AB 14_2.3

Thema: Wenn es im Proteinhaushalt nicht stimmt – Proteinmangel und anderes


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Störungen im Proteinhaushalt können verursacht werden durch

  • eine mehr oder weniger bewusst herbeigeführte einseitige Ernährung;
  • eine allgemeine oder spezielle Unterversorgung mit Nährstoffen;
  • genetische Faktoren.

Die ersten zwei genannten Ursachen werden unter dem Oberbegriff „Protein-Energie-Malnutrition“ (PEM) zusammengefasst. Mit dem Wort Malnutrition (lat.: malus „schlecht“ / nutritio „Ernährung“) kann sowohl eine Fehl-, als auch eine Mangel- oder eine Unterernährung gemeint sein.

  1. Mehr oder weniger bewusst herbeigeführte Störungen im Proteinhaushalt

Ein Proteinmangel bzw. ein Defizit an bestimmten Aminosäuren aufgrund einer falschen Ernährung ist meistens auf eine unzureichende Information über Ernährung zurückzuführen (siehe u.a. auch AB. 7_2.3 dort u.a. Aufg. 3 u. 4 / AB 8_2.3). Nicht selten spielen dabei auch verbreitete Fehlinformationen eine Rolle.
Eine durchdachte vegetarische oder vegane Ernährung ist damit nicht gemeint!

Probleme in Zusammenhang mit einer zu großen Aufnahme von Proteinen bzw. Aminosäuren sind bisher nur bei längerfristiger Überversorgung festgestellt worden. Festzuhalten ist nochmals, dass nur in bestimmten Fällen eine über die normale Ernährung hinausgehende Versorgung mit Protein-Nahrungsergänzungsmitteln sinnvoll ist (siehe AB 10_2.3).

Quelle: pixabay
  1. Störungen im Proteinhaushalt durch Nährstoffunterversorgung

Das Wort „Nährstoffunterversorgung“ meint letztlich nichts anderes als „Hunger“.
Zu unterscheiden sind „Unter- und Mangelernährung“. Beide Formen treten vor allem in Ländern bzw. Regionen auf, in denen sich Klimakatastrophen abspielen oder Krieg herrscht.
Eine genauere Erklärung, was damit gemeint ist, findet sich u.a. hier:

http://www.welthungerhilfe.de/hunger.html (Zugriff: 2017-05-23)
Unterernährung bedeutet insgesamt zu wenig Nahrung und damit natürlich auch ein Mangel an Proteinen. Ein Beispiel, von dem vor allem Säuglinge und Kleinkinder betroffen sind, ist „Marasmus“ (Abb. AB 14_2.3-1). Die absolut unzulängliche Versorgung mit Nährstoffen führt zum Abbau aller Energie- und damit auch der Proteinreserven. Dieses ist in Hinblick auf die Proteine besonders schlimm, da diese normalerweise in erster Linie eben nicht zur Energieversorgung dienen, sondern ihre vielfältigen Aufgaben im Stoffwechsel erfüllen sollten.
Das Körpergewicht von Kindern, die unter Marasmus leiden, liegt häufig 60% unter dem Normalgewicht. Sie zeigen greisenhafte Gesichtszüge, oft einen aufgeschwemmten Bauch und sie sind sehr anfällig für jegliche Infektionen.
Zur Aufschwemmung im Bauchbereich und anderen Körperteilen kommt es durch die Einlagerung von zuviel Wasser in Geweben. Diese Erscheinung wird als Hungerödem bezeichnet.

Ödem
Ein Ödem (griech.: oidema „Schwellung“) entsteht aufgrund der Einlagerung von wässriger Flüssigkeit zwischen den Zellen eines Gewebes (= Gewebsflüssigkeit). Die Bildung von Ödemen kann verschiedene Ursachen haben.

