Kapitel 8

Energiehaushalt und Parenterale Ernährung


Teil 1: Grundlagen

Woher nimmt ein menschliches Lebewesen die notwendige Energie?

Aus der Nahrung, bestehend aus den drei Hauptstoffgruppen:

 Eiweiß (Proteine, Aminosäuren)

Fett (Triglyzeride)

Kohlenhydrate (Glukose, Fruktose, Xylit, Sorbit, Stärke, Glykogen).

Wozu braucht das Lebewesen die Energie?

Zum Beispiel für:

 Äußere Arbeit (Bewegung),

 Wärmeproduktion,

 Unterhaltung der biochemischen und physiologischen Lebensvorgänge,

 Speicherung in Form energiereicher chemischer Verbindungen, z. B. ATP.

Manche Lebewesen können Energie in für uns "ungewöhnliche" Formen umwandeln, zum Beispiel Leuchtkäfer ("Glühwürmchen") und Tiefseefische (Licht) oder der "Zitteraal" (elektrischer Strom).


Energieumsatz / Energiegleichgewicht / "Energieverbrauch"

Wenn man von "Energieverbrauch" spricht ist das nicht korrekt. Energie kann in der Natur weder gebildet noch verbraucht werden. Sie wird immer nur in andere Formen umgewandelt. Verbraucht werden lediglich die Nährstoffe. Man spricht deshalb besser von Energieumsatz.

Im Organismus besteht ein Gleichgewicht zwischen Aufnahme und Abgabe von Energie. Bei einem Überschuß an aufgenommener Nahrung werden Nährstoffe gespeichert als Fett und Glykogen (= Speicherform der Kohlenhydrate in Leber und Muskel; näheres weiter unten). Bei Hunger oder erhöhtem Bedarf werden die Nährstoffe aus diesen Depots "verbraucht". ("Die Kohlen werden aus dem Keller geholt und verbrannt"; Abb.1)



Abbildung 1: Übersicht über den Energiehaushalt

Stoffwechsel und Zellatmung

Die Nährstoffe werden im Organismus in verwertbare oder speicherbare Formen umgewandelt. Die chemischen Vorgänge, die dabei ablaufen, werden als Stoffwechsel bezeichnet (Abb.2). Die Endstufe dieser "biologischen Verbrennung" findet in besonderen Teilen der Körperzellen, den Mitochondrien, statt. Die biochemischen Vorgänge dort, unter Verbrauch von Sauerstoff und unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser, heißen "Zitronensäurezyklus" und "Atmungskette". Allgemein spricht man auch von "Zellatmung".


Abbildung 2: Stoffwechselwege


Definitionen und Messungen

Zur Messung der Energie dienen die Einheiten Kalorie (cal) und Kilokalorie (1 kcal = 1000 cal), oder Joule (J) und Kilojoule (1 kJ = 1000J).

Umrechnung:

1 cal = 4,1868 J (1kcal = 4,1868 kJ)

1 J = 0,2388 cal (1 kJ = 0,2388 kcal)

Definition: "Eine Kalorie ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um ein Gramm Wasser von 14,5 auf 15,5 °C zu erwärmen."


Zur Beurteilung der Energiemenge, die der Organismus aus den Nährstoffen umsetzen kann, dient der physiologische Brennwert. Er beträgt für

Kohlenhydrate ca. 4,1 kcal/g,

Fette ca. 9,3 kcal/g,

Eiweiß ca. 4,1 kcal/g.

(Praktisch genügt es, mit den gerundeten Zahlen 4, 9, 4 zu rechnen.)


Brennwert der Eiweiße

Die Nährstoffe bestehen aus den chemischen Elementen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), und Stickstoff (N). Sie werden im Organismus "verbrannt", d. h. in mehreren chemischen Reaktionen in die Endprodukte CO2 (Kohlendioxid) und H2O (Wasser) umgewandelt unter Verbrauch von Atem-Sauerstoff (O2). Lediglich die Eiweiße (Proteine) werden nicht vollständig verbrannt. Der nur in ihnen enthaltene Stickstoff (N) ist vom Organismus energetisch nicht verwertbar. Er wird in der Leber in das ausscheidungsfähige Produkt Harnstoff umgewandelt (vgl. Abb.2 und 6). In Kohlenhydraten und Fetten ist kein Stickstoff enthalten. Deshalb ist der Brennwert der Eiweiße im Laborversuch, wobei der Stickstoff mit verbrannt wird, höher als im Organismus.

