Eiweiss-Stoffwechsel ist neben dem Energie-Stoffwechsel von zentraler Bedeutung - fremdes Eiweiss der Nahrungsmittel - wird in Aminosäuren zerlegt, und damit neues körpereigenes Eiwess aufgebaut (Muskelmasse; Transport-Proteine; Immumglobuline, Hemoglobin, Enzyme, usw.)
Die biochemische Besonderheit der Aminosäure ist der Stickstoff (N); die Aminosäuren werden vom Körperabgebaut (Katabolismus) und Stickstoff-Verbindungen erscheinen im Harn.
Im Blut sind Eiweissverbidnungen verschiedener Art; wenn das Blut gerinnt und die Blutkörperchen abzentrifugiert werden - bleibt Serum übrig; die Serum-Eiweissgehalte sind Indikatoren.
Von den 20 Aminosäuren, die die Bausteine der Eiweisse sind, können 8 nicht vom Menschen synthetisiert werden; sie sind deshalb essentiell (siehe Aminosäuren)
Der Eiweß-Stoffwechsel ist sehr effizient kontrolliert, und die vielen Faktoren, die Einfluss haben werden so teilweise ausgeglichen.
Ist die Nahrungsenergie-Bilanz negativ (Hunger - Unterernährung) werden vermehr Aminosäuren als Energiereserven abgebaut (erhöhte Ausscheidung von Stickstoff im Harn). Auch jede fiebrige, infektiöse Erkrankung fördert den Eiweiss-Katabolismus
Chart - Nitrogen - Flow in GI-Tract / Eiweiß-Metabolismus - Erwachsene / Kinder (täglicher Umsatz - "Mann") (CHART) (Munro PNS 35_297_1976
Eiweiss-Zustands-Indikatoren im Blut
Gesamt-Eiweiß Gehalt (nicht sehr empfindlich) (Serumeiweiß erst dann niedrig, wenn langanhaltender Eiweßmangel vorherrscht; zuerst wird Muskeleiweiss abgebaut)
Fraktionierung des Serum_Eiweiss - Elektrophorese; immunologische Bestimmungen / Albumine - Transportproteine vs Immunglobuline /
(Normwerte - siehe Umdruck); nicht empfindlicher als anthropometrische Messungen (Gewicht-Größen).
Eiweißmangel Albumin/Globulin (<1)
Einflussfaktoren - bei Infektionen mehr y-Globuline; so mehr Gesamteiweiss;
Bantus höhere Globuline (genetisch ? oder chronische Infektionen?)
heisses Klima - weniger Globuline; und so viele Veränderungen - schwere Interpretation; Faktoren - Schwangerschaft; Lebererkrankungen, Nierenerkrankungen; Vitamin A, B-Vitamine; Vitamin C; Eisen, Methionin; Tryptophan, Zinc
Marasmus ("ausgetrockneter Körper") - Serumwerte nicht so niedrig (relativ höhere Konzentration) wie bei Kwashiorkor (Ödeme - "verdünnen")
heute durch Immun-Test leicht praktisch jede Eiweiß-(Fraktion) im Blut zu bestimmen; IgG. IgM, IgA; IgD, IgE;
(früher auch Impfreaktionen als Eiweiss-Test - Heaf-Test; verminderte Reaktion - bei Eiweißmangel)
ß-globulin-Fraktion (Transport-Proteine) - Transferrin (Eisen-Transport); Ceruloplasmin;
Präalbumine - Retinol-bindendes Protein; Thyroxin-bindendes Protein. (sind im starken Eiweißmangel niedriger)
Transferrin - in Bezug zum Eisen-Transport; Eisen-Bindungskapazität; wichtig zu wissen - wenn wenig Transferrin im Blut, dann ist es gefährlich mit Eisen Nahrung zu supplementieren; freies Eisen im Blut - gegünstigt Infektionserreger, wie z.B. Malaria-Infektionen; (Masawe - AmerJ.Clin.Pathol. 59_706_1973) - viele Beeinflussungsfaktoren: Schwangerschaft; "Pille"-orale Contraceptiva; (Transferrin-Guidelines)
Ceruloplasmin - Kupferhlatig; niedrig in Kwashiorkor;
Enzyme im Blut - wie Cholinesterase; Amlysen, Lipasen - nicht sehr spezifisch; praktisch alles untersucht (Ernährung in Entwicklungsländer - PEM - hohe Prävalenz - gutes Feld für Suche nach biochemischen Indikatoren)
Hormone im Blut (früher vor 1980 -schwer zu bestimmen; heute "einfache" immunologische Tests) (Radio-Immuno-Assay = RIA, dann später "linked" mit Enzymen; Fluoreszenz Reaktionen) (moderne Methodik der klinisch chemischen Analyse) (bis hin zu Analyse-Robotern)
Hormone steuern den gesamten Stoffwechsel - so zentrale Position - Nachteil - viele Einlfüsse; einmal-tests sind so nicht sehr aussage kräftig; gut Veränderungen (doch dies ist der klinischen Diagnostik überlassen); keine Test für normale ernährungsepidemiologischen Feldstudien Großes Interpretionsfeld - endocriner Response gegen über Hunger, Unterernährung (Fasten - chronischer Mangel, Anpassung), und umgekehrt auch bei Überernährung. Hormone: Wachstumshormon; Insulin; Cortisol, (CHART)
