zerkleinerung, Homogenisierung („Chymus“ entsteht) Abtötung von Bakterien, Schutz vor Infektionen (HCl) Denaturierung von Eiweiß, Aktivierung der Pepsine Sekretion von „Intrinsic factor“ Portionierte Weiterleitung des Chymus an das
Duodenum (Zwölffingerdarm)
Funktion des exokrinen Pankreas Produktion von Sekret
o 2l/Tag o Plasma-isotone o Enzym-haltigeo stark Bicarbonat-haltigo PH 7-8
Nahrungsaufnahme
o Azetylcholin und Cholezystokinin aktivieren die Enzymsekretion in den Azini (Ca2+ als Botenstoff)
o Sekretion (cAMP) führt zur Bicarbonatsekretion in den Pankreasgängen ( Neutralisierung der Magensäure)
Zentrale Bedeutung der Pankreasenzyme Eiweissspaltende Enzyme:
o Schutz vor Selbstverdauung des Pankreas!o Proenzym (müssen erst aktiviert werden) Proteasen!o Endopeptidasen:
Trypsinogen Typsin (durch Enteropeptidasen aus Duodenalschleimhaut) Trypsin aktiviert anderen Proenzyme
Chymotrypsinogen Proelastase
o Exopeptidasen: Procarboxypeptidase A Procarboxypeptidase Proaminopeptidasen
Lipidspaltende Enzyme:o Lipase (Triglyzeride)o Prophospholipase A (Phospholipide)
Kohlenhydratspaltende Enzyme:o α‐Amylase (Stärke, Glykogen)o Maltase (Maltose)o Ribonukleasen: Ribonuklease (RNA), Desoxyribonuklease (DNA)
Enzyme der VerdauungEndoenzyme
Magen und oberer Dünndarm spalten Verbindungen innerhalb
eines Moleküls produzieren große Teilstücke Beispiele:
o α‐ Amylaseo Pepsin, Trypsino Chymotrypsin, Elastase
Exoenzyme unterer Dünndarm bauen Moleküle von den Enden her
ab Beispiele:
o Aminopeptidasen (die Spaltung beginnt am NH2‐Ende),
o Carboxypeptidasen (die Spaltung beginnt am COOH‐Ende)
Störungen des Pankreas angeboren:
o Mukoviszidose/ Zystische Fibrose (homozygote Patienten)o rezidivierende akute Pankreatitis (heterozygote Patienten)
Erworben:o Akute Pankreatitis
Gallensteine Infektion
o Chronische Pankreatitis Alkoholismus Folgen:
Schmerzen
Verlust der exo‐ und endokrinen Pankreassekretion Fettmalabsorption, Vitaminmangelsyndrome
Galle Galleproduktion:
o Gallensäuren (700 ml/d)o Cholesterino Bilirubino Bikarbonat (v.a. in den Gallgengängen)
Gallensäuren gelangen über Na+‐abhängige Transporter aus Blut in Leberzelle werden mit Taurin oder Glycin (Wasserlöslich!) konjugiert gelangen über weitere Transporter in Gallenkanälchen
Der enterohepatische Kreislauf
Gallensalze (zu 98%) Bilirubin (zu 15%) einige Vitamine (z.B. Vitamin D,
Folsäure, Pyridoxin) einige Mineralstoffe ( z.B.
Magnesium) zahlreiche Medikamente, Fremd‐
und Giftstoffe
Ausscheidung mit der Galle Reabsorption über Darmvenen und
Pfortader
Verdauungssäfte und sekretionsstimulierende FaktorenL / Tag PH
Mundspeichel 0,5 – 1,5 7 – 8 SensorikMagensaft 2 – 3 1 Gastin, Histamin, HCl & PepsinogensekretionGalle 0,25 – 1 6,9 – 7,7 Cholezystokinin, GallenblasenkontraktionBauchspeichel 0,3 – 1,5 7,5 – 8,8 Cholezystokinin, Bauchspeichelsekretion,
Sekretin, BicarbonatsekretionDünndarmsekrete 1 – 2 pH 6,5 – 7,8 VIP = vasoactive intestinal peptide
(Enzymsekretion)
Definition Absorption Entlehnt aus absorbēre = schlucken, aufsaugen = Aufnahme absorptionsfähiger Nahrungskomponenten / Spaltprodukte durch
Darmschleimhaut in Blut / Lymphe
Absorptionsfähige Verdauungsprodukte
Passiver Transport Ohne Energieverbrauch Entlang eines Konzentrations- oder Ladungsgefälles Freie Diffusion:
o Glycerol diffundiert durch Membran, weil intrazelluläre Konz. geringer Erleichterte Diffusion:
o über Carrier oder Kanal (z.B.: D-Fruchtose)
Aktiver Transport unter Energieverbrauch auch gegen ein Konzentrations‐ oder Ladungsgefälle Sekundär aktiver Transport
im Vorfeld wird aktiv ein Ionengradient aufgebaut Nährstoffe gelangen mit den Ionen gegen ein Gefälle in die Zelle Beispiel:
o Natrium-Kalium-ATPaseo Glucosetransport
WEITERE ABSORPTIONSMECHANISMEN Endozytose
o Absorption durch Membraneinstülpung Persorption
o ungelöste Nahrungspartikel treten durch intakte Epithelzelle Parazellulärer Transport
o Teilchen gelangen zw. Mucosazellen vom Darmlumen ins Blut
Fettabsorption
Proteinabsorption
Kohlenhydratabsorption
Vitamin B12‐AbsorptionIntrinsic factor ein Glykoprotein gebildet in den Belegzellen des Magens schützt Vitamin B12 vor Abbau ein Fehlen des IF führt zu perniziöser Anämie
Absorption der Hauptnährstoffe
Mikronährstoffabsorption im oberen Verdauungstrakt
Mikronährstoffabsorption in Jejunum und Ileum
Mikronährstoffabsorption im Dünndarm und Dickdarm
Absorption von Wasser und Alkohol
REGULATION DER NAHRUNGSAUFNAHME
Steuerungszentrum für Hunger und Sättigung Hypothalamus im zentralen Teil des Zwischenhirns, unter dem Thalamus lateraler Hypothalamus = Hungerzentrum ventromedialer Hypothalamus = Sättigungszentrum Nucleus paraventricularis:
o durch Stimulation v. α-2‐Rezeptoren Nahrungsaufnahme gesteigerto durch Aktivierung serotinerger Rezeptoren Nahrungsaufnahme
reduziert
Funktionen des Hypothalamus Koordiniert wichtige Regulationsvorgänge Hunger und Sättigung Wasser‐ und Mineralstoffhaushalt Körpertemperatur Sexualität Wach‐ und Schlafrhythmus Blutdruck‐ und Atmungsregulation vermittelt zwischen vegetativem NS und höheren Hirnregionen beeinflusst über die Hypophyse das gesamte Hormonsystem Signale gelangen … vom /zum Hypothalamus
o …auf Blutweg (Metabolite, Hormone)o … über Nervenbahnen (Neurotransmitter, Neuropeptide)
Diskutierte Theorien zu Hunger und Sättigung Thermostatische Theorie (Brobed 1948) Glucostatische Theorie (Mayer 1953) Aminostatische Theorie (Mellinkoff 1956) Glykogenostatische Theorie (Friedmann 1953) Lipostatische Theorie (Kennedy 1953)
SÄTTIGUNGSSIGNALE
Sättigungssignale (Peptide)
Sättigungssignale (Hormone)
Sättigungssignale, die im ZNS wirken
HUNGERSIGNALE
Hungersignale – Hormone
Hungersignale – im ZNS wirkende Substanzen
INTERAKTION ZENTRALNERVÖSER MECHANISMEN DER APPETITREGULATION MIT PERIPHEREN ENDOKRINEN SYSTEMEN
REGULATION DES WASSERHAUSHALTS
Wozu Wasser? Lösungsmittel Wasserstoffbrückenbindungsfähigkeit Kapillarkraft Durchblutung d.
kleinsten Gefäße Ausgleich d. Temperaturschwankungen; Schwitzen: Wärmeentzug 580kcal / l
Oxidationswasser: durch Oxidation d. Nährstoffe in Mitochondrien; stark exergone Reaktion H2 + O2 H2O wird für ATP-Bildung genutzt
Nährstoffe (100 g) Oxidationswasser (ml)Proteine 40 mlKohlenhydrate 60 mlFette 110 ml
REGULATIONSYSTEME
Osmoregulation: Osmorezeptoren: erhöhte Blutosmolarität ADH (Hormon) + Wasserrückhaltung
Vulumsregulation: Volums- u. Barorezeptoren ( RA, Carotis sinus) Renin‐Angiotensin‐Aldosteron System (RAAS) Atriales natriuretisches Peptid (ANP)
DURST Subjektives Gefühl Nach Integration verschiedener Körpersignale Geht vom Hypothalamus aus Löst Bedürfnis zu trinken aus Beeinflusst durch
o Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (durstauslösend)o Cerebrales natriuretisches Peptid (dursthemmend)o Krankheiten, Medikamenten
TRINKENPrimäres Trinken: - Folge eines Flüssigkeitsmangels im Körper
- Notfallreaktion
Sekundäres Trinken: - Es existiert kein unmittelbarer Flüssigkeitsbedarf- Hat einen Bezug zum zu erwartenden Flüssigkeitsbedarf- Regelmechanismen unbekannt
STÖRUNGEN IM WASSERHAUSHALT
Hyperhydratation Husten Ödeme Überwässerung der Lunge
Dehydratation Starker Durst Verminderte Harnproduktion Gewichtsabnahme Austrocknung von Haut und Schleimhäuten
Ursachen einer Hyperhydratation - Selten Nebenwirkungen von Medikamenten exzessives Trinken (Polydipsie): meist bei psychiatrischen Patienten SIADH (Syndrom des inadequaten ADH, Schwarz‐Bartter‐Sy.)
