Protein

Eiweiß oder auch Protein genannt ist mit der wichtigste Baustein im menschlichen Körper. Für den Eiweißstoffwechsel werden 20 Aminosäuren benötigt, wovon 8-9 essentiell sind, d.h. sie können vom Körper nicht selbst hergestellt werden und müssen regelmäßig zugeführt werden. 

Eiweiß besteht aus langkettigen Aneinanderreihungen von Aminosäuren, die mit Peptidverbindungen verknüpft sind. Die meisten Proteine sind Ketten von 100 bis 300 Aminosäuren, das größte bekannte Protein besteht aus einer Kette von über 30.000 Aminosäuren und ist in den Muskelzellen zu finden, das Titin. Es gibt Proteine die wasserlöslich sind, als auch Proteine die fettlöslich sind.

Proteine setzen sich aus Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammen. Sie befinden sich in jeder Zelle und machen mehr als die Hälfte des menschlichen Trockengewichtes (7-13 kg) aus. Muskeln, Hirn, Haare oder Haut bestehen überwiegend aus Proteinen. Neben Baustofffunktionen (z.B. in den Knochen und Organen) übernehmen sie auch Transportfunktionen (z.B. im Blut für den Nährstofftransport), Strukturfunktionen (z.B. Haare, Haut, Kollagen), Kontraktionsfunktion (z.B. bei der Muskelbewegung), Schutz und Abwehrfunktion (z.B. beim Aufbau von Antikörpern und Gerinnungsfaktoren) und bei dem Aufbau der Körperflüssigkeiten (z.B. Blut und Sperma).

Die essentiellen Aminosäuren sind:

• Isoleucin
• Leucin
• Lysin
• Methionin
• Phenyl­alanin
• Threonin
• Tryptophan
• Valin
• sowie für Säuglinge Histidin

Die nicht essentiellen Aminosäuren sind:

• Alanin
• Arginin
• Asparagin
• Asparagin­säure
• Cystein
• Glutamin
• Glutamin­säure
• Glycin
• Prolin
• Serin
• Tyrosin

Durch den Eiweißstoffwechsel werden zugeführte Eiweiße für den körpereigenen Aufbau von unterschiedlichen Proteinen umgewandelt. Dies sind z.B. Strukturproteine (Keratin der Haare), Transportproteine (Hämoglobin des Blutes), Rezeptorproteine, immunaktive Proteine (Immunglobulin), Peptidhormone (Insulin der Bauchspeicheldrüse), Enzyme (Lipasen, Protesten), sowie DNA und RNA. Weiterhin bilden Aminosäuren wichtige Vorstufen bei z.B. Gallensäure, Serotonin oder Histamin. Der Körper verwendet Aminosäuren in ca. 25.000 verschiedenen Synthesen von Proteinen. Es gibt wasserlösliche kugel- oder birnenförmige Proteine (z.B. Eiklar) und fadenförmige unlösliche Proteine (z.B. Keratin oder Kollagen).

Die Aminosäurenzusammensetzung unterscheidet sich bei tierischer und pflanzlicher Ernährung und hat unterschiedliche Bioverfügbarkeiten. Tierische Proteine beinhalten alle essentiellen Aminosäuren und mit 200 g Fleisch, Fisch oder Käse und einige Scheiben Brot ist der tägliche Bedarf gedeckt.

Die Nationale Verzehrsstudie II von 2008 hat eine durchschnittliche Aufnahme von 85 g Eiweiß pro Tag bei Männern und 64 g bei Frauen ermittelt. Mit diesen Werten ist von einer ausreichenden Versorgung mit Eiweiß auszugehen, bevorzugt in Fleisch- und Wurstwaren, Käse- und Milchprodukten und Brot. Nur ca 10% der Männer und 15% der Frauen lagen unterhalb der DGE-Empfehlung.

