Protein – ein verkanntes Genie?

Power – Potenziale – Perspektiven

Fleisch ist ein Lieferant wichtiger Nährstoffe. Insbesondere der Proteingehalt ist bei Fleisch hoch. Hinzu kommt, dass die Zusammensetzung von Eiweiß im Fleisch von besonders hoher biologischer Wertigkeit ist. Proteine und ihre Bausteine, die Aminosäuren, übernehmen im menschlichen Körper vielfältige Aufgaben: Sie dienen als Baumaterial, gewährleisten das reibungslose Funktionieren des Immunsystems und vieles mehr. Grund genug für die CMA, namhafte Wissenschaftler aus den Bereichen Ernährung und Medizin zu einem zweitägigen Ernährungsforum nach Bad Godesberg einzuladen. Unter dem Titel „Protein – ein verkanntes Genie?“ diskutierten die Experten verschiedene Aspekte rund um das Thema „Eiweiß“. Die Ergebnisse fasst Dr. Ruth Jakoby im folgenden Beitrag zusammen.

Die Grundlagen

Der Begriff Protein stammt aus dem Griechischen und bedeutet soviel wie „Das Erstrangige“. Dies signalisiert bereits die Bedeutung dieses Nahrungsbestandteils. Proteine sind komplex aufgebaute Moleküle und bestehen aus ca. 100 verschiedenen Aminosäuren. Diese ordnen sich in verschiedenen Strukturen an, die Grundvoraussetzung für die Funktion des jeweiligen Proteins sind (1). 

Proteine erfüllen im Körper eine Vielzahl von hochspezialisierten Funktionen,  u. a. als Strukturproteine (z. B. Kollagen), Membranproteine, Immunglobuline und Muskelproteine sowie als Botenstoffe in Form von Hormonen und Neurotransmittern. Des Weiteren erfüllen Proteine im Körper auch Funktionen als Antikörper, die eindringende Krankheitserreger bekämpfen sowie als Enzyme, die chemische Reaktionen beschleunigen (10, 12).

Jedes Protein wird letztlich durch ein spezielles Profil, bestehend aus Aminosäuresequenz, Größe und Struktur, definiert. Von den zahlreichen Aminosäuren sind nur 20, als proteinogene Aminosäuren bezeichnet, im menschlichen Körper vorzufinden (2).

Bis vor wenigen Jahren wurde lediglich zwischen „essenziellen“ und „nichtessenziellen“ Aminosäuren unterschieden. Da der Körper essenzielle Aminosäuren nicht selbst produzieren kann, müssen sie mit der Nahrung aufgenommen werden. Nichtessenzielle Aminosäuren können dagegen vom Körper selbst synthetisiert werden und eine Aufnahme mit der Nahrung ist nicht notwendig. In neuerer Zeit wurde festgestellt, dass einige Aminosäuren zwar synthetisiert werden können, die Fähigkeit zur Biosynthese in bestimmten Situationen allerdings nicht ausreicht. ist beispielsweise bei Frühgeborenen oder bei schwer erkrankten Personen der Diese Aminosäuren werden heute als „bedingt entbehrlich“ bezeichnet. Des Weite ren wird zwischen „unentbehrlichen“ und „entbehrlichen“ Aminosäuren unter schieden (Tab. 1) (4, 5).

Tabelle 1: Einteilung der Aminosäuren nach ihrer Entbehrlichkeit für den Menschen (9)

Unentbehrlich	Bedingt entbehrlich	Entbehrlich
Histidin Isoleucin Leucin Lysin Methionin Phenylalanin Threonin Tryptophan Valin	Arginin Cystein Glutamin Glycin Prolin Tyrosin	Alanin Asparaginsäure Asparagin Glutaminsäure Serin

