KOHLENHYDRATE | TEIL 2

VERDAUUNG UND STOFFWECHSEL

Auf einen Blick:

In diesem Artikel erwartet dich eine Reise durch die menschliche Verdauung und den Stoffwechsel. Wir verfolgen den Weg der Kohlenhydrate durch den Darm und machen auch einen Abstecher zur Darmflora. Anschließend geht es weiter in den Blutkreislauf. Wir besprechen den Blutzuckerspiegel, das Hormon Insulin und die Aufnahme der Kohlenhydrate in den Zellen, wo sie schließlich abgebaut werden können.

Fotografie: © Eskymaks – stock.adobe.com (bearbeitet)

KOHLENHYDRATE | TEIL 2

VERDAUUNG UND STOFFWECHSEL

Fotografie: © Eskymaks – stock.adobe.com (bearbeitet)

Auf einen Blick

In diesem Artikel erwartet dich eine Reise durch die menschliche Verdauung und den Stoffwechsel. Wir verfolgen den Weg der Kohlenhydrate durch den Darm und machen auch einen Abstecher zur Darmflora. Anschließend geht es weiter in den Blutkreislauf. Wir besprechen den Blutzuckerspiegel, das Hormon Insulin und die Aufnahme der Kohlenhydrate in den Zellen, wo sie schließlich abgebaut werden können.

Wir wissen nun was Kohlenhydrate sind und wo sie vorkommen. Jetzt schauen wir uns an, was mit den Kohlenhydraten im Körper genau passiert. Dazu gehen wir Schritt für Schritt die wichtigsten Stationen der Verdauung und des Stoffwechsels durch.

Bei den Kohlenhydraten haben wir es also im Wesentlichen mit Traubenzucker (Glucose) und Fruchtzucker (Fructose) zu tun. Natürliche Grundnahrungsmittel wie Getreide, Hülsenfrüchte und Kartoffeln liefern uns Stärke. Und die Stärke war ja nichts anderes als lange Ketten, die aus reinem Traubenzucker bestehen. Neben der Stärke spielt auch der Zucker (Saccharose) eine immer größere Rolle in unserer Ernährung. Hierbei handelt es sich um einen Zweifachzucker, der aus einem Teil Traubenzucker und einem Teil Fruchtzucker aufgebaut ist.

DIE VERDAUUNG

Begleiten wir jetzt die Kohlenhydrate auf ihrer Reise durch die Verdauung und den Stoffwechsel. Werfen wir dazu erst einmal einen Blick auf den menschlichen Verdauungskanal.

Die Nahrung wird im Mund zerkleinert und herunter geschluckt. Jetzt rutscht sie langsam die Speiseröhre hinunter und landet im Magen. Dort wird die Nahrung erst einmal gesammelt und für einige Zeit festgehalten. Dabei dehnt sich der Magen aus, was ein zunehmendes Sättigungsgefühl erzeugt.

Anschließend wird die Nahrung nach und nach in kleinen Portionen in den Dünndarm weitergelassen. Hier wird sie mit den Verdauungssäften vermischt, die sogenannte Enzyme enthalten. Enzyme sind Stoffe, die chemische Reaktionen auslösen können und im ganzen Körper vorkommen. Die Verdauungsenzyme haben die Aufgabe, die Nährstoffe in ihre Grundbausteine zu zerlegen. Denn nur diese können anschließend von den Zellen der Darmwand überhaupt aufgenommen werden.

Die Stärke besteht wie gesagt aus langen Traubenzuckerketten. Diese Ketten werden nun von den Enzymen schrittweise aufgespalten, bis nur noch einfacher Traubenzucker übrig bleibt. Das gleiche passiert mit dem Zucker, der wieder in einfachen Traubenzucker und Fruchtzucker zerlegt wird.