Laborversuch: Kalorischer Brennwert = 5,3 kcal/g

Organismus: Physiologischer Brennwert = 4,1 kcal/g

Diese Besonderheit des Eiweiß-Stoffwechsels ist wichtig für die Beurteilung der Stoffwechsellage (siehe unten bei Stickstoffbilanz).


Bezeichnungen für einige wichtige Stoffwechselwege (Abb.2)

Glykogenolyse: Abbau von Glykogen zu Glukose

Glykolyse: Abbau der Glukose unter Energiegewinnung

Gluko-neo-genese: Umwandlung von Aminosäuren zu Glukose

Lipolyse: Abbau von Triglyzeriden zu freien Fettsäuren

 Lipogenese: Aufbau von Triglyzeriden aus Glyzerin und Fettsäuren


Zusammensetzung der normalen Nahrung

(Aufnahme bzw. Umsatz pro Tag)

 Eiweiß: ca. 1 g/kg Körpergewicht,

Fett: von den Ernährungsgewohnheiten abhängig (ca. 50 g),

Kohlenhydrate: Rest (ca. 500 g).


Beispiel für ein parenterales Ernährungsprogramm (Abb.3)

1000 ml Kohlenhydratlösung 50 %: 500 g KH x 4 = 2000 kcal,

1000 ml Aminosäurelösung 10 %: 100 g AS x 4 = 400 kcal,

500 ml Fettemulsion 10 %: 50 g Fett x 9 = 450 kcal.

Summe: 2000 + 400 + 450 = 2850 kcal.

Ohne AS (näheres weiter unten): 2450 kcal.

Zur Berechnung: Ein Liter Wasser wiegt etwa 1000 g, eine 50 %-ige Kohlenhydratlösung enthält in 1 Liter 500 g Kohlenhydrate, eine 20 %-ige Fettemulsion enthält in 1 Liter 200 g Fett usw. Wenn man so die Nährstoffmengen der Lösungen (in Gramm) berechnet und anschließend mit dem Brennwert multipliziert erhält man die zugeführte Energiemenge.

Emulsion: In Wasser nicht lösliche Stoffe "schwimmen" als kleine Tröpfchen im Wasser. Lösung: Die einzelnen Moleküle des gelösten Stoffs sind gleichmäßig zwischen den Wassermolekülen verteilt.


Abbildung 3: Beispiel für ein parenterales Ernährungsprogramm


Für die Zufuhr eines parenteralen Ernährungsprogramms ist ein zentralvenöser Katheter unerläßlich. Lediglich die Fettemulsionen sind über periphere Venen gut verträglich und können bei Bedarf über solche laufen.


Grundumsatz

Den Energieumsatz in Ruhe pro Zeiteinheit (im allgemeinen pro Tag) nennt man Grundumsatz. Er beträgt für Erwachsene etwa 2000 kcal/Tag. Bei leichter körperlicher Arbeit steigt der Energieumsatz auf ca. 2500, bei schwererer körperlicher Tätigkeit auf ca. 3000 kcal/Tag. Die Bezeichnung Grundumsatz gilt nur für den Ruheumsatz unter idealen Umgebungsbedingungen. Der Energieumsatz des schwerkranken Intensivpatienten ist keineswegs dasselbe wie der Grundumsatz. Durch verschiedene Umstände, wie zum Beispiel erhöhte Temperatur, biochemische Abläufe in Entzündungsherden, erhöhtes Herzminutenvolumen, erhöhte Atemarbeit, ist der Umsatz erhöht. Im allgemeinen beträgt er 2000 bis 3000 kcal/Tag.


Teil 2: Die Nahrungsbausteine

1. Kohlenhydrate

Die Kohlenhydrate haben die chemische Struktur von Molekülketten. Die einzelnen Kettenglieder heißen Monosaccharide (griechisch monos = allein). Beispiele: Glukose (= Traubenzucker = Dextrose), Fruktose (= Fruchtzucker = Lävulose), Xylit, Sorbit. Kurze Ketten heißen Oligosaccharide (griechisch oligo = wenige), längere Ketten Polysaccharide (griechisch poly = viel). Beispiele: Stärke, Glykogen). Die Ketten dienen als Energiespeicher (Glykogen). Die einzelnen Glieder können verbrannt werden (Abb.2). Die Kohlenhydrate sind ­ neben den Fetten ­ die wichtigsten Energielieferanten.