Proteine in der Ernährung

Die tägliche Proteinaufnahme liegt bei ca. 10–15 Prozent der gesamten Energieaufnahme. Dieser prozentuale Anteil an Protein zeigt eine geringere Variabilität als der von Fetten und Kohlenhydraten. Das aufgenommene Protein kann aus tierischen oder pflanzlichen Quellen stammen. Tierische Proteine lassen sich in fibrilläre, wenig wasserlösliche, kaum verdauliche Skleroproteine (Keratin und Kollagen in Haut, Haaren und Sehnen) und globuläre, wasserlösliche und gut verdauliche Sphäroproteine (Albumin und Globuline im Blut) einteilen. Zu den pflanzlichen Proteinen zählen Gluteline und Prolamine. Zu den Glutelinen zählen Glutenin (Weizen), Hordenin (Gerste) und Oryzenin (Reis). Prolamine sind unlöslich in Wasser aber löslich in alkoholischen Lösungen. Zu den Prolaminen zählen Gliadin (Weizen) und Zein (Mais). Das zöliakieauslösende Gluten ist ein Gemisch aus Gliadin und Glutenin (2). 

Die Bedeutung eines Proteins für den menschlichen Körper ist mit Hilfe verschiedener Kriterien zu bewerten. So spielt beispielsweise die Verdaulichkeit des Proteins eine große Rolle. Den größten Stellenwert hat jedoch der so genannte  „amino acid score“. Hierbei wird die biologische Wertigkeit eines Proteins anhand des Gehaltes an unentbehrlichen Aminosäuren in Beziehung zu einem idealen Protein gesetzt. Die biologische Wertigkeit wird von der Aminosäure bestimmt, die den geringsten Anteil ausmacht – die so genannte „limitierende Aminosäure“. Eine adäquate Proteinsynthese ist deshalb nur dann gewährleistet, wenn alle  Aminosäuren im benötigten Maße zur Verfügung stehen. Die Qualität eines Nahrungsproteins wird im Wesentlichen durch seinen Gehalt an unentbehrlichen  Aminosäuren bestimmt. Tierische Proteine, beispielsweise aus Fleisch und Fleischprodukten, enthalten die unentbehrlichen Aminosäuren in einem günstigeren Verhältnis als pflanzliche Proteine. Durch Kombination tierischer und pflanzlicher Proteine erhöht sich die biologische Wertigkeit. Damit gehören sowohl tierische als auch pflanzliche Lebensmittel zu einer ausgewogenen Ernährung (9, 10). 

Wie viel Protein brauchen wir?

Es gibt verschiedene Methoden um den täglichen Bedarf eines Menschen an Protein und unentbehrlichen Aminosäuren abschätzen zu können. Dazu zählen die Methoden der Plasma-Aminosäure-Antwort, der direkten Aminosäure-Oxidation, der 24-h-Aminosäure-Bilanz sowie der Indikator-Aminosäure-Oxidation und der Stickstoff-Bilanz-Methode. Im Falle der Stickstoff-Bilanz-Methode wird die Stickstoffausscheidung als Ausdruck des Proteinabbaus gemessen, diese wird mit der aufgenommenen Eiweißmenge in Beziehung gesetzt. Wird mehr Protein abgebaut als aufgenommen, liegt eine negative Bilanz vor. Das heißt, der Bedarf wurde unterschritten. Die Bilanz ist ausgeglichen, wenn die Stickstoffausscheidung der aufgenommenen Eiweißmenge entspricht (14, 20).

Unter Verwendung der oben genannten Methoden und Berücksichtigung bestimmter statistischer Sicherheitsintervalle können für den täglichen Proteinbedarf folgende, dem Alter entsprechende Empfehlungen gegeben werden (Tab. 2):

Tabelle 2: Tagesbedarf an Proteinen in verschiedenen Altersstufen (6)

Alter	Tagesbedarf an Proteinen (in g/kg KG)
0–6 Monate	1,52 g/kg KG
7–12 Monate	1,50 g/kg KG
1–3 Jahre	1,10 g/kg KG
4–8 Jahre	0,95 g/kg KG
9–13 Jahre	0,95 g/kg KG
14–18 Jahre	0,85 g/kg KG
19–50 Jahre	0,80 g/kg KG
> 50 Jahre	0,80 g/kg KG
Schwangerschaft/ Stillzeit	1,10 g/kg/KG oder +25 g/d

