Aminosaeuren 640

Mikronährstoffmedizin ist ja letztlich nichts anderes als angewandte Biochemie. Um die Wirkung der Mikronährstoffe zu verstehen, ist es auch wichtig, sich mit den Grundkenntnissen der Biochemie zu beschäftigen. Das gilt auch für die Aminosäuren, deshalb einige Aspekte des Aminosäurenstoffwechsels:

Sowohl Insulin wie auch Glucagon führen zu einer Verkleinerung des Aminosäurenpools im Blutplasma, allerdings aus unterschiedlichen Gründen. Insulin hemmt den Proteinabbau im Muskel und steigert die Aufnahme von verzweigtkettigen Aminosäuren, deren Konzentration dann im Blutplasma, im Vergleich zu den anderen Aminosäuren, überproportional sinkt. Glucagon hingegen steigert vor allem in der Leber die Aufnahme von Alanin, Serin und ähnlichen kleinen Aminosäuren und deren Umwandlung in Harnstoff und Glukose.

Glukokortikoide, wie zum Beispiel Cortisol, verstärken den Proteinabbau im Skelettmuskel und erhöhen die Konzentration der Aminosäuren im Blutplasma. Adrenalin wirkt zwar nicht so stark katabol wie die Glukokortikoide, es erhöht aber die Zufuhr glukosebildender Aminosäuren in die Leber...

Aminosuren Formeln 425

Aminosäuren sind die Bausteine sämtlicher Peptide und Proteine und haben darüber hinaus zahlreiche weitere Funktionen im Stoffwechsel. Für die Proteinsynthese sind 21 Aminosäuren erforderlich.

Erst seit einigen Jahren ist bekannt, dass auch Selenocystein eine proteinogene Aminosäure ist, da Sie für die Bildung einiger Proteine benötigt wird.


Einstufung der Aminosäuren

Einige Aminosäuren können vom Organismus selbst gebildet werden, sie werden als nicht essenzielle Aminosäuren bezeichnet. Essenzielle Aminosäuren müssen obligat mit der Nahrung zugeführt werden. Dazwischen gibt es eine Gruppe von Aminosäuren, die üblicherweise aus anderen Aminosäuren gebildet werden können. Unter bestimmten Umständen, z. B. bei metabolischem Stress, ist die endogene Bildung der Aminosäuren aber nicht ausreichend zur Bedarfsdeckung des Organismus. Auch bei Frühgeborenen ist die Fähigkeit zur Aminosäurensynthese noch nicht ausgereift.

 

1. Essenzielle Aminosäuren

  • Histidin
  • Isoleucin
  • Leucin
  • Valin
  • Lysin
  • Methionin
  • Phenylalanin
  • Threonin
  • Tryptophan

2. Nicht essenzielle Aminosäuren

  • Alanin
  • Asparaginsäure
  • Glutaminsäure
  • Serin

3. Bedingt essenzielle Aminosäuren

  • Arginin
  • Cystein
  • Glutamin
  • Glycin
  • Prolin
  • Tyrosin

 

Bei Asparagin ist es strittig, ob es sich um eine bedingt essenzielle oder nicht essenzielle Aminosäure handelt.

Zu den Aminosäuren wird in der Regel auch Taurin gezählt, obwohl streng genommen Taurin keine Aminosäure ist, sondern eine Aminoethansulfonsäure. Die „Aminosäure“ Taurin hat aber zahlreiche wichtige Funktionen im Stoffwechsel und ist insbesondere auch für die Hirnentwicklung bei Säuglingen von zentraler Bedeutung.

Neben den proteinogenen Aminosäuren gibt es auch nichtproteinogene Aminosäuren. Diese sind nicht in Proteinen zu finden, sondern liegen meist in freier Form vor. Beispiele für solche Aminosäuren sind Ornithin und Citrullin, die im Harnstoffzyklus eine zentrale Rolle spielen, d. h. sie sind an der Ammoniakentgiftung beteiligt.