Tier und Pflanze ­ Glykogen und Stärke. Die Molekülketten des tierischen Speicherkohlenhydrats Glykogen und des pflanzlichen Kohlenhydrats Stärke bestehen beide aus Glukosemolekülen. Sie unterscheiden sich ausschließlich in der Kettenlänge und Anordnung von Verzweigungen (Abb.4). Glykogenketten sind länger. Hydroxyäthylstärke (HÄS) besteht aus chemisch veränderter Stärke. Wahrscheinlich ist die chemische Ähnlichkeit zu einem körpereigenen Stoff eine Ursache für das seltene Auftreten schwerer allergischer Reaktionen nach Infusion von HÄS-Lösungen.


Abbildung 4: Glykogen, Stärke, Hydroyäthylstärke 


Sauerstoffverbrauch, Anaerobe Glykolyse, Laktat-Azidose

Neben den Nährstoffen muß dem Organismus bekanntlich Sauerstoff über die Atmung und das Sauerstofftransportsystem zugeführt werden. Der Sauerstoffverbrauch des Erwachsenen in Ruhe beträgt ca. 200 ­ bis 250 ml/min. Im Kapitel 1 wird darauf näher eingegangen. Bei Sauerstoffmangel kann der Organismus etwas Energie aus Glukose gewinnen ohne Sauerstoff zu verbrauchen (Abb.5). Dabei entsteht aus Glukose Brenztraubensäure (= Pyruvat). Dieser Vorgang heißt anaerobe Glykolyse. (anaerob = ohne Luft). Das anfallende Pyruvat wird zum Teil in Laktat (Milchsäure) umgewandelt und ins Blut abgegeben (Laktat-Azidose). Laktat kann im Blut nachgewiesen werden (Chemisches Labor). In der Blutgasanalyse wird man eine Azidose (= Übersäuerung) feststellen. Es handelt sich bei der Laktatbildung um eine "Ausweich-Sackgasse", weil der sauerstoffverbrauchende Normalweg (Zellatmung) versperrt ist. Nach Besserung der Sauerstoffversorgung wird das Laktat wieder in Pyruvat zurückverwandelt.


Abbildung 5: Anaerobe Glykolyse 


Eine Laktatazidose ist zu beobachten, wenn entweder der Gesamtorganismus oder einzelne Organsysteme nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden. Beispiele: Reanimation, Schock jeglicher Ursache, arterieller Gefäßverschluß. Aber auch: Kurzfristig stark erhöhter Energiebedarf im Leistungssport. Die Anaerobe Glykolyse reicht allerdings in keinem Fall zum längeren Überleben aus.


"Zucker-Austausch-Stoffe"

Die Monosaccharide mit Ausnahme der Glukose (Sorbit, Mannit, Fruktose, Xylit) werden auch als "Zuckeraustauschstoffe" bezeichnet. Die Bezeichnung ist irreführend, da es sich ja auch um "Zucker" (Saccharide) handelt. Korrekt ist "Glukose-Austauschstoffe". Eine ähnliche Begriffs-Ungenauigkeit stellt auch die verbreitete Bezeichnung des Blut-Glukose-Spiegels als "Blutzucker" dar. Für die Ernährung (Kalorienberechnung) ist es völlig egal, um welches Kohlenhydrat es sich handelt. In der praktischen Infusionstherapie sind die "Austausch-Kohlenhydrate" recht beliebt, weil der notwendige Umbau zu Glukose (Abb.2) zu einem "ruhigeren" Verlauf des Blutglukose-Spiegels führt.


Hyperosmolare Neuropathie
("Critical Illness Disease"):
Erhöhte Blutglukosespiegel werden zum Teil für Funktionsstörungen des Nervensystems bei Intensivpatienten verantwortlich gemacht ("Critical Illness Disease"). Hohe Serumosmolarität durch Monosaccharide führt zu einem intrazellulären Osmolaritätsanstieg mit verminderter Funktion der zentralen (Verwirrtheit usw.) und peripheren (Muskelschwäche, Sensibilitätsstörungen) Nervenzellen. Klinisch wichtige Folge dieser Störungen ist zum Beispiel eine erschwerte Entwöhnung von der Respiratorbehandlung. Als Konsequenz sollte der Serum-Osmolarität Beachtung gewidmet und die Kohlenhydratzufuhr gegebenenfalls (bei hoher Serum-Osmolarität und/oder den entsprechenden neurologischen Zeichen) reduziert werden. Wie bedeutsam dieser Mechanismus neben weiteren ­ - unbekannten ­ - Faktoren für die Entwicklung einer Critical Illness Disease ist, ist allerdings noch unklar.