Die Frage, ob eine erhöhte Eiweißaufnahme, die den täglichen Bedarf überschreitet, mögliche Folgen hat, konnte bislang noch nicht mit letzter Sicherheit geklärt werden. Bereits 1881 und 1908 machten die Wissenschaftler Carl Voit und Max Rubner Versuche, bei denen eine Proteinaufnahme von 145 Gramm täglich keine Nachteile zeigte. Neueren Beobachtungen zufolge nehmen afrikanische Massai und südamerikanische Gauchos sogar 250 bis 300 Gramm Eiweiß täglich zu sich. Auch aus weiteren aktuellen Untersuchungen ergeben sich keine stichhaltigen Beweise dafür, dass die Aufnahme hoher Proteinmengen bei gesunden Menschen nachteilige Wirkungen haben könnte. 

Proteine im Krankheitsfall

Ist der Proteinbedarf beim Gesunden schon schwer zu ermitteln, sind bei schwer Erkrankten zusätzlich verschiedene Aspekte zu berücksichtigen. 

Bestimmte Erkrankungen gehen mit einem erhöhten Proteinbedarf einher. Bei Schwerverletzten, nach Operationen, bei Fieber oder Sepsis (Blutvergiftung) ist der Grundumsatz erhöht. Der Körper benötigt generell mehr Nährstoffe und damit auch mehr Eiweiß um seinen Energiebedarf zu decken. Gerade bei schweren, länger andauernden Krankheiten muss unbedingt verhindert werden, dass Körpereiweiß zur Deckung des Energiebedarfs abgebaut wird. Daher ist eine proteinreiche Kost in diesen Fällen sinnvoll (8). 

Diabetiker dagegen nehmen zum Beispiel häufig mehr Proteine auf, als es ihrem Bedarf entspricht. Bei vorgeschädigten Nieren könnte dies zu einer übermäßigen Belastung führen. Daher sollten Diabetiker täglich nicht mehr als 0,8 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht zu sich nehmen. Der Schwerpunkt sollte hier auf der Aufnahme von pflanzlichen Proteinen liegen (8). 

Lebensmittelallergien und Proteine

Proteine werden häufig auch mit dem Thema „Lebensmittelallergien“ in Verbindung gebracht. Speziell im Zusammenhang mit tierischen Proteinen existieren viele Irrtümer. Durch eine nicht berechtigte Angst vor Allergien kommt es zum Beispiel vor, dass Kinder nahezu ohne tierische Proteine ernährt werden und dadurch Mangelerscheinungen entwickeln. 

Allergien sind „Irrtümer der Natur“, überschießende Immunabwehrreaktionen, die schon in alten medizinischen Texten erwähnt werden. Unbestreitbar ist, dass sie in ihrer Häufigkeit zunehmen und deshalb an Bedeutung gewinnen. Ein Zusammenhang mit tierischen Proteinen besteht jedoch nur in seltenen Fällen. Das gilt insbesondere für Erwachsene. Kuhmilchallergien treten lediglich bei 1,2 Prozent der Erwachsenen auf. Allergien gegen Eier, Fisch und Schalentiere sind bei weniger als einem Prozent der Erwachsenen zu diagnostizieren. Auch Allergien gegen Fleisch sind selten. Hinzu kommt, dass die Proteine in Rind-, Schweine- und Lammfleisch sowie in Geflügel hitzelabil sind, durch Kochen oder Braten zerstört werden und dann keine Symptome mehr hervorrufen können. 

Milcheiweißallergien treten bei Kindern mit sieben Prozent zwar recht häufig auf, doch muss auch hier differenziert werden. Milch enthält verschiedene Proteine, die Allergien hervorrufen können. Zu unterscheiden sind hauptsächlich die Kaseine und die Molkenproteine. Liegt eine Allergie gegen Kaseine vor, rufen neben Kuhmilch auch andere Milcharten (Ziegen-, Schaf- oder Stutenmilch) Symptome hervor. Zudem sind Kaseine hitzestabil und können nicht durch Kochen zerstört werden. Bei einer Allergie gegen Molkenproteine werden jedoch erhitzte Kuhmilchprodukte vertragen. Auch die Milch anderer Tierarten ist gut verträglich, da Molkenproteine je nach Tierart verschieden sind (17, 18).