 

Aus Aminosäuren entstehen Peptide

Ein Beispiel für die Bildung von Tripeptiden ist Glutathion, das für die Regulierung des Zellstoffwechsels und des antioxidativen Schutzes wesentlich ist. Glutathion wird aus den Aminosäuren Cystein, Glutaminsäure und Glycin gebildet.

Ein weiteres Beispiel für Tripeptide ist Kreatin, das aus den Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin entsteht.

Auch viele Hormone wie Insulin, Glucagon, Angiotensin II und ADH sind Peptide.

 

Weitere Funktionen der Aminosäuren

  • Aminosäuren können als Energielieferanten dienen. Dies betrifft vor allen Dingen Glutamin, Glutamat und Aspartat. Diese Aminosäuren sind Energiesubstrate für die Schleimhautzellen des Magen-Darm-Trakts und der Immunzellen.

  • Manche Aminosäuren sind Ausgangssubstanzen für die Bildung von Neurotransmittern und biogenen Aminen oder fungieren selbst als Neurotransmitter:

    Aminosäuren, die als Botenstoffen dienen:

    • Glutamat (Glutaminsäure)
    • Glutamat (Glutaminsäure)
    • Aspartat

    Aminosäuren als Vorstufen von Neurotransmittern:

    • Aus der Aminosäure Histidin entsteht Histamin
    • Die Aminosäure Tryptophan ist Ausgangssubstanz für die Bildung von Serotonin.
    • Die Aminosäure Tyrosin ist Vorläufer der Katecholamine und Schilddrüsenhormon

 

  • Aminosäuren sind auch Ausgangssubstanzen für gasförmige Botenstoffe wie Stickstoffmonoxid und Schwefelwasserstoff.

  • Aminosäuren sind wichtige Quellen für Sulfatgruppen, speziell Methionin und Cystein. Sie sind Quellen für Methylgruppen (Methionin) und für Aminogruppen, z. B. Glutamin und Asparagin.

  • Aminosäuren sind auch an der Regulierung des Säure-Basen-Haushalts beteiligt (Glutamin, Glutamat).

 

Alle Aminosäuren müssen verfügbar sein

Da die Aminosäuren, wie bereits erwähnt, Bausteine sämtlicher Proteine sind, muss eine ausreichende Verfügbarkeit aller Aminosäuren sichergestellt sein. Dazu gibt es im Organismus einen Pool freier Aminosäuren, der gespeist wird durch die Nahrungsproteine sowie durch den Abbau körpereigener Proteine. Im Organismus herrscht ein sehr effektives Aminosäuren-Recycling.

Für den Aufbau der Proteine ist ein bestimmtes Aminosäurenmuster erforderlich. Das Aminosäuren-Muster der Nahrungsproteine weicht allerdings mehr oder weniger von dem des Körpers ab.

 

Die limitierende Aminosäure bestimmt die Qualität des Nahrungsproteins

Der biologische Wert eines Nahrungsproteins wird durch die limitierende Aminosäure bestimmt, d. h. durch den Gehalt einer essenziellen Aminosäure. Getreideproteine von Weizen, Roggen und Reis enthalten relativ wenig Lysin. Die Proteine der Hülsenfrüchte sind methioninarm und bei Mais ist Tryptophan die limitierende Aminosäure.
Die Proteinträger haben also unterschiedliche limitierende Aminosäuren, die aber durch eine geeignete Kombination verschiedener Proteine ausgeglichen werden kann. Es ist also nicht immer der Eiweißgehalt eines Nahrungsmittels entscheidend, sondern vor allem der Gehalt an einer limitierenden Aminosäure.

 

Aminosäurenmangel: Ursachen

Probleme mit der Aminosäuren-Versorgung ergeben sich also durch eine einseitige unausgewogene Ernährung sowie durch Störungen der Aminosäurenaufnahme im Darm. Ein Mehrverbrauch und ein daraus resultierender Engpass einzelner Aminosäuren sind bei vielen Krankheiten zu beobachten, z. B. bei Infektionen, Entzündungen, Tumorerkrankungen etc.