In PEM fällt z.B. meist Insulin; dann verminderte Glukose-Aufnahme durch Zellen; in PEM jedoch auch vermehrt Aminosäure-Umbau zu Energie - mehr Glukose im Blut; kann aber nicht verwertet werden; "feeling hungry in surplus"; aber Insulin auch im Zinkmangel niedrig
Im Blut sind auch die Bausteine für Eiwess - freie Aminosäuren. Die Konzentration ist jedoch ebenfalls stark mit vielen Stoffwechselwegen verknüpft - keine einfachen Aussagen möglich. (Scriver, AJCN 24_876_1971): Trend - Gesamte freien Aminosäuren im Eiweißmangel niedriger. Durch moderne Analysentechniken auch die einzelnen Aminosäuren zu bestimmen. - Jede komplexe Regel-Mechanismen; auch nur für klinische Untersuchungen nützlich; keine einfachen Feldtest.
Historisch: Whitehead-Index; Proc Nutr. Soc 28_1_1969); einfache Papierchromatographie; zwei "Flecken" mteinander verglichen; Fraktion E-AS - verzweigtkettige Aminosäuren - Val, Leu, Ileu; Meth (essentielle) im Mangel niedriger; als Fraktion NE-AS: Gly, Ser, Glut, Taurin (nicht essentiell). (gute Korrelation zwischen Whitehead-Index und anthropometrischen Messungen gefunden.Aber auch kontroverse Ergebnisse. (Scriver - AJCN 24_876_1971) (Index in Plasma + Erythrozyten - CHART)
Guidelines - Kriterien - Übersicht
(Sauberlich - PEM)
Eiweiss-Indikatoren im Harn
Alles aufgenommene (verzehrte) Eiweiss (Aminosäuren; enthalten Stickstoff-N; und auch Schwefel - S - z.B. Methionine) wird nach einem gewissen Zeitraum (<1 Tag) wieder ausgeschieden. In Stoffwechsel-Labor ("Human Trakts" z.B. im MRI - Karlsruhe) können Stoffwechsel-Bilanzen mit recht große,m Aufwand durchgeführt werden (gilt auch für Mineralstoffe; nur bedingt für Vitamine).
Im Feld (Survey.Bedingungen) ist das nicht möglich; selbst 24-StundenHarnsammlungen sind nur in wenigen Feldstudien durchgeführt worden (Liste mit "alten" Studien und 24-Strd.Harn), so werden Bezugssubstanz benötigt, die Hinweise geben, welcher Anteil der gesammelte Harn repräsentiert; das sind solche Substanzen die relativ konstant ausgeschieden werden, traditionell ist die Hauptbezussubstanz das Kreatinin - (Schema). Es steht in Beziehung zur Muskelmassse (Lean Body Mass). Kreatinin ist jedoch nur relativ stabil; es varriert auch -
(Chart - Kreatinin-Ausscheidung - Creatinine-Height-Index)
(CHART - Variationen bei Kreatinin-Ausscheidung)
Kreatinin kann zur Abschätzung der Muskelmasse herangezogen werdne - z.B. 12-22kg Muskelmasse bei einer Ausscheidung von 1g Kreatinin (Heymsfield AJCN ). Infektionen stören beträchtlich, Muskelabbau; Katabolismus - mehr Kreatinin im Harn. (Powell J Nutr 73_47_1961) (Hecking E - Therapiewoche 31(47) 7772 (1981) ("Idealgewicht" der Übergewichtigen - Abschätzung anhand von Kreatinin - Arroyave AJCN 9_170_1961.) (PCM-Kinder - Arroyave AJCN 9_176_1961) Bei Kindern ca 30g Muskel in Beziehung zu 1mg Kreatinin (Alleyne Clin Sci. 34_199_1968). (Crim J Nutr. 106_371_1976)
Andere Bezugssubstanzen - Urochrome; Osmolarität (Ismail Proc Nutr. Soc. 31_1A_1972) (Korte AJCN 23_869_1970)
3-Methyl-Histidin (Young - Metabolism 22_1429_1973) (Young)
Gesamt-Stickstoff-Ausscheidung (ähnlich Harnstoff-Ausscheidung - da dies die Hauptsubstanz der Stickstoff-Ausscheidung ist). geben Hinweise auf die aktuelle Eiweiß-Aufnahme (kein Zustandsindikator; eher Kontrolle - Validität - der Ernährungserhebungen). Doch auch hier viele Einflussfaktoren (AJCN 27_771_1974).; Wachstum der Kinder (auch Rehabilitation) - Aufbau von Muskel/Eiweiß (Anamolismus)- weniger N ausgeschieden; Infektionen, Stress, Operationen - vermehrter Abbau (Katabolismus) - erhöhte N-Ausscheidungen; heisses Klima - geringer N-Ausscheidung; Tagesrhythmen; geringe Eiweiß-Qualität, mehr N ausgeschieden; im Hungerzustand - mehr N im Urin (Abbau der Aminosäuren zur Energiegewinnung); (Lit - Consolazio AJCN 21_803:1968).