Hungerödem
Unter normalen Bedingungen wird der Anteil der Gewebsflüssigkeit (=Flüssigkeit zwischen den Zellen) durch die Lymph- und Blutgefäße reguliert.
In den Blutgefäßen gibt es zwei Gegenspieler: Der durch das Pumpen des Herzes entstehende Druck führt dazu, dass das im Blut enthaltene Wasser in die die Adern umgebenden Gewebszwischenräume gedrückt wird (= hydrostatischer Druck). Die im Blutplasma (= flüssiger Anteil des Blutes) enthaltenen Proteine, vor allem die Albumine, haben ein hohes Bindungsvermögen für Wasser. Das heißt, sie „streben danach“, sich mit Wasser zu umgeben. Dadurch entsteht ein Druck in Richtung Blutgefäße (= onkotischer Druck). Die Proteine entziehen so den Gewebezwischenräumen ständig Wasser, das mit dem Blutstrom über die Venen zu den Nieren transportiert wird. Durch dieses Gegenspiel kommt es im Normalfall zu einer relativ gleichbleibenden Menge an Gewebswasser. Schwankungen werden vor allem durch die Aktivität der Nieren bzw. durch Flüssigkeitsaufnahme ausgeglichen.
Durch Unter- oder Mangelernährung werden zunehmend Proteine abgebaut. Davon sind auch die im Blutplasma enthaltenen Proteine betroffen. Sind weniger Proteine im Blutplasma, wird weniger Wasser aus den Gewebszwischenräumen „abgezogen“. Zusätzlich fehlen diese Proteine als „Transporter“ für das Wasser zur Niere, damit es von dort ausgeschieden werden kann. Außerdem führt der Proteinmangel auch zu einer allgemeinen Störung der Nierenleistungen.
Es kommt zur Wasseransammlung in den Gewebszwischenräumen, d.h. Ödembildung.

 

Quelle: flickr

Abb. AB 14_2.3-1 Marasmus /
rechts nach Hilfe bzw. Behandlung

AB 14_2.3-2 Kwashiorkor / Haiti
rechts nach Hilfe bzw. Behandlung

Bei einer Mangelernährung ist eine Stoffgruppe, z.B. Proteine, in zu geringer Menge in der Nahrung enthalten. Ein Beispiel dafür ist „Kwashiorkor“ (ghanaisch: „roter Junge“) (AB 14_2.3-2).
Diese ebenfalls bei Säuglingen und Kleinkindern zu beobachtende Krankheit tritt vor allem dann auf, wenn ein Säugling keine Muttermilch mehr bekommt, weil ein weiteres geborenes Kind mit dieser Nährstoffquelle versorgt werden muss. Die abgestillten Kinder werden oft schwerpunktmäßig mit Getreideprodukten ernährt, deren Eiweiße keine große biologische Wertigkeit besitzen. Bei dem häufig als Nahrungsgrundlage verwendeten Mais fehlen vor allem die Aminosäuren Lysin und Tryptophan (siehe AB 8_2.3).
Die Merkmale von vorhandenem Kwashiorkor sind neben Muskelschwund, verringerter Körpergröße, Haut- und Haarveränderungen, Lebervergrößerung und Infektionsanfälligkeit vor allem aber Ödeme in den Geweben von Füßen, Beinen, Händen, Gesicht und schließlich auch im Bauchraum.

Kinder, die unter den zuvor genannten Krankheitsbildern leiden, können durch den Einsatz von Medikamenten, insbesondere aber mithilfe diätetischer Maßnahmen, häufig wieder gesunden.
Die Sterblichkeit liegt jedoch je nach Schwere des Falls bei bis zu 50%.
Der folgende kurze Film zeigt die Arbeit einer Hilfsorganisation auf Haiti:
https://www.youtube.com/watch?v=VWVghcOqecU (Zugriff: 2017-05-15 / engl.)
  1. Stelle einen Zusammenhang her zwischen starkem Proteinmangel und der Erhöhung der Infektionsanfälligkeit.
    Dazu folgende vereinfachte Information:  „Antikörper sind Bestandteile des Immunsystems. Sie sind Eiweiße, die eine bedeutsame Rolle bei der Abwehr fremder Stoffe (z.B. Bakterien, Viren) spielen. Sie verbinden sich mit den zu bekämpfenden Fremdkörpern. In Zusammenarbeit mit weiteren Zellen des Immunsystems können sie die Fremdstoffe unschädlich machen und den Organismus so vor Infektionen schützen.“
  2. Übrigens gab es auch in Europa bis weit in das 18.Jh. Krankheitsbilder bei Kindern, die dem Kwashiorkor ähnlich waren. Sie traten vor allem bei Kindern innerhalb der armen Bevölkerungsgruppen auf. Der Begriff dafür war „Mehlnährschäden“.
    Erkläre diese Tatsache und den damit verbundenen Begriff.
  1. Genetisch bedingte Störungen im Proteinhaushalt

