Übersicht Ernährung (Vorklinik)

Eine gesunde und ausgewogene Ernährung ist wichtig, um den täglichen Energiebedarf des Körpers zu decken und ihm lebenswichtige Substanzen zuzuführen. Als Energieträger dienen dem Körper Kohlenhydrate, Lipide und Proteine. Andere wichtige Nahrungsbestandteile sind bspw. Wasser, Vitamine und Mineralstoffe. Der Energiebedarf hängt von vielen unterschiedlichen Faktoren ab, weshalb die empfohlene Nahrungszusammensetzung je nach Geschlecht, körperlicher Betätigung, Gesundheitszustand etc. variiert. Die Ernährung wird mithilfe verschiedener Transmitter und Regulationszentren im Gehirn reguliert, es kann jedoch durch verschiedene Ursachen trotzdem zu einer Mangel- oder Überernährung kommen.

Die Nahrung setzt sich aus Kohlenhydraten, Lipiden, Proteinen, Vitaminen, Mineralstoffen, Ballaststoffen und Wasser zusammen.

Nicht-essenzielle Nahrungsbestandteile

Nicht-essenzielle Nahrungsbestandteile kann der Körper in geringem Umfang selbst synthetisieren.

• Kohlenhydrate
• Proteine
• Lipide
• Ballaststoffe
• Wasser

Essenzielle Nahrungsbestandteile

Essenzielle Nahrungsbestandteile kann der Körper nicht selbst synthetisieren.

• Vitamine
• Mineralstoffe
  • Spurenelemente (z.B. Cobalt, Eisen, Iod, Kupfer, Mangan, Molybdän, Selen, Silicium und Zink)
  • Mengenelemente (z.B. Calcium, Chlor, Kalium, Magnesium, Natrium, Phosphor und Schwefel)
• Einige Fettsäuren (Linolsäure und Linolensäure)
• Einige Aminosäuren (Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Tryptophan, Methionin, Threonin und Lysin)

Funktion und Bedarf der Nahrungsbestandteile

Energielieferanten

Durch den Abbau von Lipiden, Kohlenhydraten und Proteinen entsteht Energie, die in der Atmungskette zur Synthese von ATP genutzt werden kann.

Kohlenhydrate sind die wichtigsten Energielieferanten der Zelle!

Ballaststoffe

Ballaststoffe sind pflanzliche Nahrungsbestandteile, die nicht im Dünndarm verdaut werden können. Zumeist handelt es sich dabei um nicht verdaubare Kohlenhydrate wie bspw. Zellulose, Pektine oder Chitin.

Fett- und wasserlösliche Vitamine

Siehe: Vitamine

Mengenelemente

Siehe: Wasser- und Elektrolythaushalt

Spurenelemente

Siehe: Spurenelemente

Wasser

Siehe: Wasser- und Elektrolythaushalt

Isodynamie der Nahrungsstoffe

Betrachtet man die Nahrungsaufnahme als reine Energiegewinnung, also der Gewinnung von Elektronen für die Atmungskette, spielen als Nahrungsbestandteile ausschließlich Kohlenhydrate, Lipide und Proteine eine Rolle. Durch ihre Verbrennung werden Elektronen gewonnen, die im Rahmen der Atmungskette in ATP umgewandelt werden. Hierbei ist es nicht wichtig, von welchem der drei Nahrungsbestandteile das Elektron gewonnen wurde; sie sind somit in Bezug auf die Energiegewinnung untereinander austauschbar (=Isodynamie der Nahrungsstoffe).

Biologische Wertigkeit von Proteinen

Proteine sind aus verschiedenen Aminosäuremustern aufgebaut. Je mehr die Aminosäurezusammensetzung dem Aminosäurebedarf des Körpers ähnelt, desto höher ist die sog. biologische Wertigkeit des Proteins. Sie beschreibt also, wie gut sich aufgenommene Proteine in körpereigene Proteine umwandeln lassen. Da Proteine die primäre Stickstoffquelle für den Körper sind, lässt sich die biologische Wertigkeit anhand der Stickstoffaufnahme und -abgabe berechnen.

