10 Verdauung - Dutzler

Die prim¨aren Produkte des Abbaus erreichen durch Diffusion in gemischten Mizellen die undurchmischte Grenzschicht (unstirred water layer) und die Mucinbarriere, die eine Schicht an der Epitheloberfl¨ache bildet (Abb. 6.18). Die undurchmischte Grenzschicht an der Oberfl¨ache des D¨unndarmepithels, die als Barriere gegen die Diffusion wirkt, h¨angt
vom Gehalt an wasserl¨oslichen Ballaststoffen der Nahrung ab.

Gemischte Mizellen transportieren die Lipide durch das saure Milieu der undurchmischten Grenzschicht bis auf die Oberfl¨ache der Enterocyten. Die in der Mizelle eingebetteten Fetts¨auren, Cholesterol, Lysophospholipide und β-Monoglyceride werden in der sauren Umgebung freigesetzt. Die Ans¨auerung ist durch ein apikales Na+/H+-Antiport gew¨ahrleistet. Die Lipide werden in die Enterocyten durch Diffusion und m¨oglicherweise auch mit Hilfe von Carrierproteinen eingeschleust. Im Cytosol werden die Monoglyceride mit langkettigen Fetts¨auren zu Triglyceriden, sowie Cholesterol und Lysophospholipiden verestert und zusammen mit Apolipoproteinen zu Chylomikronen verpackt, die an die
Lymphe abgegeben und sp¨ater via Blutbahn zu den Zielorganen transportiert werden.

• Stimulation des mukosaassoziirten Immunsystems, Abwehr von Krankheitserregern
• Synthese Vitamine B1, B2, B6, B12 und K (beschränkte Absorption)
• Essig-, Butter- und Propionsäure (Nahrung für die Colon-Enterocyten)
• Stimulation der Darmperistaltik
• Konkurrenz mit pathogenen Keimen

Im oberen Colonabschnitt erfolgt die Verdauung von Ballaststoffen unter Produktion von Zuckern und organischen S¨auren. F¨aulnisvorg¨ange finden an diesem Ort wegen dem relativ tiefen pH-Wert nicht statt. Im unteren Colon dagegen ist der pH h¨oher und F¨aulnisprozesse durch Decarboxylierung einiger Aminos¨auren werden eingeleitet, aus welchen biogene Amine produziert werden. So entstehen Cadaverin aus Lysin, Agmatin aus Arginin, Putrescin aus Ornithin, Tyramin aus Tyrosin und Histamin aus Histidin. Nach ihrer Absorption verhalten sich diese Substanzen toxisch, mittels Glucuronierung in der Leber werden sie allerdings detoxifiziert. Kann die Leber durch eine Funktionsst¨orung diese Aufgabe nicht wahrnehmen, kann eine metabolische Encephalopathie ausgel¨ost werden. Cadaverin (1,5-Diaminopentan) ist eine unangenehm riechende, giftige Substanz und, zusammen mit Putrescin, welches f¨ur den Verwesungsgeruch von Leichen verantwortlich sind, Bestandteil des Leichengiftes.

• Maligner Tumor, statistisch an 2. Stelle nach Lungenkarzinom in EU und USA
• Innere Ursachen: z.B. Morbus Crohn, Colitis ulcerosa
• Genetisch bedingt: familiäre adenomatöse Polyposis, nicht polypöses colorektales Karzinomsyndrom, familiäre Adenokarzinomatose.
• Äussere Ursachen: geringe körperliche Aktivität, Fehlernährung
  • Alkoholkonsum
  • Vitaminmangel (Folsäure, A, C, E)
  • Übermässige Energiezufuhr
  • Fleischreiche Kost (Rotfleisch)
  • Zu wenig Ballaststoffe

Singulärer Nährstoffmangel
Eher selten
Betrifft Vitamine und Mineralstoffe
Multipler Nährstoffmangel
Häufig
Ungenügende Zufuhr von Nahrung, bestimmbar an Folat, Calcium, Jod und Fluorid

Wasting
Definition: Verlust an Gewicht, Körperzellmasse und Fettreserven
Ursachen: Ungenügende Energiezufuhr, Krankheiten (Tuberkulose
Chronischer Durchfall, AIDS)
Kachexie
Verlust an Körperzellmasse und Protein
Primär kein Verlust an Gewicht und Fettreserven
Folge von Tumoren und Infektionskrankheiten
Sarkopenie
Verlust der Muskelmasse
z.B. bei normalem Altern

Marasmus (Auszehrung, zugrunde gehen)
Primär mangelnde Ernährung ohne Krankheiten
Einschaltung des Hungerstoffwechsels
Serumalbumin anfänglich normal
Fett und Muskel allmählich abgebaut

Kwashiorkor (= erstens-zweitens) ‚
"die Krankheit des älteren Kindes, wenn das nächste Baby kommt"
Assoziiert mit Krankheiten
Einschaltung des Stressstoffwechsels
Proteine werden abgebaut, auch Serumalbumin
Bildung von Ödemen

Es gibt zwei Arten von Zellen in der Netzhaut, St¨abchen und Zapfen. Die Zapfen passen sich bei pl¨otzlicher Dunkelheit sofort an, w¨ahrenddem die echte Anpassung erst nach etwa 5 Minuten durch die St¨abchen eingeleitet wird, da sie den Sehfarbstoff Rhodopsin (Sehpurpur) enthalten. Das vom Licht ausgebleichte Rhodopsin wird in den St¨abchen regeneriert, wobei das Maximum dieser Wiederauffrischung nach etwa einer halben Stunde erreicht ist. Bei ungen¨ugender Zufuhr von Vitamin A oder einer St¨orung der Vitamin-A Aufnahme (z.B. bei Erkrankungen des Verdauungsapparats) findet sich ungen¨ugend Rhodopsin in den
St¨abchen.