 

Aminosäuren nicht unkontrolliert einnehmen

Aminosäuren sollten nur dann supplementiert werden, wenn zuvor eine Aminosäurenbestimmung im Plasma/ Serum durchgeführt wurde, da eine ungezielte Einnahme von Aminosäuren zu sogenannten Aminosäuren-Imbalancen führen kann, wodurch es dann möglicherweise zu Stoffwechselstörungen kommt. Beispielsweise kann die Aufnahme einzelner Aminosäuren in die Zelle durch einen Überschuss anderer Aminosäuren gestört werden. Es gilt also der Grundsatz: erst messen, dann supplementieren.

 

 

 

 

Aminosuren

Zum Thema Aminosäuren werden regelmäßig zahlreiche Studien publiziert. Bei den meisten geht es um biochemische oder zellbiologische Fragestellungen. Welche Erkenntnisse sind wichtig für die ärztliche Praxis?

  • Wissenschaftler aus Finnland und Italien untersuchten die Konzentrationen verschiedener Aminosäuren und die Telomerlänge von Leukozyten. Dabei wurde nachgewiesen, dass bei Männern ein inverser Zusammenhang bestand zwischen der Phenylalaninkonzentration und der Telomerlänge. Offensichtlich können erhöhte Phenylalaninkonzentrationen den zellulären Alterungsprozess beschleunigen.

  • Forscher aus Polen fanden bei Migränepatienten im Vergleich zu einer Kontrollgruppe erhöhte Histidinkonzentrationen.

  • Wissenschaftler der Universität Prag konnten nachweisen, dass eine erhöhte Zufuhr von verzweigtkettigen Aminosäuren die Insulinsensivität bei Veganern nachteilig beeinflusste. In dem Versuch wurden über einen Zeitraum von drei Monaten in einer Versuchsgruppe Aminosäuren verabreicht: bei Frauen 15 Gramm verzweigtkettige Aminosäuren und bei Männern 20 Gramm. Die Aminosäurengabe führte bei Mischköstlern zu einer vermehrten Expression lipogener Gene. Das heißt, die Fettbildung im Organismus wurde gefördert. Bei Veganern verschlechterte sich, wie bereits erwähnt, die Insulinsensitivität. Man sollte also vorsichtig sein mit einer unkontrollierten hoch dosierten Einnahme von verzweigtkettigen Aminosäuren.

  • Wissenschaftler aus Canada und der Schweiz publizierten im Februar 2017 einen Fachartikel über die Bedeutung von Serin für das Immunsystem. Sie konnten nachweisen, dass Serin für eine optimale T-Zell-Expansion benötigt wird und somit eine wichtige Bedeutung für die Funktionsfähigkeit des Immunsystems hat.

  • Bei der Untersuchung über ernährungsmedizinische Aspekte der mediterranen Kost wurde auch nachgewiesen, dass ein Anstieg der Plasma-Tryptophankonzentration signifikant mit einem verminderten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen assoziiert war.

  • Wissenschaftler aus dem Iran konnten nachweisen, dass eine Supplementierung von zwei Gramm Arginin pro Tag die körperliche Leistungsfähigkeit bei Fußballspielern im Alter zwischen 16 und 35 Jahren verbessert.

  • Eine Metaanalyse chinesischer Wissenschaftler hat ergeben, dass Glutamin effektiv die Entzündungsantwort und die Permeabilität der Darmmukosa bei Patienten nach bauchchirurgischen Eingriffen beeinflusste. Durch die Glutaminsupplementierung wurden z.B. die Spiegel von CRP, TNF-Alpha und Interleucin-6 vermindert.

  • Eine Wissenschaftlergruppe aus China konnte nachweisen, dass es bei einem akuten Schlaganfall zu deutlichen Veränderungen der Aminosäurenkonzentrationen kam. Als besonders aussagekräftiger Biomarker erwiesen sich die Konzentrationen aus Tyrosin, Tryptophan und Laktat.