• Baustoff von Zellen, Gewebe, Organe, Knochen
• Regulierung der Enzymbildung
• Regulierung des Stoffwechsels und der biochemischen Prozesse im Körper
• Regulator des Herz-Kreislauf-Systems
• Bildung von Vorstufen von Hormonen und Neurotransmitter
• Aufbau des Immunsystems und seinen Antikörpern
• Herstellung der Gerinnungsfaktoren im Blut
• und als Reserve dienen sie zur Energiegewinnung in Hungerzeiten

Beispielhafte Wirkung einzelner Aminosäuren:

• Arginin, Tryptophan und Phenylalanin spielen eine wichtige Rolle im Hormonhaushalt, Schlaf-Wach-Rhythmus und der Synthese von Neurotransmittern
• Glutamin und Glutaminsäure dienen zur Stressbewältigung und stärken die generelle psychische Verfassung und Hirnleistung

• Fleisch
• Fisch
• Käse
• Eier
• Hülsenfrüchte
• Nüsse
• Getreide
• Vollkornnudeln
  

Die biologische Wertigkeit eines Nahrungseiweiß ist abhängig vom sogenannten Aminosäurenprofil. Damit ein Nahrungseiweiß optimal verwertet werden kann, müssen alle 8-9 essentiellen Aminosäuren in einer bestimmten Menge vorhanden sein. Mangelt es in der Zusammensetzung an einer oder mehrerer Aminosäuren, so bezeichnet man diese als limitierende Aminosäure(n). 

In einem Lebensmittel tierischem Ursprung sind meist alle essentiellen Aminosäuren in bedarfsgerechter Menge vorhanden, die biologische Wertigkeit ist also sehr gut.

Bei pflanzlichen Eiweißen ist die Situation eine andere, denn bei Ihnen fehlt es meist an einer oder mehreren Aminosäuren. So ist Getreide gut mit Methionin angereichert, aber wenig mit Lysin, Threonin und Tryptophan. Dagegen sind Hülsenfrüchte mit weniger Methionin aber mehr mit Threonin und Tryptophan versorgt.

Der Körper scheidet den Anteil an Aminosäuren wieder aus, den er aufgrund einer geringen biologische Wertigkeit nicht verstoffwechseln kann, wenn also z.B. immer dieselbe Eiweißquelle gegessen wird. Als Leitwert wurde das Ei mit einer biologischen Wertigkeit von 100 angesetzt, d.h. die Proteine werden sehr gut aufgenommen. Anbei stellt die Tabelle ausgewählte Lebensmittel und ihre biologische Wertigkeit dar, sowie den Effekt, dass mit einer ausgewählten Kombination von Lebensmitteln sich die biologische Wertigkeit erhöhen lässt. Dies bedeutet, dass dem Körper mengenmäßig weniger Proteine zugeführt werden muss, um dieselbe Menge an körpereigenen Protein zu synthetisieren. Gut ergänzen sich pflanzliche Lebensmittel wie Kartoffel, Getreide oder Hülsenfrüchte mit Milch, Fleisch, Eiern oder Fisch. Keinen biologischen Ergänzungswert bringen Kombinationen aus z.B. Getreide mit Soja oder Hülsenfrüchte mit Kartoffeln.

DGE

Referenzwerte der Deutschen Gesellschaft für Ernährung. Die DGE unterscheidet zwischen Kindern, Männern, Frauen, Schwangeren, Stillenden  - bitte im Einzelfall prüfen

0,8-1 g / kg Körpergewicht und Tag (gilt für die essentiellen Aminosäuren)

NährstoffAllianz

Dosierungsempfehlung der NährstoffAllianz

1 g / kg Körpergewicht und Tag (gilt für die essentiellen Aminosäuren)

Jeder Mensch hat je nach täglicher Arbeit, eventuellen Vorerkrankungen oder gerade erlebten Knochenbrüchen, Verbrennungen oder Hautleiden einen unterschiedlichen Eiweißbedarf. Dieser wird mittels der Stickstoffbilanz ermittelt aus der Differenz zwischen der Stickstoffaufnahme über die Nahrung und der Gesamtstickstoffausscheidung über Urin, Kot, Haut, Haare und Schweiß. Da dies sehr aufwändig ist, werden meist in einer Blut- oder Urinuntersuchung die vorhandenen Eiweißgruppen ermittelt.

Proteinbestimmung im Blut:

Die Proteine werden im Serum nach ihren verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst und mittels der Serumelektrophorese bestimmt. Dies sind die Serumalbumine (Referenzbereich für Erwachsene: 3,5-5 g/dl), die Globuline (2-2,5 g/dl) und die Fibrinogene (0,2-0,45 g/dl).

Das Gesamteiweiß (Referenzwert für Erwachsene: 6,6-8,3 g/dl) wird als Konzentration aller im Blut vorkommenden Proteine ermittelt.