"Intensivierte Insulintherapie": Bei Patienten mit SIRS oder Sepsis sollte der Blutglukosespiegel möglichst nahe am Normalbereich gehalten werden.

Hereditäre Fruktose-Sorbit-Intoleranz: Es gibt eine erbliche Stoffwechsel-Krankheit, bei welcher infolge eines fehlenden Enzyms der Abbau ­ und damit die energetische Verwertung ­ von Fruktose und Sorbit nicht möglich ist. (Enzyme heißen körpereigene Substanzen, die biochemische Vorgänge ermöglichen. Chemisch gesprochen sind es Katalysatoren). Die Krankheit heißt "Hereditäre Fruktose-Sorbit-Intoleranz" (hereditär = vererblich) und kommt mit einer Häufigkeit von ca. 1:20.000 in der Bevölkerung vor. Oft wissen die Patienten selbst nichts von ihrer Krankheit, da sie bei ihrer Ernährung genug andere Kohlenhydrate zur Energiegewinnung aufnehmen, bzw. im Laufe ihres Lebens sich eine entsprechende Ernährung angewöhnt haben. Dazu zählt vor allem die verminderte Aufnahme von süßen Früchten (Fruktose = Fruchtzucker). Manchmal fällt bei diesen Menschen im höheren Alter ein nur wenig kariöses Gebiß auf. Wird nun, z. B. im Rahmen einer Operation, nur Fruktose- und/oder Sorbit-Lösung als Energielieferant angeboten, so kommt es als Folge der Kohlenhydrat-Verwertungsstörung zu Zellschäden mit den Symptomen: Niedriger Blutglukose-Spiegel, Laktat-Azidose, und Leber-Zellschädigung mit Gerinnungsstörungen. Auch wenn diese Krankheit wenig bekannt ist sollte man sich vor Augen halten, daß in den vergangenen Jahrzehnten immer wieder Patienten an unerkannter Hereditärer Fruktose-Sorbit-Intoleranz ­ - manchmal bei "Routine-Operationen" ­ - zu Tode gekommen sind. Fruktose und Sorbit sollen nicht mehr in der Infusionstherapie verwendet werden.

Energiegewinnung aus Xylit: Aus Xylit läßt sich geringfügig mehr chemische Energie gewinnen, als aus Glukose. Das heißt der physiologische Brennwert von Xylit ist etwas höher als der von Glukose. Diese Eigenschaft ist aber praktisch kaum von Bedeutung, weil entsprechend mehr anderes Kohlenhydrat "gefüttert" werden kann.

Postaggressionsstoffwechsel und Xylit: In einigen Untersuchungen konnte gezeigt werden, daß durch eine xylitreiche Ernährung im Postaggressionsstoffwechsel (zum Beispiel Kohlenhydratzufuhr als Glukose und Xylit im Verhältnis 1:1 oder 2:1) die Proteinkatabolie (siehe weiter unten) vermindert werden kann. Nach derzeitigem Wissensstand wird diese Zusammensetzung der Kohlenhydratzufuhr empfohlen. Die praktische klinische Bedeutung ist zur Zeit noch nicht abschließend zu beurteilen.


2. Eiweiße (= Proteine, Peptide)

Die Bausteine für die Eiweiße heißen Aminosäuren (AS). Im Organismus von Mensch und Tier bestehen Proteine aus 20 verschiedenen AS. Neben diesen 20 "proteinogenen AS" gibt es noch einige weitere AS im Organismus, die nicht als Proteinbausteine dienen. 8 der proteinogenen AS sind essentielle Aminosäuren. Diese müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, weil der Organismus sie nicht selbst herstellen kann. Die AS verbinden sich zu Peptiden (Ketten aus bis zu 100 AS) und Proteinen (über 100 AS). Die Reihenfolge der AS bestimmt die Eigenschaften der Peptide und Proteine, ähnlich wie die Reihenfolge der Buchstaben den Sinn eines Wortes bestimmt. Die Proteine sind entsprechend vielfältig und die chemische Struktur zum Teil sehr kompliziert. Einige Beispiele: Hämoglobin, Insulin, Albumin, Immunglobuline, Gerinnungsfaktoren, Muskeleiweiße.

