Biochemie für Sportler XI

Warum wir Fett aufbauen und wann es zuviel des Guten ist

Nachdem wir uns ausführlich mit der Verstoffwechselung der Kohlenhydrate beschäftigt hatten, werden wir uns in diesem und dem nächsten Teil mit Fetten auseinandersetzen. In erster Linie soll uns dabei die De-novo-Fettsäurensynthese (Aufbau) und die ß-Oxidation (Abbau) von Körperfett interessieren, wobei auch die Ketose im nächsten Teil noch einmal in den Fokus rücken wird. Zunächst einmal schauen wir uns aber an, warum unser Waschbrettbauch dazu neigt, unter einer glatten Schutzschicht zu verschwinden.

Körperfett hat nicht nur die Aufgabe, uns die Figur zu versauen und das Diät-Leben schwer zu machen:
  • Als Baufettgewebe schützt Körperfett die inneren Organe vor mechanischen Einwirkungen und bewahrt diese davor, ihre vorbestimmte Position zu verlassen. Bei Magersüchtigen kommt es zum bekannten Phänomen der Wandernieren, wenn das Körperfett zu stark verringert wurde.
  • Vom Baufettgewebe sind die Fettspeicher zu unterscheiden, die als Energiereserven zur Verfügung stehen. Während das Baufettgewebe auch bei Wettkampfdiäten noch erhalten bleibt, ist es vor allem dieses subkutane Fett, dem man im Rahmen von Diäten den Kampf ansagt.
  • Von diesen beiden Vertretern des weißen Fettgewebes ist schließlich noch das braune Fettgewebe zu unterscheiden, das beim Erwachsenen in erster Linie im Nackenbereich, den Achselhöhlen und Nierenkappen vorkommt. Dieses enthält eine hohe Anzahl an Mitochondrien und dient vor allem der Wärmeproduktion.
Wenn man also kein Säugling ist, interessieren uns in erster Linie die weißen Fettspeicher, die als Energiereserven dienen.

Der Aufbau von Körperfett: Die De-Novo-Synthese

Die Rechnung ist generell einfach: Wenn wir mehr an Nahrung zu uns nehmen, als wir verbrauchen, werden wir zunehmen. Das ist ein simples Gesetz der Thermodynamik, das nicht ausgehebelt werden kann.
Wer also in der Praxis verzweifelt, weil er nicht zu- oder abnimmt, wird schlichtweg zu wenig bzw. zu viel zu sich nehmen. Keine Zauberei, kein doppelter Boden, kein fettfreies Kaninchen im Hut.
Dass es eine Reihe von Faktoren gibt, die Einfluss auf Zufuhr und Verbrauch haben, steht dabei auf einem anderen Blatt.

Wenn wir dem Körper also mehr Energie zuführen, als gerade benötigt wird, und die Kohlenhydratspeicher gefüllt sind, fährt der Körper den Fettaufbau nach oben. Dabei kann zwischen
  • Fettsäurenkettenverlängerung und
  • "de-novo"-Synthese
unterschieden werden, wobei wir uns im Folgenden die zweite Option genauer anschauen wollen.

Hierbei werden Fettsäuren aus überschüssigen Acetyl-CoA hergestellt, was hauptsächlich in der Leber stattfindet, generell aber auch in anderen Zellen möglich ist.

Aus Kohlenhydraten wird Fett

Wir erinnern uns: Acetyl-CoA wird bei der ► aeroben Verstoffwechselung von Kohlenhydraten aus Pyruvat erzeugt und würde normalerweise weiter zur Energiegewinnung genutzt werden, um die 36 mol ATP zu erzeugen, wie wir lernten.

Besteht dafür allerdings kein Grund, weil der Körper diese Energie nicht benötigt, wird das überschüssige Acetyl-CoA zur Fettsäurenherstellung genutzt.

Wenn man es simpel ausdrücken möchte: Kohlenhydrate machen dick, wenn man diese über seinen Energiebedarf hinaus isst.
Während die ß-Oxidation in den Mitochondrien stattfindet, die wir uns im nächsten Teil genauer anschauen, läuft die "de-novo"-Synthese im Zytoplasma ab.

Beide Begriffe fielen bereits im Zusammenhang mit den Kohlenhydraten. Zur Veranschaulichung aber noch einmal die Grafik einer tierischen Zelle, in der beide Begriffe farblich markiert sind. Wie wir sehen, schwimmt da noch einiges mehr in so einer Zelle herum.

