Von W. Langhans der Gruppe Physiologie und Verhalten, Departement Agrar- und Lebensmittelwissenschaften, ETH Zürich

1) Einleitung

Vieles spricht dafür, dass Hunger und Sättigung auch vom Stoffwechsel beeinflusst werden. Energie wird für den Ablauf unserer Stoffwechselvorgänge benötigt und diese haben immer einen Anfangs- und ein Endpunkt. Damit eine Reaktion startet ist ein Auslöser notwendig, der wahrscheinlich durch die Aufnahme energieliefernder Nahrungsbestandteile gesetzt wird.

Dafür spricht, dass eine Verabreichung von solchen Nährstoffen direkt ins Blut, zu einer Reduktion der Verzehrmenge führt. Eine Blockade von Stoffwechselvorgängen, also des Abbaus der Nahrung, führt zu einer Erhöhung der Nahrungsaufnahme. Vermutet wird zur Zeit, dass eine Abnahme des Nährstoffabbaus zu einem Hungergefühl führt und bei einem Anstieg eine Sättigung eintritt. Die realen Zusammenhänge sind weitaus komplizierter, aber diese Vereinfachung ist für eine ungefähre Vorstellung ausreichend.

2) Metabolische Sättigungseffekte

Die Sättigungsmechanismen des Stoffwechsels (Metabolismus) beginnen nach der Aufnahme der Nährstoffe ins Blut zu wirken. Die Signale werden durch Einfachzucker (Glukose ist hier am Bedeutendsten), Fette bzw. Fettsäuren und Ketonkörper und bestimmte Aminosäuren ausgelöst. Ihr Einfluss kann durch eine Wirkung direkt auf das Gehirn, über Hormone oder Nervensignale zustande kommen. Das Gehirn weiß so, welche Nährstoffe aufgenommen wurden.

Für die Verstoffwechselung der Nahrungsbestandteile gibt es in unserem Körper eine Rangordnung, die sich scheinbar nach dem Sättigungseffekt richtet. Proteine und Aminosäuren machen sehr satt und werden zuerst verarbeitet. Die Wirkweise ist bislang unbekannt, könnte aber durch eine Ausschüttung bestimmter Hormone des Verdauungstrakts zustande kommen. Kohlenhydrate und Fette sind für unseren Organismus die wichtigeren Energieträger, weshalb der Glukoseabbau und die Fettsäurenoxidation wahrscheinlich eine größere Bedeutung für die Regulation von Hunger und Sättigung besitzen.

3) Glukose wird vor den Fettsäuren oxidiert

Einfachzucker sind für unseren Körper die wichtigsten Energielieferanten und werden bevorzugt abgebaut (durch Oxidation), da sie nur beschränkt gespeichert werden können. Die Speicherung ist nur in der Leber und den Muskeln in Form von Glykogen möglich; diese Speicher können schnell gelehrt und gefüllt werden. Kohlenhydrate können nur mit viel Energieaufwand in Fett umgebaut werden, wodurch die Zucker bevorzugt direkt abgebaut werden. Das Fett wird langsamer verstoffwechselt, kann aber wesentlich besser und fast unbegrenzt gespeichert werden. Diese Reihenfolge prägt auch das unmittelbare Sättigungsgefühl, welches nach einer Kohlenhydratzufuhr stärker ausfällt. Fette führen hingegen zu einem zeitlich verzögerten Effekt.

Der Blutzuckerspiegel fällt kurz vor einer Mahlzeit leicht ab und eine Glukosegabe ins Blut verzögert den Beginn mit dem Essen, was für einen Ursache-Wirkungs-Zusammenhang spricht. Warum der Blutzuckerspiegel absinkt, ist noch unklar. Nach dem Beginn der Nahrungsaufnahme steigt die Glukosekonzentration im Blut an. Wird dieser Anstieg bei Ratten medikamentös verhindert, steigt ihr Verzehr deutlich an. Andersherum führt eine Zufuhr von Glukose ins Blut zu einer Verringerung der Nahrungsaufnahme.

4) Fett sättigt verzögert

Der Abbau von Nährstoffen kann über den Respiratorischen Quotienten (RQ) gemessen werden, mit dem auch das aktuelle Mengenverhältnis von Kohlenhydraten und Fetten bestimmt werden kann. Bei einem RQ von 1 werden nur Kohlenhydrate verstoffwechselt und bei einem RQ von 0,7 ausschließlich Fettsäuren. Im Normalfall befindet sich der RQ zwischen diesen Werten und ein Anstieg zeigt eine Zunahme der Kohlenhydratverwertung an. Studien haben ergeben, dass die Zuckeroxidation im Laufe einer Mahlzeit ansteigt und dies fast unabhängig von ihrer Zusammensetzung. Nach dem alleinigen Verzehr von Kohlenhydraten bleibt der Wert bei etwa 1 konstant und bei Fettaufnahme sinkt er eindeutig ab. Daraus lässt sich schließen, dass die Nahrungszusammensetzung die Abbaumenge der beiden Nährstoffe bedingt.

