Hungerstoffwechsel

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Als Hungerstoffwechsel wird die Umstellung des Stoffwechsels bei Nahrungsmangel bezeichnet, z. B. beim Fasten (mit der Extremform Null-Diät) oder bei Magersucht.

Physiologie[Bearbeiten]

Durch den Nahrungsmangel bzw. Nährstoffmangel stellt sich der Stoffwechsel im Verlauf mehrerer Tage auf Katabolismus um. Der Grundumsatz wird gesenkt und das Stoffwechselgeschehen verlangsamt sich. Der Körper muss bei Nahrungsentzug die notwendige Energie zum Erhalt wichtiger Körperfunktionen aus seinen Energiespeichern gewinnen. Nacheinander werden zur Deckung des Energiebedarfs Energievorräte in Form von Kohlenhydraten (z. B. Glykogen), Fetten (z. B. subkutanes Fettgewebe) und letztlich auch Proteinen (z. B. Muskulatur) angegriffen. Der Blutzuckerspiegel sinkt auf etwa 80 mg/dl, die Glukagonwerte steigen an, der Insulinspiegel fällt ab.[1]

Abhängig von der Kalorienzufuhr können täglich bis zu 150 g Triglyceride (Körperfett) aus dem Fettgewebe zu Fettsäuren und Glycerin abgebaut werden. Der größte Teil der Energieversorgung wird von Hirn, Herz, Nieren und Muskeln benötigt. Über den Aufbauweg für Glucose, die Gluconeogenese, können aus dem beim Fettabbau freigesetzten Glycerol und aus den beim Abbau von Muskelproteinen freigesetzten glukogenen Aminosäuren Energie für das Gehirn, Erythrozyten und einige Zellen des Nebennierenmarks erzeugt werden, welche nur Glucose und einige wenige andere Stoffe (z. B. Ketonkörper) zur Energiegewinnung verwenden können.

Mit steigender Dauer des Hungerns treten eine Vielzahl von Veränderungen im Stoffwechsel ein. Der Fettstoffwechsel wird auf den Abbau von Fettsäuren per Beta-Oxidation und die Synthese von Ketonkörpern per Ketogenese umgestellt, was sich in einer Ketose und aufgrund des ausgeatmeten Acetons in einer Diät-Halitose äußern kann. Im Serum steigen durch den Proteinabbau die Ammoniak- und Harnsäure-Werte an. Aus dem vermehrten Zellabbau im Rahmen des Hungerstoffwechsels kann eine Ablagerung der freigesetzten Nukleinsäuren in Gelenken erfolgen und somit eine Gicht entstehen. Langfristig kann der Nahrungsmangel bzw. Nährstoffmangel zu Mangelerkrankungen und schließlich zum Tode führen.

Während einer Fasten- oder Hungerzeit kommt es zu einer gewissen Anpassung an den Nährstoffmangel. Diesen Vorgang nennt man Hungeradaption. Der Stoffwechselumsatz kann sich auf etwa 50 Prozent reduzieren. Herzfrequenz, Blutdruck und Körpertemperatur sinken, ein extremes Beispiel ist der Winterschlaf bei Tieren. Die Nebenniere schüttet das Stresshormon Adrenalin aus. Der Glukoseverbrauch des Gehirns verringert sich auf 30 Prozent des Ausgangswertes[2] beziehungsweise von 140 Gramm pro Tag auf ca. 40 Gramm pro Tag. Der restliche Energiebedarf wird durch Ketonkörper gedeckt. Die Folge des längeranhaltenden Nahrungsmangels ist die Auszehrung oder Inanition. Sie kann zum völligen Kräfteverfall führen, der auch Kachexie genannt wird.