Ursachen der Dehydratation Erbrechen Durchfall Polyurie
o Diabetes mellitus
andere Verlusteo Verbrennungo Fisteln, Sonden
inadäquate Flüssigkeitszufuhr
Folgen des WasserdefizitsAbnahme der Gesamtkörperflüssigkeit um ... % bei 65kg sind das …l 0,5% 0,2 l Durstgefühl3% 1,2 l Verminderte Speichel- und Harnproduktion, Leistungseinbußen5% 2.0 l Tachykardie, Körpertemperaturerhöhung
ART DER DEHYDRATATION
Isotone Dehydratation Na 130‐150 mmol/l Häufigste Form (70%) Wasser ‐und Na Verlust = gleich ECF‐Kontraktion
Hypotone Dehydratation Na < 130 mmol/l selten (10%) Na‐Verlust > Wasserverlust
o hypotoner Flüssigkeitsersatzo CF, AGS, Niereninsuffizienz
Flüssigkeits‐Shift in die ICFSymptome der hypotonen Dehydratation
schwallartiges Erbrechen Krampfanfälle, Koma (Hirnödem!!) Schocksymptomatik ‐ mehr als erwartetJe schneller Na abfällt, desto schwerer die Symptome
Hypertone Dehydratation Na > 150 mmol/l selten (20%, v.a. im ersten Lebensjahr) Wasserverlust > Na‐Verlust
o inadequater, hypertoner Flüssigkeitsersatzo Diabetes insipiduso Diabetisches Koma
Flüssigkeits‐Shift in die ECFSymptome der hypertone Dehydratation Vollbild spät und schlagartig Somnolenz, Koma, Irritabilität seltener Lidschlag
Haut teigig, blass keine typischen Dehydratationszeichen
DAS RICHTIGE GETRÄNK FINDEN
Isotone Getränke: deren Gehalt an osmotisch aktiven Teilchen denen des Blutes entspricht.( Elektrolytgetränke, gespritzter Apfelsaft)
Hypertone Getränke: verbleiben länger im Magen, vor der Aufnahme aus dem Darm müssen sie erst durch körpereigenes Wasser verdünntwerden, wenig geeignet beim Sport (alkoholische Getränke, SoftDrinks)
Hypotone Getränke: geringere Konzentration an Mineralien als die in den Körperflüssigkeiten, werden ähnlich schnell aufgenommen wie isotone Getränke; eignen sich als rascher Flüssigkeitsersatz (Wasser, Molke)
FLÜSSIGKEITSUMSATZErwachsener:Trinkmenge: 1.5 l/Tag – ca 10% d. ECF (bei 75 kg)
Gesamtkörperwasser: 60% - 45lICF: davon 70% - 31,5lECF: davon 30% - 13,5l
Säugling (5 Monate alt):Trinkmenge: 700 ml/Tag – ca. 30% d. ECF (bei 7kg)
Gesamtkörperwasser: 70% - 4,9l
ICF: davon 55% - 2,7lECF: davon 45% - 2,2l
Flüssigkeitsbedarf ml / kg Körpergewicht110 Kleinkinder44 Kinder (10J.)22 Erwachsene (22,2°C) 38 Erwachsene (37,8°)
Tägliche Flüssigkeitsbilanz eines ErwachsenenAufnahme ml/dGetränke 1200‐1500Speisen 700‐1000Oxidationswasser 200‐ 300Gesamt 2100‐2800
Abnahme ml/d (obligat + bedarf)Lunge 350Haut‐Diffusion 350Haut‐Schweiß 100 ±250Nieren 900 ±500Fäzes 150Durchschnitt ≈2600
Unter günstigen Klimabedingungen kann der Mensch höchstens 11‐20Tage ohne Flüssigkeitszufuhr überleben
SÄURE ‐ BASEN ‐ HAUSHALT
Vom pH Wert der Körperflüssigkeiten hängen ab: die Aktivität d. Proteine & d. Enzyme die Molekülform d. Proteine und d. Struktur verschiedener Zellbestandteile die Permeabilität der Zellmembran die Sauerstoffbindungsfähigkeit d. Hämoglobin;
pH niedrig O bindet schlecht an Hämoglobin (Bohr-Effekt)niedriger pH im Bindegewebe (vgl Blut) O leicht an Gewebe abgegeben
pH‐Werte verschiedener KompartimenteBlut 7,40 ( 7.37-7,44) leicht alkalisch
Venöses Blut – saurer 7,37 Arterielles Blut – basischer 7,44
Intrazellulärraum 6,90 (6,80-7,00) Bindegewebe 7,05 (7,00-7,10) neutral
SÄURE‐BASEN‐HAUSHALT1. Pufferfunktion des Blutes (Bikarbonat und Proteine): Sofort2. Atmung: Wenige Minuten Abgabe von CO2 Vermeidung einer Säurebelastung des Organismus Säurenzunahme im Blut Hyperventilation Atmung gesteigert Basenzunahme im Blut Hypoventilation Atmung reduziert3. Nierenfunktion: Sunden bis TageSteuerung durch renale Ausscheidung von H+ bzw. Resorption von HCO3‐4. Leberstoffwechsel: 3‐4 StundenOxidativer Abbau von AS CO2 (HCO3
‐ ) + NH3 (NH4+)
Auch oxidativer Abbau von Milchsäure, Essigsäure und Zitronensäure
Puffer im menschlichen KörperKörperzelle Protein (Pr-/PrH)Va. Nierenzelle Phosphat (HPO4
-/H2PO4-)
Erthrozyt Bikarbonat (HCO3-/H2CO3 bzw. CO2)
Hämoglobin (Hb-/HbH)Protein
Plasma BikarbonatProtein
Veränderungen d. pH-Wertes
AzidoseSenkung des pH‐Wertes im arteriellen Blut (unter 6,8 Lebensgefahr)
AlkaloseErhöhung des pH‐Wertes im arteriellen Blut (über 7,7 Lebensgefahr)
respiratorische Alkalosen/Azidosen Acidose:
o Abatmung v. CO2 gestörto Behinderung d. Atemstroms (Rippenbrüche)o Ausgleich durch Pufferung & H+-Ausscheidung über Niere
Alkalose: o Abatmung v. CO2 erhöhto gesteigerte Belüftung d. Lungen (Lungenentzündung, …)o Ausgleich durch Pufferung und Niere
metabolische Alkalosen/Azidosen Acidose
o HCO3- im Blut vermindert; Säuren erhöhto Diabetes mellitus, Hungern, körperliche Anstrengungen,
Nierenfunktionsstörung, Durchfälleo Ausgleich: CO2-Abatmung, H+-Ausscheidung d. Niere
Alkalose:o HCO3- im Blut erhöhto Erbrechen, Diuretika, Kaliummangel, o vermindertes Abatmen von CO2, Pufferung und Niere
SÄUREBILDENDE UND BASENBILDENDE LEBENSMITTELSäurebildend Basenbildend Neutral Nettoladung d. Metabolite ist
negativer als Nettoladung d. Nährstoffe (H+↑)
Lebensmittel mit hohem Gehalt an schwefelhaltigen Aminosäuren und phosphorhaltigen Verbindungen
Beispiele‐ Fleisch, Wurst, Milch(-produkte), Eier, Fisch, Getreideproukte, Cola
Nettoladung d. Metabolite ist positiver als Nettoladung d. Nährstoffe (OH‐ ↑)
Mineralstoffreiche Lebensmittel (v.a. kaliumreiche)
Beispiele‐ Obst, Gemüse, Fruchtsäfte, Wein, Kaffee, Tee
Fette und Öle Zucker und
Honig
Säure‐Basen‐HaushaltAlkalisierende Lebensmittel(/‐bestandteile)Salze organischer Säuren: Citrate, Lactate (auch Carbonate, Hydrogen‐)Säuernde Lebensmittel(/‐bestandteile)Aminosäuren wie Methionin, Nukleinsäuren, eiweißreiche LM, Milchprodukte, Getreideprodukte
Einfluss über Lebensmittel eher gering bei gesunden Menschen
NAHRUNGSENERGIE Die chemischen Verbindungen der Nährstoffe liefern Energie.Nährstoffe: KohlenhydrateFetteProteine(Alkohol)
EnergieärmereMetaboliten:CO2 und H2O,Harnstoff
ATP, Wärme
PHYSIKALISCHER UND PHYSIOLOGISCHER BRENNWERT
Physikalischer BWWird bei vollständiger Verbrennung der Nährstoffe frei
Physiologischer BWSteht dem Körper nach Verdauung und Oxidation der Energieträger zur Verfügung
Verbrennungskalorimetrie Direkte Kalorimetrie
Unterschied zwischen physikalischem und physiologischem BW
Ausnahme Proteine: keine vollständige Absorption, keine komplette Oxidation (Ausscheidung von Harnstoff)
Physikalischer = Physiologischer Brennwert
ENERGIEBEDARF = Grundumsatz + Arbeitsumsatz + Nahrungsinduzierte Thermogenese + Bedarf für Wachstum, Schwangerschaft und Stillzeit
Grundumsatz, GUDer Grundumsatz ist der Energieverbrauch bei völliger Ruhe und Entspannung, 12 Stunden nach der letzten Nahrungsaufnahme (also nach der Absorption aller Nährstoffe), im Liegen, unbekleidet, bei konstanter Umgebungstemperatur von 20 – 28°C.
Anteil der Organe am GU10% Niere25% Leber und Darm 25% Gehirn 6% Herz 18% Skelettmuskel 16% Rest
ZellerneuerungsprozesseOsmotische RegulationMuskulatur der inneren Organe
Der GU ist erhöht …% bei … wegen10% Schwangere Wachstum d. Fetus … % Sportler hoher Muskelanteil (je höher, desto höherer GU)10-15% Schilddrünsenüberfunktion gesteigerter Stoffwechsel13% Fieber (je +1°C) Stresshormone, Zytokine, Leukotriene… % vor der Menstruation (am höchsten, während am niedrigsten) Sexualhormone
Ruheumsatz, RUDer Ruheumsatz ist der Energieverbrauch im Sitzen, leicht bekleidet, bei einer Umgebungstemperatur von 20–24°C, 12 Stunden nach der letzten Mahlzeit.
RU < GUDie Begriffe Ruheumsatz und Grundumsatz werden häufig synonym verwendet.