• Biologische Wertigkeit = Stickstoff, der im Körper verbleibt / Stickstoff, der durch Nahrung aufgenommen wurde × 100
  • Einheit: Meist Prozent

Regulation der Nahrungsaufnahme

Für die Regulation der Nahrungsaufnahme sind die Gefühle „Hunger“ und „Sättigungsgefühl“ von wichtiger Bedeutung, da durch sie das Körpergewicht in einem gesunden Rahmen gehalten wird. Es gibt Regulationszentren im Hypothalamus und in der Medulla oblongata, die über Regelkreise die Nahrungsaufnahme steuern. Unterschieden wird dabei eine Kurzzeit- und eine Langzeitregulation.

• Regulationszentren
  • Hypothalamus
    • Hungerzentrum: Laterale Hypothalamusfelder und Perifornikalregion
      • Hormone: Orexin und MCH (Melanin-Concentrating-Hormon)
    • Sattheitszentrum: Ncl. ventromedialis und Ncl. paraventricularis
      • Hormone: Oxytocin, CRH (Corticotropin-releasing-Hormon) und TRH (Thyreotropin-Releasing-Hormon)
    • Ncl. arcuatus: Erhält Informationen aus der Körperperipherie und stimuliert das Hunger- bzw. das Sattheitszentrum
      • Hormone
        • α-MSH (α-Melanozyten-stimulierendes Hormon): Stimuliert das Sattheitszentrum
        • NPY (Neuropeptid Y), AgRP (Agoutirelated-Peptide): Stimulieren das Hungerzentrum
  • Medulla oblongata: Ncl. tractus solitarii
    • Integration und Weiterverarbeitung von Efferenzen aus dem Hunger- und Sattheitszentrum sowie der Körperperipherie (mechanische und chemische Reize)

Kurzzeitregulation

Die Kurzzeitregulation der Nahrungsaufnahme erfolgt über mechanische und chemische Reize aus dem Gastrointestinaltrakt.

• Mechanische Reize: Nahrungsbedingte Dehnung von Magen und Dünndarm
  • Registrierung: Mechanosensoren der Magen- und Dünndarmwand
  • Weiterleitung
    • Über vagale Afferenzen zum Ncl. tractus solitarius
    • Über sympathische Afferenzen zum Hypothalamus mit Hemmung der Neurone des Hungerzentrums über β-Adrenozeptoren bei vollem Magen
  • Vermittlung: Sattheitsgefühl
• Chemische Reize: Nahrungsbestandteile oder durch sie freigesetzte Mediatoren als chemische Signale
  • Anstieg des Blutzuckerspiegels
    • Stimulation der Neurone des Sattheitszentrums
    • Hemmung der Orexin-Neurone des Hungerzentrums
  • CCK (Cholezystokinin)
    • CCK wird von den enteroendokrinen I-Zellen des Dünndarms sezerniert, nachdem sie mit Nahrungsbestandteilen in Kontakt gekommen sind. Hauptstimulus der CCK-Freisetzung ist der Kontakt der I-Zellen mit freien Fettsäuren.
    • Hemmt über die Ncll. tractus solitarii den Hunger
  • PYY (Neuropeptid YY)
    • Hemmt die NPY-(Neuropeptid Y‑) und die AgRP-(Agoutirelated-Peptide‑)Neurone im Ncl. arcuatus und hemmt so den Hunger
    • Hemmt über die Ncll. tractus solitarii direkt den Hunger
  • GLP1 (Glucagon-like peptide 1)
    • Hemmt über die Ncll. tractus solitarii direkt den Hunger
  • Ghrelin: Ghrelin ist das zuerst entdeckte Hungerhormon und wird aus endokrinen Zellen des Magens freigesetzt. Die Freisetzung nimmt bei Nahrungszufuhr ab.
    • Erregt die NPY-(Neuropeptid Y‑) und AgRP-(Agoutirelated-Peptide‑)Neurone im Ncl. arcuatus, die dadurch Neurone des Hungerzentrums aktivieren

Ghrelin ist das zuerst entdeckte Hungerhormon!

Langzeitregulation

Das Fettgewebe ist die größte Energiereserve des Körpers. Die langfristige Regulation des Körpergewichts erfolgt deshalb über die Regulation der Fettmasse des Körpers mithilfe der Hormone Leptin und Insulin.