Was passiert eigentlich, wenn Kohlenhydrate nicht vollständig verdaut werden? Ein gutes Beispiel dafür ist die Milchzuckerunverträglichkeit (Lactoseintolleranz). Der Milchzucker (Lactose) ist ein besonderer Zweifachzucker, der ein ganz bestimmtes Enzym (Lactase) benötigt, um aufgespalten zu werden. Fehlt dieses Enzym (Lactasemangel), bleibt der Milchzucker intakt und kann somit auch nicht von den Darmzellen aufgenommen werden. Also wandert er unverdaut den ganzen Dünndarm hinunter und landet schließlich im Dickdarm.

Im Dickdarm lebt der Großteil unserer Darmbakterien (die Darmflora), die ihre eigenen Enzyme herstellen können und kein Problem damit haben, den Milchzucker abzubauen. Dabei werden jedoch eine Menge unangenehmer Nebenprodukte gebildet, was zu Blähungen, Bauchschmerzen und anderen Beschwerden führen kann.

Die Milchzuckerunverträglichkeit ist übrigens keine Krankheit, sondern für die meisten Menschen auf der Welt etwas ganz Normales. Ursprünglich nahm der Mensch ja nur im Säuglingsalter Milch zu sich. Danach spielte sie praktisch keine Rolle mehr in der Ernährung. Daher wird auch die Bildung der Lactase recht früh eingestellt, weil sie ganz einfach nicht mehr gebraucht wird.

Im europäischen Raum gewöhnte man sich jedoch im Laufe der Zeit an den Konsum von Rindermilch. Dabei kam es zu einer genetischen Anpassung, welche dem Körper erlaubt, bis in das Erwachsenenalter hinein weiter Lactase herzustellen. Mit zunehmendem Alter kann dies aber auch wieder nachlassen und dann stellt sich erst spät eine Milchzuckerunverträglichkeit ein. In diesem Fall bleibt einem nichts anderes übrig, als auf Frischmilch zu verzichten und stattdessen gereifte Milchprodukte, wie Joghurt und Käse, zu bevorzugen, in denen der Milchzucker zum allergrößten Teil schon abgebaut wurde.

DIE DARMFLORA

Bleiben wir noch für einen kurzen Moment im Dickdarm und bei den Darmbakterien. Die Darmflora ist so ziemlich das spannendste Thema, das die Ernährungsforschung zur Zeit zu bieten hat. Wir begreifen erst seit wenigen Jahren, was für eine enorme Rolle die Darmflora für die Gesundheit und das Wohlbefinden des Menschen spielt. Hier ist ein kurzes und wunderschön illustriertes Video, das einen kleinen Einblick in die Welt der Darmbakterien (oder auch das sogenannte menschliche Mikrobiom) gibt.

Übrigens kommt die Darmflora auf ein Gesamtgewicht von rund 2 kg! Wir haben etwa zehnmal mehr Bakterien im Darm, als eigene Zellen im ganzen Körper. Viele Wissenschaftler sind daher der Meinung, dass wir die Darmflora besser als ein eigenes Stoffwechselorgan betrachten sollten, das sogar lebenswichtige Aufgaben im Körper übernimmt.

Eine gesunde und starke Darmflora macht es zum Beispiel schädlichen Keimen sehr schwierig, sich im Körper auszubreiten. Außerdem ist der Darm unser größtes Immunorgan. Im Darm treten ständig fremde Stoffe in den Körper ein und werden dabei vom Immunsystem streng überwacht. Die Darmbakterien helfen dabei, das Immunsystem zu trainieren und ihm beizubringen Freund von Feind zu unterscheiden.

Mittlerweile ist auch klar, dass die Darmflora eine Vielzahl von Botenstoffen in das Blut abgibt und sich auf diese Weise mit dem ganzen Körper unterhalten kann. Diese Botenstoffe können beispielsweise das Gehirn, das Fettgewebe oder auch den ganzen Stoffwechsel beeinflussen. Über die genaue Wirkung kann man derzeit nur spekulieren. In Tierversuchen ist es aber schon problemlos möglich, allein über die Manipulation der Darmflora das Körpergewicht, das soziale Verhalten oder die Intelligenz von Tieren zu verändern.