Vielfältige Eiweiße: Wie man schon aus den vielen Wörtern, die aus den Buchstaben des "ABC" gebildet werden können, vermuten kann sind die Möglichkeiten der Anordnung (Reihenfolge) der 20 Aminosäuren in den langen Proteinketten praktisch unendlich groß. Schon für ein kleines Peptid, das lediglich aus n = 20 Aminosäuren zusammengesetzt ist und der zusätzlichen Einschränkung, daß jede AS nur einmal verwendet werden darf, ergäben sich nach den Regeln der Kombinatorik n! (sprich: n Fakultät") = 20! = 1 x 2 x 3 x ... x 18 x 19 x 20 Möglichkeiten.


"Aminosäuren sind die Bausteine des Lebens."

Die AS aus der Nahrung dienen weniger der Energiegewinnung. Sie sind Bausteine für Körperproteine zur Steuerung der Lebensvorgänge. Man spricht auch von Funktions-Eiweißen. Man sollte deshalb im Ernährungsprogramm soviel Kohlenhydrate und Fette vorsehen, daß eine Verbrennung von Aminosäuren nicht erforderlich ist. In Hunger- und Stresssituationen können Aminosäuren zur Energiegewinnung herangezogen werden. Wir werden später darauf zurückkommen. Wenn Proteine zur Energiegewinnung herangezogen werden, wird der beim Abbau freiwerdende Stickstoff (N) ausgeschieden (siehe folgender Abschnitt). Der Rest (Kohlenstoff C, Wasserstoff H, Sauerstoff O) wird der biologischen Verbrennung zugeführt. Dafür müssen die AS häufig erst in Glukose umgewandelt werden (Abb.2). Dieser Vorgang heißt Glukose-Neu-Bildung oder Gluko-neo-genese.



Stickstoff-Bilanz

Wie bereits erwähnt, ist Stickstoff nur in Eiweißen enthalten, nicht in Kohlenhydraten und Fetten. Er kann vom Organismus nicht energetisch verwertet werden, und wird deshalb in Harnstoff umgewandelt und ausgeschieden. (Wir sprachen bereits vom Unterschied zwischen kalorischem und physiologischem Brennwert.)
Am Verhältnis von Stickstoffeinfuhr zu Stickstoffausfuhr kann man deshalb sehen, ob der Organismus Körpersubstanz (Eiweiß) aufbaut oder abbaut (Abb.6). Das Verhältnis Proteinaufbau zu Proteinabbau bestimmt die Stickstoffbilanz (N-Bilanz). Die N-Bilanz ist negativ, wenn mehr N ausgeschieden als aufgenommen, also Körpereiweiß abgebaut wird. Man spricht dann von kataboler Stoffwechsellage. Umgekehrt bei positiver N-Bilanz (Aufbau von Körpereiweiß) von anaboler Stoffwechsellage. Im Abschnitt über den Postaggressions-Stoffwechsel kommen wir darauf zurück.


Abbildung 6: Stickstoffbilanz


Bestimmung der Stickstoffbilanz:
Der Stickstoffgehalt steht auf den Infusionsflaschen oder kann aus dem Aminosäuregehalt berechnet werden. (Gramm AS geteilt durch 6 ergibt ungefähr Gramm Stickstoff). Es kommen nur Lösungen in Frage, die Aminosäuren enthalten. Die N-Ausscheidung (im wesentlichen als Harnstoff-N) kann im chemischen Labor aus dem sog. Sammelurin bestimmt werden. Aus der Stickstoffbilanz kann die Stoffwechsellage (anabol/katabol) abgelesen werden. In der Frühphase nach einer größeren Belastung ist eine negative N-Bilanz normal. Später sollte sie ausgeglichen oder leicht positiv sein. Leider verliert der Intensiv-Patient auch Eiweiße über Wundsekrete, Blutungen, und Flüssigkeits-Verluste in den "Dritten Raum". Eine errechnete N-Bilanz kann deshalb mit erheblichen Fehlern behaftet sein. In den meisten Intensivstationen werden deshalb keine Stickstoffbilanzen bestimmt.