Ein Anstieg des Blutzuckerspiegels führt also mit zur Sättigung und Kohlenhydrate werde vor den Fettsäuren abgebaut. Bei einer gemischten Mahlzeit steigt zu einem späteren Zeitpunkt die Fettsäurenoxidation deutlich an, was einen Einfluss auf das längerfristige Sättigungsgefühl hat.

5) Sensoren für Fette und Kohlenhydrate

Nach der Glukoseaufnahme ins Blut gelangt der Zucker zur Leber. Dort regt sie bestimmte Nervenenden an, die Signale an das Rückenmark weitergeben. Die Nervensignale des verlängerten Marks sind für die Arbeit des Magen-Darm-Trakts, die Katecholaminausschüttung (z.B. Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin), die Aufnahme bzw. Freisetzung von Glukose in der Leber und die Insulinabgabe aus der Bauchspeicheldrüse verantwortlich. Zudem gibt es auch im Hypothalamus Sensoren für die Glukose. Diese Mechanismen scheinen den Verzehr von glukosehaltigen Nahrungsmitteln zu regulieren.

Die langkettigen Nahrungsfette werden im Dünndarm umhüllt und über das Lymphsystem transportiert, wodurch die Aufnahme ins Blut verzögert erfolgt. Nach dem Transport zu den Organen werden sie von Enzymen gespalten und die Fettsäuren in die Gewebe aufgenommen. Die kurz- und mittelkettigen Fettsäuren gelangen direkt zur Leber. Der Abbau der Fettsäuren wird von verschiedenen Sensoren erfasst. Neuere Untersuchungen haben ergeben, dass auch im Gehirn (in den Neuronen) Fett verstoffwechselt werden kann und dadurch vielleicht die Nahrungsaufnahme geregelt werden könnte. Momentan wird also vermutet, dass die Höhe des Fettsäureabbaus in den Neuronen für die Verzehrmenge verantwortlich ist.
6) Gibt es ein gemeinsames Maß für Energie?

Die Verstoffwechselung von Kohlenhydraten und Fetten kann entweder jeweils spezielle Signale auslösen oder es existiert ein gemeinsames Signal. Die zweite Möglichkeit ist nach aktueller Sicht das wahrscheinlichere und die Steuerung kann über den Energieumsatz realisiert werden. Hier spielt die Konzentration der energieliefernden Verbindung ADP (Adenosindiphosphat) bzw. ihr Verhältnis zu ATP die größte Rolle. Hinweise auf diese Theorie lieferten Untersuchungen eines Enzyms, dass maßgeblich am Energiestoffwechsel beteiligt ist und sich je nach der Verfügbarkeit von Energie verändert. Dieses Enzym soll durch seine Veränderungen auch die Nahrungsaufnahme mit steuern. Auch steht das Enzym mit einem Enzym des Hypothalamus in Wechselwirkung, welches den umgekehrten Effekt auf die Nahrungsaufnahme ausübt. Dieses System reagiert daneben auch noch auf Hormone (z.B. Leptin, Ghrelin), die eine wichtige Rolle bei den Hunger- und Sättigungsvorgängen spielen.

Vermutet wird außerdem, dass die Leber bzw. die Pfortader über Sensoren für die Nährstoffe verfügt. Vor allem bei der Glukose spricht einiges für diese These. Da die Pfortader vom Darm zur Leber führt und der Transport über sie erfolgt, ist eine Registrierung an dieser Stelle sehr wahrscheinlich. 

 

7) Zusammenfassung

Für einen Einfluss der Stoffwechselprozesse auf die Nahrungsaufnahme sprechen viele Befunde. Der schnelle Anstieg des Glukoseabbaus während einer Mahlzeit könnte mit zur Sättigung beitragen. Der langsamere Fettsäureabbau könnte zu einer späteren Wirkung auf die Nahrungsaufnahme führen. Der Energieumsatz stellt vermutlich das gemeinsame Signal aller Nährstoffe dar und steuert den Verzehr nach der Verfügbarkeit von Energie.

Im Gehirn und in der Pfortader befinden sich Neuronen, die für den Sättigungseffekt von Glukose verantwortlich sein sollen. Im Hypothalamus gibt es Enzyme, die den Energiefluss erkennen können und die Nahrungsaufnahme steuern. Sie wirken zudem auch auf die anabolen (aufbauenden) und katabolen (abbauenden) Botenstoffe des Hypothalamus ein.

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Quelle:

Ernährungsforum des Instituts Danone Ernährung für Gesundheit e.V.

Schriftleitung: G. Wolfram

Herausgeber: W. Druml, R. Meier, A. Weimann

„Des Heißhungers Zähmung“

Mechanismen von Hunger und Sättigung und deren Bedeutung für die praktische Ernährung

26. und 27. Juni 2008

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Sonderdruck der „Aktuellen Ernährungsmedizin“

Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart – New York