Abbau der Kohlenhydrate[Bearbeiten]

Zunächst werden die kurzfristig zur Verfügung stehenden Energiereserven des Menschen in Anspruch genommen. Dazu gehört das Glykogen („Stärke“) der Leber, Nieren und der Muskeln, das in Traubenzucker umgewandelt wird. Das Muskelglykogen spielt möglicherweise nur eine Rolle als Energiereserve für die Muskeln selbst, da dort die Glucose-6-Phosphatase fehlt. Diese schnell zur Verfügung stehenden Energiereserven liegen bei zirka 6.700 Kilojoule (1.600 Kilokalorien) und sind innerhalb eines Tages verbraucht. Die Alkalireserven des Körpers sinken ab, der pH-Wert sinkt; es kommt also zu einer Ansäuerung. Diese metabolische Azidose (hier Hungerazidose) durch Anstieg freier Säuren ähnelt der Azidose bei der schweren unbehandelten Zuckerkrankheit. Der Körper verliert Wasser. Das Körpergewicht reduziert sich anfangs stark (ungefähr ein Kilogramm pro Tag), später weniger stark (bis etwa 500 Gramm pro Tag).

Abbau der Proteine[Bearbeiten]

Nach der Mobilisierung der schnell zur Verfügung stehenden Energiereserven kommt es zu einem Proteinabbau von etwa 50 bis 70 Gramm pro Tag. Vor allem Muskelproteine werden abgebaut, aber auch Proteine in anderen Zellen. Die abgebauten Proteine werden im Sinne des Katabolismus entweder direkt verstoffwechselt oder zur Gluconeogenese aus Aminosäuren genutzt.

Bei längerem Fasten wird der Proteinabbau zum Schutz der Organe gedrosselt.[1] Nach etwa zwei Wochen stellt sich der Stoffwechsel um. Der anschließend verminderte Proteinabbau (im Bereich von 20 bis 25 Gramm pro Tag) führt zu einer verminderten Harnstoffauscheidung (Harnstoff ist ein Proteinabbauprodukt) über den Urin. Durch Reduktion der Proteinkonzentration im Blut (Hypoproteinämie) kommt es zur Ausbildung von sogenannten Hungerödemen durch Wasseransammlung im Gewebe und zu Kwashiorkor. Der Proteinverlust wirkt sich negativ auf das Immunsystem aus. Während des Fastens kommt es häufiger zu Infekten beziehungsweise bestehende Infekte können sich verschlimmern oder manifest werden. Leichtes Bewegungstraining in der Fastenzeit soll den Proteinverlust in der Muskulatur vermindern können.

Der Verlust an Muskelmasse, wobei auch der Herzmuskel betroffen ist, beträgt etwa 25 Prozent des gesamten Gewichtsverlustes. Die Halbwertszeit der Plasmaproteine beträgt etwa zwei Wochen, die Halbwertszeit für Gerüst- und Bindegewebsproteine beträgt etwa 160 Tage. Nach sehr langem Hungern, etwa dann, wenn ein Drittel bis die Hälfte der gesamten Körperproteine abgebaut sind, kommt es zum Tode durch Verhungern.[3]

Marasmus[Bearbeiten]

Der Begriff Marasmus bezeichnet den schwersten Grad der Unterernährung mit Atrophien bei Kalorienmangel. Vor dem Tode zeigen sich schwere Durchfälle. Viele Verhungernde versterben an den Folgen ihrer durch Proteinmangel bedingten Infektionen. Es gibt auch Berichte über einen plötzlichen Herztod bei Hungernden (Vermutungen auf Herzrhythmusstörungen durch Kaliummangel). Wenn der Blutzuckerspiegel unter 10 mg/100 ml absinkt, kommt es zum Koma. Ab Werten unter etwa 30 mg/100 ml nimmt die Hirnleistung deutlich ab, es treten Verwirrtheit, Angst und Depression auf. Bei sehr niedrigen Glukosewerten kann es zu Spasmen und unkontrollierten Bewegungen kommen.

Abbau der Lipide[Bearbeiten]

Fett – hier hauptsächlich die Triglyceride – wird erst ab der ersten Woche nach Fastenbeginn abgebaut. Allerdings wird auch die Meinung vertreten, dass der Fettabbau schon nach dem Glykogenabbau beginnen soll und parallel zum Proteinabbau verläuft. Der Fettabbau (Lipolyse) führt zur Bildung der Ketonkörper Acetoacetat und Betahydroxybuttersäure.

