Metabolismus
( Stoffwechsel)
Unser Körper erhält die Energie, die er benötigt, aus der Nahrung durch den Stoffwechsel, eine Reihe chemischer Reaktionen, die in den Körperzellen stattfinden und die Energie in der Nahrung in den Brennstoff umwandeln, den wir für alles brauchen, was wir tun, von der Bewegung zum Denken und Wachsen.
In unserem Körper gibt es spezifische Proteine, die die chemischen Reaktionen des Stoffwechsels steuern, und all diese chemischen Reaktionen sind mit anderen Körperfunktionen koordiniert. Tatsächlich finden Tausende von Stoffwechselreaktionen gleichzeitig in uns statt – alle von unserem Körper reguliert -, die es unseren Zellen ermöglichen, gesund zu sein und richtig zu funktionieren.
Der Stoffwechsel ist ein ständiger Prozess, der bei der Empfängnis beginnt und mit dem Tod endet. Es ist ein lebenswichtiger Prozess für alle Lebensformen, nicht nur für Menschen. Wenn der Stoffwechsel in einem Lebewesen gestoppt wird, kommt es zum Tod.
Hier ist ein Beispiel, wie der Stoffwechselprozess beim Menschen funktioniert – und er beginnt bei Pflanzen. Erstens erhalten grüne Pflanzen Energie aus Sonnenlicht. Pflanzen nutzen diese Energie und ein Molekül namens Chlorophyll (das ihnen ihre charakteristische grüne Farbe verleiht), um Zucker aus Wasser und Kohlendioxid herzustellen, ein Prozess, der Photosynthese genannt wird.
Wenn Menschen und Tiere Pflanzen essen (oder, wenn sie Fleischfresser sind, Fleisch von Tieren essen, die Pflanzen gegessen haben), integrieren sie diese Energie (in Form von Zucker) zusammen mit anderen Chemikalien, die für die Herstellung von Zellen essentiell sind. Der nächste Schritt besteht darin, den Zucker abzubauen, damit die dabei erzeugte Energie alle Körperzellen erreichen kann, die ihn als Brennstoff verwenden.
Wenn wir ein Lebensmittel essen, zerlegen Moleküle im Verdauungssystem, die Enzyme genannt werden, Proteine in Aminosäuren, Fette in Fettsäuren und Kohlenhydrate in einfache Zucker (wie Glukose). Abgesehen von Zucker kann der Körper sowohl Aminosäuren als auch Fettsäuren als Energiequellen verwenden, wenn er sie benötigt. Diese Verbindungen werden vom Blut absorbiert, das für den Transport zu Körperzellen verantwortlich ist.
Sobald sie sich in den Zellen befinden, greifen andere Enzyme ein, um die chemischen Reaktionen zu beschleunigen oder zu regulieren, die zur „Metabolisierung“ dieser Verbindungen erforderlich sind. Während dieser Prozesse kann die Energie aus den Verbindungen zur Verwendung durch den Körper freigesetzt oder in Körpergeweben, insbesondere Leber, Muskeln und Körperfett, gespeichert werden.
Auf diese Weise ist der Stoffwechsel im Grunde eine Art Jonglieren, an dem zwei Arten von Aktivitäten gleichzeitig beteiligt sind: die Herstellung des Körpergewebes und die Schaffung von Energiereserven einerseits und der Abbau von Körpergewebe und Energiespeichern zur Gewinnung des für die Körperfunktionen notwendigen Brennstoffs andererseits:
- anabolismus oder konstruktiver Stoffwechsel ist zu produzieren und zu speichern: Er ist die Grundlage für das Wachstum neuer Zellen, die Erhaltung des Körpergewebes und die Schaffung von Energiereserven, die in Zukunft genutzt werden können. Während des Anabolismus werden kleine, einfache Moleküle modifiziert, um größere, komplexere Moleküle aus Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten aufzubauen.
- Katabolismus oder destruktiver Metabolismus ist der Prozess, durch den die für alle zellulären Aktivitäten notwendige Energie produziert wird. Bei diesem Prozess bauen Zellen große Moleküle (hauptsächlich Kohlenhydrate und Fette) zur Energiegewinnung ab. Die erzeugte Energie ist nicht nur der notwendige Brennstoff für anabole Prozesse, sondern ermöglicht es auch, den Körper zu erwärmen, zu bewegen und die Muskeln zusammenzuziehen. Wenn chemische Verbindungen in einfachere Substanzen zerlegt werden, werden die dabei abgesonderten Abfallprodukte über Haut, Nieren, Lunge und Darm aus dem Körper ausgeschieden.
Mehrere Hormone des endokrinen Systems steuern die Geschwindigkeit und Richtung des Stoffwechsels, d. H. Ob er anabol oder katabolisch ist. Thyroxin, ein Hormon, das von der Schilddrüse produziert und ausgeschieden wird, spielt eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Geschwindigkeit, mit der chemische Stoffwechselreaktionen im Körper einer Person ablaufen.