Angabe des Leistungsumsatzesabsolut relativ
in MJ od. kcal ermittelt durch Messungen
(z.B. indirekte Kalorimetrie)
als Mehrfaches des Grundumsatzes ... … während eines Tages (PAL „physical
activity level“) … während der Aktivität (Aktivitätsfaktoren)
PAL „physical activity level“GU x PAL-Wert Ø tägl. Energieumsatz Vorteil: individuelle Variablen fließen in den Wert mit ein (z.B. Alter, Geschlecht, Gewicht)
Beispiele: PALbettlägerige Menschen 1,2Büroangestellte 1,4-1,5Studenten, Laboranten 1,6-1,7Kellner, Verkäufer 1,8-1,9
Bauarbeiter, Leistungssportler 2,0-2,4
AktivitätsfaktorenMultiplikation des Grundumsatzes mit Faktoren für körperliche Aktivität aus Standardtabellen
Nahrungsinduzierte Thermogenese Erhöhte Wärmeabgabe nach dem Essen Proteine verursachen eine höhere und länger andauernde Wärmeproduktion als
die anderen NährstoffeUrsachen: Transportprozesse der Nährstoffe im Körper Ab‐ und Umbauvorgänge der Nährstoffe
Wärmeregulation Adaptive od. fakultative Thermogenese
überschüssige Energie wird in Form von Wärme abgegebenUrsachen: z.B. emotionaler Stress, große Hitze, Nahrungsaufnahme (Gewürze, Kaffee)
Wärmebildung in kalter Umgebung„zitterfreie Thermogenese“ (braunes Fettgewebe),„Zitterthermogenese“ (Muskelkontraktionen)
Bestimmung des Energieverbrauchs
Direkte KalorimetrieZielgrößen: Ruheenergieverbrauch Wärmeproduktion LeistungsumsatzGemessen werden: O2‐Verbrauch Wärmeabgabe
Indirekte KalorimetrieZielgrößen: Ruheumsatz Leistungsumsatz Respiratorischer Quotient Nahrungsinduzierte ThermogeneseGemessen werden: O2‐Verbrauch CO2‐Abgabe oft Harn‐Stickstoff
Respiratorischer Quotient, RQ• RQ = VCO2 : VO2
• Gibt Aufschluss darüber, welche Nährstoffe oxidiert werden.C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + Energie180g + 6x22,4l 6x22,4l + 6x18g + 2,87 MJ
RQ Oxidierter Nährstoff1 Glucose0,8 Protein0,7 Fett0,85 Mischkost (12% aus EW, 40% aus F und 48% aus KH)
Messung mit doppelt stabil markiertem Wasser Der Proband trinkt eine bestimmte Dosis von doppelt markiertem Wasser (D2 18O)
das sich mit dem Körperwasser vermischt. Deuterium wird ausschließlich als D2O über den Urin ausgeschieden 18O hingegen gelangt sowohl in den Urin (als H2
18O) als auch in die Ausatemluft (als C18O2) Die D2‐Ausscheidung im Harn ist also immer größer als die von 18O Diese Differenz ist proportional der CO2–Produktion im Körper, aus der der
Energieverbrauch berechnet werden kann
Was ist eine Energiebilanz?Zusammensetzung d. tägl. Gesamtenergiezufuhr: willkürliche körperliche Aktivität + unwillkürliche Bewegung stark variabel Thermogenese Grundumsatz Schlafumsatz + Aufwachsen
KOHLENHYDRATE Monosaccharide
o Durch Hydrolyse nicht mehr spaltbar (1 Zuckermolekül)o Frcutose, Glucose C6H12O6
Dissacharideo Durch Hydrolyse in 2 Monosaccharidmoleküle spaltbar (2 Zuckermoleküle)o Maltose, Saccharose C12H24O12
Oligiosaccharide + Polysaccharideo Durch Hydrolyse in viele Monosaccharidmoleküle spaltbaro Stärke, Zellulose (C6H12O6)n
FUNKTIONEN DER KOHLENHYDRATE Energielieferanten, Bestandteile anderer Stoffe ATP = phosphoryliertes Zuckerderivat (enthält Ribose) Bestandteile von z.B. Grundgerüst DNA & RNA (Ribose, Desoxyribose) Strukturelemente und Baustoffe z.B. in Zellwänden (Bakterien, Pflanzen,..) Rolle in Verbindung mit Proteinen und Lipiden (z.B. Glykoproteine)
MONOSACCHARIDE UNTERSCHEIDEN SICH Funktionelle Gruppe
o Aldose: Carbonylgruppe am Anfang d. Kohlenstoffketteo Ketose: Carbonylgruppe innerhalb d. Kohlenstoffkette (meist C2)
Anzahl d. C-Atome-triosen: 3C-tetrosen: 4C-pentosen: 5C-hexosen: 6C-heptosen: 7C
NIEDERMOLEKULARE NAHRUNGSKOHLENHYDRATE
Glucose Frei im Blut Phosphorgebunden in den Körperzellen Energiesubstrat alleinige Energiequelle für Gehirn, Nebennierenmark und
Erythrozyten Baustein von Stärke, Glykogen, Cellulose und Disacchariden
Fructose = Fruchtzucker = Laevulose Substrat und Produkt im Zuckerstoffwechsel gelangt unabhängig von Insulin in die Zellen wird von der Plazenta gebildet und kommt deshalb im fetalen Blut vor der süßeste Zucker Baustein der Saccharose und des Inulin
Galactose Bestandteil von Cerebrosiden Bestandteil von Lactose und vielen pflanzlichen Polysacchariden Kommt in Natur nicht als Monosaccharid vor
Mannose Bestandteil von Glykoproteinen Mannose ist z.B. in Leguminosen enthalten Kommt in Natur nicht als Monosaccharid vor
STRUKTUR DER DISACCHARIDE Maltose
o = Glucose + Glucose (α-1,4)o (gespaltet durch) Maltase
Cellobiose o = Glucose + Glucose (β-1,4)o β-Glucosidase
Lactose o = Galactose + Glucose (β-1,4)o Lactase / β-Galactosidase
Saccharose
o = Glucose + Fructose (α-1-β-2)o Invetase (Saccharase)o Am häufigsten verzehrt (90g/Tag)o Invertzucker
Zuckerlösung mit gespaltenen Saccharosebausteinen (Fru+Glu) Spaltung durch Säuren / Enzymatisch Im Honig
RELATIVE SÜẞKRAFT Zucker relative Süße
o Fructose – Lactose 1,2 – 0,3o Saccharose 1,0
Süßstoff relative Süßeo Thaumatin – Cyclamat 2500 -30
Zuckeralkohol relative Süßeo Xylit – Lactit 1-0,4
STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN DER OLIGOSACCHARIDE Aus 3-12 Monosacchariden Viele vers. Bindungen Raffinose
o = Verbreitetestes Trisaccharido Galaktose, Glukose, Fructoseo in Pflanzen
Glykoproteinen (Integrale Membranproteine)o Bestehen aus Oligosaccharideno z.B.: Integrale Membranproteineo an Zell-Zell-Wechselwirkungen beteiligto bis zu 5 vers. Zuckereinheiten
Bestandteile von Glykolipiden (Membranbestandteile)
STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN DER POLYSACCHARIDE Mehr als 12 Monosaccharide Gerüstfunktion
o Cellulose Speicherfunktion
o Glykogen + Stärke In beiden Fällen: Grundbaustein = Glucose
ÜBERSICHT KOHLENHYDRATE
HOCHMOLEKULARE NAHRUNGSKOHLENHYDRATE
Stärke Amylopectin - verzweigt Amylose - linear Abbau: Stärke → Dextrine → Oligosaccharide → Maltose → Glucose
Cellulose β-1,4-Glucosereste Bis zu 14000 Glucose-Einheiten Freie OH-Gruppen der gestreckten Molekülketten bilden H-Brücken aus Mikrofibrille: 60-70 bandförmige Cellulosemoleküle parallel ausgerichtet Wasserunlöslich
Unterschied Stärke – CelluloseAmylose α 1→4 glykosidisch gebunden Verdaulich für den Menschen Helix‐Struktur
Cellulose β 1→4 glykosidisch gebunden Unverdaulich für den Menschen Platten‐Struktur
Glykogen Kohlenhydratspeicher im tierischen Körper (Leber, Muskeln) Aufgebaut wie Amylopectin (α 1→4, α 1→6) stärker verzweigt als Amylopectin
STOFFWECHSEL DER GLUCOSE Glucosequellen: Aufnahme bzw. Stoffwechsel von
o Kohlenhydrate (Glu, Fru, Gal)o Protein (glucogene Aminosäuren)o Fett (Glycerin)
Glucoseverwertung: Umwandlung ino Andere Kohlenhydrateo Aminosäuren (Grundgerüste)o Triglyceride
Kohlenhydratstoffwechsel
Energiegewinnung aus GlucoseMit SauerstoffGlykolyse im Cytosol Glucose → Pyruvat, H+, ATP
oxidative Decarboxylierung in der Mito.matrixPyruvat → AcetylCoA, H+, CO2
Citratzyklus in der Mito.matrixAcetylCoA → H+, CO2, GTP
Atmungskette in der inneren Mito.membranH+, O2 → H2O, ATP
Ohne SauerstoffAnaerobe Glykolyse im Cytosol:Glucose → Pyruvat, H+, ATP → Lactat
Glykogenspeicherung ‐ physiologisch Muskulatur
o ca. 250 go Durch Training und Fasten bis auf das 5fache steigerbar
Lebero Mit 5-10% des Lebergewichts konstanter Speicher
Glykogensynthese: Insulin Glykogenolyse: Glucagon, Cortisol, Adrenalin
Glykogenspeicherung ‐ biochemisch
Fettsynthese aus Glucose Glykolyse im Cytosol
o Glucose Pyruvat Oxidative Decarboxylierung in der Mito.matrix
o Pyruvat AcetylCoA Transport durch die Mito.membran ins Cytosol
o AcetylCoACitratAcetylCoA Acetyl Carboxylierung im Cytosol
o AcetylCoA MalonylCoA Fettsäure-Synthese im Cytosol
o MalonylCoA Fettsäuren
Proteinsparende Wirkung der Kohlenhydrate ausreichende Kohlenhydratzufuhr verhindert, dass Proteine als Energiesubstrat
(Gluconeogenese) herangezogen Aufnahme von mind. 10% des Tagesenergiebedarfs in Form von Kohlenhydraten
Antiketogene Wirkung der Kohlenhydrate KH‐Aufnahme vermindert Ketonkörperbildung, weil glucoseabhängige
Stoffwechselwege ablaufen können Welche Verbindungen zählen zu den Ketonkörper?
o Acetacetat, β‐Hydroxybutyrat und Aceton Woraus entstehen Ketonkörper?
o Fettsäuren, ketoplastische Aminosäuren Was bewirken Ketonkörper?