Vitamin B1 Mangel

Geschichete

• Erstmals 1630 auf der Insel Java beobachtet
• Beriberi = Schafsgang
• Wackliger Gang und zitternde Knie
• Christiaan Eijkman, 1897, Aufklärung der Ursache

Formen von Beriberi

• Feuchte Form: kardiovaskuläre Störungen, Herzklopfen, Pulsbeschleunigung. Mangelnde Energieversorgung des Herzmuskels -> Kardiomyopathie -> Ödeme.
• Trockene Form: Apathie, Appetitmangel, Nervenlähmungen, Zittern.
• Akute Form bei Säuglingen mit Intoleranz für Kohlenhydrate Herzversagen.

Thiamin = B1

Drei Formen bei Alkoholismus

Polyneuropathie (Nervenlähmungen)
bei 40% der Alkoholiker, die eine ärztliche Betreuung benötigen.

Wernicke Encephalopathie,
3-10% der Alkoholiker. Ödematöse Schwellungen wegen Störungen des KHStoffwechsels. Blutungen im Gehirn -> Atrophie.

Korsakoff-Psychose mit Amnesie (geistige Verwirrung).
Objektiv falsche Erzählungen, die von den Patienten als wahr empfunden werden.

Niacinmangel

Pelle agra = rauhe Haut
Leitsymptome: Dermatitis, Durchfall, Demenz
Alter Name (von Niacin): Vitamin PP (Pellagra Preventive)
Einseitige Ernährung mit Mais- oder Hirseprodukten.

Pellagra bei uns

• Assoziation mit Alkoholismus, Leberzirrhose und Krankheiten, die chronischen Durchfall verursachen
• Als Nebenwirkung von Medikamenten
  • Isoniazid (Antibiotikum gegen Tuberkulose)
  • 5-Fluorouracil und 6-Mercaptopurin (Chemotherapie von Tumoren)
  • Hydantoin (Anticonvulsivum) (Gegen Krämpfe)

SYPTOME:
Haut
Rötung sonnenexponierter Hautteile
Braune Pigmentierung
Hautverdickung, Rhagadenbildung
Rote, geschwollene Zunge (Himbeerzunge)
Magen-Darm Trakt
Gastritis, Durchfall, Erbrechen
Nervensystem
Psychische Veränderungen, Schwindel, Schlaflosigkeit, Kopfschmerzen

Vitamin B12 Mangel

Zusammenhang mit Folat Metabolismus

• Müdigkeit, Leistungsverminderung, Blässe
• Herzfrequenz rauf, Ikterus, Hunter-Glossitis
• Regeneration der Magenschleimhaut runter, Intrinsic-Faktor runter (Teufelskreis)
• Demyelinisierung der Nerven (funikuläre Myelose)

Vitamin C Mangel

sB

Die vererbte Fructoseintoleranz stammt aus einem sehr seltenen Mangel an Aldolase B, die in der Leber Fructose-1-Phosphat in Glyceronphosphat und Glyceral spaltet. Anstelle von Aldolase B ist nur die Aldolase A der Glycolyse vorhanden, welche Fructose1,6-Bisphosphat sehr gut und schnell, hingegen Fructose-1-Phosphat nur sehr langsam spaltet. Da das erste Enzym des Fructosestoffwechsels, die Fructokinase, normal ist, gelangt Fructose in die Leberzellen, wo es phosphoryliert wird und die Zelle nicht mehr verlassen kann. Fructose-1-Phosphat wird wegen des Enzymmangels jedoch nicht gespalten, sondern h¨auft sich intrazellul¨ar an und hemmt so die Glycolyse, die Gluconeogenese und den Glycogenstoffwechsel. Dadurch manifestiert sich eine Hypoglyc¨amie, weil das Glycogen vermindert abgebaut wird und keine Glucose aus Aminos¨auren oder Glycerin gebildet werden kann. Die Fructoseintoleranz kann nur durch eine strenge fructosearme
Di¨at behandelt werden.

