Kohlenhydrate sind der effektivste Treibstoff, den unser Körper kennt. Pro Liter Saustoff wird durch Kohlenhydrate mehr Energie gewonnen als durch Fett oder Proteine. Der Kohlenhydratstoffwechsel beschreibt die Verwertung der Kohlenhydrate durch den menschlichen Körper vom “Rohstoff” in den Lebensmittels bis hin zur Energiegewinnung bzw. -speicherung in den Zellen. Streng genommen wird zwischen der Verdauung und dem Stoffwechsel der Kohlenhydrate unterschieden. Die Verdauung endet mit dem Übertritt der Glykose- und Fruktosemoleküle aus dem Dünndarm in die Blutbahn.
Kohlenhydratstoffwechsel – Exkurs Energiegewinnung
Zunächst einige wenige Erläuterungen im Vorfeld. Menschliche Körperzellen benötigen Energie um zu funktionieren. Diese Energie wird in Form des sogenannten Adenosintriphosphat (ATP) bereitgestellt. Durch die Spaltung von ATP entstehen Adenosindiphospat und Phospor. Dabei wird eben die Energie frei, die die Zelle benötigt. Bei Erwachsenen wird pro Tag bis zu 85 Kilogramm ATP verbraucht!
ATP regeneriert sich aus der Verstoffwechselung aller Makronährstoffe (Kohlenhydrate, Proteine, Fett). Die Regenerationsgeschwindigkeit hängt insbesondere von der Sauerstoffzufuhr ab. Der Stoffwechselprozess bis hin zum ATP benötigt Sauerstoff (“Verbrennung”). Die ATP Vorräte in der Zelle reichen nur für Belastungen von wenigen Sekunden. Danach muss eine Regeneration erfolgen. Bei geringer Anstrengung kann dies langsamer erfolgen, da der ATP-Verbrauch niedriger ist. Es wird weniger Sauerstoff benötigt. Hier eignen sich alle drei Makronährstoffe. Es werden vornehmlich Fette und Kohlenhydrate verstoffwechselt. Steigt die Belastung, dann wird auch mehr Sauerstoff zur Verbrennung benötigt. Da Kohlenhydrate im Vergleich am Sauerstoff-effizientesten verbrennen, nimmt ihr Anteil bei hohen Belastungen zu. Je nach Trainingszustand “geht es irgendwann nicht mehr”, ein sicheres Zeichen dafür, dass die Lungen – gemessen an den gestiegenen Forderungen der ATP-Produktion – nicht mehr genug Sauerstoff liefern können. Wir müssen eine Pause machen.
Der Kohlenhydratstoffwechsel findet fortwährend statt, bei geistigen und auch körperlichen Belastungen hat er eine noch größere Bedeutung.
Kohlenhydratstoffwechsel – die Verdauung
Je nach Ernährungweise konsumieren wir entweder mehr oder weniger komplexe Kohlenhydrate. Komplexität steht in diesem Zusammenhang für die Art der Kohlenhydratmoleküle, entweder Einfach-, Zweifach- oder Mehrfachzucker. Für die Verdauung ist das zunächst egal. Durch intensives Kauen werden die Nahrungsmittel bereits im Mund vorbereitet. Die Verdauung der Kohlenhydrate beginnt bereits hier. Das im Speichel vorhandene Enzym Amylase spaltet erste Mehrfachzucker (Polysaccharide) und erleichtert so die weitere Verdauung. In Magen und Dünndarm finden weitere Verdauungsschritte statt. Am Ende sind alle Zweifach- und Mehrfachzucker zu Einfachzuckern umgewandelt. Aus dem Dünndarm werden lediglich Einfachzucker (Glukose, Fruktose und Galaktose) in die Blutbahn transportiert.
