Eine Reise durch die Physiologie

IV.       V. Energie- und Stoffwechsel       VI.

Physiologie des Intermediärstoffwechsels, Substratflüsse zwischen Organen

Physiologie des Insulinsystems

Physiologie der 'kontrainsulinären' Hormonsysteme

Metabolischer Status

Energiestoffwechsel des Nervengewebes (Hirnstoffwechsel)

Regulation des Körpergewichts, Bestimmung der Körperzusammensetzung

Metabolische Kontrolle durch das hypothalamische System

Temperaturregulation und Wärmehaushalt, Hypo- und Hyperthermie

Untersuchung der metabolischen Funktionen


Ein funktionierender Stoffwechsel bedingt intakte Regelprozesse. So wird Insulin vermehrt aus dem Pankreas freigesetzt, wenn nach einer Mahlzeit (postprandial) der Blutzuckerspiegel steigt: Dringt Glukose in Betazellen ein, depolarisieren sie, Kalziumkanäle öffnen und Ca++ führt zur Freisetzung gespeicherten Insulins. Dieses wirkt vor allem an Fett- und Muskelgewebe, wo es Zucker und Aminosäuren besser verfügbar macht: Glukosetransporter (GLUT) ermöglichen die Aufnahme von Glukose aus dem Extrazellulärraum, der Blutzuckerspiegel nimmt ab (negative Rückkopplung).

Andere Hormone (wie Glukagon, Adrenalin, Glukokortikoide) treten im postresorptiven Zustand vermehrt auf, um Glukose aus körpereigenen Speichern verfügbar zu machen, z.B. für das Gehirn; Glykogen wird in der Leber abgebaut (Glykogenolyse) und Glukose für andere Gewebe bereitgestellt.

Ist dieser Vorrat verbraucht, schaltet die Leber auf Glukoneogenese aus Glyzerin, Laktat, Aminosäuren und anderen Kohlenhydraten. Im chronischen Hungerzustand - wenn die glukoneogenetischen Substrate versiegen - bildet die Leber schließlich aus Fettsäuren Ketonkörper, die dem Gehirn als "Notbrennstoff" dienen. Der Nachteil ist eine metabolische Azidose (Azetessigsäure, Hydroxybuttersäure), die kompensiert werden muss.

Das Gehirn ist ziemlich konstant durchblutet: Autoregulation stabilisiert die zerebrale Perfusion bei Blutdruckschwankungen. Die Gehirngefäße reagieren allerdings auf veränderten CO2-Partialdruck: Hypokapnie reduziert die Perfusion (starke Hyperventilation kann zu Ohnmacht führen), Hyperkapnie hingegen weitet die Hirngefäße und steigert die Durchblutung.

Der Energieumsatz sagt etwas über den metabolische Status aus. Die Messung des Energieumsatzes erfolgt entweder direkt - über Bestimmung der Wärmeproduktion, was aufwändig ist - oder indirekt durch Quantifizierung des Sauerstoffverbrauchs: Je mehr Energie im Körper umgesetzt wird, desto mehr O2 wird auch konsumiert. Die Umrechnung wird als "kalorisches" oder Energieäquivalent bezeichnet: Bei gemischter Ernährung fallen pro Liter Sauerstoff ≈20 kJ an (unter Ruhebedingungen verbraucht eine erwachsene Person ca. 0,3 l Sauerstoff pro Minute - das entspricht dann ca. 6 kJ Energie).

Die Körperzusammensetzung kann eine wichtige Rolle in Diagnostik und Therapie spielen. Die Skelettmuskulatur bildet als metabolisches Endprodukt Kreatinin - die Kreatininausscheidung gibt einen Hinweis auf die Muskelmasse. Auch ist der Kreatininspiegel eine praktische Bezugsgröße für Urin-Konzentration anderer Stoffe (die Konzentrationswerte sinken mit steigender Wasserausscheidung und umgekehrt).

Den Energiestoffwechsel steuert das Gehirn (Hypothalamus mit Hunger- und Sattheitszentrum) unter Bezugnahme auf periphere Zustandsgrößen (Signale aus dem Darm, Hormone aus dem Fettgewebe usw.). Orexigene (hungerauslösende) und anorexigene (Sattheits-) Faktoren wirken kurz- bis langfristig auf die Steuerung neuraler und humoraler Einflüsse auf die Nahrungsaufnahme.


© H. Hinghofer-Szalkay