Frauen, Kinder[Bearbeiten]

Aufgrund hormoneller Änderungen kommt es bei Frauen zu Veränderungen bei der Menstruation bis zum völligen Ausbleiben. Bei Kindern sind Störungen im Körperwachstum wahrscheinlich.

Es konnte statistisch nachgewiesen werden, dass die Mehrheit der schwangeren muslimischen Frauen während des Ramadan fastet, obwohl das islamische Fastengebot für Schwangere und Kinder nicht gilt. Dadurch werden das Geburtsgewicht und die Länge der Schwangerschaft reduziert, körperliche und insbesondere geistige Behinderungen werden wahrscheinlicher.[4]

Theorien zur Überlebensdauer ohne Nahrung[Bearbeiten]

Ohne Wasser kommt es unter normalen Umgebungstemperaturen bei einem gesunden Menschen nach etwa drei bis vier Tagen zum Verdursten. Diese Zeitspanne ist aber stark temperaturabhängig. Zum Hungern findet man in der Literatur unterschiedliche Angaben. Es muss hier genau unterschieden werden, ob es sich um das Weglassen von Energieträgern alleine handelt oder ob Vitamine oder Mineralien zur Verfügung stehen. Bei der Nulldiät fehlen beispielsweise nur die chemischen Energieträger in der Nahrung. Gesunde Menschen können zwischen 30 und 200 Tagen ohne Nahrung überleben, wenn genug Wasser zur Verfügung steht.

JM Olefsky (Endokrinologe an der UC San Diego) schätzt die Überlebenszeit bei einem normalgewichtigen Menschen auf etwa 60 Tage[5], Walter Siegenthaler gibt etwa 50 bis 80 Tage Überlebenszeit bei völligem Fasten an, Wasser und Vitaminzufuhr vorausgesetzt. Übergewichtige sollen unter diesen Bedingungen schon 200 Tage überstanden haben.[3] Jedes Kilogramm Körperfett hat einen physiologischen Brennwert von etwa 30 Megajoule (7.000 Kilokalorien) Energie. Normalgewichtigen unterstellt er etwa zehn Kilogramm Körperfett. Unter medizinischer Kontrolle hielt A. Brauchle 1957 ein Fasten für einen Zeitraum von acht bis 21 Tagen für vertretbar. Ein gleichzeitiges Angebot an Frucht- und Gemüsesäften (sogenannte Saftdiät) wird dabei vorausgesetzt. Einige Hungerstreikende haben 50 bis 70 Tage überlebt. Bobby Sands, ein IRA-Hungerstreikender, überlebte 66 Tage und Holger Meins im Jahre 1974 57 Tage (wobei er allerdings zeitweise künstlich ernährt wurde) und starb letztendlich an den Folgen des Hungerstreiks.

Belege[Bearbeiten]

  1. a b Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer: Biochemistry. 5. Auflage. Freeman, New York 2002, ISBN 0-7167-4684-0, online verfügbar beim NCBI Bookshelf. Abschnitt 30.3.
  2. Martin, Joseph B. 1977 (Clinical Neuroendocrinology)
  3. a b  Siegenthaler, Walter (Hrsg.): Klinische Pathophysiologie. 6. Auflage. Thieme, Stuttgart; New York 1987, ISBN 3-13-449606-2.
  4. Almond, Douglas & Mazumder, Bhashkar (2009): Health Capital and the Prenatal Environment: The Effect of Material Fasting During Pregnancy. Working Paper 14428, National Bureau of Economic Research.
  5.  Wilson, Jean Donald (Hrsg.): Harrison's principles of internal medicine. 12. Auflage. McGraw-Hill, New York 1991, ISBN 0-07-070890-8, S. 411.

Siehe auch[Bearbeiten]