o ersetzen Glucose als Energiesubstrato Ketoacidose, Diabetisches Koma
Wann werden sie gebildet?o Diabetes mellitus, Fasten, Protein‐Fett‐Diäten
Optimale Energieverteilung 55% KH 30% EW 15% Fett
Glykämischer IndexAUC von Glucose = 100%; AUC von Apfel = 40%Glukose Cornflakes PommesWeißbrot
100847570
Vollkornbrot Saccharose Pumpernickel Reis
69545144
Äpfel Linsen Milch Fruchtzucker
40302723
Hormone im KH‐Stoffwechsel Insulin:
o β‐Zellen des Pankreaso senkt Blutzucker durch Einstrom von Glucose in die Körperzellen
Glucagon: o α‐Zellen des Pankreas o erhöht Blutglucosespiegel durch Abbau von Leberglykogen und
Gluconeogenese Adrenalin
o aus dem Nebennierenmark o bewirkt Glykogenolyse und Lipolyse (BZ steigt)
Cortisolo aus der Nebennierenrinde o stimuliert die Glukoneogenese in der Leber, erhöht also den Blutzucker
Blutglucosespiegel
BALLASTSTOFFE
Ballaststoffgruppen und Quellen
Positive Wirkungen von Ballaststoffen Verlängerung der Kautätigkeit vermehrte Speichelsekretion vermehrte Magensaftsekretion verlängerte Verweildauer des Nahrungsbreis im Magen und als Folge verlängerte
Sättigung erhöhte Darmperistaltik durch die Wasserbindungsfähigkeit bzw. das große
Volumen verkürzte Transitzeit im Dickdarm (kürzere Wirkungsdauer von Kanzerogenen) Bindung von Gallensäuren (weniger Kanzerogene, cholesterinsenkende Wirkung)
Potentiell negative Wirkungen von Ballaststoffen Phytinsäure bindet Kationen wie Calcium-, Zink-, Eisen-, Magnesiumkationen und
entzieht sie der Absorption (keine negative Wirkung bei der täglich empfohlenen Menge von 30 g Ballaststoffen)
Bei hoher Ballaststoffaufnahme in Kombination mit geringer Flüssigkeitszufuhr droht eine negative Flüssigkeitsbilanz
PROTEINE UND AMINOSÄURE
Aufbau der Proteine Aus Aminosäuren Etwa 20 proteinogene Aminosäuren bauen Proteine auf Weite AS kommen in Zellen vor, ohne Bestandteile v. Proteinen zu sein AS verknüpfen sich mit Peptidbng
EINTEILUNG D. AS
Nach Struktur Aliphatische AS:
o Gly, Ala, Leu, Ser o Valin, Isoleucin, Threonin, Cystein, Methionin
Aromatische / heterocyclische AS: o Phenylalanin, Tyrosin, Trytophan, Prolin
Basische AS: o Histidin, Lysin, Arginin
Saure AS und ihre Amide: o Asparaginsäure und Asparagino Glutaminsäure und Glutamin
Nach ihrer Essentialität Essentielle AS:
o Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanino Tryptophan, Methionin, Threonin, Lysin
Bedingt essentielle AS:o Tyrosin (Phenylalanin-Synt.), Arginin, Prolin, Cystein (Methionin-Synt.)o Glycin (im Wachstum essentiell), Histidin (nur im Säuglingsalter essentiell)
Nicht essentielle AS:o Alanin, Serin, Asparaginsäure, Asparagino Glutaminsäure, Glutamin
Hydroxy- & Ketosäuren für Synthese essentieller AS
Nach Aufbau Einfache Proteine Komplexe (konjugierte) Proteine
o Glykoproteiene, Lipoproteineo Metalloproteine, Phosphorproteineo Nukleoproteine, Chromoproteine
Sekundäre (abgeleitete) Proteine
L- und D-Aminosäuren Bild/Spiegelbild In Natur primär L-AS Nahrungsprotein keine D-AS (außer fermentierte LM) D-AS für Mensch schlecht verwertbar, unschädlich
Glucogene AS Methionin ( Succinyl-CoA) Threonin ( Succinyl-CoA) Valin ( Succinyl-CoA) Histidin ( α-Ketoglutarat) Isoleucin ( Acetyl-CoA, Succinyl-CoA)
Ketogene AS Lysin ( 2-Acetyl-CoA) Isoleucin ( Acetyl-CoA, Succinyl-CoA) Leucin (Acetyl-CoA, Acetat) Phenylalanin ( Fumarat, Acetacetat) Tryptophan (2-Acetyl-CoA, Alanin)
Phenylalanin ( Fumarat, Acetacetat) Tryptophan (2-Acetyl-CoA, Alanin)
AMINOSÄURE-TRANSPORTSYSTEME IM MENSCHLICHEN DÜNNDARM
Desaminierung
Transaminierung
FUNKTIONEN D. PROTEINE / AS IM KÖRPER Synthese von
o Von Körpergeweben (Muskelgewebe,…)o Von körpereigenen Proteinen (Enzyme,…)o Signalstoffen (biogene Amine,…)o Purin, Pyrimidin, Porphyrineno Glucose bei Hunger
4 kcal/g Protein
BESTIMMUNG D. PROTEINQUALITÄT – ÜBERSICHT
E/N-Ratio
Hochwertig: Verhältnis zu
Chemical Score (CS) od. Amino Acid Score (ASS)
CS bzw. AAS =
AAS <1 – limitierte AS
Gehalt essentieller AS in ausgewählten LMEssentielle AS: Met, Ile, Leu, Lys, Phe, Thr, Trp, Val Käse, Eier, Fleisch, Milch: überall ausreichender Gehalt Mais: nicht Lys, Thr, Trp Blattgemüse: nicht Met Cerealien: nicht Lys, Thr Vollkorngetreide: Lys, Thr Gemüse: nicht Met Nüsse, Ölsamen, Soja: nicht Met Sesam, Sonnenblumenkerne: nicht Lys Erdnuss: nicht Met, Lys, Thr Hefe: nicht Met
NPU
Net Protein Utillisation =
Proteinqualität wird über Stickstoffbilanz ermittelt
PER
Protein Efficiency Ratio =
Biologische Wertigkeit (BW) Gibt an, in welchem Ausmaß ein Protein/Proteingemisch zur Synthese von
körpereigenem Protein genutzt werden kanno Ei: BW = 100 (Referenzwert)o BW > 100: mehr Stickstoff wird retiniert vgl zu Ei
Ergänzungswirkung durch Verzehr vers. NahrungsproteineEi 100Schweinefleisch 85Kartoffeln 76Kuhmilch / Bohnen 72Weizenmehl (82% Ausmahlung) 4736% Ei + 64% Kartoffeln 13675% Milch + 25% Weizenmehl 12568% Ei + 32% Weizenmehl 12352% Bohnen + 48% Mais 99
Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS)1. Bestimmung der limitierenden AS mittels CS
bzw. AAS2. Bestimmung d. wahre Verdaulichkeit (wV) d.
Proteins im Tierversuch3. PDCAAS = AAS x wV
Proteinschädigung durch Hitze Neue Verb. zw. AS (Ester, Thioester, Imid) Maillard Produkte (nicht enzym. Bräunungsreaktionen) zw. AS + KH Protein-Lipid-Komplexe + Preoteinradikal-Bildung durch Reaktionen zw. ox. FS +
AS
BEDARF AN ESSENTIELLEN AS Proteinbedarf ergibt sich aus Bedarf an ess. AS / Aminostickstoff Proteinbedarf durch Stickstoff-Bilanzen ermittelt
Proteinbedarf mg/kg/Tag Davon ess. ASSäuglinge 714 43%2-jährige 35210-12-jährige 216 36%Erwachsene 84 19%
PROTEINBEDARF & EMPFEHLUNG ZUR PROTEINAUFNAHME
Protein-Energie-Malnutrition, PEM
LIPIDE
Stoffklassen Einfache Fette = Naturalfette; Triglyceride Komplexe Lipide Fettbegleitstoffe
o Cholesterin, Vit D, Vit. E, andere Antioxidantien, Steroidhormone, Gallensäure
Fettderivate o FS, Monoglyceride, Diglyceride, Cholesterinester
Funktionen und Aufbau d. Triglyceride Energielieferanten 9kcal/g Energiespeicher (Speicherfett) Strukturbildend (Baufett) Glycerin + meist 3 vers. FS
EINTEILUNG
Nach Struktur Kettenlänge
o Kurz- / lang
o Gerade / ungerade Sättigungsgrad
o Gesättigt / ungesättigto Monoen- / Polyen
Lokalisation d. Doppelbindungeno Omega / n-3; n-6; n-9
Isomerie d. Doppelbindungeno Cis / trans
Nach physiologischer Wirkung Essentialität (essentielle und nicht essentielle FS)
EINTEILUNG D. KOMPLEXEN LIPIDE Phosphatfrei
o Glykolipide wie Zerebroside d. weißen Hirnsubstanz (Sphingosin als Alk) Phosphathaltig
o Spingophospholipide wie Sphingomyelin (Spingosin als Alk)o Phosphatide wie Lecithin und Kephalin (Glycerin als Alk)
Funktionen d. komplexen Lipide im Körper Bausteine v. Zellmembran Quellen für Eicosanoide Phosphatide
o Baustein aller Zellmembraneno besonders im ZNSo z.B.: Lecithin
Sphingophospholipideo In Myelinscheiden d. Nervenzelleno z.B.: Sphingomyelin
Glykolipideo Zuckeranteil auf d. Membranaussenseiteo Rezeptor, Blutgruppenfaktor
Cholesterin Funktionen im Körper
o Baustein v. Zellmembraneno Vorstuffe d. Steroidhormone v. Vit. D + Gallensäureo Fetttransport im Körper
Synthese und Formeno 50% mit Nahrung aufgenommen o 50% im Körper gebildeto Kommt in freier und veresterter Form im Körper vor
Lipoproteine
Atherogenes Potential vers. Lipoproteine
UNGESÄTTIGTE FS IM MENSCHL. KÖRPER
ERNÄHRUNGSPHYSIOLOGISCHE BEWERTUNG D. LIPIDAUFNAHME
Was Sollte seinP/S-QuotientP/M/S-Verhältnis
Unter 0,70,7:1,3:1
Trien/Tetraen-QuotientUnverseifbare Fettbestandteilen-6/n-3-Verhältnis
Unter 0,4Je höher umso besserUnter 5:1
ZUSAMMENSETZUNG VON NAHRUNGSFETTEN
EMPFEHLUNG ZUR FETTZUFUHR 25-30% d. Gesamtenergiezufuhr GFS unter 10% d. Gesamt und unter 1/3 d. mit Fett zugeführten Energie MFS + PFS über 2/3 d. mit Fett zugeführten Energie n-3 Fettsäuren unter 3% d. Nahrungsenergie Trans-FS: unter 1% d. Nahrungsenergie Cholesterin unter 300mg pro Tag
EMPFEHLUNGEN ZUR AUFNAHME ESSENTIELLER FETTSÄUREN
TRANS-FS Entstehung
o im Pansen v. Wiederkäuern durch Einfluss v. Mikroorganismeno bei industriellen Härtung v. Fetten
Trans-FS in Milchfett & MargarineVerteilung v. trans-FS-Isomere C18:1 in Milchfett + Margarine
EMPFEHLUNG ZUR VITAMIN E AUFNAHMEJe mehr ungesättigten FS desto mehr Vit. EZum Schutz vor d. Oxidation v. unges. FS0,4mg Tocopherol-Äquivalente pro g Dien-FS-Äquivalent
ALKOHOL
Absorption und Stoffwechsel von Alkohol Absorption durch Diffusion zu beinahe 100% Rasche Verteilung in Körperflüssigkeiten durch Diffusion Abbau
1. Diffusion 2-10%a. Über Niere, Lunge, Haut, Milch, Schweiß, Speichel, Magen- &
Gallensaft2. Durch Oxidation in Leber 80-85%
Eliminationsrateo Etwa 0,1g Alk/kg/Stunde
Enzymatischer Alkoholabbau in der Leber Geschwindigkeitsbestimmend ist als langsamster Schritt d. Dehydrierung v.
Ethanol zu Acetaldehyd
Negative Wirkungen von zu viel Alk Übelkeit und Schwindel Störung des Wasser- & Mineralstoffhaushaltes Erhöhung d. Triglyceridspiegels im Blut Blutdruckerhöhung Erhöhte Unfallgefahr Gewichtszunahme durch hohen Energiegehalt Bei jahrelangem Alkoholmissbrauch außerdem:
o Nährstoffmangel (Vit. B, Magnesium, Zing)o Organschäden (Leber, Bauchspeicheldrüse, Herzmuskel, ZNS)o Erhöhtes Krebsrisiko (Dickdarm, Brust)
Symptome bei Alkoholzufuhr 30-40g Euphorie (0,5-1 Promille) 40-60g Gangstörungen (1-2 Promille) 60-150g Trunkenheit (2-3 Promille) 175-300g Lebensgefahr (4-5 Promille)
Verminderung d. Alkoholabbaus Bei Niacinmangel Bei gen. Bedingter verminderter Alkoholdehydrogenase-Produktion Bei Leberzirrhose Bei Ikterus Durch d. Medikament Disulfiram = Antabus
VITAMINE
Benennung der fettlöslichen Vitamine
Benennung der wasserlöslichen Vitamine
Internationale Einheiten (IE) 1 IE = best. Menge; durch biologische Tests ermittelt definitionsgemäß Heute werden Gewichtseinheiten (mg od. μg) verwendet.