Bei Unterernährungszuständen verringert sich der Anteil an Harnstoff an der N-Ausscheidung, andere Metaboliten nehmen zu (Störungen im Aminoäsure-Katabolismus); diese Tatsache dient als weiterer Indikator - Anteil am Nicht-Harnstoff-Stickstoff.
Schwefel (Sulfat) befindet sich nur iIn den essentiellen Aminosäuren - Methionine, Cysteine - so wird auch die Sulfat-Ausscheidung im Harn als Indikator genutzt (es gibt aber auch Nicht-Nutritiven Schwefel, z.B. in größeren Mengen in Zwiebel-Gemüse-Sorten). - Sulfat/Kreatinin; Sulfat/Gesamt-Stickstoff; Sulfat-Ausscheidung wird ebenfalls durch viele "Stör"-Faktoren beeinflusst.
Im Bindegewebe gibt es eine spezielle Aminosäure - das Hydroxyprolin (HP) (Kollagen-Bestandteil), so korreliert im Prinzip die HP-Ausscheidung mit der Muskelmasse. Je älter (größer) Kinder werden, desto mehr HP wird ausgeschieden; so Hydroxyprolin-Index entwickelt, bei dem Größe. Gewicht und Kreatinin-Ausscheidung mit eingehen. Im Prinzip niedriger HP-Index bei Unterernährung (doch wieder viele Störfaktoren) (z.B. BJN 24:641_1970; andererseits in Ostafrika gute Erfahrunfen (BJN 23_1_1969); immer niedrige Werte wenn Kinder unterernährt sind. Insgesamt weniger essentielle Aminosäuren im Harn; Stoffwechsel der Aminosäuren gestört; Belastungstests (z.B. mit Histidin); vermehrt "andere"als normale Metaboliten. Viele weitere Substanzen als Indikator geprüft (Forschung in den Entwicklungsländern; z.B. INCAP; Uganda, Gambia), wie Taurin; Ketonkörpers; auch Enzyme wie Ribonukleasen (Sigulem, AJCN 26_793_1973). Doch insgesamt keinen "idealen" Indikator gefunden.
Mineralstoff-Ausscheidungen (z.B. Kalium - Korrelation zu Muskel-Eiweiss - Consolazio AJCN 21_803_1968).
Bewertungen (s. Umdruck)
N-Ausscheidung - Eiweiß-Minimum-Diät (CHART) (Scrimshaw J.Nutr. 102_1595_1972)
N-Ausscheigung bei Kwashiorkor-Kindern (CHART) (Edozien+Phillips Nature 191_47_1961)
Harnstoff-Indices (CHART)
Eiweiss-Indikatoren - Haare
verminderte Gehalte an N und S: verringerte Haardurchmesser; Morphologie; Trichotillo-Metrie (Bradfield AJCN 25_720_1972)
Eiweiss-Indikatoren - Haut
weniger N, Kollagen, Hydroxyprolin; zytologische Veränderungen, Mundschleimhaut
Eiweiss-Indikatoren - Speichel
prinzipiell Veränderungen zu sehen, aber keine geeigneten Indikatoren gefunden
Eiweiss-Indikatoren - Schweiss
weniger N (Weiner BJN 27_543_1972)
(allgemein Informationen - Pathophysiologie der PEM - Protein-Energy-Malnutrition (bzw. früher Protein-Calorie-Malnutrition = PCM) (in PEM verminderte Glukose.-Toleranz)
Literatur:
Whitehead Lancet i_63_1973
Coles Brit.J.Nutr. 23_401_1969
Tumblesome; NutrRepInernat 6_312_1972
Nutr.+Metabol 14_181_1972
AJCN 21_820_1968
WRND 14_100_1972
Proc.Nutr.Soc 31_225_1972
AJCN 25_1174_1972
Donoso Trop.Pedait 67_306_1965
ProcNutr.Soc. 31_265_1972
Kudlicka, Nutr.Rep..Internat. 8_111_1973