Inzwischen gibt es auch für die einzelnen Aminosäuren eigene Referenzwerte, wie z.B. für Tryptophan, Lysin, etc.. Mittels Kapillarblutanalyse lassen sich die Werte von allen 20 Aminosäuren ermitteln. Allerdings ist es schwer, wenn ein Mangel für eine Aminosäure ermittelt wurde, seine Ernährung für die Beseitigung dieses Aminosäurenmangels umzustellen, da die meisten Nährstoffangaben für Lebensmittel nur die Gesamtproteinmenge angeben. Abhilfe schafft hier die gezielte Supplementation mit einer Aminosäure für eine bestimmte Zeit, bis der gewünschte Wert wieder erreicht wurde.

Nahrungsergänzungen gibt es z.B. als Milcheiweißproteine (alle essentiellen Aminosäuren enthalten) oder als vegetarische Proteine (z.B. Hanf, Soja, Reis, Erbsen) sowie als einzelne Aminosäuren zur gezielten Behandlung eines Mangels. Bei einer annähernd ausgewogenen Ernährung ist eine Nahrungsergänzung mit Proteinen für den gesunden Durchschnittsmenschen eher überflüssig.

Eiweißmangel tritt vorwiegend in Entwicklungsländern bei Kindern auf.

Bei älteren Menschen kann es aufgrund von Appetitlosigkeit zu einem Eiweißmangel kommen, so daß das Immunsystem und die Wundheilung sich verschlechtert. Durch die auftretende Muskelschwäche erhöht sich das Sturzrisiko.

Nach einer Operation, einem Dekubitalleiden (Geschwürbildungen der Haut), Tumorerkrankungen oder Verbrennungen besteht ein deutlich erhöhter Eiweißbedarf.

Menschen, die aufgrund einer Magenverkleinerung nur noch geringere Mengen an Nahrung aufnehmen können, sollten ihre täglich aufgenommene Eiweißmenge überprüfen und ggf. mit einem Eiweißshake ergänzen.

Menschen mit hohem Fleisch-, Fisch-, aber auch Hülsenfrüchteverzehr haben durch die erhöhte Purinbelastung oftmals einen erhöhten Harnsäurespiegel, welcher das Risiko für Gicht beträchtlich erhöht. Basenbildner wie (grünes) Gemüse, Salat und Obst reduzieren dieses Risiko und sollte Bestandteil einer ausgewogenen Ernährung sein. 

Mangelerscheinungen:

Folgende Symptome können auf einen Eiweißmangel hindeuten:

• verminderte Haarpigmentierung
• Haarausfall
• Wachstumsverzögerung
• Lebervergrößerung
• Muskelschwäche
• Apathie
• Fettleber
• Ödeme
• Gewichtsverlust bei gleichbleibender Kalorienzufuhr
• Zahnfleischschwund
• Kwashiorkor (Hungerbauch, hervorgerufen durch Einlagerung von Wasser)
• andauernder Eiweißmangel führt zum Tod

Osteoporose

Es findet auch in den Knochen ein permanenter Auf- und Abbau von Knochengewebe statt, wofür Proteine benötigt werden. Etwa die Hälfte des Knochenvolumens und ein Drittel der Knochenmasse besteht aus Kollagen und anderen Strukturproteinen. Für eine gute Knochengesundheit und der Vorbeugung von Osteoporose ist die Zuführung von ausreichend Proteinen Voraussetzung (Vitamin D, Vitamin K2, Magnesium und Kalzium) [1].

Übergewicht

In Studien konnte der sättigende Effekt von Eiweiß nachgewiesen werden [2]. Der beste Effekt wird bei einer Eiweißaufnahme von mehr als 30 g / Mahlzeit erzielt und hielt am längsten an. Diese Tatsache wird bei Gewichtsreduktionen z.B. durch Eiweißshakes genutzt. Proteinreiche Nahrung erhöht die Aktivität des Sättigungshormons Leptin, welches den Appetit und somit die Nahrungsaufnahme hemmt [3].

Bluthochdruck

Die Supplementierung von Milchproteinen bei leichtem oder starkem Bluthochdruck senkt den systolischen und diastolischen Wert sowohl bei normal- als auch bei stark übergewichtigen Menschen. Milchpeptide sind hierbei wahrscheinlich ausschlaggebend für die Hemmung des Blutdruckes [4] [5] .