Plasma-Pool der freien Aminosäuren

Wegen der Wichtigkeit der Proteine (Funktionseiweiße) für den Organismus befindet sich im Plasma des Menschen ein kleiner "Pool von freien Aminosäuren". Dort finden sich immer genügend verschiedene AS als "Bausteine" für Eiweiße. (Ähnlich wie in einer LEGO-Kiste, aber eben nur 20 verschiedene Steine.) Daraus können sich die Organe, hauptsächlich die Leber, AS für die Synthese (= Aufbau) von Proteinen entnehmen. Der Organismus ist bestrebt diesen AS-Pool unter allen Umständen in Zusammensetzung und Menge konstant zu halten.

"Fertige" Eiweiße (z. B. Albumin) spielen in der parenteralen Ernährung keine Rolle. Sie werden viel zu langsam abgebaut, um als Aminosäure-Lieferanten dienen zu können.


3. Fette

Es gibt Strukturfette, z. B. in den Zellmembranen, und Depotfette. Nur die letzteren sind als Energieträger von Bedeutung. Chemisch sind es vor allem Triglyzeride. Sie sind ­ neben den Kohlenhydraten ­ wichtige Energielieferanten. Der Abbau von Triglyzeriden (Abb.2) heißt Lipolyse, der Aufbau Lipogenese. Die Triglyzeride bestehen jeweils aus einem Molekül Glyzerin (kleines" Kohlenhydrat) und drei Fettsäuren. Beim Abbau werden die Fettsäuren als Freie Fettsäuren (FFS) zur Verbrennung bereitgestellt. Das Glyzerin wird in den Kohlenhydrat-Stoffwechsel eingeschleust. Die FFS bilden in besonderen Belastungssituationen (siehe unten) ein zusätzliches Brennstoffangebot. Manchmal wird ihre Konzentration im Blut bestimmt, um daraus Rückschlüsse auf die Stressbelastung" des Organismus zu ziehen.

Teil 3: Perioperative Veränderungen ("Postaggressionsstoffwechsel")

In der praktischen Medizin spielen die Energievorgänge vor einer Operation eine untergeordnete Rolle. Wenngleich manche Patienten durch ihre Grundkrankheit geschwächt sind, und manchmal eine katabole Stoffwechselsituation vorliegt, ist oft eine Besserung vor der Operation nicht möglich, da sie z. B. eine längerfristige parenterale Ernährung erfordern würde, und im allgemeinen auch nicht notwendig.

Wichtige Anmerkungen: Anders sieht es mit Störungen des Blutvolumens (im allgemeinen Volumenmangel) und des Wasser- und Elektrolythaushalts aus. Diese müssen vor und während der Operation diagnostiziert und gegebenenfalls behandelt werden.

Kinder haben ­ bezogen auf das Körpergewicht ­ einen höheren Energie- und Flüssigkeitsumsatz als Erwachsene. Deshalb dürfen sie vor einer Operation nicht so lange hungern und vor allem nicht dursten.

Nach einer Operation oder einem anderen Trauma reagiert der Körper in charakteristischer Weise. Diese Vorgänge, die über Hormone gesteuert werden, dienen dazu, den Organismus so an die veränderten Bedingungen anzupassen, daß letztlich ein Überleben möglich wird. Man spricht vom posttraumatischen oder Postaggressions-Stoffwechsel. Die Veränderungen sind weniger von der Art, als vom Ausmaß der Verletzung abhängig. Man kann den Ablauf in drei Phasen einteilen:

1. Akutphase (12 ­ 24 Stunden.)

2. Übergangsphase (einige Tage)

3. Reparationsphase (Wochen)

Hormonelle Vorgänge

Man kann grob das Insulin als "anaboles Hormon" (Aufbau von Fett, Glykogen, Eiweiß wird gefördert, Stickstoffbilanz wird positiv) den "katabolen Hormonen" (Stresshormone = antiinsulinäre Faktoren") gegenüberstellen (Abb.7). Die wichtigsten Stresshormone sind Katecholamine, Glukagon, und Cortisol.