Einheiten der Vitaminbiowirksamkeit und Äquivalenz der Vitamere
FUNKTIONEN FETTLÖSLICHER VITAMINEFettlösliche Vitamine stimulieren die Produktion spezifischer Proteine Vitamin D
o Bewirkt Bildung Kalziumbindender Protein im Dünndarmo Fördert aktive Kalziumabsorption
Vitamin Ao Bildet Retinal
Mit Protein Opsin des Rhodopsin verbunden Rhodopsin ist wesentlich für Sehvorgang
Vitamin Ko Als Coenzym an Bildung v. Blutgerinnungsfaktoren und Knochenproteinen
FUNKTIONEN WASSERLÖSLICHER VITAMINEWasserlösliche Vitamine formen Einheiten von Coenzymen
URSACHEN VON VITAMINMANGEL
Allgemeine ↓ Aufnahme (falsche Ernährung, falsche Zubereitung d. LM) ↓ Absorption (Pankreasinsuffizienz; Darmerkrankungen) ↑ Bedarf (Schwangerschaft (Folsäure), Sportler (B6)) ↓ Aufnahme der Vorstufen
bei fettlöslichen Vitaminen ↓ Aufnahme (Vitamin A in weiten Teilen der Welt) ↓ Absorption (Ausbleiben d. Fettemulgierung werden fettlösliche Vit. Schlecht
absorbiert) ↓ Synthese (wenig Sonne, Nierenstörungen Vit.D-Mangel; gestörte Darmflora
Vit. K-Mangel) ↓ Aktivierung (Leber- und Nierenkrankheiten Vitamin-D-Mangel)
VITAMIN A UND CAROTINOIDEStruktur und Dosierungsformen
Provitamin A
Funktionen von Vitamin A und der Carotinoide Carotinoide
o Vitamin A‐Wirkung (nur diese Wirkung ist auch an Menschen nachgewiesen)
o antioxidative Wirkungo Verbesserung der Zellkommunikation über Gap Junctionso Immunstimulierende Wirksamkeit
Vitamin A Sehvorgang (Bildung von Rhodopsin) Aufbau und Erhaltung der Epithel-& Knorpelgewebe Erhaltung der Infektionsabwehr Funktion eines Wachstumsfaktors
Vitamin A MangelFrühe Symptome „Nachtblindheit“ Hautveränderungen: v.a. an
Schleimhäuten erhöhte Infektneigung
Späte Symptome Augen: Keratosen, Xerophthalmie,
Erblindung durch Verhornung der Cornea Störungen der Knochen‐ und Zahnbildung
Überhöhte Aufnahme Vitamin A
o toxisch und teratogen Carotinoide
o Nicht toxisch o Isolierte β‐Carotin Präparate erhöhen Lungenkrebsrisiko
EmpfehlungenVitamin A 0,8-1mg/Tagβ‐Carotin 2‐4 mg/Tag (Raucher nicht mehr als 20mg aus Supplementen)
VITAMIN D (CALCIFEROL)Struktur und Dosierungsformen
Bildung von aktivem Vitamin D1. aus Nahrung & Eigensynthese stammendes Vitamin D2 und D32. erste Hydroxylierung zu 25 Hydroxycholecalciferol3. Zweite Hydroxylierung zu 1,25 Dihydroxycholecalciferol = aktives Vitamin D
Funktionen von Vitamin D beeinflusst Calcium‐ & Phosphorabsorption aus Darm & Knochenmineralisation mobilisiert Calcium & Phosphor aus Skelett durch Wirkung auf
Nebenschilddrüsen‐Hormone o man ordnet es eher Hormonen zu; auch weil es im Körper synthetisiert
werden kann kontrolliert die Phosphatausscheidung über die Niere
Vitamin D Mangel Bei Säuglingen und Kleinkindern
o Rachitis ( O-Beine; Rosenkranz) Erwachsene
o Osteomalazie (Knochenerweichung)
Empfehlungen5 μg/d Erwachsene (erhöhter Bedarf während Schwangerschaft, Stillzeit, Wachstum)
VITAMIN E (TOCOPHEROLE UND TOCOTRIENOLE)
Funktionen von Vitamin E Antioxidans in der Lipidphase Membranstabilisierende Wirkung Funktion in der mito. Atmungskette (Vitamin E stabilisiert e-transportierende
Verb.)
Vitamin E Mangel, überhöhte Aufnahme Mangel
o Alimentär selteno Frühe Symptome: Hämolyseneigung der Erythrozyteno Späte Symptome: Lipidperoxidation, Immunschwäche
Überhöhte Aufnahmeo relativ untoxisch
Empfohlene Zufuhr12-14mg/Tag
PHYLLOCHINON, MENACHINON, MENADIONStruktur und Dosierungsformen
Funktionen von Vitamin K Bildung von Blutgerinnungsfaktoren Synthese von Osteocalcin, einem wichtigen Protein im Knochenstoffwechsel
Vitamin K Mangel, überhöhte Aufnahme Mangel
o Alimentär selteno Frühe Symptome: Hämorrhagien, besonders bei Neugeboreneno Späte Symptome: Blutgerinnungsstörungen, Störung Ca-Stoffwechsel
Überhöhte Aufnahmeo untoxischo Hypervitaminosen nur bei überhöhter Gabe von Menadion auftreten
(Hämolyse, Thrombose)
Empfehlungen60-80 μg/d
THIAMINStruktur, Dosierungsformen, aktive Formen
Verminderte Verfügbarkeit Alkoholismus Thiaminasen z.B. in rohem Fisch, Polyphenole z.B. in Kaffee, Tee, Heidelbeeren, Schwarzen Johannisbeeren,
Rotkraut
Funktionen von Thiamin Auf Körperebene
o Cofaktor im Kohlenhydratstoffwechsel Auf Zellebene
o TPP ist Coenzym bei der Übertragung von α-Ketoresten (Pyruvat-Dehydrogenase, α-Ketoglutaratdehydrogenase, Transketolase)
o TTP ist an der Durchlässigkeit der Nervenzellmembran für Na+-Ionen beteiligt
Beurteilung des Thiaminstatus Versorgungsparameter
o Ausscheidung im Urin vermindert Funktionsparameter
o Aktivitätsabnahme der α-Transketolase in den Erythrozyten (α-ETK)
Thiamin Mangel Thiaminmangelkrankheit Beri Beri
o Feuchte Form: das Herz‐Gefäß‐System ist betroffen, Ödeme, Herzvergrößerung
o Trockene Form: Nervenschädigungen in der Peripherieo Infantile Form: bei Säuglingen mit angeborenen
Thiaminstoffwechselstörungen Thiaminmangelsyndrome bei Alkoholikern
o Polyneuropathie (Nervenschädigungen)o Wernicke Enzephalopathie (Gehirnschädigungen)o Korsakoff-Psychose mit Amnesie (psychische Störungen)
Fetales Alkoholsyndromo Schädigung des Ungeborenen durch Alkoholmissbrauch der Mutter
Empfehlungen0,5mg / 1000 kcal
RIBOFLAVINStruktur, Dosierungsform, aktive Formen
Funktionen von Riboflavin Auf Körperebene
o Cofaktor im Energiestoffwechsel Auf Zellebene
o FMN & FAD sind Bestandteile v. Oxidoreduktasen & übertragen H+o FAD ist Bestandteil der Glutathionreduktase (antioxidatives Enzym vor
allem in den Erythrozyten) Synergismus
o Mit Folsäure, Vitamin B6, Vitamin K und Niacino Bei Vitamin B2-Mangel kommt es zu Störungen im Funktionsbereich dieser
Vitamine
Beurteilung des RiboflavinstatusVersorgungsparameter Ausscheidung im Urin vermindert Funktionsparameter Gemessen wird die Aktivitätszunahme der erythrozytären Glutathionreduktase
(EGR) nach Gabe von FAD. Nimmt die Aktivität um 20% oder mehr zu, besteht ein Vitamin B2-Mangel
Riboflavin Mangel Frühe Symptome
o Läsionen der Mundwinkelo seborrhoische Dermatitis (ölige, schuppende Hautausschläge)
Späte Mangelsymptomeo normozytäre normochrome Anämieo Trübungen der Augenlinse
Empfehlungen0,6mg / 1000 kcal
NIACINStruktur, Dosierungsform, aktive Formen
Funktionen von Niacin Auf Körperebene
o Cofaktor im Energiestoffwechsel Auf Zellebene
o NAD (Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid) und NADP (Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat) sind Coenzyme von Dehydro-genasen und übertragen H+
Die reduzierten Formen der Coenzyme gehen unterschiedliche Wege im Stoffwechsel:
o NADH gelangt zur Energiegewinnung in die Atmungskette (kataboler Stoffwechsel)
o NADPH wird für Synthesen (Fettsäuren, Steroide) verwendet (anaboler Stoffwechsel)
Beurteilung des Niacinstatus Versorgungsparameter Niacin-Metabolite im Urin Niacin bzw. Tryptophanmetabolite im Urin nach oraler Niacin- bzw.
Tryptophanbelastung NAD in den Erythrozyten
Niacin Mangel Frühe Symptome
o unspezifisch (Appetitverlust, Erbrechen, Schwindel) Späte Mangelsymptome
o Dermatitis mit Verfärbung der Sonnenexponierten Hautarealeo Diarrhöeno ev. Demenz oder neurologische Störungen
Empfehlungen13-17mg Niacinäquivalente/d
BIOTIN Struktur, Dosierungsformen, aktive Formen
Funktionen von Biotin Auf Körperebene
o Cofaktor im Energiestoffwechselo Zellwachstum, Stimulierung der DNA- und Proteinsyntheseo Einfluss auf Wachstum und Erhaltung von Haut und Haaren
Auf Zellebeneo überträgt COOH-Gruppen (z.B. bei der Gluconeogenese und im
FSstoffwechsel)
Beurteilung des Biotinstatus Versorgungsparameter
o Konzentration von Biotin und gewissen Metaboliteno im Harn
Funktionsparametero Anteil ungeradzahliger Fettsäuren in Phospholipiden steigt bei
Biotinmangel an (Messung z.B. im Serum)
Biotin Mangel Frühe Symptome
o unspezifisch Späte Symptome
o seborrhoische Dermatitiso Depressioneno Störungen des Fettstoffwechsels
Empfehlungen30 - 60 μg Biotin pro Tag für Erwachsene
PANTOTHENSÄURE UND COENZYM A
Funktionen von Pantothensäure Auf Körperebene Acetyl-Coenzym A steht im Zentrum kataboler und anaboler Prozesse
o beim Abbau von Fetten, Kohlenhydraten und Aminosäureno bei der Bildung von Fettsäuren, Cholesterin, Gallensäuren, Ketonkörpern
und Porphyrin Auf Zellebene
o Pantothensäure ist Bestandteil der Fettsäure-Synthaseo Aktivierung der Acetyl- bzw. Acylreste: Bei der Spaltung von Acetyl bzw.
