05.02.2018
Hallo Robert,
Du benennst einen zentralen Punkt: „Schade schade, dass wir keine Studie zu der Frage finden können: Was kann die Leber täglich an Glukose herstellen?“
Es geht also um die endogene Synthese, die Gluconeogenese, und zwar unter Lowcarb-Bedingungen (von 25 g (Keto) bis etwa 120 g). Systemisch gesehen stellt sich damit die Frage nach dem optimalen und langfristig gesunden Substratmix. Außerdem ist festzustellen, dass zwei Organe gleichwertig zur Gluconeogenese beitragen: Leber und Nieren. Ich will mich so kurz wie möglich fassen:
Grundsätzlich geht es immer um das Verhältnis zwischen Auf- und Abbau (anabol/katabol). Der Fall, der mich praktisch interessiert, ist die Glucosesituation und somit der Energiestatus im „Hungermodus“, inkl. Dauer-Keto.
Erstens: Inwieweit können Ketonkörper langfristig (und unter Hochlastbedingungen) die Glukose ersetzen, ohne dass der Körper in irgendeiner Weise Schaden nimmt. Das bedeutet, dass auch die Blutwerte stimmen müssen, speziell die üblichen Standardwerte, Transaminasen eingeschlossen.
Zweitens: Wenn KH weitgehend wegfallen, sind Fettsäuren (Glycerol) zwangsläufig die Hauptenergiequelle. Hinzu kommen: Leber-Glykogen, Aminosäuren (Leber- und Muskelprotein (Alanin) in der Leber, Glutamin in den Nieren), Laktat, Pyruvat (Propionyl mal ignoriert). Die BCAAs Valin und Isoleucin entstammen dem Muskelproteinabbau oder – vorzugsweise natürlich – der Supplementierung. Der Muskelabbau setzt natürlicherweise jedoch später ein als der Proteinabbau in der Leber. Leberproteine „are rapidly used as substrate for gluconeogenesis“.
Kernpunkt also ist der Substratmix und die Frage, ob es Präferenzen gibt. Die gibt es, und zwar durchaus quantifizierbar. Im Hungerstatus (Fasten über 10 Tage) ergibt sich für die Gluconeogenese, also die endogene Glucosefreisetzung, folgendes Bild (Quelle: http://www.medbio.info/horn/time%203-4/homeostasis1.htm):
a) Leber: Zunächst und stark nachlassend Glykogenabbau, der etwa am 3. Tag endet. Das liefert ca. 150 g Glucose an Tag 1. Gleichzeitig und stark zunehmend Aminosäurenabbau, der an Tag 1 nur geringfügig beiträgt, ebenfalls am 3. Tag seinen Peak hat (ca. 60 g Glucose) und dann langsam abfällt. Laktat- und Pyruvatabbau (zus. 25 g Glucose) findet konstant statt, ebenso der Glycerolabbau (ca. 20 g).
b) Nieren: Hier werden hauptsächlich und stetig steigend Aminosäuren abgebaut (siehe Glutamin -> Glutamat). Peak an Tag 10, also genau an dem Punkt, an welchem sich die hepatische Glucoseproduktion stabilisiert (deren Basis: Aminos, Glycerol, Laktat/Pyruvat). Dies signalisiert daher die „Ankunft“ von Aminosäuren aus dem Muskelprotein, dem zeitlich nachgelagerten Abbauprozess.
Die Glucosesynthese in der Leber lässt also sukzessive nach und stabilisiert sich ab Tag 7 oder 8, während der Beitrag der Nieren stetig zunimmt. Zusammen können Leber und Nieren täglich etwa 100 g Glucose erzeugen. [Scheint mir ein „normaler“, aber optimierbarer Wert zu sein.]
Springender Punkt: Die Gluconeogenese in der Leber ist energieintensiv (hoher ATP-Verbrauch und ‑Nettoverlust), was ihre Kapazität zur Umwandlung von Aminosäuren in Glucose begrenzt. Daraus lässt sich ableiten, dass die Leber täglich maximal etwa 400 g aus Aminosäuren zu erzeugen vermag. Dieses Maximum entspricht etwa 1.600 kcal, dem Grundumsatz eines inaktiven Menschen. [So wenig ist das aber nun auch wieder nicht, zumal andere Energiequellen hinzukommen, nicht zuletzt die Nieren!].