Das Taillen-H¨uft-Verh¨altnis, EnglischWaist-to-hip-ratio (WHR) wird als Quotient des Bauchumfanges zu H¨uftumfang definiert:\(WHR = {Umfang -der -Taille -in -Nabelhöhe \over Umfang -der -Hüfte -an -der -dicksten -Stelle}\)

Sollwert Frauen WHR < 0.85
Sollwert Männer WHR < 1.00

Androide Verteilung: WHR >1
Fettverteilung im Bauchbereich (Viszeralfett)
Herz-Kreislauf Störungen, Diabetes, Bluthochdruck
hoher LDL-Cholesterol Anteil niederer HDL-Cholesterol Anteil

Gynoide Verteilung:
Fettverteilung an Gesäss, Hüften und Oberschenkel (subkutan)

Verteilung Hormonabhängig
gynoid: Androgene (Testosteron)+ Östrogene (Östradiol)
android: Androgene

sB

Der N¨ahrstoffbedarf einer Bev¨olkerungsgruppe setzt sich nach FAO/WHO (Abschnitt 1.4) aus zwei Komponenten zusammen:

• Grundbedarf (minimum requirement): die N¨ahrstoffmenge, welche klinisch nachweisbare Funktionsst¨orungen verhindert und normales Wachstum und Reproduktion erm¨oglicht.
• Bedarf zur Gew¨ahrleistung ausreichender Speicher (normative storage requirement): n¨otige N¨ahrstoffmenge f¨ur die Herstellung von K¨orperreserven, die schnell und ohne Funktionseinschr¨ankungen verf¨ugbar sind.

Die Summe dieser zwei Komponenten ergibt den Durchschnittsbedarf, welcher f¨ur verschiedene Altersgruppen, Schwangere und Stillende ermittelt wird.

Diese ist die Menge eines N¨ahrstoffes in einem Lebensmittel im Verh¨altnis zu dessen Energiegehalt:

\(Näahrstoffdichte ={ Nährstoffgehalt \over Brennwert} [{(µg, mg, g)/100 g \over MJ/100g}] \)

sB

1 Joule: Die Energie, die benötigt wird, um über die Strecke von 1 Meter die Kraft von 1 Newton aufzuwenden
1 kcal = 4.184 kJ

Physikalischer Brennwert der Nahrung
Bombenkalorimeter zur Bestimmung des Brennwertes eines Stoffes unter O2Atmosphäre. Erwärmung physikalischer Brennwert

Physiologischer Brennwert der Nahrung
Energie die dem Organismus nach Verdauung und Oxidation der Stoffe zur Verfügung steht.
50 % Wärme
~40 % ATP
~10 % Transport, Abbau, Umbau, Speicherung von Nährstoffen

physiol. BW ≤ physikal. BW

Fette, Proteine und Kohlenhydrate k¨onnen sich gegenseitig unter Ber¨ucksichtigung ihres Brennwertes vertreten. Dieses Prinzip wird spezifisch-dynamische Wirkung oder Isodynamiegesetz nach Rubner genannt.

Grundumsatz (basal metabolic rate)
  Energieverbrauch bei völliger Ruhe und Entspannung  
-> Harris-Benedict Formeln

Ruheumsatz
  10% höher als der Grundumsatz (Energieverbrauch eines Menschen im Sitzen,)
Leistungsumsatz
  durch körperliche Aktivität bestimmt 

Physical Activity Level (PAL)
täglicher Energiebedarf als Mehrfaches des Grundumsatzes
Gesamtenergieumsatz = Grundumsatz x PAL

sB

sB

Vollwertige Mischkost: > 50% Kohlenhydrate (Richtwert, DACH)
 ->B eispiel einer vernünftigen Kombination für die Nahrungsenergie:
55-60% Kohlenhydrate 25-30% Fette 15% Proteine

•Stärkehaltige und ballaststoffreiche Kost  (Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte, Kartoffel)
•KH sind (theoretisch) nicht essentiell: Gluconeogenese aus AS, Glycerin
•Bei längerem Fasten Abbau der Muskelproteine

Nahrungsfasern, Nicht-Stärke-Polysaccharide

• Werden im menschlichen Verdauungstrakt durch humane Enzyme nicht verdaut
• Zellwandbestandteile pflanzlicher Lebensmittel, vorwiegend Polysaccharide
• Richtwert für Erwachsene: mindestens 30 g/Tag (Ballaststoffdichte 2.5 -3 g/MJ)

Ballaststoffe
Seit Anfang des 20. Jahrhunderts hat die Ballaststoffzufuhr in den Industrieländern abgenommen Ursache für Funktionsstörungen und Krankheiten der Zivilisation

• Obstipation
• Übergewicht 
• Karies 
• Diverticulitis
• Herz-Kreislauf-Störungen 
• Diabetes mellitus 
• Dickdarmkarzinom 
• Gallensteine

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-> Raffinose, Stachyose, Verbascose

sind f¨ur den Menschen unverdaulich und werden von Enzymen der bakteriellen Flora im Dickdarm hydrolysiert, wobei die daraus resultierenden Monomere und Sulfat teilweise absorbiert werden

Glycosaminoglycane sind sulfatierte Polysaccharide, die als Bestandteile des Bindegewebes mit Fleischprodukten und deren Derivaten mit der Nahrung aufgenommen werden (Abb. 2.8). Mengenm¨assig bedeutend sind Chondroitinsulfat, Dermatansulfat und Keratansulfat.