Foto: Wikipedi.org - eigene Anpassungen

Wir merken uns: Wenn wir uns zu wenig bewegen und unsere Kohlenhydratspeicher nicht geleert werden, werden zusätzlich zugeführte Kohlenhydrate in Körperfett umgewandelt. Wenn wir dann noch mehr Kalorien zuführen, als wir verbrauchen, bauen wir mehr Körperfett auf als ab und unser Körperfettanteil steigt an. – Vereinfacht zusammengefasst.

Was benötigt der Körper nun also biochemisch betrachtet, um Fettsäuren aufzubauen? Die Antwort ist
  • Acetyl-CoA
  • Malonyl-CoA
  • NADPH
  • H+.
Malonyl-CoA entsteht durch die Carboxylierung von Acetyl-CoA, wofür das ► Enzym Acetyl-CoA-Carboxylase benötigt wird.

Ohne dass wir uns den Ablauf im Detail anschauen wollen, macht uns der Begriff Carboxylierung deutlich, dass die CH3-Gruppe gegen eine COOH-Gruppe ausgetauscht wird. Das Enzym Acetyl-CoA-Carboxylase bestimmt also, wie schnell der Fettaufbau vonstattengeht, da Malonyl-CoA für den Fettsäureaufbau notwendig ist.


Wie stark dieses Enzym aktiv ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Insulin, Citrat und ATP steigern die Aktivität. Glukagon, Katecholamine, Acyl-CoA (aktivierte Fettsäuren) und AMP hemmen das Enzym.

Oder anders ausgedrückt: Hungerphasen bremsen den Fettaufbau, Überschuss an Nahrung fördert den Fettaufbau. – Also genau das, was wir bereits weiter oben feststellten.

Ohne uns den Ablauf im Detail anschauen zu wollen, müssen wir nun nur wissen, dass aus Acetyl-CoA und Malonyl-CoA Schritt für Schritt Fettsäuren mit einer Kettenlänge von C16 (Palmitinsäure) bis C18 (Stearinsäure) entstehen.

Als Summengleichung bedeutet dies für Palmitinsäure:
1 Acetyl-CoA + 7 Malonyl-CoA + 14 NADPH + 14 H+ → CH3-(CH2)14-COOH + 7 CO2 + 6 H2O + 8 CoA + 14 NADP+
Die gebildeten Fettsäuren können in Leber und Fettgewebe dann in Form von Triglyceriden, wie wir sie bereits in ► Teil 5 kennenlernten, gespeichert werden.

Woher das Glycerin stammt? Dieses wird zum Teil direkt als ► Zuckeralkohol Glycerin herangezogen, aber zum Großteil aus Dihydroxyacetonphosphat, das ein Zwischenprodukt der Glykolyse (siehe Grafik) ist, verstoffwechselt.


Unter dem Strich also gar nicht so kompliziert, wie der Körper die zugeführten Kohlenhydrate bei Nahrungsüberschuss in Fett umwandelt.

Viszerales Fett: Der neue Superschurke

Körperfett ist keinesfalls reine tote Masse, wie man es gerne im Verhältnis zur Muskulatur abgrenzt, sondern hat einen bedeutenden Anteil an den hormonellen Vorgängen in unserem Körper, was vielleicht noch einmal in einem späteren Artikel ausführlicher thematisiert werden kann.

In Zusammenhang mit Körperfettanteil und ungewünschten hormonellen Prozessen rückt das sogenannte viszerale Körperfett immer stärker in den Fokus. Für die breite Masse verwies Nicolai Worm erstmals bereits im Jahr 2000 auf die Bedeutung dieser besonderen Körpermasse mit seinem Buch Menschenstopfleber darauf.

Viszerales Fett unterscheidet sich vom normalen weißen Unterhautfettgewebe darin, dass die Dichte des Fetts höher ist und die Versorgung mit Blutgefäßen und Nerven größer ausfällt. Für Außenstehende ist viszerales Fett vor allem dadurch erkennbar, dass es sich am Bauch sammelt und fest ist.