Annahme dabei: Der gesamte Sauerstoff, der der Leber über die Pfortader zur Verfügung steht, wird zur Glykolisierung von Aminosäuren genutzt wird. Aus prinzipiellen, sprich Homöostase-Gründen muss der ATP-Verlust wieder ausgeglichen werden, wozu eben Sauerstoff benötigt wird (aerober Stoffwechsel). [Anzumerken wäre: Auch der Sauerstoffgehalt des Blutes ist eine Variable!]
Interessant ist doch, dass es bei diesem Artikel um eine sehr spezifische und für uns relevante Stoffwechsellage geht: LC plus HP (Fettsäuren bleiben ausgeblendet, obgleich sie ja gerade die Energiequelle Nummer eins sein können und sicherlich auch sollten, allerdings in Maßen!). LC deckt sowohl das intermittierende Fasten (1-2 Tage!) als auch den „Hungerstatus“ ab, denn ab Tag 10 stabilisiert sich die Gluconeogenese (siehe Substratanteile), dies wohl auch im Sinne von Dauer-LC.
Schlussfolgerung: Aminosäuren können die für Blutzucker und Gehirntätigkeit erforderliche Glukose bereitstellen, und dies geschieht faktisch auch. Allerdings hat Eiweiß (zusammen mit Vitaminen & Co.) primär vielfältige andere Funktionen (Gröber zB zählt sie alle auf!), was ebenfalls völlig ausgeblendet bleibt. Die Energiegewinnung aus Protein stellt folglich den Ausnahme- bzw. Notfall dar. Nur unter diesen sehr restriktiven, künstlichen, unzweckmäßigen Bedingungen lässt sich sagen, dass ein Überschuss an Protein, der nicht der Gluconeogenese dient, über den Urin verloren geht. Tatsächlich dürfte es eher schwer sein, eine dauerhafte Aufsättigung mit Eiweiß zu erreichen.
Richtig sind zweifellos folgende Feststellungen: „In starvation, the body uses its own proteins. With a high protein diet these come from food.“ Zur erstgenannten Bedingung sollte man es meines Erachtens nie kommen lassen. Der zweite Satz (HP) ist hingegen der ganz natürliche Schlüssel zu Gesundheit und Leistungsfähigkeit.
Der Artikel gibt auf S. 2 auch einen schönen Überblick über die verschiedenen Energiespeicher des Menschen. Zum Thema Fettsäuren (das aufgrund der gewählten Zeitachse, 10 Tage, keine Rolle spielt) wird festgestellt: „Ketone bodies (acetyl acetate or beta-hydroxybutyrate) cannot replace glucose as the brain’s energy source on short notice. About 10-14 days are required to increase plasma ketone body levels such that they can provide energy for neural tissues. At most they can provide about 50% of the brain’s energy, the rest must come from glucose.“
Was lässt sich aus alldem ableiten? Was ist der optimale Substratmix, abhängig von Energiebedarf und Zielsetzungen? Ich meine: Fettsäuren sind unverzichtbar; Aminosäuren ebenso; Gluconeogenese ist wichtig, da Laktatnutzung/-abbau (Cori-Zyklus!), und erfolgt bei Glucosemangel automatisch, kostet allerdings Aminos (speziell Alanin und BCCA), die entsprechend hoch zu dosieren sind, da Aminosäuren primär eben nicht der Energiegewinnung dienen sollten (Immunsystem, Strukturerhalt/Regeneration). Kohlenhydrate spielen in diesem Setting die kleinste Rolle.
Wenn man die verschiedenen Stoffwechselpfade untersucht und ihr Zusammenspiel bewertet, wird man wohl auch eine grobe Quantifizierung vornehmen können, abhängig von den erforderlichen Kalorien (ein durchaus wichtiger Basisparameter). Beispiel LC: 100 g FS, 150 g Protein, 100 g KH = 2.000 kcal. Oder: 150 g FS, 180 g Protein, 60 g KH = 2.400 kcal. Das sollte man subjektiv gebacken kriegen und objektiv (biochemisch) untermauern können.
Übrigens geht es in dem genannten Artikel um einen stabilen Blutzucker. Der Konnex zu den Themen Insulinresistenz und Glukosetoleranz ist offenkundig.