Acyl-Coenzym A wird etwa so viel Energie frei wie bei der ATPSpaltung
Pantothensäure Mangel Frühe Symptome
o Unspezifisch (Kopfschmerzen, Müdigkeit, Übelkeit) Späte Symptome
o Parästhesien, „burning feet syndrom“o Beim Menschen werden klinische Mangelsymptome normalerweise nicht
beobachtet
EmpfehlungenErwachsene: 6 mg Pantothensäure/d
VITAMIN B6 Struktur, Dosierungsform, aktive Formen
Absorption und Transport von Vitamin B6 Nahrung
o Pyridoxin, Pyridoxal und Pyridoxamin; o Protein-, phosphatgebunden, glykosylierte Formen
Magen-Darm-Trakto Spaltung zu freien Formen o Absorption: passiv
Blut: PLP an Albumin gebunden Leber
o Phosphorylierun o Umwandlung aller Formen ineinander
Darmmukosao Rephosphorylierungo vor der Abgabe ins Blut Dephosphorylierung
Ausscheidung: v.a. Pyridoxinsäure im Urin Zielzellen: Synthese von phosphorylierten Coenzymen
Funktionen von Vitamin B6 Auf Körperebene
o Cofaktor im Proteinstoffwechsel Auf Zellebene
o Transaminierungen (PLP und PMP)o Decarboxylierungen: z.B. Bildung biogener Amineo α-β-Eliminierung: Stoffwechsel OH- und SHhaltiger Aminosäuren
(Threonin, Serin, Cystein)
Beurteilung des Vitamin B6 Status Versorgungsparameter
o Pyridoxalphosphat in Urin und Plasma Funktionsparameter
o Aktivitätszunahme der erythrozytären Transaminasen nach Gabe von PLP. Nimmt die Aktivität um 20% oder mehr zu, besteht ein Vitamin B6‐Mangel
o Tryptophanbelastungstest: je mehr Xanthurensäure im Urin, umso größer der Vitamin B6-Mangel
o Methioninbelastungstest: die Cysteinkonzentration im Urin wird gemessen (Abbau von Methionin zu Cystein ist PLP-abhängig)
Vitamin B6 Mangel Frühe Symptome
o unspezifisch Späte Mangelsymptome
o Seborrhoide Dermatiden (fettige Schuppen auf der Haut)o Glossitis („geographische Zunge“ mit verminderter
Geschmacksempfindung)o Neurologische Störungen „geographische Zunge“
Empfehlungen0,02mg B6/1g Protein
COBALAMINStruktur, Dosierungsformen, aktive Formen
Absorption und Transport von Cobalamin Nahrung
o proteingebundene Formen, Methyl-, Desoxy-adenosyl-, Aquo- und Cyanocobalamin
Transportproteine im Bluto Transcobalamin II (Zielzellen), Transcobalamin I und III (Speicherorte)
Zielzelleo Rezeptorvermittelte Endozytose von Holo-Transcobalamin II
Mageno freies Cobalamin wird ano Absorption: Endozytose des Vit.B12-IF-Komplexes im Ileum
Darmmukosao Bindung von freiem Vit. B12 an Transcobalamin II Intrinsic Factor
gebunden Ausscheidung
o über Galleo Reabsorptionüber enterohepatischen Kreislauf
Verminderte Verfügbarkeit Exzessiver Alkoholkonsum hemmt die Cobalamin-Absorption Megadosen an Vitamin C (5 bis 10 faches der täglich empfohlenen Menge)
inaktivieren Vitamin B12 durch Reduktion
Funktionen von Cobalamin Auf Körperebene
o Blutbildungo Homocysteinstoffwechsel (hohe Homocysteinkonzentrationen schädigen
Blutgefäße und Gehirn) Auf Zellebene
o Methyl-Cobalamin überträgt als Coenzym Methylgruppen (-CH3).
o 5’Desoxyadenosyl-Cobalamin ist an intramolekularen Umlagerungen beteiligt.
Beruteilung des Cobalaminstatus Versorgungsparameter
o niedriger Transcobalamin II-Spiegel im Bluto niedrige Vitamin B12-Konzentration in den Erythrozyten
Funktionsparametero Schilling Test (ein Malabsorptionstest): radioaktives Cobalamin wird
verabreicht; liegt eine intestinale Absorptionsstörung vor, so erscheint der Vitamin-B12-
o Intrinsic Factor-Komplex im Harno erhöhte Homocysteinkonzentration im Blut (tritt auch bei Vitamin B6- und
Folsäuremangel auf)
Cobalamin Mangel Frühe Symptome
o Störung der Zellteilung im Knochenmark Späte Symptome
o Perniziöse Anämie mit abnormen Erythrozytenvorstufen (sog. Megaloblasten)
o Funiculäre Myelose: Schädigung des Rückenmarks (Differentialdiagnose zum Folatmangel)
Empfehlungen3 μg/d
FOLSÄURE Struktur, Dosierungsform, aktive Formen
Absorption und Transport von Folsäure Nahrung
o Pteroylmono- und Polyglutamate im Verhältnis 1:1o verschieden substituiert
o oxidiert und reduziert Magen-Darm-Trakt
o Hydrolyse durch Polyglutamathydrolase o Absorption:
Monoglutamatformen aktiv bei Megadosierung auch passiv
Bluto freies Folato 5-Methyl-THF proteingebunden
Lebero Reduktion und Synthese von THF
Darmmukosao Reduktion oxidierter Formen und Synthese von 5-Methyl-THF
Zielzelleno Aufnahme von reduzierten Monoglutamatformeno Intrazellulär entstehen Polyglutamate
Ausscheidungo über Harn und Galleo enterohepatischer Kreislauf
Verminderte Verfügbarkeit von Folsäure bei Vitamin B12-Mangel (weil Methy-THF nicht zu THF regeneriert werden kann) Absorptionsstörungen Alkoholmissbrauch Medikamente (Zytostatika, Antiepileptika, Antimalariamittel)
Funktionen von Folsäure Auf Körperebene
o Cofaktor bei der Synthese von Purinen und Pyrimidineno Cofaktor bei der Synthese von Aminosäuren (z.B. Methionin)o Cofaktor bei der DNA-Synthese
Auf Zellebeneo Übertragung von C1-Körperno Methyl-THF überträgt die CH3-Gruppe auf Homocystein, das damit zum
Methionin wirdo Methylen-THF (mit ═CH2-Gruppe) stellt CH3 für DNASynthese zur
Verfügungo Formyl-THF (-CHO) stellt C1-Körper für die Purinsynthese zur Verfügung
Beurteilung des Folsäurestatus Versorgungsparameter
o Folsäurekonzentration im Serum bzw. in den Erythrozyten Funktionsparameter
o Formiminoglutamat‐Ausscheidung im Harn nach Histidinbelastungo erhöhte Homocysteinkonzentration im Blut
Folsäure Mangel Erhöhte Homocysteinspiegel und erniedrigte Methioninspiegel im Blut In der Schwangerschaft: vermehrtes Auftreten von Aborten, Neuralrohrdefekten,
Missbildungen, Entwicklungsstörungen aufgrund der mangelhaften DNA-Synthese
Megaloblastäre Anämie
Empfehlungen400 μg Folat-Äquivalente pro Tag 1 Monat vor - 3 Monate nach Schwangerschaft täglich 400 μg synthetischeFolsäure (= Pteroylmonoglutamat) einnehmen, um Neuralrohrdefekten beim Kind vorzubeugen
VITAMIN C Struktur, Dosierungsform, aktive Formen
Absorption und Transport von Vitamin C Nahrung
o v.a. L-Ascorbinsäure Absorption
o L-Ascorbinsäure aktivo Dehydroascorbinsäure passiv
Blut: überwiegend L-Ascorbinsäure Zielzellen
o aktive Aufnahme von L-Ascorbinsäure, o passive Aufnahme von Dehydroascorbinsäure
Darmmukosa: Reduktion von Dehydroascorbinsäure zu Ascorbinsäure Ausscheidung
o Ascorbinsäureo Dehydroascorbinsäure und Metabolite im Harn
Verminderte Verfügbarkeit von Vitamin C Durch die Einnahme von oralen Kontrazeptiva, Sulfonamiden und Cortison Durch die Einnahme von Acetylsalicylsäure (Aspirin) vermehrte
Ascorbinsäureausscheidung Raucher haben verminderte Ascorbinsäurespeicher
Funktionen von Vitamin C Auf Körperebene
o Antioxidanso Verbesserung der Eisenabsorptiono Cofaktor bei der Bildung des Bindegewebes (Wundheilung)o Cofaktor bei der Hormon- und Neurotransmitterbildung (Noradrenalin,
Dopamin, Cortison)o Cofaktor bei der Carnitin-Bildung (Carnitin transportiert FS durch
Mito.membran)o Beteiligt bei der Bildung von Gallensäuren aus Cholesterin
Auf Zellebene: o Übertragung von C1-Körperno Ascorbinsäure überträgt Wasserstoffionen (bzw. Elektronen) und wirkt
somit als Redox-System
Beurteilung des Vitamin C StatusVersorgungsparameter Vitamin C-Gehalte in Blutplasma, Leukozyten und Körperpools Ausscheidung im Urin nach Vitamin C-Gaben
Vitamin C Mangel Frühe Symptome
o Störungen des Immunsystems Späte Symptome
o Skorbut beim Erwachsenen (Blutungen, Zahnausfall, gestörte Wundheilung, Leistungsschwäche, psychische Störungen)
o Möller-Barlow-Krankheit beim Säugling (Störungen der Knochenbildung und des Wachstums)
Empfehlungen100 mg Vitamin C/d, 150 mg für Raucher
MINERALSTOFFE
Einteilung nach mengenmäßigen Vorkommen Mengenelemente oder Makroelemente
o Konzentrationen von > 50 mg/kg KG o Gramm‐Mengen pro Tago Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium (Metalle)o Phosphor, Schwefel, Chlor (Nichtmetalle)
Spurenelemente oder Mikroelementeo ≤ 50 mg/kg KG (außer Eisen: 60 mg/kg KG)o μg bis mg‐Mengen pro Tago Arsen, Cobalt, Chrom, Kupfer, Fluor, Eisen, Jod, Mangan, Molybdän,
Nickel, Selen, Silizium, Zinn, Vanadium, Zink und möglicherweise Blei
Einteilung der Mineralstoffe nach ihrer Funktion
Körperstrukturen aufbaueno Ca, Mg, P
osmotischen Regulationo K intrazelluläro Na und Cl extrazellulär
Aufbau von Wirkstoffen, Enzymen und Hormoneno Cobalt als Zentralatom von Vitamin B12o Selen als Bestandteil der Glutathionperoxidaseo Jod als Bestandteil von Thyroxin
für die Umwandlung organischer Verbindungeno Zn als Aktivator von Enzymen
Einteilung der Mineralstoffe nach ihrer Essentialität Makroelemente, die für Körperfunktionen essentiell
o Calcium, Kalium, Natrium, Magnesium Mikroelemente, die für Körperfunktionen essentiell
o Eisen, Zink, Selen, Mangan, Kupfer, Molybdän, Cobalt, Chrom, Silizium, Nickel, Zinn
Elemente, deren Essentialität nicht bewiesen isto Barium, Arsen, Strontium, Vanadium, Cadmium, Blei
Elemente ohne bekannte Stoffwechselfunktiono Quecksilber, Gold, Silber, Bismut, Antimon, Bor, Beryllium, Lithium,
Gallium, Titan und andere
Absorptionsraten von Mengen- & SpurenelementenGering (<25%) Mittel (25-75%) Hoch (>75%)
MegenelementeCalcium
MagnesiumPhosphor
NatriumChloridKalium
Spurenelemente
EisenSiliziumMangan
VanadiumNickelChrom
ZinkKupferSelen
Molybdän
FlourJod
SelenomethioninBor
Cobalt
EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE MINERALSTOFFABSORPTION
Exogene Faktoren Bindungsform (z.B. Häm‐Eisen – freies Eisen) Hohe Dosierungen vermindern die Absorptionsraten Zusammensetzung der Nahrung (z.B. Ballaststoffe, Chelat‐ und Komplexbildner)
beeinflussen Absorption
Endogene Faktoren pH‐Verhältnisse im Magen‐Darm‐Trakt (z.B. wenig HCl im Magen vermindert Fe‐
Absorption) Reduzierende Agentien (z.B. Vit. C) im Darm begünstigt Fe‐Absorption Wechselwirkung d. Mineralstoffe untereinander (z.B. hohe Zn‐Aufnahme
vermindert Fe‐ & Cu ‐ Absorption)
CALCIUM
Calcium ‐ Verteilung im Körper 99%
o Knocheno Zähne
1 % o Serum extrazelluläre Flüssigkeit 10 mg/dl
freie Ionen 5,5 mg/dl proteingebunden 4,0 mg/dl Komplexe mit Säuren 0,5 mg/dl
o Intrazellulär 0,004 mg/dl
Calcium ‐ Quellen Milch (ca. 120 mg Ca/100g) Milchprodukte (Hartkäse ca. 1000 mg Ca/100g) Mohn, Sesam, Haselnüsse Brokkoli, Spinat
Calcium-Funktionen Mineralisation von Knochen und Zähnen Second messenger Auflösung d. Kontraktion v. Skelett- & Herzmuskel (elektromechanische
Koppelung) Blutgerinnung (Ca2+ = Blutgerinnungsfaktor IV)
Calcium-Mangel Symptome
o Muskelkrämpfe, Blutgerinnungsstörungen Mangelkrankheit: Osteoporose
o Krankhaft vermehrter Knochenabbauo Knochenbrücheo Östrogenmangel & fehlende körperliche Beweglichkeit gelten als
Mitverursacher
Calcium-Empfehlung 1000mg / Tag / Erwachsenen 1200mg / Tag / Jugendlichen (13-19jhg.)