Wir werden im Laufe dieses Kurses noch viele Male auf die Darmflora zu sprechen kommen. Wenn du schon einmal mehr über die Darmflora erfahren möchtest und etwas Zeit hast, habe ich hier zum Einstieg einen klasse Radiobeitrag der Sendung “IQ Wissenschaft und Forschung” des Bayerischen Rundfunks für dich.

Kehren wir jetzt erst einmal wieder zu unseren Kohlenhydraten zurück. Diese wurden inzwischen erfolgreich in den oberen Etagen des Darmes in Einfachzucker zerlegt und können jetzt in den Zellen der Darmwand aufgenommen werden.

DER BLUTZUCKERSPIEGEL

Nachdem die Einfachzucker die Darmwand passiert haben, werden sie an das Blut weiter gereicht. Der ganze Darm ist von feinen Blutgefäßen umgeben, welche die Nährstoffe aus der Verdauung aufnehmen und abtransportieren. Alle kleinen Blutgefäße, die nun vom Darm wegziehen, werden in der sogenannten Portalvene gesammelt. Die Portalvene führt anschließend erst einmal in die Leber.

Die Leber ist unser zentrales Stoffwechselorgan. Außerdem ist sie ein wichtiger Nährstoffspeicher. Sie versucht den größten Teil der Nährstoffe aus der Verdauung einzulagern, um sie später kontrolliert und wohl dosiert wieder an das Blut abzugeben. Daher zieht die Leber nun auch den größten Teil des Traubenzuckers aus dem Verkehr. Sie speichert ihn als sogenanntes Glykogen. Dazu wird der Traubenzucker wieder zu einer langen Kette aufgebaut (ähnlich wie die Stärke), welche später schnell wieder aufgespalten werden kann.

Der restliche Traubenzucker wird in den allgemeinen Blutkreislauf weiter gelassen und erhöht nun den Blutzuckerspiegel. Übrigens wird als Blutzucker nur der Traubenzucker (Glucose) im Blut bezeichnet. Er kann anschließend von jeder Zelle im Körper aufgenommen und als Energiequelle genutzt werden.

Der Fruchtzucker kann stattdessen nur in der Leber abgebaut werden. Denn nur die Leber besitzt überhaupt den entsprechenden Transporter (GLUT 5), welcher den Fruchtzucker aus dem Blut in eine Zelle befördern kann. Hier kann der Fruchtzucker anschließend weiter zu Energie abgebaut oder in etwas Nützliches, wie Traubenzucker oder Fett, umgewandelt werden.

Schauen wir uns jetzt den Blutzuckerspiegel genauer an. Je schneller die Kohlenhydrate im Darm verdaut und aufgenommen werden können, desto stärker steigt danach der Blutzuckerspiegel an. Natürliche Grundnahrungsmittel wie Vollkorngetreide und Hülsenfrüchte sind in Ballaststoffe eingepackt, welche die Verdauung wesentlich verlangsamen. Hier haben die Verdauungsenzyme einiges zu knabbern und können den Traubenzucker erst nach und nach freisetzen. Dadurch steigt auch der Blutzuckerspiegel langsam und gleichmäßig an.

Anders sieht es bei raffinierten Kohlenhydraten wie Weißmehl und Zucker aus. Sie enthalten wenig bis gar keine Ballaststoffe mehr und können daher sehr schnell verdaut werden. Bei gesüßten Getränken sind die Kohlenhydrate sogar noch in Wasser gelöst. Dadurch rutschen sie praktisch ungebremst durch den Magen und überflutet den Darm auf einen Schlag mit schnell verdaulichen Kohlenhydraten. Dadurch kommt es dann auch zu einem besonders hohen Anstieg des Blutzuckerspiegels.