Störungen im Aminosäurestoffwechsel

Inzwischen sind über 70 angeborene, also vererbte Störungen bekannt. Dabei kommt es u.a. zu unzureichendem Abbau von Aminosäuren, die sich dann im Körper ablagern und Schädigungen hervorrufen. Beispielsweise verhindert die Phenylketonurie den Abbau der Aminosäure Phenylalanin. Diese sammelt sich im Körper an und stört beim Kind die Entwicklung des Gehirns. Unbehandelt führt eine Phenylketonurie zu schweren geistigen Behinderungen. Therapien für Aminosäurestoffwechselerkrankungen setzen meist bei einer gezielten Vermeidung der betreffenden Aminosäure in der Nahrungsaufnahme an.

“Zu viel Eiweiß schädigt die Nieren”. Eine Nierenschädigung aufgrund erhöhten Eiweißkonsums wurde mehrmals in Langzeitstudien widerlegt [6] [7].

“Sportler müssen Eiweißpulver zusätzlich zu sich nehmen”: Für den Breitensportler ist in der Nahrung ausreichend Protein vorhanden und es bedarf keiner zusätzlichen Eiweißshakes. Für Hochleistungsportler mit dem Ziel Muskelmasse aufzubauen ist eine tägliche Eiweißmenge von 1,5-2,2 g / kg Körpergewicht ausreichend [8].

Studien und Primärquellen:

[1] Shams-White, M., Chung, M., Du, M., Fu, Z., Insogna, K. L., Karlsen, M., LeBoff, M. S., Shapses, S. A., Sackey, J., Fulgoni, V. L. & Weaver, C. M. (2017). Dietary protein and bone health: a systematic review and meta-analysis from the National Osteoporosis Foundation,. The American Journal of Clinical Nutrition, 105(6), 1528–1543. https://doi.org/10.3945/ajcn.116.145110

[2] Clifton, P. M., Condo, D. & Keogh, J. B. (2014). Long term weight maintenance after advice to consume low carbohydrate, higher protein diets – A systematic review and meta analysis. Nutrition Metabolism and Cardiovascular Diseases, 24(3), 224–235. https://doi.org/10.1016/j.numecd.2013.11.006

[3] Weigle, D. S., Breen, P., Matthys, C. C., Callahan, H. S., Meeuws, K., Burden, V. R. & Purnell, J. Q. (2005). A high-protein diet induces sustained reductions in appetite, ad libitum caloric intake, and body weight despite compensatory changes in diurnal plasma leptin and ghrelin concentrations. The American Journal of Clinical Nutrition, 82(1), 41–48. https://doi.org/10.1093/ajcn/82.1.41

[4] Fekete, A., Giromini, C., Chatzidiakou, Y., Givens, D. & Lovegrove, J. A. (2016). Whey protein lowers blood pressure and improves endothelial function and lipid biomarkers in adults with prehypertension and mild hypertension: results from the chronic Whey2Go randomized controlled trial ,. The American Journal of Clinical Nutrition, 104(6), 1534–1544. https://doi.org/10.3945/ajcn.116.137919

[5] Pal, S. & Ellis, V. (2010). The Chronic Effects of Whey Proteins on Blood Pressure, Vascular Function, and Inflammatory Markers in Overweight Individuals. Obesity, 18(7), 1354–1359. https://doi.org/10.1038/oby.2009.397

[6] Poortmans, J. & Dellalieux, O. (2000). Do Regular High Protein Diets Have Potential Health Risks on Kidney Function in Athletes? International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 10(1), 28–38. https://doi.org/10.1123/ijsnem.10.1.28

[7] Beasley, J. M., Aragaki, A. K., LaCroix, A. Z., Neuhouser, M. L., Tinker, L. F., Cauley, J. A., Ensrud, K. E., Jackson, R. D. & Prentice, R. L. (2011). Higher Biomarker-Calibrated Protein Intake Is Not Associated with Impaired Renal Function in Postmenopausal Women,. The Journal of Nutrition, 141(8), 1502–1507. https://doi.org/10.3945/jn.110.135814

[8] Moore, D. R., Camera, D. M., Areta, J. L. & Hawley, J. A. (2014). Beyond muscle hypertrophy: why dietary protein is important for endurance athletes. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 39(9), 987–997. https://doi.org/10.1139/apnm-2013-0591

Allgemeine Quellen: (nicht mit Nr. im Text versehen; Bsp.: Bücher, andere Portale) 

1. Deutsche Gesellschaft für Ernährung e.V. Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Abgerufen am 2. Juni 2021, von https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/
2. Schmiedel, V. (2019). Nährstofftherapie: Orthomolekulare Medizin in Prävention, Diagnostik und Therapie (4. Aufl.). Thieme Georg Verlag.