Vorkommen von Proteinen /der Aminosäure-Pool
Verteilung der Proteine
Unser Körper enthält recht viele Proteine, ungefähr 15% der Körpermasse bestehen aus Proteinen, das ist nicht wenig. Die meisten Proteine, ca. 50%, finden sich in der Skelettmuskulatur, zumindest bei einigermaßen aktiven Leuten. Im Bindegewebe kommen ca. 25% der Proteien vor. Die restlichen 25% verteilen sich dann auf die übrigen Organe und das Blutplasma.
Der Aminosäure-Pool
Während unsere Fettzellen Fett speichern und die Leber Kohlenhydrate speichert, haben wir kein Proteinspeicherorgan in unserem Körper. Aber von den 10 bis 12 kg Körperprotein können gefahrlos bis zu 3 kg abgebaut werden, wenn die Zellen mit Aminosäuren unterversorgt sind[3].
Zwar haben wir keinen richtigen Protein-Speicher, aber wir verfügen über einen Aminosäure-Speicher, der aber nicht lokalisiert ist, sondern auf alle Zellen verteilt ist. Man spricht auch von einem Aminosäure-Pool. Dieser umfasst ca. 100g an Aminosäuren, ist also nicht allzu groß.
Manche Autoren siedeln diesen Aminosäure-Pool in der Leber an, was aber nicht ganz korrekt ist. Allerdings findet in der Leber ein Großteil des Aminosäure- bzw. Stickstoff-Stoffwechsels statt, darum ist diese Zuordnung nicht ganz falsch.
Ähnlich wie ein Swimmung-Pool hat der Aminosäure-Pool Zuflüsse und Abflüsse. Gespeist wird der Pool aus den verdauten Nahrungsproteinen, wenn die Aminosäuren resorbiert worden sind, gelangen sie über das Blut in die Zellen und "warten" dort auf ihren Einsatz (Proteinbiosynthese; siehe Biologie-Seiten). Eine zweite Quelle für den Aminosäure-Pool sind die abgebauten körpereigenen Proteine. Proteine, die nicht mehr benötigt werden, werden bereits in den Zellen zu Aminosäuren abgebaut und können dort wieder verwertet werden. Es wird also eine Art Protein-Recycling durchgeführt, bei dem fast 90% der abgebauten Proteine wieder verwertet werden. Damit wären wir auch schon auf der anderen Seite des Pools, nämlich beim Abfluss. Die meisten Aminosäuren des Pools werden für die Biosynthese von neuen körpereigenen Proteinen benötigt. Ein paar Aminosäuren haben andere Aufgaben, die nichts mit der Proteinsynthese zu tun haben.
Die "Lecks" im Aminosäure-Pool
Allerdings hat der Aminosäure-Pool auch ein paar "Lecks" - ähnlich wie ein Swimming-Pool, bei dem auch ständig etwas Wasser verloren geht. Manche Aminosäuren werden nicht wieder verwertet. Sie werden dann in der Leber oxidativ (also unter Einbau von Sauerstoff) abgebaut und können sogar zur Energiegewinnung genutzt werden. Allerdings gibt es dabei ein kleines Problem. Jede Aminosäure besitzt eine Amino-Gruppe, also ein Stickstoff-Atom, das mit zwei Wasserstoff-Atomen verbunden ist. Der Stickstoff dieser Aminosäuren wird nun zunächst in Form von Ammoniak freigesetzt. Ammoniak NH3 ist aber ein ziemlich giftiger Stoff und muss entsorgt werden. Daher wird das Ammoniak zusammen mit Kohlenstoff-Atomen zu dem harmlosen Harnstoff umgebaut, der dann über den Harn entsorgt werden kann.
Andere Aminosäuren gehen dem Pool verloren, wenn der Körper Haare oder Hautzellen verliert, was ja nicht selten ist (ca. 2 g pro Tag). Mit dem Stuhl (Kot) gehen dem Körper etwa 10g Protein pro Tag verloren. Und manche Körperflüssigkeiten wie Sperma, Blut, Nasenschleim und dergleichen enthalten ja auch Proteine, die dem Pool verloren gehen.
Proteinumsatz
Täglich gelangen Aminosäuren durch Nahrung oder Abbau körpereigener Proteine in den Aminosäure-Pool, und ständig werden neue Proteine aufgebaut. Man spricht hier von einem Protein-Turnover. Bei einer 60 kg schweren Person beläuft sich dieser Protein-Turnover auf ca. 240g. Allgemein geht man von 3 bis 5 Gramm pro Tag und Kilogramm Körpergewicht aus.
Jetzt wollen wir mal schnell etwas nachrechnen. In der Literatur wird behauptet, dass der Proteinumsatz ca. 3-fach höher ist als die tägliche Zufuhr an Nahrungsprotein[1].
Ein gesunder, ca. 60 kg schwerer Mann hat einen täglichen Grundumsatz von 6000 kJ (100 kJ pro kg Körpergewicht). Übt er eine normale Bürotätigkeit aus, hat er einen PAL-Wert von 1,4 bis 1,5 und damit einen Gesamtumsatz von ca. 9000 kJ.
Laut den Empfehlungen der DGE sollten ca. 15% dieser Energie aus Proteinen kommen. Das wären also 1.350kJ.
Der physiologische Brennwert von Proteinen beträgt ca. 17 kJ/g. Dividiert man die 1.350 kJ durch diesen Wert, so kommt man auf ca. 80g Protein, die aufgenommen werden sollten.
In der Tat - diese 80g sind genau 1/3 des täglichen Protein-Turnovers von 240g.
Stickstoffbilanz
Unter der Stickstoffbilanz versteht man die Differenz zwischen der Stickstoff-Aufnahme des Körpers (über die Aminosäuren in den Nahrungsproteinen) und der Stickstoff-Abgabe (über den Harn und die Haut; auch der Schweiß enthält Stickstoff-Verbindungen).
Gesunde Erwachsene haben normalerweise eine ausgeglichene Stickstoffbilanz, das heißt, sie nehmen über die Nahrung genau so viel Stickstoff auf, wie sie über den Harn und die Haut wieder abgeben.
Eine positive Sticksoffbilanz heißt, dass mehr Stickstoff aufgenommen als abgegeben wird. Diese Situation findet man in der Wachstumsphase von Kindern und Jungendlichen und bei Sportlern, die Muskeln aufbauen wollen. Wie sieht das eigentlich bei Schwangeren aus? Darüber habe ich noch keine Informationen gefunden.
Eine negative Stickstoffbilanz ist nicht gut. Sie tritt bei bestimmten Erkrankungen auf oder wenn eine Person bewusst die Protein-Empfehlungen der DGE unterschreitet. Auch bei längerem Fasten kommt es zu einer negativen Stickstoffbilanz. Zu den Krankheiten, die eine negative Stickstoffbilanz hervorrufen, gehören Funktionsstörungen der Niere oder Tumorerkrankungen[2].