Abbildung 7: Hormonelle Steuerung des Postaggressionsstoffwechsels


1. Akutphase

In dieser Phase ­ - unmittelbar nach einem schweren Trauma ­ - werden alle Stoffwechselvorgänge so umgestellt, daß schnell verfügbare Energieträger bereitgestellt werden. Diese Energieträger sind vor allem Glukose und Freie Fettsäuren (FFS).
Glukose wird durch Abbau der Speicher-Kohlenhydrate (Glykogenolyse), als auch aus Aminosäuren gewonnen (Gluko-neo-genese). Die AS stammen vor allem aus dem Abbau von Muskeleiweiß. Die Stickstoffbilanz wird negativ. Aus dem AS-Pool des Plasmas (siehe oben) entnimmt die Leber AS sowohl zur Glukoneogenese, als auch zur Bildung von Funktionseiweißen, die jetzt wichtig sind (z. B. Gerinnungsfaktoren und Entzündungsmediatoren). Die antiinsulinären Hormone sind erhöht. Insulin, als wichtigstes "anaboles Hormon", wird vom Organismus nicht adäquat den erhöhten Blutglukose-Werten ins Plasma ausgeschüttet. Man spricht von "ausbleibender Insulin-Antwort" oder von "Insulin-Unterdrückung". In der klinischen Praxis zeigt sich das an erhöhten Blutglukosewerten. Zugeführte Nährstoffe können in dieser Phase nur verstoffwechselt werden, wenn gleichzeitig Insulin zugeführt wird.

Triglyzeride werden in der Akutphase zu Glyzerin und freien Fettsäuren abgebaut (Lipolyse). Die FFS im Plasma steigen an.

Die Akutphase dauert im allgemeinen Stunden bis wenige Tage, dann folgt die Übergangsphase.


2. Übergangsphase

Bei nicht so schweren Traumen bzw. nach leichteren Operationen fängt die Stoffwechselreaktion gleich mit dieser Phase an. Allerdings kann bei Auftreten von Komplikationen die Übergangsphase auch "rückwärts" in die Akutphase übergehen.

Die im allgemeinen einige Tage dauernde Übergangsphase ist gekennzeichnet durch eine langsame Umstellung zugunsten der Anabolie. Die Insulinausschüttung beginnt wieder stärker auf den Blutglukose-Spiegel zu reagieren, die antiinsulinären Hormone fallen etwas ab. Die Blutglukose sinkt, ebenso der Spiegel der FFS. Die N-Bilanz ist weniger negativ, bleibt aber noch im negativen Bereich. Zugeführte Nährstoffe können jetzt zum Teil verstoffwechselt werden.


3. Reparationsphase

Sie dient nach überstandenem Trauma der Wiederherstellung des vorher gewesenen Zustands. Die "Insulinantwort" ist jetzt normal, die "Stresshormone" fallen in den Normbereich. Entsprechend normalisieren sich Blutglukose- und FFS-Spiegel. Mängel finden sich beim Gehalt der Speicher-Energieträger Muskeleiweiß, Fett, und Glykogen. Die Synthese dieser Stoffe ist jetzt gesteigert: Proteinsynthese, Lipogenese, Glykogensynthese. Die N-Bilanz wird positiv, woran man sehen kann, daß wieder Proteine aus Aminosäuren aufgebaut werden. Der Organismus braucht dazu natürlich Energieträger von außen. Eine normale Nahrungszufuhr (2000 bis 3000 kcal/Tag) ist jetzt notwendig, ausreichend, und möglich. Die Zufuhr kann je nach Krankheitsart enteral, parenteral oder auf beiden Wegen erfolgen.


Praktisches Vorgehen

Früher wurde eine negative Stickstoffbilanz als "nachteilig" angesehen, und durch "aggressive" Nährstoffzufuhr in der Akutphase wurde versucht die Katabolie möglichst gering zu halten. Es mußten entsprechend hohe Dosen Insulin zugeführt werden. Dieses Vorgehen war aufwändig und erforderte sehr engmaschige Kontrollen des Blutglukosespiegels. In vielen Abteilungen wurde deshalb eine reduzierte Nährstoff-Zufuhr praktiziert, die aber auch noch Insulin, wenngleich in geringerer Menge, erforderte. Spätere Untersuchungen konnten keine wesentlichen Vorteile der "aggressiven" Nährstoffzufuhr in der Akutphase zeigen. Das heißt im wesentlichen, daß auch bei reduzierter Nährstoffzufuhr der Plasma-Pool der freien Aminosäuren (siehe oben) aufrecht erhalten wird. Deshalb ist man in den letzten Jahren immer mehr dazu übergegangen, eine negative Stickstoffbilanz als natürliche Reaktion des Organismus zu tolerieren und Nährstoffe nur in einer Menge anzubieten, die problemlos verstoffwechselt werden kann. Bei diesem Vorgehen ist keine oder allenfalls eine nur geringe Zufuhr von Insulin erforderlich.