Übrigens spielt auch unsere Darmflora eine große Rolle bei der Verdauung der Kohlenhydrate. Der Großteil der Darmflora sitzt zwar im Dickdarm, doch auch der Dünndarm, wo die Nährstoffaufnahme stattfindet, ist mit Darmbakterien besiedelt. Die Darmbakterien stellen eigene Enzyme her, die bei der Spaltung der Kohlenhydrate helfen.

Nun hat jeder Mensch eine einzigartige und oft sehr unterschiedlich zusammengesetzte Darmflora. Das wirkt sich auch auf die Verdauung der Kohlenhydrate und den anschließenden Blutzuckeranstieg aus. So ist es ist möglich, dass zwei Menschen auf die gleiche Mahlzeit mit völlig unterschiedlichen Blutzuckerwerten reagieren. Die Fachzeitschrift CELL hat dazu 2015 eine spannende Studie vorgestellt, in der dieses Phänomen genauer untersucht wurde. Man hat sogar ein kleines Video angefertigt, das die Ergebnisse anschaulich zusammenfasst.

Die Menschen unterscheiden sich also stark in ihrem Lebensstil, in ihrer körperlichen Fitness, in ihrer Genetik und vor allem in ihrer Darmflora. Und das wirkt sich auch ganz erheblich darauf aus, wie gut oder schlecht Kohlenhydrate im Körper verstoffwechselt werden. In den nächsten Artikeln werden wir das alles noch viel weiter vertiefen.

Kommen wir wieder zum Blutzucker zurück. Der Traubenzucker muss jetzt nur noch aus dem Blut in die Zellen gelangen, um dort als Energiequelle zur Verfügung zu stehen. Doch dazu wird ein ganz bestimmtes Hormon gebraucht: Das Insulin.

INSULIN – DAS SPEICHERHORMON

Hormone sind nichts anderes als Botenstoffe, die den Zellen sagen, was sie tun sollen. Dazu docken sie an den Zellen an, um ihre Botschaft zu übermitteln. Das Insulin wird nach dem Essen ausgeschüttet und teilt den Zellen mit, dass sie ihre “Tore” öffnen dürfen, um Nährstoffe aus dem Blut aufzunehmen. Ohne Insulin würde der Traubenzucker also vor geschlossenen Türen stehen und nicht in das Innere der Zelle gelangen.

Dieser Vorgang hört sich vielleicht umständlich an. Trotzdem ist er sehr wichtig, denn der Blutzuckerspiegel muss vom Körper gut reguliert werden. Es gibt Zellen, die ausschließlich auf Traubenzucker als Energiequelle angewiesen sind. Daher darf uns der Traubenzucker im Blut auch niemals ausgehen. Sinkt der Blutzuckerspiegel zu stark ab, wird man müde, unruhig und hungrig. Bei ernsthafter Unterzuckerung kann man sogar das Bewusstsein verlieren und einen Schock erleiden (was bei gesunden Menschen eher selten vorkommt). Die Zellen dürfen sich daher nicht nach Belieben am Blutzucker bedienen und der ganze Vorgang muss gut kontrolliert werden. Das Insulin spielt dabei die entscheidende Rolle.

Die Bauchspeicheldrüse ist das Organ, welches das Insulin herstellt. Sie misst ständig den Blutzuckerspiegel und merkt schnell, wenn dieser nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit steigt. Anschließend schüttet sie die passende Menge Insulin aus, damit die Zellen damit beginnen können, den Traubenzucker aufzunehmen.

Je stärker und schneller der Blutzuckerspiegel nach einer Mahlzeit steigt, desto mehr Insulin wird benötigt, um den Blutzuckerspiegel wieder zu senken. Sobald sich der Blutzuckerspiegel dann wieder normalisiert hat, wird auch die Insulinausschüttung herunter gefahren.