Wie im AB 2_2.3Proteinbiosynthese und mehr – vereinfacht, kurz und verständlich“ erläutert wird, sind die im Zellkern befindlichen Erbanlagen (= Abschnitte der DNA) Ausgangspunkt für die Herstellung eines Proteins. Enthält die Erbanlage einen oder mehrere Fehler, so ist es logisch, dass auch das auf dieser Grundlage erstellte Protein hinsichtlich der Aminosäurensequenz fehlerhaft sein muss. Die Folge ist, dass das Protein dann seine eigentliche Funktion in der Regel nicht mehr erfüllen kann.

In vielen Fällen sind davon Enzyme (siehe Exkurs B) betroffen, deren Hauptbestandteil immer ein Protein ist. Ihre Aktivität ermöglicht den schnellen und korrekten Ablauf fast aller Stoffwechselvorgänge. Mit ihrer Hilfe wird u.a. ein Stoff in einen anderen umgebaut.

Die Abbildung (Abb. AB 14_2.3-3) stellt die Arbeit eines intakten Enzyms beim Stoffumbau vereinfacht dar.
Dazu ein konkretes Beispiel: Wasserstoffperoxid ist ein ätzender Stoff (siehe Kap. 5.1 / Exkurs B), der sich in allen Zellen ansammelt und sie schließlich zerstören würde. Das Enzym Katalase baut diesen Stoff zu den harmlosen Produkten Wasser und Sauerstoff ab. Wenn das Enzym Katalase nicht mehr arbeiten könnte, würden unsere Zellen absterben (Anmerkung: Wasserstoffperoxid wird in einer bestimmten Konzentration z.B. zum Bleichen von Haaren genutzt).

Abb. AB 14_2.3-3
Erbanlage →  Enzym → Wirkung

 

 

  1. Die essenzielle Aminosäure Phenylalanin kommt in sehr vielen Nahrungsmitteln als Proteinbestandteil vor. Sie ist u.a. Vorstufe für eine Vielzahl von Hormonen und Neurotransmittern (= Informationsüberträger zwischen Nervenzellen). Zu diesem Zweck wird Phenylalanin zunächst mithilfe eines Enzyms in die Aminosäure Tyrosin umgebaut, die nur zum Teil ohne diesen Umweg über die Nahrung aufgenommen wird.
    Die folgenden Abbildungen (Abb. AB 14_2.3-4) zeigen den intakten und den gehemmten Stoffwechsel bzw. Umbau von Phenylalanin.
    Beschreibe und erkläre beide Abbildungen.

Abb. AB 14_2.3-4 Phenylalanin-Tyrosin-Stoffwechsel / intakt und gestört (= PKU)

  1. Das Blut eines jeden Neugeborenen wird zwischen dem 4. und 7. Lebenstag auf bestimmte Stoffwechselstörungen hin untersucht. Dazu gehört auch die Phenylketonurie (PKU).
    Begründe,
    • welcher Stoff bzw. Menge eines Stoffes auf eine vorliegende PKU hinweisen würde (Abb. AB 14_2.3-4) und
    • warum man diese Untersuchung so früh wie möglich durchführt.

Was es heißt, mit diesem Enzymdefekt zu leben, zeigt der folgende kurze Film:
https://www.youtube.com/watch?v=U1_schHcvJQ  (Zugriff: 2017-06-20)

 

  1. Auch „Mukoviszidose“ ist eine Krankheit, die letztlich auf ein nicht funktionierendes Protein zurückzuführen ist.
    Wer damit leben muss, hat es nicht einfach, wie der folgende kurze Film zeigt:
    https://www.youtube.com/watch?v=PpJ-OtPdKhw   (Zugriff: 2017-06-20)     
    Informiere dich über die Ursache dieser Krankheit.

Quelle: wikipedia

Abb. AB 14_2.3-5 Blutuntersuchung beim Neugeborenen auf PKU

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