Auf keinen Fall sollte bei einer Lebensmittelallergie mit proteinarmen oder proteinfreien Diäten experimentiert werden, vielmehr sollte eine umfassende Beratung in Anspruch genommen werden.

Abnehmen und Protein

Im Zusammenhang mit der Zulassung von Medikamenten, die die Fettaufnahme im Darm behindern, wurde in den vergangenen Jahren die so genannte fettmodifizierte Diät als die wirksame Diät schlechthin propagiert: Dabei wird die Fettaufnahme verringert und der Anteil der Kohlenhydrate an der Ernährung wesentlich erhöht. In neuerer Zeit wird jedoch deutlich, dass diese, von einigen Ernährungswissenschaftlern provokant als „Kohlenhydratmast“ bezeichnete Diätform, nicht den gewünschten Erfolg bringt. Vielmehr sind proteinreiche Diäten im Rahmen der Gewichtsreduktion sehr Erfolg versprechend. Ernährungsexperten sprechen von einer proteinreichen Diät, wenn der Eiweißanteil an der Gesamtenergiemenge mehr als 20 Prozent beträgt. Bei einer sehr proteinreichen Diät steigt der Eiweißgehalt auf mehr als 30 Prozent an. 

Eine Reihe von Studien bestätigt die Überlegenheit von proteinreichen Diäten gegenüber der herkömmlichen Reduktionskost. In einer Studie konnte eine Gewichtsreduktion von 4,4 kg durch proteinreiche Kost erzielt werden – im Gegensatz zu lediglich 2,0 kg Gewichtsverlust in der Kontrollgruppe mit einer proteinarmen Ernährung (7). Eine weitere Forschungsgruppe erreichte sogar eine Gewichtsabnahme von 5,8 kg durch eine kohlenhydratarme, proteinreiche Kost. Die Teilnehmer der Kontrollgruppe nahmen dagegen mit herkömmlicher Diät im Durchschnitt nur 1,9 kg ab (8). Ein Grund für den Erfolg von proteinreichen Diäten ist möglicherweise die sättigende Wirkung von Eiweiß. Die Probanden haben weniger Hungergefühle, wenn sie eiweißreiche Mahlzeiten verzehren. Dies kann entscheidend für Motivation und Durchhaltevermögen sein. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Jo-Jo-Effekt weniger ausgeprägt ist. Das reduzierte Gewicht kann also länger aufrechterhalten werden. Zudem ist der Abbau von Körperprotein bei eiweißreichen Diäten nicht so stark wie bei anderen Diätformen. Die so genannte Magermasse bleibt erhalten (6). 

Ein hoher Anteil an Proteinen in der Ernährung kann durch den Verzehr von tierischen und pflanzlichen eiweißreichen Lebensmitteln erreicht werden. Mit dem Verzehr von magerem Fleisch, Fisch, Geflügel und Eiern nimmt man Protein mit einer besonders hohen biologischen Wertigkeit auf. Pflanzliche Lebensmittel wie Hülsenfrüchte, Nüsse und Getreide sind ebenfalls gute Proteinquellen (6).

Fazit – Protein als erkanntes Genie

Proteine spielen eine wichtige Rolle in der ausgewogenen Ernährung, sind lebenswichtig und eine zu geringe Aufnahme führt zu Mangelerscheinungen. Vor allem tierische Proteine weisen eine hohe biologische Wertigkeit durch ihre außerordentlich günstige Aminosäurenzusammensetzung auf. Fleisch und andere tierische Proteinquellen gehören somit zu einer gesunden, ausgewogenen und nicht zuletzt auch genussreichen Kost.

Wie das Godesberger Ernährungsforum zeigt, besitzen Proteine ein Potenzial, das lange Zeit verkannt wurde. So haben Proteine eine therapeutische Bedeutung bei der Behandlung von beispielsweise Adipositas (Fettleibigkeit). Zumindest in Bezug auf den kurzfristigen Gewichtsverlust belegen verschiedene wissenschaftliche Studien die Überlegenheit einer proteinreichen Diätform gegenüber anderen Diäten. Bei einer proteinreichen Kost entsteht ein höheres Sättigungsgefühl, und dem Patienten fällt es leichter, die Reduktionsdiät einzuhalten.