Kohlenhydratstoffwechsel – Verwertung von Einfachzuckern
Der menschliche Stoffwechsel kennt nur eine Zuckerwährung, die heißt Glukose! Dies bedeutet, dass auch die Fruktose- und Galaktosemoleüle in einem weiteren Schritt umgewandelt werden müssen. Diese Umwandlung erfolgt zeitverzögert in der Leber. Die Glukosemoleküle, die aus dem Darm aufgenommen werden, werden hingegen sofort in die Blutbahn gegeben. Mit dem Anstieg des Blutzuckerspiegels wird nun das Hormon Insulin aktiv. Insulin wird auch Masthormon genannt, es “mästet” die Körperzellen und sorgt damit idealerweise für einen Abfall des Blutzuckerspiegels. Da ein erhöhter Blutzuckerspiegel dauerhaft zu Schädigungen führt, ist der Körper bestrebt, die Glukose schnellstmöglich zu verwerten. Insulin dient als “Türöffner” für die Zellen, die wiederum die Glukosemoleküle aufnehmen.
Die Glukose wird entweder sofort zur Energiegewinnung herangezogen oder im Falle der Muskelzellen als Muskelglykogen gespeichert. Es dient den Muskelzellen als Energiespeicher (und nur diesen!). Ein Gramm Glykogen bindet dabei knapp 3 Gramm Wasser. Eine Entleerung der Glykogenspeicher bei einer kohlenhydratarmen Ernährung führt also immer auch zu einem Wasserverlust!
Kohlenhydratstoffwechsel – Speicherung und Verbrauch
Das Muskelglykogen ist einer von zwei Speicherorten für Glykose. Ein Erwachsener bevorratet so im Schnitt bis zu 300 Gramm Glykose. Der zweiter Speichort ist das Leberglykogen (bis zu 150Gramm). Aus der Leber wird Glykose zur Aufrechthaltung des Blutzuckerspiegels bereitgestellt. Wenn der “Glykosestrom” nach der kompletten Verdaaung einer Mahlzeit verebbt und die Blutzuckerspitzen dank Insulin abgebaut wurden, fällt der Blutzuckerspiegel allmählich. Während die Muskulatur zunächst vom Muskelglykogen zerrt, sind andere Zellen auf den Blutzucker angewiesen, allen voran das Zentrale Nervensystem, das Nieremark und die roten Blutkörperchen. Da das Muskelglykogen nicht wieder in die Blutbahn abgegeben wird, nutzt die Leber das Leberglykogen als Reserve. Bei Bedarf findet nun die Rückwandlung von Glykogen zu Glykose statt. Die Glykogenvorräte können im Übrigen durch Ausdauertraining erhöht werden. Gut trainierte Sportler erreichen fast eine Verdopplung der Glykogendepots.
Glykose, die weder in den Glykogenspeichern noch im Blutzucker benötigt wird, wird zu Körperfett umgewandelt. Eine kohlenhydratüberschüssige Ernährung führt also automatisch zu einer Zunahme des Körperfettanteils! In dem Artikel “Nährstoffe: ein Gesamtüberblick!” findet ihr Informationen zu Nährstoffempfehlungen.
Kohlenhydratstoffwechsel – ein Fazit
Idealerweise ist der Kohlenhydratstoffwechsel ein Kreislauf, der dafür sorgt, dass alle Zellen des Körpers in ausreichendem Umfang mit Glykose versorgt sind. Ist die Kohlenhydratzufuhr dauerhaft zu niedrig, passt sich der Stoffwechsel an. Es werden verhältnismäßig mehr Fette und Proteine zur Energiegewinnung herangezogen. Bei stark unterkalorischer Ernährung wird der Stoffwechsel drastisch heruntergefahren (Hungerstoffwechsel). Die leistungseffizienteste Ernährung beinhaltet immer einen ausgewogenen Mix aus allen drei Makronährstoffen.
Genauso wie eine sehr niedrige Kohlenhydratzufuhr ineffizient für den Stoffwechsel ist, so ist eine übertriebene Zufuhr teilweise sogar ungesund. Damit ist nicht nur das unschöne Körperfett gemeint, sondern vor allem auch andere Krankheitsbilder, wie Diabetes oder Herzkreislaufkrankheiten, die entstehen können. Dies hängt vor allem damit zusammen, wie intensiv Kohlenhydrate den Blutzuckerspiegel ansteigen lassen. Die Wirkung von Kohlenhydraten auf den Blutzuckerspiegel und der Themenkomplex “Hungerstoffwechsel” sind Gegenstand späterer Artikel.
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