PHOSPHOR
Phosphor -Verteilung im KörperKörperbestand ca. 700mg Phosphor 85% Knochen 14% in weichen Gewebestrukturen 1% im Blut
Phosphor-Quellen
Praktisch alle Lebensmittel v.a. Fleisch & Wurst Fisch Schmelzkäse Randschichten d. Getreides Zusatzstoffe in Lebensmittel (Säuerungsmittel, Schmelzsalze, Antioxidantien)
Phosphor-Funktionen Calciumphosphat (=Hydroxylapatit)
o feste Knochen- & Zahnstruktur Organische Phosphorverbindungen
o Fkt. Im Energiestoffwechsel Phospholipide in Membranen Phosphorsäureester in Nukleinsäuren energiereiche Phosphorsäureanhydridbindungen in ATP
Anorganisches Phosphat o intrazellulär wirksamen Phosphatpuffer
Phosphor-Mangel Nicht bekannt
Phosphor-Empfehlung 700mg/Tag/Erwachsenen (im Wachstum mehr)
MAGNESIUM
Magnesium-Verteilung im KörperCa. 25g/Körper 2/3 in Knochen 1/3 in weichen Gewebestrukturen <1% in EZF
Magnesium-Quellen Vollkornprodukte (Keime + Kleie) Nüsse Grünes Gemüse (Mg = Zentralatom v. Chl)
Magnesium-Funktionen Aktivator zahlreicher Enzyme, besonders im Energiestoffwechsel Elektromechanische Koppelung, Mineralisation d. Knochens (Mg ist ein
physiologischer Calciumantagonist) Schützende Wirkung auf Herzmuskel
Magnesium-StatusbeurteilungVersorgungsparameter Mg-Ausscheidung im Urin nach Mg-Belastung Mg-Konzentration in Leukozyten
Magnesium-Mangel
Symptome Neuromuskuläre Störungen bis zu Tetanie bei normalem Plasmacalciumspiegel
Magnesium-Empfehlung 300-350g/Tag; Jugendliche, Schwanger, Stillen mehr
SPURENELEMENTE
Nahrungskomponenten, die die Absorption von Spurenelementen beeinflussen
Homöostatische Regulation der Spurenelemente
Ursachen für Entstehung von Spurenelementmangel Geringe Aufnahme
o Natürlich (jodarme Böden); isolierte oder gemischte Formo Iatrogen, „accidental“
Malabsorption: allg. & spezifische Fehlfunktionen im Intermediärstoffwechsel
o Transportproteine fehleno Fehlfunktionen an Rezeptoren
Erhöhter Bedarfo Schwangerschaft, Wachstumo Verluste, Katholismus
Empfehlungen für die Spurenelementaufnahme Zink 7-10mg Eisen 15-10mg Jod 180-200µg Selen 30-70µg Kupfer 1-1,5mg Mangan 2-5mg Chrom 30-100µg Molybdän 50-100µg Fluorid 3,1-3,8mg
EISEN
Eisen - KörperbestandKörperbestand 5g (mehr als 2/3 in Hämoglobin + Myoglobin)
Eisen - Quellen Fleisch / Leber – Häm-Eisen Vollkorngetreide Hülsenfrüchte
Eisen – Funktionen Sauerstofftransport (Hämoglobin, Myoglobin) Energiestoffwechsel (Atmungskette) Bestandteil v. ox. & red. Enzymen (z.B. Peroxydasen)
Eisen - Mangel Frühe Symptome
o Schleimhautveränderungeno Ermüdbarkeito Schwindel
Späte Symptomeo Hypochromeo Mikrozytäre Anämie
Eisen – Empfehlung:15-10mg / Tag; Schwangere, Stillende mehr
ZINK
Zink – Körperbestand
1,5-2,5g / Körpero 70% Knochen, Haut & Haareo 30% v.a. in Leber, Niere, Muskulatur
Zink – Quellen Austern Vollgetreide Kalbsleber Nüsse Fleisch
Zink – Funktionen Bestandteil und Aktivator zahlreicher Enzyme Funktionen auf DNA-Ebene (Histone, Transkriptionsfaktoren) Speicherung v. Insulin Immunsystem (T-Lymphozyten-Wachstum) Site specific Antiocidans
Zink – Statusbeurteilung Funktionsparameter Änderung d. zellvermittelten Immunantwort nach Zink-Supplementierung
Zink-Empfehlungen7-10mg/Tag; Schwangere und Stillende mehr
JOD
Jod – Körperbestand10-20mg / Körper (50% in Schilddrüse)
Quellen Meeresfrüchte + Seefisch Milch & Eier; wenn Tiere jodreiches Essen erhalten Jodiertes Speisesalz
Jod – Funktionen Bestandteil der Schilddrüsenhormone (Erhöhung d. GU) Antioxidative Wirkung (Radikalfänger)
Jod – Statusbeurteilung Versorgungsparameter (Jodidgehalt im Urin) Funktionsparameter
o T3/T4-Spiegel im Serumo TSH (=Thyreoidea-stimulierendes Hormon) – Spiegel im Serum
Jod – Mangel Säugling: Kretinismus Erwachsene: Struma
Jod – Empfehlung180-200 µg
FLUOR
Fluor – Körperbestand2-6g (95% in Knochen & Zähnen)
Fluor-Quellen Schwarztee Mineral- & Trinkwasser
Fluor - FunktionenErhöht Widerstandfähigkeit v. Knochen & Zähnen
Fluor – Toxizität Relativ hoch Mehrfachprophylaxe sollte vermieden werden
Fluor - Empfehlungen3,1-3,8mg / Tag
FUNCTIONAL FOOD Lebensmittel, die Körperfunktionen verbessern & ernährungsbedingten
Krankheiten vorbeugen Intrinsich Functional Food: Calcium in der Milch Extrinsic Functional Food: Calcium im Fruchtsaft
Beispiele für functional Food
NAHRUNGSERGÄNZUNGSMITTEL
Definition Laut Gesetz: Lebensmittel, die normale Ernährung ergänzen Kapseln, Tabletten, Pillen, Pulverbeuteln, Flüssigampullen Enthalten einfache od. kombinierte Nährstoffkonzentrate
Bsp. Für in Nahrungsergänzungsmitteln verwendete Substanzen Kreatin, Pyruvat, L-Carnitin, Coenzym Q10, Cholin, Inositol, Lecithin, NADH Fette und FS
o Konjugierte Linolsäure (CLA)o mittelkettige Triglyceride (MCT)o omega-3-FS
Aminosäuren und Proteineo verzweigtkettige AS (BCAAo Tryptophan, Taurino Asparaginsäure, Arginino Ornithino Glutamin, Gelatineo Molkenprotein, Sojaprotein
Vitamineo „ACE“o Folsäureo Vitamin B-Komplex
Mineralstoffe und Spurenelementeo Calciumo Eiseno Selen,..