Die Frage nach dem optimalen und individuellen Proteinbedarf für verschiedene Altersstufen sowie bei Erkrankungen gibt Anlass für weitere Forschungen auf diesem Gebiet. Jedoch stimmt es vor diesem Hintergrund zuversichtlich, dass Proteine in der letzten Zeit mehr in den Blickpunkt des Interesses rücken und dass das „verkannte Genie“ Protein sich langsam aber stetig zum „erkannten Genie“ mausert.

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Literatur

1. Biesalski, H. K., Grimm, P.: Taschenatlas der Ernährung. Thieme, Stuttgart, 1999
2. Boschmann, M.: Vortrag auf dem Godesberger Ernährungsforum. Eiweiß: Woher? Wozu? Wie viel?, Bad Godesberg, 29. April 2004
3. Deutsche Forschungsgemeinschaft: Food Allergies and intolerances – Symposium Ed.: G. Eisenbrand et al.), VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1996
4. Deutsche Gesellschaft für Ernährung e.V., Frankfurt am Main: Ernährungsbericht 1992, 1992
5. Fafournoux, P., Bruhat, A., Jousse, C.: Amino acid regulation of gene expression. Biochem J  351: 1–12, 2000
6. Flechtner-Mors, M.: Vortrag auf dem Godesberger Ernährungsforum. Eiweiß in der Adipositastherapie: Darf's ein bisschen mehr sein?, Bad Godesberg, 30. April 2004
7. Foster, G. D. et al: A randomized trial of a low-carbohydrate diet for obesity. New England Journal of Medicine, 348 (21), 2082–2090, 2003
8. Fürst, P.: Vortrag auf dem Godesberger Ernährungsforum. Im Krankheitsfall: Viel hilft viel?, Bad Godesberg, 30. April 2004
9. Gaßmann, B.: Dietary Reference Intakes (DRI), Report 6 Übersicht, Kommentar und Vergleich  mit den D-A-CH-Referenzwerten für die Nährstoffzufuhr, Teil 3: Protein und Aminosäuren. Ernährungs-Umschau 50: 178–183, 2003
10. Gaßmann, B.: Proteine und Aminosäuren. Biochemie, Chemie, Funktionen, Physiologie, Referenzwerte und Versorgung in der Bundesrepublik Deutschland. Ernährungs-Umschau 47:    154–157, 2000
11. IOM Institute of Medicine of the National Academies: Dietary reference intakes for energy,    carbohydrate, fiber, fat, fatty acids, cholesterol, protein, and amino acids. The National Academies Press, Washington DC, 2002
12. Kadowaki, M., Kanazawa, T.: Amino acids as regulators of proteolysis. J Nutr 133: 2052S–2056S, 2003
13. Kimball, SR., Jefferson, LS.: Control of protein synthesis by amino acid availability. Curr Opin Clin Metab Care 5: 63–67, 2002
14. Kurpad, A. V., Vaz, M.: Protein and amino acid requirements in the elderly. Europ J Clin Nutr 54: S131–S142, 2000
15. Reeds, P. J.: Dispensable and indispensable amino acids for humans. J Nutr 130: 1835S–1840S, 2000
16. Samaha, F. F., et al: A low-carbohydrate as compared with a low-fat diet in severe obesity. New England Journal of Medicine, 348 (21), 2074–2081, 2003
17. Thiel, C.: Allergien durch Lebensmittel. Ernährungs-Umschau: B5–B9, 1988
18. Thiel, C.: Vortrag auf dem Godesberger Ernährungsforum. Allergien: nicht wirklich?, 30. April 2004
19. Young, V. R.: Amino acids and proteins in relation to the nutrition of elderly people. Age Ageing 19: S10–S24, 1990

Quelle: Bonn [ Dr. med. Ruth Jakoby, Fachjournalistin für Ernährung und Medizin ]