Eine andere Drüse, die Bauchspeicheldrüse, sondert Hormone ab, die bestimmen, ob die Hauptstoffwechselaktivität des Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt anabol oder katabolisch ist. Zum Beispiel überwiegt nach einer reichlichen Mahlzeit der Anabolismus gegenüber dem Katabolismus, da das Essen die Konzentration von Glukose – dem Hauptbrennstoff des Körpers – im Blut erhöht. Die Bauchspeicheldrüse nimmt die höchste Konzentration an Glukose auf und scheidet das Hormon Insulin aus, das den Zellen mitteilt, ihre anabolen Aktivitäten zu steigern.
Der Stoffwechsel ist ein komplexer chemischer Prozess, daher ist es nicht verwunderlich, dass viele Menschen dazu neigen, ihn zu vereinfachen, indem sie ihn einfach als etwas betrachten, das beeinflusst, wie leicht unser Körper an Gewicht zunimmt oder abnimmt. Hier kommen Kalorien ins Spiel. Eine Kalorie ist eine Einheit, die misst, wie viel Energie ein bestimmtes Lebensmittel dem Körper liefert. Ein Schokoriegel enthält mehr Kalorien als ein Apfel, was bedeutet, dass er dem Körper mehr Energie gibt – und manchmal mehr, als er benötigt. So wie ein Auto Benzin im Tank speichert, bis es den Motor antreibt, speichert der Körper Kalorien – hauptsächlich in Form von Fett. Wenn der Gastank eines Autos überfüllt ist, läuft er über und das Gas läuft auf die Straße. In ähnlicher Weise, wenn eine Person zu viele Kalorien isst, werden sie „überlaufen“ in Form von überschüssigem Körperfett.
Die Anzahl der Kalorien, die eine Person an einem Tag verbrennt, wird durch die Menge an körperlicher Betätigung, die Menge an Fett und Muskeln in ihrem Körper und ihren BMR beeinflusst. Der Grundumsatz ist ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der eine Person in Ruhe Energie in Form von Kalorien „verbrennt“. Der Grundumsatz kann eine Rolle bei der Tendenz einer Person zur Gewichtszunahme spielen. Zum Beispiel wird eine Person mit einem langsamen BMR (das heißt, die wenig Kalorien verbrennt, während sie sich ausruht oder schläft) dazu neigen, mehr Gewicht zu gewinnen als eine Person der gleichen Größe mit einem durchschnittlichen BMR, die die gleiche Menge an Nahrung isst und die gleiche Menge ausübt.
Welche Faktoren beeinflussen den Grundumsatz einer Person? Bis zu einem gewissen Grad wird der Grundumsatz vererbt. Manchmal können gesundheitliche Probleme den Grundumsatz beeinflussen. Tatsächlich kann eine Person ihren Grundumsatz jedoch bis zu einem gewissen Grad verändern. Wenn eine Person beispielsweise mehr Sport treibt, verbrennt sie nicht nur mehr Kalorien direkt durch körperliche Aktivität, sondern wenn sie fitter ist, wird auch ihr BMR beschleunigt. BMR wird auch von der Körperzusammensetzung beeinflusst – Menschen, die mehr Muskeln und weniger Fett haben, neigen dazu, einen schnelleren BMR zu haben.
Probleme, die den Stoffwechsel beeinflussen können
Im Großen und Ganzen ist eine Stoffwechselstörung jeder Zustand, der durch eine abnormale chemische Reaktion in Zellen im Körper verursacht wird. Die meisten Stoffwechselstörungen sind entweder auf abnormale Spiegel von Enzymen oder Hormonen im Blut oder auf Funktionsstörungen dieser Enzyme oder Hormone zurückzuführen. Wenn bestimmte Chemikalien nicht oder nicht richtig metabolisiert werden können, kann dies zu einer Ansammlung toxischer Substanzen im Körper oder zu einem Mangel an Substanzen führen, die für das normale Funktionieren des Körpers notwendig sind – beides kann zu schweren Symptomen führen.
Einige Stoffwechselerkrankungen werden vererbt. Diese Krankheiten werden als angeborene Stoffwechselfehler bezeichnet. Neugeborene werden routinemäßig so schnell wie möglich auf viele dieser Stoffwechselerkrankungen untersucht. Viele dieser angeborenen Stoffwechselfehler können zu schwerwiegenden Komplikationen oder sogar zum Tod führen, wenn sie nicht frühzeitig durch Diät oder Medikamente kontrolliert werden.
