Stoffwechsel – Grundlagen, Funktionen und Störungen

Was ist der Stoffwechsel?

Der Stoffwechsel – auch Metabolismus genannt – bezeichnet die Gesamtheit aller biochemischen Reaktionen, die in den Zellen des menschlichen Körpers ablaufen. Diese Prozesse sind lebensnotwendig: Sie wandeln Nährstoffe aus der Nahrung in Energie um, bauen körpereigene Strukturen auf und sorgen für den Abbau und die Ausscheidung von Stoffwechselprodukten. Ohne einen funktionierenden Stoffwechsel wäre kein Leben möglich.

Arten des Stoffwechsels

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Hauptrichtungen des Stoffwechsels:

• Anabolismus (Aufbaustoffwechsel): Hierbei werden einfache Moleküle zu komplexeren Strukturen zusammengebaut, zum Beispiel der Aufbau von Proteinen aus Aminosäuren oder die Speicherung von Glukose als Glykogen. Dieser Prozess verbraucht Energie.
• Katabolismus (Abbaustoffwechsel): Komplexe Moleküle werden in einfachere Bestandteile zerlegt und dabei Energie freigesetzt. Ein bekanntes Beispiel ist die Verbrennung von Glukose zur Energiegewinnung (Glykolyse und Zellatmung).

Beide Prozesse laufen gleichzeitig und in einem fein abgestimmten Gleichgewicht ab.

Teilbereiche des Stoffwechsels

Kohlenhydratstoffwechsel

Kohlenhydrate werden im Darm zu Glukose abgebaut und ins Blut aufgenommen. Insulin, ein Hormon der Bauchspeicheldrüse, reguliert die Aufnahme der Glukose in die Zellen, wo sie zur Energiegewinnung genutzt oder als Glykogen gespeichert wird.

Fettstoffwechsel

Fette (Lipide) dienen als langfristiger Energiespeicher. Im Bedarfsfall werden Fettsäuren aus dem Fettgewebe freigesetzt und in der Betaoxidation zu Acetyl-CoA abgebaut, das anschließend im Citratzyklus zur Energiegewinnung genutzt wird.

Proteinstoffwechsel

Proteine werden zu Aminosäuren abgebaut. Diese dienen als Bausteine für neue Proteine, können aber auch zur Energiegewinnung oder zur Produktion von Glukose (Gluconeogenese) herangezogen werden.

Mineralstoff- und Vitaminstoffwechsel

Vitamine und Mineralstoffe sind unverzichtbare Cofaktoren für viele Stoffwechselreaktionen. Ein Mangel kann zu erheblichen Störungen führen.

Regulierung des Stoffwechsels

Der Stoffwechsel wird durch ein komplexes Zusammenspiel von Hormonen, dem Nervensystem und Enzymen gesteuert. Wichtige Regulatoren sind unter anderem:

• Insulin und Glukagon (Bauchspeicheldrüse): Regulieren den Blutzuckerspiegel
• Schilddrüsenhormone (T3 und T4): Steuern den Grundumsatz und die Stoffwechselgeschwindigkeit
• Adrenalin und Kortisol (Nebenniere): Aktivieren den Stoffwechsel in Stresssituationen
• Leptin und Ghrelin: Regulieren Hunger- und Sättigungsgefühl

Grundumsatz und Gesamtenergiebedarf

Der Grundumsatz (Basal Metabolic Rate, BMR) beschreibt die Energiemenge, die der Körper in vollständiger Ruhe benötigt, um lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzschlag und Körpertemperatur aufrechtzuerhalten. Er macht beim Erwachsenen etwa 60–70 % des Gesamtenergiebedarfs aus. Der Gesamtenergiebedarf ergibt sich aus dem Grundumsatz zuzüglich des Energieverbrauchs durch körperliche Aktivität und die nahrungsinduzierte Thermogenese.

Faktoren, die den Stoffwechsel beeinflussen

• Alter: Mit zunehmendem Alter verlangsamt sich der Stoffwechsel, unter anderem durch den Abbau von Muskelmasse.
• Geschlecht: Männer haben aufgrund eines höheren Muskelanteils in der Regel einen höheren Grundumsatz als Frauen.
• Körperzusammensetzung: Muskelmasse verbrennt mehr Energie als Fettgewebe.
• Ernährung: Art und Menge der Nahrung beeinflussen Stoffwechselprozesse erheblich.
• Körperliche Aktivität: Sport und Bewegung steigern den Energieverbrauch.
• Genetik: Erbliche Faktoren bestimmen die individuelle Stoffwechselrate mit.
• Hormonstatus: Störungen wie Schilddrüsenerkrankungen können den Stoffwechsel verlangsamen oder beschleunigen.

Stoffwechselstörungen

Wenn der Stoffwechsel aus dem Gleichgewicht gerät, kann es zu Stoffwechselerkrankungen kommen. Häufige Beispiele sind:

• Diabetes mellitus: Störung des Kohlenhydratstoffwechsels durch Insulinmangel oder -resistenz
• Fettstoffwechselstörungen (Dyslipidemie): Erhöhte Cholesterin- oder Triglyzeridwerte
• Metabolisches Syndrom: Kombination aus Übergewicht, Bluthochdruck, erhöhtem Blutzucker und veränderten Blutfettwerten
• Gicht: Störung des Purinstoffwechsels mit erhöhtem Harnsäurespiegel
• Phenylketonurie (PKU): Angeborene Störung des Aminosäurestoffwechsels
• Schilddrüsenerkrankungen: Über- oder Unterfunktion der Schilddrüse

Stoffwechsel und Gesundheit

Ein gut funktionierender Stoffwechsel ist die Grundlage für körperliche Leistungsfähigkeit, ein gesundes Körpergewicht und allgemeines Wohlbefinden. Eine ausgewogene Ernährung, regelmäßige körperliche Aktivität, ausreichend Schlaf und die Vermeidung von Dauerstress sind zentrale Faktoren zur Unterstützung eines gesunden Stoffwechsels. Bei Verdacht auf eine Stoffwechselstörung sollte ärztlicher Rat eingeholt werden.

Quellen

1. Löffler, G. / Petrides, P. E. / Heinrich, P. C. (Hrsg.): Biochemie und Pathobiochemie. 9. Auflage. Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2014.
2. World Health Organization (WHO): Noncommunicable diseases – Metabolic risk factors. Verfügbar unter: https://www.who.int/data/gho/data/themes/topics/topic-details/GHO/ncd-risk-factors (Stand: 2024).
3. Berg, J. M. / Tymoczko, J. L. / Stryer, L.: Stryer Biochemie. 8. Auflage. Springer Spektrum, Berlin 2018.