Synonym: RQ
Englisch: respiratory quotient, respiratory exchange ratio
Der respiratorische Quotient, kurz RQ, gibt das Verhältnis zwischen gebildetem bzw. abgeatmetem CO2 und dem vom Körper aufgenommenen O2 wieder. Letzteres entspricht der Differenz aus dem O2-Gehalt der Inspirationsluft und dem O2-Gehalt der Alveolarluft.
Der respiratorische Quotient errechnet sich wie folgt:
Die Mengen werden in Mol angeben, der Faktor selbst ist dimensionslos.
Im Stoffwechsel werden Nährstoffe schrittweise zu energieärmeren Stoffen abgebaut, wobei Energie frei wird. Unterschiedliche Nährstoffe erbringen unterschiedlich viel Energie, man spricht hier vom Brennwert. Um Nahrung zu verbrennen, wird Sauerstoff benötigt. Wenn die Zusammensetzung der Nahrung bekannt ist, lässt sich die aus Sauerstoff erzeugte Energie genau bestimmen. So wird z.B. bei der Verbrennung von Glukose 21,0 kJ pro Liter Sauerstoff gewonnen (kalorisches Äquivalent). Ob ein Körper zu einem Zeitpunkt eher Fette oder Kohlenhydrate verbrennt, lässt sich aus dem RQ ableiten. Nach Bestimmung des Quotienten kann man durch eine Tabelle das entsprechende kalorische Äquivalent ablesen. Wird dieser Wert mit der Sauerstoffaufnahme über die Zeit multipliziert, erhält man den Energieumsatz. Das ist das Grundprinzip der indirekten Kalometrie.
Der RQ lässt sich aus der theoretischen CO2-Bildung und dem O2-Verbrauch berechnen. Beispielsweise lautet bei kompletter Oxidation von Ethanol die chemische Reaktionsgleichung:
Entsprechend beträgt der RQ von Ethanol 2/3 = 0,67.
Die durchschnittlichen respiratorischen Quotienten der verschiedenen Energieträger betragen:
Um den RQ zu messen und damit Rückschlüsse auf die Energiequellen ziehen zu können, verwendet man die Spirometrie. Je höher der gemessene RQ, desto mehr Energie wird aus Kohlenhydraten gewonnen. Je kleiner der Wert ist, desto mehr basiert die Energiegewinnung auf Fetten. Bei der durchschnittlichen Ernährung in Mitteleuropa beträgt der RQ etwa 0,82.
Nicht immer können die Energiequellen anhand des RQ zweifelsfrei zugeordnet werden:
Zur Untersuchung der aeroben Leistungsfähigkeit werden unter anderem Ausdauertests angewendet. Mittels Spiroergometrie kann der respiratorische Quotient bestimmt werden. Bei Belastung steigt er an, wobei ein Wert größer als 1,1 ein Zeichen der Ausbelastung ist (anaerobe Schwelle): Da durch anaerobe Glykolyse Laktat entsteht und der pH-Wert im Blut sinkt (Azidose), wird in der Niere kompensatorisch mehr Bikarbonat rückresorbiert. Die Carboanhydrase katalysiert aus Bikarbonat Wasser und CO2. Letzteres führt zur Erhöhung des RQ.
Der RQ dient lediglich als Annäherung an die eigentliche respiratorische Austauschrate, kurz RER (respiratory exchange rate). Während die RER die tatsächliche Rate auf Ebene des Gewebes beschreibt, wird der RQ indirekt durch Spirometrie bestimmt. Die Messung des RER ist jedoch invasiv und aufwändig, weswegen sich klinisch die RQ-Messung durchgesetzt hat.
Tags: Energiestoffwechsel, Quotient, Stoffwechsel
Fachgebiete: Biochemie, Ernährungsmedizin, Physiologie
Diese Seite wurde zuletzt am 8. Juni 2020 um 17:57 Uhr bearbeitet.
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