Beispiele für diese Störungen sind:
G6PD-Mangel. G6PD (Glucose-6-Phosphat-dehydriert) ist eines von vielen Enzymen, die den Zellstoffwechsel regulieren. G6PD, hergestellt in roten Blutkörperchen, hilft dem Körper, Kohlenhydrate zu metabolisieren. Wenn nicht genügend G6PD im Blut vorhanden ist, können rote Blutkörperchen nicht vor den zerstörerischen Wirkungen bestimmter Chemikalien geschützt werden, wodurch sie sich verschlechtern oder zerstören, was als hämolytische Anämie bezeichnet wird. In einem Prozess, der Hämolyse genannt wird, werden rote Blutkörperchen vorzeitig zerstört, und das Knochenmark (der weiche, schwammige Teil des Knochengewebes, in dem rote Blutkörperchen gebildet werden) kann keine neuen roten Blutkörperchen mit einer Geschwindigkeit bilden, die schnell genug ist, um die Verluste auszugleichen. Kinder mit G6PD-Mangel können blass und / oder müde sein und Herz- und Atemfrequenz beschleunigt haben. Sie können auch eine verdickte Milz und / oder Gelbsucht haben – Gelbfärbung der Haut und des Weiß der Augen. Ein G6PD-Mangel wird normalerweise behandelt, indem die Medikamente, die ihn verursacht haben, abgesetzt werden oder indem die Krankheit oder Infektion behandelt wird, die die Zerstörung der roten Blutkörperchen verursacht.
Galaktosämie. Babys, die mit diesem Problem geboren wurden, haben nicht genug von dem Enzym, das Milchzucker abbaut, Galaktose genannt. Dieses Enzym wird in der Leber hergestellt. Wenn die Leber nicht genug von diesem Enzym macht, baut sich Galaktose im Blut auf, was zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führt. Symptome treten normalerweise in den ersten Lebenstagen auf und umfassen Erbrechen, Leberentzündung und Gelbsucht. Wenn Galaktosämie nicht frühzeitig diagnostiziert und behandelt wird, kann sie zu Leber-, Nieren- und Hirnschäden führen.
Schilddrüsenüberfunktion. Hyperthyreose ist auf eine übermäßig reaktive Schilddrüse zurückzuführen. Diese Drüse sondert eine übermäßige Menge Thyroxin ab, was den Grundumsatz beschleunigt. Es verursacht Symptome wie Gewichtsverlust, beschleunigte Herzfrequenz, Bluthochdruck, prall gefüllte Augen und Entzündungen im Nacken aufgrund einer Verdickung der Schilddrüse (Kropf). Diese Krankheit kann durch Mediation, Operation oder Strahlentherapie kontrolliert werden.
Hypothyreose. Hypothyreose ist auf eine nicht vorhandene oder schlecht reaktive Schilddrüse zurückzuführen und ist normalerweise das Ergebnis eines fortschreitenden Problems oder einer Krankheit, die die Schilddrüse zerstört. Diese Drüse sondert eine unzureichende Menge Thyroxin ab, was den Grundumsatz verlangsamt. Bei Säuglingen und Kindern, die nicht richtig behandelt werden, kann Hypothyreose Wachstum und geistige Behinderung verursachen. Hypothyreose verlangsamt Körperprozesse und verursacht Müdigkeit, verminderte Herzfrequenz, übermäßige Gewichtszunahme und Verstopfung. Kinder und Jugendliche, bei denen diese Störung diagnostiziert wird, können mit oralem Schilddrüsenhormon behandelt werden, um den Schilddrüsenhormonspiegel im Blut zu normalisieren.
Phenylketonurie. Diese Störung wird durch einen Defekt des Enzyms verursacht, das für den Abbau der Aminosäure Phenylalanin verantwortlich ist. Diese Aminosäure ist für das normale Wachstum von Säuglingen und Kindern und für die Herstellung von Proteinen notwendig, kann jedoch, wenn sie sich im Überschuss ansammelt, das Gehirngewebe beeinträchtigen und geistige Behinderung verursachen. Eine frühzeitige Diagnose und diätetische Einschränkungen, um die Ansammlung von Phenylalanin im Körper zu verhindern, können die Schwere dieser Komplikationen verhindern oder verringern.
Typ-1-Diabetes. Typ-1-Diabetes tritt auf, wenn die Bauchspeicheldrüse nicht genügend Insulin produziert oder freisetzt. Symptome dieser Krankheit sind übermäßiges Wasserlassen, sehr durstig und sehr hungrig und Abnehmen. Auf lange Sicht kann diese Krankheit zu Nierenproblemen, Schmerzen durch neuronale Verletzungen, Blindheit und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen. Kinder und Jugendliche mit Typ-1-Diabetes benötigen regelmäßige Insulininjektionen und eine Blutzuckerkontrolle, um das Risiko für gesundheitliche Probleme durch Diabetes zu verringern.
Typ-2-Diabetes. Typ-2-Diabetes tritt auf, wenn der Körper nicht normal auf Insulin reagiert. Die Symptome dieser Störung ähneln denen von Typ-1-Diabetes. Viele Kinder, die diese Art von Diabetes entwickeln, sind übergewichtig, daher wird angenommen, dass dieser Faktor eine Rolle bei ihrer geringeren Insulinreaktivität spielt. Manche Menschen reagieren gut auf Ernährungsumstellungen, kombiniert mit Bewegung und oralen Medikamenten, aber es gibt Fälle, in denen Insulininjektionen erforderlich sind. Die Kontrolle Ihres Blutzuckerspiegels verringert das Risiko, dieselben langfristigen Gesundheitsprobleme zu entwickeln, die mit Typ-1-Diabetes einhergehen.
Bewertet von: Steven Dowshen, MD
Datum der Überprüfung: Juni 2015