Proteinstoffwechsel

Ein wachsender Organismus benötigt Proteine, um seine Körperstrukturen zu erweitern. Im erwachsenen Organismus ist der Proteingehalt demgegenüber nahezu konstant. Da jedoch ständige Ab- und Umbauprozesse stattfinden, ist eine kontinuierliche Zufuhr von Proteinen notwendig, um die Homöostase aufrechtzuerhalten. Der genaue Bedarf pro kgKG variiert dabei nach Alter.^[1]

Säuglinge haben einen hohen Proteinbedarf pro kgKG:^[1]

Die Referenzwerte für Säuglinge bis zum 4. Lebensmonat wurden auf Basis der Zusammensetzung der Muttermilch geschätzt.^[1]

In der Schwangerschaft und Stillzeit besteht ebenfalls ein erhöhter Proteinbedarf.

Für Kinder, Jugendliche und Erwachsene sowie während Schwangerschaft und Stillzeit gelten folgende Referenzwerte für die Proteinzufuhr:^[1][2]

^*Der Proteinbedarf älterer Erwachsener lässt sich nicht mit ausreichender Genauigkeit bestimmen, weshalb keine empfohlene Zufuhr, sondern nur ein Schätzwert angegeben wird.

Die Referenzwerte beziehen sich auf Normalgewicht. Bei Erwachsenen mit einem Body-Mass-Index über 25 kg/m² wird der Proteinbedarf anhand des Normalgewichts statt des tatsächlichen Körpergewichts berechnet.^[1]

Proteine werden zunächst als Bestandteil der Nahrung aufgenommen. Im Gastrointestinaltrakt werden die Proteine durch Proteasen (Pepsin, Carboxypeptidasen, Aminopeptidasen, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase, Kollagenase) in kleinere Bestandteile bis hin zu Aminosäuren zerlegt. Dieser Prozess wird auch als extrazelluläre Proteolyse bezeichnet. Die Resorption der Aminosäuren erfolgt im Dünndarm.

In allen Zellen findet eine kontinuierliche Proteinsynthese aus Aminosäuren statt. Der Aufbau vieler Enzyme sowie Hormone konzentriert sich in der Leber. Dazu gehören:

• Albumine
• Akute-Phase-Proteine
• Hormone
• Enzyme
• Blutgerinnungsfaktoren

Zum Abbau werden Proteine aus Muskulatur und Leber durch Proteolyse zu Aminosäuren zerlegt. Nach Desaminierung bzw. Transaminierung werden die entstandenen Kohlenstoffgerüste je nach Aminosäure unterschiedlich verwertet: Glucogene Aminosäuren liefern Pyruvat oder andere Stoffwechselintermediate des Citratzyklus, z.B. α-Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Oxalacetat, Fumarat. Sie können der Glukoneogenese zugeführt werden, während ketogene Aminosäuren (Leucin, Lysin) zu Acetyl-CoA bzw. Acetoacetyl-CoA abgebaut werden und der Ketonkörperbildung dienen.

Das bei der Desaminierung entstehende Ammoniak wird über den Harnstoffzyklus zu ungiftigem Harnstoff umgewandelt und renal mit dem Urin ausgeschieden.

Eine unzureichende Proteinzufuhr kann zu einem Proteinmangel führen. Bei Kindern äußert sich ein schwerer Proteinmangel klassischerweise als Kwashiorkor. Bei fortgeschrittener Niereninsuffizienz wird je nach Stadium und unter ernährungsmedizinischer Kontrolle eine Proteinrestriktion erwogen, um den Harnstoffanfall zu begrenzen – eine zu starke Einschränkung birgt jedoch das Risiko einer Mangelernährung bzw. Sarkopenie.

Ist der hepatische Ammoniakabbau über den Harnstoffzyklus gestört, etwa bei fortgeschrittener Leberzirrhose, kann es zur hepatischen Enzephalopathie kommen. Angeborene Störungen des Aminosäurestoffwechsels (z.B. Phenylketonurie) erfordern eine lebenslange, spezifisch angepasste Proteinzufuhr.