Das Insulin spielt übrigens nicht nur für den Stoffwechsel der Kohlenhydrate eine wichtige Rolle. Es stimuliert auch die Aufnahme und Speicherung von Eiweißen und Fetten in den Zellen. Daher wird die Ausschüttung von Insulin nicht nur durch Kohlenhydrate angeregt, sondern auch durch die allgemeine Nahrungsaufnahme. Am stärksten ist die Insulinausschüttung jedoch an den Blutzuckerspiegel gekoppelt, weil sie für dessen Regulation unentbehrlich ist.

DER ABBAU DER KOHLENHYDRATE

Der Traubenzucker hat es nun mit Hilfe des Insulins endlich aus dem Blut in die Zellen geschafft. Dort kann er jetzt weiter zu Energie verbrannt werden. Im Prinzip tun wir dabei nichts anderes, als die Photosynthese rückgängig zu machen.

Über die Atmung schaffen wir ständig frischen Sauerstoff heran. Dieser wird gebraucht, um den Traubenzucker zu verbrennen. Also genauso wie bei einem echten Feuer. Allerdings findet der ganze Verbrennungsprozess nur sehr viel langsamer statt. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxid, welches wir wieder ausatmen, sowie Wasser, welches in unseren Wasserhaushalt übergeht und letztlich über die Nieren ausgeschieden wird. Die Energie, die dabei freigesetzt wird, können wir schließlich dazu verwenden, um unseren eigenen Energiebedarf zu decken und unsere Körperwärme aufrecht zu erhalten.

Die Leber und Muskeln sind übrigens die einzigen Organe, welche den Traubenzucker als Glykogen speichern können. Dabei wird er wie gesagt wieder zu langen Ketten aufgebaut, die sich schnell wieder aufspalten lassen. Auf diese Weise kann der Körper zwischen 300 und 500 g Traubenzucker als Vorrat anlegen. Umgerechnet sind das gerade mal 1200 bis 2000 kcal. Zum Vergleich: Der durchschnittliche Kalorienverbrauch eines erwachsenen Menschen liegt bei 2000 bis 2400 kcal am Tag.

Wenn Traubenzucker als Glykogen gespeichert wird, muss aus chemischen Gründen auch immer die vierfache Menge an Wasser mit eingelagert werden. Daher besteht ein beliebter Diättrick darin, die Glykogenspeicher durch eine streng kohlenhydratarme Ernährungsweise zu leeren. Dabei wird auch das ganze Wasser wieder freigesetzt (rund 2 Liter) und man kann innerhalb weniger Tage gut 2 bis 3 kg Gewicht auf der Waage verlieren. Das hat natürlich nicht das geringste mit Fettabbau zu tun, gibt aber eine eindrucksvolle Schlagzeile her (Verlieren Sie 3 kg schon in der ersten Woche!). Ein Kilogramm Fettgewebe enthält dagegen ganze 7000 kcal. Da gibt es also einiges an Energie zu verbrennen. Daher geschieht echter Fettabbau auch eher langsam und stetig.

Aber zurück zum Glykogen: Die Muskeln legen ihre Glykogenreserven nur für den Eigenbedarf an. Stattdessen kann die Leber ihren Traubenzucker auch wieder an das Blut abgeben. Daher gehört es zu ihren Hauptaufgaben, den Blutzuckerspiegel zu regulieren. Einerseits bewahrt sie uns nach einer Mahlzeit vor einer Überzuckerung, indem sie sehr viel Traubenzucker aus dem Verkehr zieht und zwischenspeichert. Andererseits schützt sie uns in Nüchternphasen (zum Beispiel nachts wenn wir schlafen) vor einer Unterzuckerung, indem sie den Blutzuckerspiegel durch den Abbau ihrer eigenen Glykogenreserven aufrecht erhält. Daher reagiert die Leber auch sehr empfindlich auf den Insulinspiegel, der ihr verrät, was gerade im Körper los ist und was sie zu tun hat.

Damit hast du jetzt einen guten Überblick über den Stoffwechsel der Kohlenhydrate. Diesen wirst du brauchen, wenn wir uns im nächsten Artikel anschauen, was dort alles schief gehen kann.

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