• Hormone der Langzeitregulation
  • Leptin
    • Syntheseort: Weißes Fettgewebe
    • Wirkungsort: Leptinrezeptoren im Ncl. arcuatus
  • Insulin
    • Syntheseort: Betazellen der Langerhans-Inseln des Pankreas
    • Wirkungsort: Insulinrezeptoren im Ncl. arcuatus
• Zentrale Wirkung der Hormone: Umstellung von einer anabolen auf eine katabole Stoffwechsellage
  • Erregung der Leptin- bzw. Insulinrezeptoren im Ncl. arcuatus
    • Ausschüttung von α-MSH (α-Melanozyten-stimulierendes Hormon) → Stimulation der Neurone im Sattheitszentrum → Die Transmitter des Sattheitszentrums Oxytocin, TRH und CRH hemmen über den Ncl. tractus solitarii die Nahrungsaufnahme
    • Direkte Hemmung des Hungerzentrums durch Bindung von α-MSH an den Melanocortin-Rezeptor-4
  • Hemmung der NPY- und AgRP-Neurone im Ncl. arcuatus → Hemmung der Orexin- und MCH-Neurone im Hungerzentrum → Hemmung des Hungergefühls

Übergewicht
Es gibt verschiedene genetische Defekte, die zu Übergewicht führen können bzw. Übergewicht fördern. Beispiele hierfür sind Defekte in den Genen für den Leptin- oder Melanocortinrezeptor. Defekte in diesen Genen sind jedoch sehr selten und in den wenigsten Fällen für das Übergewicht verantwortlich. Die Entstehung von Übergewicht ist i.d.R. multifaktoriell bedingt. Hierzu können neben genetischen Ursachen auch falsche Essgewohnheiten, mangelhafte Bewegung und fehlregulierte Stoffwechselprozesse zählen.

Regulation der Flüssigkeitsaufnahme

Siehe: Wasser- und Elektrolythaushalt

Eine inadäquate Ernährung kann sowohl eine Mangel- als auch Überernährung sein. Während eine Mangelernährung in der westlichen Welt v.a. durch psychische Erkrankungen (z.B. Bulimie, Anorexia nervosa) oder Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts (z.B. Morbus Crohn) entsteht, ist die Ursache für eine Überernährung meist eine langfristig gesteigerte Energieaufnahme in Kombination mit einem Bewegungsmangel. Eine mögliche Über- oder Unterernährung lassen sich mithilfe des Body-Mass-Index (BMI) einschätzen. Weitere Möglichkeiten zur Abschätzung des Ernährungszustands sind die Waist-to-Hip Ratio (Quotient aus Bauchumfang und Hüftumfang, Taille-Hüft-Verhältnis), sowie der Taillenumfang, der auch ein Diagnosekriterium für das metabolische Syndrom ist. Gerade bei niedrigerem BMI ist die Aussagekraft der Waist-to-Hip Ratio über das Mortalitätsrisiko höher als die des BMI. Der Grundgedanke dabei ist, dass die Verteilung des Körperfetts einen Einfluss auf den Stoffwechsel hat; denn vor allem das viszerale Fett ist hormonell aktiv und hat einen negativen Einfluss auf die Mortalität.

Body Mass Index

Taillenumfang

Waist-to-Hip Ratio

Eine parenterale Ernährung ist eine künstliche Ernährungsform, die den Magen-Darm-Trakt umgeht. Sie wird bei Patienten angewendet, die oral oder über eine Magensonde nicht mehr ausreichend ernährt werden können (z.B. bei Speiseröhrenkrebs). Meist erfolgt sie über einen Zugang in eine große Körpervene (z.B. V. cava superior). Da es sich um eine spezielle Lösung handelt, die alle wichtigen Nährstoffe enthält, kann eine parenterale Ernährung bei Bedarf über einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden.

• Zugeführte Nahrungsbestandteile
  • Wasser
  • Glucose
  • Aminosäuren
  • Lipide
  • Vitamine
  • Mineralstoffe

Nahrungsbestandteile

Was erfasst die biologische Wertigkeit eines Proteins?

Was sind Ballaststoffe und welche Funktionen haben sie?

Regulation der Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme

Wie erfolgt die Kurzzeitregulation der Nahrungsaufnahme?

Wie wirken Ghrelin und GLP1 (Glucagon-Like Peptide 1) auf Hunger- bzw. Sättigungsgefühl?

Was ist Leptin? Beschreibe seinen Wirkmechanismus!

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.

Ernährung im Krankenhaus (Januar 2023)

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