Sekundäre Pflanzenstoffe Obst- & Gemüseextrakte: Knoblauchdragees,.. Enzyme: Bromelain, Papain
Gesetzliche Anforderungen an NahrungsergänzungsmittelnEuropaweite Regelung NEM, beschränkt sich auf Vitamine + Mineralstoffe Reinheitskriterien für verwendete Vitamine + Mineralstoffe müssen erfüllt werden Vom Hersteller empholene Tagesdosis darf bestimmte Höchstmenge nicht
überschreiten Die vom Hersteller empfohlene Tagesdosis muss bestimmte Mindestmengen an
Nährstoffen enthalten Genaue Kennzeichnung Warnhinweise
LEBENSMITTELBASIERTE EMPFEHLUNGEN
Planung einer bedarfsdeckenden Ernährung Lebensmittelbasierte Empfehlungen
o Ernährungskreis, Ernährungspyramideo 10 Regeln der DGE,…
Unterschiede zwischen Lebensmittelbasierten und Nährstoffbasierten EmpfehlungenNährstoffbasiert Herausgegeben von wiss. Gesellschaften
Lebensmittelbasiert Herausgegeben von wiss. Gesellschaften
Anhand wiss. Studien Richten sich an Fachkräfte Geforderte Mindestmengen bzw. erlaubte
Höchstmengen von Nährstoffen in mg oder g
Anhand der nährstoffbasierten Empfehlungen Für Menschen ohne Ernährungsvorkenntnisse Zusammensetzung der Kost Ernährungsformen auf Basis naturwiss. Daten
Beispiele für lebensmittelbasierte Empfehlungen Vollwertig essen nach den 10 Regeln der DGE Ernährungspyramide, DGE „Optimix“, bedarfsgerechte Ernährung für Kinder und Jugendliche vom
Forschungsinstitut für Kinderernährung in Dortmund Ernährungskreis, DGE 5 am Tag; Obst & Gemüse
BEFINDEN SICH DIE ERNÄHRUNGSEMPFEHLUNGEN IM WANDEL?Von DACH-Referenzwerten zu Richtlinien einer gesunder Ernährung
Basis der Pyramide: Der DGE-Ernährungskreis Quantitative Aussage Lebensmittelmengen auf Basis der D-A-CH-Referenzwerte Empfehlung einer richtigen Lebensmittelauswahl Nur empfehlenswerte LM
Die Pyramidenseiten Qualitative Aussage Vertiefende Aussagen Hilfe bei der Wahl von LM Berücksichtigung häufig verzehrter und verarbeiteter Lebensmittel
Kriterien für die Beurteilung pflanzlicher Lebensmittel: Präventieve Aspekte (Krebs, KHK) Ernährungsphysiologische Kriterien
o Energiedichte, Nährstoffdichteo Vitamine, Mineralstoffeo Ballaststoffe, sekundäre Pflanzenstoffe
BEURTEILUNG PFLANZLICHER LM
Evidenzbewertungen d. WHO Obst & Gemüse
o Risikosenkung v. Adipositas, Herzkreislauferkrankungeno wahrscheinliche Risikosenkung v. Typ 2 Diabetes + Krebs
Ballaststoffe aus Gemüse, Obst und Vollkornprodukteno Senkung des Risikos v. Adipositas, Herzkreislauferkrankungen und Typ2
Diabetes Vollkornprodukte
o Senkung des Risikos v. Entstehung von Adipositas Zucker
o Risikoerhöhung hinsichtlich Krebs
PRÄVENTION ERNÄHRUNGSABHÄNGIGER ERKRANKUNGEN
Unterschied Prävention - GesundheitsförderungPrävention Gesundheit = objektive Abwesenheit
von Krankheitssymptomen Strategien sind auf Risikogruppen in
der Bevölkerung ausgerichtet Spezifische Einflüsse – Ätiologie und
Pathogenese Ansatzpunkt der Maßnahmen ist die
Minimierung eines bestehenden Risikos
Maßnahmen sind stets expertenabhängig (Fremdkontrolle)
Ziel = weniger Krankheit
Gesundheitsförderung Gesundheit = positives, vielseitiges
Konzept des Wohlbefindens Strategien haben die gesamte
Bevölkerung und Umwelt als Zielgruppe
Allgemeine Einflüsse – Salutogenese Ansatzpunkt der Maßnahmen ist die
Optimierung aller bestehender Ressourcen
Maßnahmen befähigen Betroffene zur Selbsthilfe (Settingansatz)
Ziel = mehr Gesundheit
Primäre, sekundäre und tertiäre Prävention Primäre Prävention
o Setzt beim Gesunden mit Risikofaktoren ano dient der Förderung der Gesundheit und/oder der Verhütung von
Krankheiten Sekundäre Prävention
o Früherkennung von Krankheiten in der präklinischen Phaseo bevor Symptome auftreten (z.B.: Cholesterin-Screening)
Tertiäre Präventiono Richtet sich an kranke Menscheno betrifft Verhütung von Spätschäden & Spätfolgen bei eingetretener
Erkrankung (z.B.: Thrombozytenaggregationshemmer nach Herzinfarkt)
Chronische nicht übertragbare Erkrankungen (NCDs) Steter, steiler Anstieg 60% von 56,5 Mio. Todesfällen weltweit 46% d. weltweit auftretenden Erkrankungen 50% kardiovaskuläre Erkrankungen >25% Krebserkrankungen Adipositas und Diabetes – alarmierende Trends:
o Hohe Inzidenzo Immer Jüngere sind betroffen
ADIPOSITAS
Definition Adipositas, Verbreitung BMI 30-40 Adipositas BMI > 40 massive Adipositas Frauen 10-25%, Männer 10-20% Süd- & Osteuropa 50% d. 35-65 jährigen BMI steigt mit zunehmendem Alter & abnehmender Schulbildung
Adipositas – ein unabhängiger Risikofaktor für zahlreiche Krankheiten Diabetes mellitus Typ II Hypertonie Fettstoffwechselstörungen Koronare Herzkranheiten Arteriosklerose und deren Folgeerkrankungen Gallensteinleiden Karinome Gicht Degenerative Erkrankungen Außerdem erhöhtes Operationsrisiko Reduzierte Beweglichkeit Beeinträchtigung d. Lebensqualität
Pathogenese der Adipositas Aufgrund der Komplexität nicht vollständig geklärt Überfluss an Ernährung bei gleichzeitigem Bewegungsmangel Faktoren welche Entstehung begünstigen Konstitutionelle Faktoren (Geschlecht, Körperbau) Metabolische Faktoren (Thermogenese) Genetische Faktoren Körperliche Inaktivität Verhalten im Umweld Überhöhte Außenreizabhängigkeit
Maßnahmen zur Adipositas-Prävention Verhinderung einer Gewichtszunahme durch Einhalten nährstoffbasierter
Empfehlungen oder lebensmittelbasierter Empfehlungen Langfristige Gewichtsreduktion bei Kindern mit hohem Adipositasrisiko Gewichtsstabilisierung in der Bevölkerung Gewichtsreduktion bei bestehendem Übergewicht (BMI 25-30)
Vorteile einer Gewichtsreduktion von 10kg
HERZ-KREISLAUF-ERKRANKUNGEN
Risikofaktoren für Arteriosklerose und Herzinfarkt Beeinflussbar:
o Gewicht (Diabetes, Adipositas, Bluthochdruck)o Erhöhtes Fibrinogen, Dyslipoproteinanämieo Homocysteino Bewegungsmangel, Rauchen, Stress
Nicht beeinflussbaro Alter, Geschlechto Erbanlageno Bereits bestehende Arteriosklerose
Maßnahmen zur Prävention von Herz-Kreislauferkrankungen Vermeidung oder Beseitigung von Risikofaktoren Vermehrung von Schutzfaktoren
o ausreichend n-3 Fettsäuren in der Ernährungo Pflanzenreiche, fettarme, ballaststoffreiche Kost
Behandlung von Dyslipoproteinämien Ernährung entsprechend den wissenschaftlichen Empfehlungen
OSTEOPOROSE Gesteigerter Knochenabbau Auftreten von Knochenbrüchen bei inadäquatem oder fehlendem Trauma Postmenopausale Osteoporose: betrifft Frauen nach Menopause Senile Osteoporose: Betrifft ältere Personen „Volkskrankheit“
Häufig von osteoporotischen Veränderungen betroffene Knochen Knochen der Hand Oberschenkelhals Wirbel
Risikofaktoren für Entstehung der Osteoporose Frauen, Weiße / Asiaten Osteoporosefälle in Familie Schlanker Körperbau Östrogenmangel (Alter, Sport) Alter Bewegungsmangel Rauchen, Alk, Kaffee Zuwenig Calcium + Vit. D Krankheiten, deren Folge neg. Ca-Bilanz ist Langfristige Einnahme von Medikamenten, die Ca-Verlust erhöhen
Maßnahmen zur Osteoporose-Prävention
Ausreichende Ca- & Vit. D-Zufuhr Bewegung Ca-Quellen: Milch, Mineralwasser, Gemüsesorten (Brokkolie, Grünkohl) Vit. D-Quellen: fette Fische, Eigelb, Pilze
KREBS
Einfluss auf Krebsenstehung30% Rauchen35% Ernährung35% Sonstiges (bakteriell, viral, erblich)
Phasen d. Krebsentstehung1. Initiation (DNA-Veränderung)2. Promotion (genetisch veränderte Zelle wächst zum differenzierten Tumor)3. Progression (Krebszellen mit eigenem Aussehen und veränderten Eigenschaften)Schutzfaktoren und Risikofaktoren beeinflussen die Karzinogenese
Krebsprävention Verstärkung von Schutzfaktoren + Verminderung v. Risikofaktoren Krebsprävention früh ansetzen + lebenslang
Ernährungsbedingte Risiko- & Schutzfaktoren bei d. KrebsentstehungRisikofaktoren Übergewicht Zu hohe Energie- & Fettzufuhr Alkohol Mutagene Nahrungsbestandteile Geräuchertes und Gepökeltes Nitratbelastetes Trinkwasser
Schutzfaktoren Hoher Gemüsekonsum Hoher Obstkonsum
DIABETES MELLITUS TYP IIEntwicklung1. Dauerndes Überangebot an Nährstoffen2. Muskel, Leber, Fettgewebe reagieren mit Abnahme d. Insulinrezeptoren3. Insulinresistenz lässt Zelle an Nährstoffen verarmen4. Im Blut erhöhte Nährstoffspiegel zu messen: Schädigung von Zellen und
Geweben5. Steigerung d. Insulinproduktion im Pankreas6. Nach Jahren ermüdet Bauchspeicherdrüse und produziert zu wenig Insulin
Häufigkeit Weltweit ansteigend WHO:
o jetzt: 150 Mio.o Bis 2025 300 Mio.
Deutschland: ungefähr 5%
Faktoren, die Entstehung begünstigen Falsche Ernährung Bewegungsmangel Genetische Komponente
Prävention Primär- & Sekundärprävention
o Einhaltung d. Ernährungsempfehlungeno Regelmäßige Bewegung
Tertiärpräventiono Vermeidung von Spätfolgen durch Konstanthalten d. Blutglucosespiegels
Mögliche Spätfolgen Schlecht heilende Wunden Amputationen Herz-Kreislauf-Erkrankungen Erblinden Nierenversagen
HYPERURIKÄMIE & GICHTDefinition Hyperurikämie = Erhöhung d. Harnsäurewerte im Blut Gicht = Bildung v. Harnsäurekristallen & Ablagerung in Gelenken & Geweben Gichtanfall: es enstheen Kristallneste, die sich ablagern Entzündungen Unbehandelte Gicht chronisches Stadium Gelenksdeformationen +
charakteristischen Gichtknoten (Tophi)
Begünstigende Faktoren Purinreiche Nahrung Alkoholkonsum Schneller Gewichtsverlust, KH-Mangel, erhöhte Fettaufnahme
Prävention Purinarme Diät bei Hyperurikämie Ganz oder fast purinfrei
o Milch, Eiero Reis, Nudelno Butter, Ölo Kaffee, Tee
Purinarm o Gemüse, Brot
Purinreicho Fleisch, Fischeo Hülsenfrüchte, Spinat
Sehr Purinreicho Innereieno Sardellen, Heringe, Sardinen, Makreleno Muscheln
Nicht empfehlenswerto Alkoholo fettreiche Kost
VEGETARISMUS Begründer Pythagoras 570-500 v. Chr. Glaubte an Seelenwanderung Pflanzliche Kost, Milch, Eier und Honig
Formen Ovo-Vegetarier: Pflanzen + Eier Ovo-Lacto-Vegetarier: alles außer Fleisch + Fisch Lacto-Vegetarier: Pflanzenkost, Milch + Milchprodukte Veganer: Pflanzenkost (ohne Honig!)
Vorteile Nachteile Enthält alle Nährstoffe Krankheitsvorbeugend Am besten Ovo-Lacto
Nur Vegan = problematisch Schlecht für Schwangere, Stillende,
Kinder