  • Forscher aus den Niederlanden konnten nachweisen, dass die Glutaminkonzentrationen im Blutplasma nach herzchirurgischen Eingriffen signifikant niedriger waren als vor der Operation. Sie fanden eine Korrelation zwischen den präoperativen Glutaminspiegeln und einer positiven Kultur nach den herzchirurgischen Eingriffen.

  • Bei Patienten mit Herzinsuffizienz konnte durch eine Taurinsupplementierung  (2 mal 500 mg) über zwei Wochen eine deutliche Besserung der körperlichen Leistungsfähigkeit bei Herzinsuffizienzpatienten nachgewiesen werden.

  • Australische Wissenschaftler fanden heraus, dass bei übergewichtigen Patienten mit Bluthochdruck die NO-Produktion gestört war. Die Konzentrationen von Nitrat und Nitrit nach Arginingabe waren bei übergewichtigen Hypertonikern deutlich niedriger als bei übergewichtigen Personen mit normalem Blutdruck.

  • Wissenschaftler aus Irland und Australien untersuchten den Effekt einer adjuvanten Tauringabe bei Erstauftreten einer Psychose. Die Tauringabe verbesserte nicht die Hirnleistungsfähigkeit, schien aber die Psychopathologie bei Patienten mit neu auftretender Psychose zu verbessern.

  • N-Acetylcystein wird aufgrund seiner schleimlösenden und antioxidativen Eigenschaften häufig bei Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen verwendet. In einer Zellkulturstudie konnte nachgewiesen werden, dass die Zugabe von N-Acetylcystein zu mit Tuberkulose infizierten Makrophagen nicht nur den oxidativen Stress verminderte, sondern auch einen deutlichen antibiotischen Effekt hatte.


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Organe Aminosuren 320Es ist schon länger bekannt, dass die Plasmaspiegel verschiedener Aminosäuren mit einer Stoffwechselfehlregulation bei Übergewicht und Typ-2-Diabetes assoziiert sind. Wissenschaftler aus den Niederlanden untersuchten bei 20 Patienten, die sich einer großen Bauchoperation unterziehen mussten, die Aminosäurenkonzentrationen aus verschiedenen Blutgefäßen im Eingeweidebereich.

Glutamin wurde in einem größeren Umfang vom Dünndarm aufgenommen. Die niederländischen Forscher konnten auch eine Extraktion von Glutamin von Seiten des Dickdarms nachweisen, die aber um den Faktor sechs geringer war als im Dünndarmbereich.

Der Dünndarm gab auch weitaus größere Mengen Citrullin an die Blutbahn ab als der Dickdarm. Die einzige Aminosäure, die vom Dickdarm freigesetzt wurde, war Alanin.

Interessanterweise zeigte die Leber eine kleine aber signifikante Aufnahme von Citrullin aus der Zirkulation. Möglicherweise kann das hepatische Citrullin zur Neubildung von Arginin verwendet werden, allerdings ist der Citrullinstoffwechsel der Leber noch weitgehend unerforscht.

Von den Nieren wurde eine deutliche Freisetzung von Serin und Alanin in die Zirkulation festgestellt, ebenso eine kleine aber statistisch signifikante Freisetzung von Tyrosin. Von der Milz wurde Taurin in die Blutbahn abgebeben.

Zusammenfassend belegen die Daten der niederländischen Studie, dass der Glutamin-Citrullin-Stoffwechselweg im menschlichen Dünndarm abläuft, aber nicht im Dickdarmbereich. Auch die signifikante Taurinfreisetzung von Seiten der Milz ist als bemerkenswerter Befund zu werten.

Referenz:
Evelien P. J. G. Neis,  S. Sabrkhany et al.: Human splanchnic amino-acid metabolism; Amino Acids, DOI: 10.1007/s00726-016-2344-7

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