Wer es genauer haben will:
Frauen sollten ab einem Bauchumfang von 80 cm über ihre Körperzusammensetzung nachdenken, ab 88 cm wird es sehr kritisch. Für Männer liegt die Grenze bei 94 bzw. 102 cm.
Ich kannte vor Jahren jemanden, der ein paar Kilos zu viel mit sich herumtrug, und immer voller Stolz sagte: "Wenn schon ein dicker Bauch, dann wenigstens fest!" – Genau dieses Credo sollte man im Alltag nicht an den Tag legen!

Feste, übermäßig gefüllte Fettzellen werden nicht mit genügend Sauerstoff versorgt, was letztendlich zu den immer wieder beschrieben Entzündungsprozessen führt.

Kurzer Umriss der Entzündungsprozesse

Während schützende Botenstoffe in viszeralem Fett zu wenig produziert werden, vermehrt sich die Produktion von TFN-α (das die schützenden Botenstoffe weiter blockiert), Interleukin-6 und inflammatorischen Lipiden.

Dies führt dazu, dass vermehrt Fresszellen (Makrophagen) und T-Zellen in die Fettzelle gelangen und es zu weiteren Entzündungen kommt.

Diese Immunzellen benötigen wiederum vermehrt Energie, die sie aus Kohlenhydraten ziehen, und da der Körper das eigene Überleben immer an erste Stelle setzt, haben die Immunzellen Priorität vor anderem Gewebe, das ebenfalls Glukose verstoffwechselt.

Wie steuert der Körper die Verteilung von Glukose? Mit Hilfe von Insulin. Andere Zellen werden also blockiert, damit die Immunzellen mit genügend Kohlenhydraten versorgt werden. Wird dies nun zum Dauerzustand, kommt es zu den oft beschriebenen gesundheitlichen Nachteilen wie einer Insulinresistenz.

Das bedeutet aber auch, dass man nicht 365 Tage im Jahr mit einem Körperfettanteil von 6 Prozent rumlaufen muss, um die gesundheitlichen Risiken eines adipösen Menschen, der sich deutlich zu wenig bewegt, zu vermeiden.
Für die Praxis sollte diese kleine Übersicht zum viszeralen Fett als weiterer Hinweis verstanden werden, dass ausgiebige Massephasen, an deren Ende man befürchten muss, dass die Ghostbusters einen mit dem Marshmallow Geist verwechseln, nichts mit einem sinnvollen Bodybuilding-Lifestyle gemein haben.

Zusammenfassung

Damit haben wir soweit die grundlegenden Punkte zum Fettstoffaufbau kennengelernt.

Was sollten wir also aus diesem Teil mitnehmen?
  1. Kohlenhydrate werden bei einem Energieüberschuss vom Körper zu Fett umgewandelt, wenn die Kohlenhydratspeicher gefüllt sind.
  2. Klassische Massephasen, in denen eine übermäßige Zunahme an Körperfett in Kauf genommen wird, können über kurz oder lang zu gesundheitlichen Risiken führen.
Wie man wiederum das überschüssige Körperfett wieder abbaut, schauen wir uns im nächsten Teil an.

Hinweis: Der Autor dieses Artikels bietet individuelle Trainings- und Ernährungsberatung und -betreuung an. Weiteres erfahrt ihr unter ► become-fit.de oder schaut einfach auf seinem ► Instragram-Account vorbei.

Quellen

  • Hahn, Andreas / Ströhle, Alexander / Wolters, Maike (2006): Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft: Stuttgart.
  • Kirchner, Hanni / Mühlhäußer, Julia (2009): Biochemie. Urban & Fischer: München.
  • Koolmann, Jan / Röhm, Klaus-Heinrich (2009): Taschenatlas Biochemie des Menschen. Thieme Verlag: Stuttgart.
  • Leitzmann, Claus / Müller, Claus / Michel, Petra / Brehme, Ute / Triebel, Thamar / Hahn, Andreas / Laube, Heinrich (2009): Ernährung in Prävention und Therapie. Hippokrates Verlag: Stuttgart.
  • Rehner, Getrud / Daniel, Hannelore (2010): Biochemie der Ernährung. Heidelberg: Spektrum Verlag.
  • Worm, Nicolai: Menschenstopfleber. systemmed Verlag: Lünen.
  • Wührer, Klaus (2015): Prophylaxe und Therapie durch Artgerechte Ernährung. Caveman Verlag: Ortenburg.

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