Das heißt also in der Akutphase minimale oder keine Nährstoffzufuhr (nur Wasser und Elektrolyte).

In der Übergangsphase können im allgemeinen Nährstoffe mit einem Gehalt von ungefähr 1000 kcal/Tag angeboten und verstoffwechselt werden.

In der Reparationsphase werden normale Kalorienmengen und ausreichend Aminosäuren zugeführt.

Die Orientierung darüber, wieviel Nährstoffe der Organismus bereit ist aufzunehmen, erfolgt für die Kohlenhydrate am Blutglukosespiegel. Für die Fette sollten mehrmals wöchentlich die Triglyzeride im Plasma bestimmt werden. Genauere Aufschlüsse über die Stoffwechsellage vermittelt die Stickstoffbilanz, die wegen der vielen Fehlermöglichkeiten allerdings nur in wenigen Abteilungen routinemäßig bestimmt wird.


Anhang: Ein paar Worte zur enteralen Ernährung

In der Anfangsphase einer Intensivbehandlung ist eine parenterale Flüssigkeits- und Nährstoffzufuhr unumgänglich. Durch Stress und Medikamente sind die Funktionen von Magen und Darm erheblich eingeschränkt. Oft verbietet auch der stattgefundene operative Eingriff eine enterale Nahrungsaufnahme. Sobald die Magen-Darm-Funktionen des Patienten wieder arbeiten, sollten Flüssigkeit und Nährstoffe teilweise enteral zugeführt werden. Im allgemeinen wird das in der Übergangsphase oder in der Reparationsphase sein.

Enterale Nährlösungen sollten Kohlenhydrate, Fette, und Eiweiße etwa im Verhältnis 50 : 30 : 30 enthalten.

Hinweise für eine beginnende Bereitschaft des Organismus zur enteralen Ernährung sind: Nur geringfügiger oder kein Reflux aus der Magensonde, Darmgeräusche, weiche Bauchdecken, Stuhlgang.

Wenn in der Frühphase einer Intensivbehandlung eine Magenatonie besteht, ist es meistens trotzdem möglich Nährlösungen über eine Dünndarmsonde zuzuführen. Es braucht keinerlei Ehrgeiz entwickelt zu werden, den Patienten möglichst vollständig enteral zu ernähren. Schon eine geringe enterale Zufuhr ist aus verschiedenen Gründen günstig. Die bakterielle Darmflora und der Magensäuregehalt normalisieren sich und die Darmtätigkeit wird angeregt. Zudem ist sie die einfachste Möglichkeit Spurenelemente und Vitamine zuzuführen.

Spurenelemente sind Stoffe, die zwar nur in kleinsten Mengen, eben "Spuren", in der Nahrung enthalten, aber auf Dauer doch unverzichtbar sind. Beispiele: Magnesium, Mangan, Kobalt, Brom, Zink.

Im Kapitel 13 finden Sie weitere Bemerkungen zur Bedeutung und praktischen Durchführung der frühzeitigen enteralen Nährstoffzufuhr.



Fragen zur Selbstkontrolle

Wie heißen die Haupt-Stoffgruppen in der Ernährung?

Welche davon führt bei üblicher Ernährung die meiste Energie zu?

Warum ist es falsch von Energieverbrauch zu sprechen?

In welcher Einheit messen wir im allgemeinen den Energiegehalt der Nährstoffe?

Versuchen Sie doch bitte mal aus einem an Ihrer Abteilung üblichen parenteralen Ernährungsprogramm den Energiegehalt festzustellen.

Weshalb gibt es beim Eiweiß 2 "Brennwerte"? Welcher ist für uns relevant?

Wie entsteht eine Laktat-Azidose?

Xylit ist sehr beliebt in der parenteralen Ernährung. Wie bezeichnet man Xylit und ähnliche Stoffe? Was sind die Gründe für die Anwendung von Xylit?

Wozu sollten die Proteine in der Ernährung vom Organismus genutzt werden können?

Bitte erklären Sie was man unter Stickstoffbilanz versteht?

Was für eine N-Bilanz erwarten Sie am ersten Tag nach einer größeren Operation?

Warum sind relativ häufige Blutglukosekontrollen in den ersten Tagen nach größeren Operationen besonders wichtig?

Im Postaggressionsstoffwechsel sind die Patienten im allgemeinen katabol". Wie ist das zu bewerten?

Muß man einen Patienten mit Polytrauma in den ersten 24 Stunden parenteral ernähren?


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