EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-8: Chemische Grundlagen des Lebens 301 301 Ketonkörper – Hungersymptome Ketonkörper Um die energieaufwendige Gluconeogenese zumindest teilweise zu umgehen, gibt es einen weiteren Weg, das Gehirn mit Energie zu versorgen. Die Leberzel- len produzieren bei AcCoA-Überschuss aus dem gesteigerten Fettsäureabbau in ihren Mitochondrien aus dem AcCoA Acetoacetat und β -Hydroxybutyrat (Abb. 301–1). Beide können die Leberzellen verlassen und werden als hydro- phile Substanzen mit dem Blut zu den Körperzellen transportiert. Dort kön- nen sie wieder zu AcCoA zurückreagieren und dienen so als Energiequelle. Auf diese Weise können Fettsäuren und damit die Fettreserven ohne Umweg über die Glucosesynthese direkt genutzt werden. Acetoacetat decarboxyliert im Blut zum Teil spontan zu Aceton, das nicht als Energiequelle nutzbar ist. Er wird hauptsächlich über die Lunge ausgeatmet. Alle drei Substanzen werden als Ketonkörper bezeichnet, obwohl β -Hydroxybutyrat eigentlich kein Keton ist. Die Verwendung von Ketonkörpern, vor allem zur Versorgung der Gehirnzellen mit AcCoA, spart Glucose und damit wird weniger Gluconeogenese benötigt. Bis zu 2/3 des Glucosebedarfs können so umgangen werden. Allerdings müs- sen die Enzyme zur Nutzung der Ketonkörper in den Gehirnzellen erst aufge- baut werden, was einige Tage dauert. Ketonkörper finden sich auch bei normaler Stoffwechsellage im Blut. Der Herz- muskel wird teilweise mit ihnen versorgt. Nach etwa zwei Tagen Nahrungs- mangels findet man sie in größerer Menge. Bei kohlenhydratfreier oder extrem kohlenhydratarmer Ernährung sind die Ketonkörper dauerhaft nachweisbar. Man spricht dann von einer ketogenen Diät. Zu hohe Ketonkörperwerte sind nicht gesund, da die Ketonkörper zusammen mit Protonen ans Blut abgegeben werden, und so zu Übersäuerung führen. Bei diabetischer Stoffwechselentgleisung kann extremer Insulinmangel auf- treten. Dies führt zu einem übermäßig gesteigerten Fettsäureabbau und entsprechender Ketonkörperproduktion. Der Organismus kann sie in dieser Menge nicht verbrauchen. Da dabei auch der pH-Wert im Blut sinkt, kommt es zur Acidose (ketoacidotisches Koma). Der Atem des Betroffenen riecht dabei stark nach Aceton. Unfreiwilliger Nahrungsmangel – Hungersymptome Beim langfristigen Hungern ist der Eiweißverbrauch das größte Problem. Mus- kelmasse wird ja schon parallel zum Fettabbau angegriffen. Ohne Nahrungszu- fuhr verbraucht ein Erwachsener etwa 75 g Protein und 160 g Fett pro Tag. Um den Abbau von Muskeleiweiß zu verlangsamen, geht der Stoffwechsel nach etwa 2 Wochen schließlich auf „Sparflamme“. Dies bedeutet einen Blu- tdruckabfall, eine Verlangsamung der Herzfrequenz und ein Absinken der Kör- pertemperatur, ähnlich einer Winterruhe bei Tieren. Der Proteinabbau wird dadurch verringert, aber nicht eingestellt. Eiweißverluste, wie sie zB bei der Menstruation auftreten, werden eingespart. Das Ausbleiben der Menstruation ist häufig bei magersüchtigen Mädchen ein erstes ernstes Warnzeichen vor gefährlichem bis lebensbedrohendem Nahrungsmangel. Schließlich werden auch die Proteine des Blutplasmas angegriffen. Durch de- ren Verringerung ändern sich die osmotischen Verhältnisse und es kommt zu Wasseransammlungen im Gewebe (Hungerödeme). Ein Mangel an essenziel- len Aminosäuren macht sich bemerkbar. Dadurch wird die Synthese von ver- schiedenen Enzymen verringert. Da auch Verdauungsenzyme betroffen sind, ist in dem Stadium eine normale Nahrungszufuhr nur mehr schlecht möglich. Infektionen sind häufig, da die Immunabwehr durch den Aminosäuremangel eingeschränkt ist. Schließlich werden auch die Proteine lebenswichtiger Or- gane angegriffen. Auch der Herzmuskel ist betroffen. Es treten Herzrhythmus- störungen auf. Beim Abbau von etwa der Hälfte der Proteine kommt es zum Tod durch Verhungern. Abb. 301–1: Die Funktion der Ketonkörper Leber Citronen- säure- cyclus O S CoA O O S CoA O C OO C OO O H O C OO C OO O H Acetyl-CoA Acetoacetyl-CoA Acetoacetat β -Hydroxybutyrat O O S CoA O S CoA O O C OO C OO O H C O 2 NAD + NADH . H + NAD + NADH . H + Succinyl-CoA Succinat Citronen- säure- cyclus H S CoA 2 Aceton H O H H S CoA H O H H S CoA H S CoA H O H 2 β -Oxidation zB Gehirn Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv