Anatomie des Energiestoffwechsels - Woher kommt unsere Energie?

Was für eine doofe Frage werden sich einige von Euch jetzt denken. Wir essen, nehmen so Nährstoffe auf und daher stammt auch unsere Energie. Stark verallgemeinert und extrem oberflächlich betrachtet ist das sogar richtig, dennoch ist die Anatomie des Energiestoffwechsels etwas, dessen Kenntnis durchaus nützlich sein kann, wenn es um die Planung der Ernährung und des Trainings in Verbindung mit Sport geht. Begleitet mich also auf eine kleine Reise in unseren Körper und die Wege der Energiebereitstellung.

Wie setzt sich der Energiebedarf zusammen?

Beim Energiebedarf muss man grundsätzlich unterscheiden zwischen dem sog. Grundumsatz und dem Arbeitsumsatz. Der Grundumsatz ist die Energie die wir benötigen um zu existieren. Er umfasst den Bedarf für die Funktion von Organen, den Herzschlag, die Atmung aber auch die Körpertemperatur und den Erhalt von Körpergewebe. Mit dem Grundumsatz rühren wir keinen Finger und verbrauchen trotzdem über 24 Stunden Kalorien. Mit dem Aufstehen aus dem Bett, dem ersten Schritt, dem ersten Wort oder der ersten größeren Denkaufgabe des Tages begeben wir uns bereits in den zusätzlichen Energiebedarf des Arbeitsumsatzes. Beide zusammen ergeben den Gesamtenergiebedarf der jedoch nicht aus einem einzigen Energiesubstrat sondern durch mehrere Energiesubstrate gedeckt wird. FazitGrundumsatz und Leistungsumsatz ergeben den Gesamtenergieumsatz der täglich bereitgestellt werden muss

Welche Energiesubstrate gibt es?

Mit der Nahrung nehmen wir drei sog. Makronährstoffe auf:

• Kohlenhydrate
• Fett
• Protein

Bei Protein handelt es sich eigentlich nicht um einen direkten Energieträger im typischen Sinne, was aber nicht heißt, dass unser Körper im Bedarfsfalle nicht auch aus Protein Energie gewinnen kann. Hierzu sind allerdings zusätzliche Stoffwechselvorgänge notwendig die das Ganze sehr ineffizient und unwirtschaftlichen machen. Besser ist es, eine bestehende Versorgung mit den anderen beiden Makronährstoffen sicher zu stellen um leistungsfähig zu sein. Kohlenhydrate und Fette sind es, aus denen unser Körper unmittelbar Energie herstellen kann. Kohlenhydrate und Fette sind es auch, für die unser Körper Speichermöglichkeiten zur Verfügung stellt um die Energieversorgung auch in Zeiten der Nahrungsknappheit aufrecht zu erhalten. Im Falle der Kohlenhydrate verfügen wir über sog. hepatische Speicher in der Leber (Leberglykogen)  und muskuläre Speicher, das sog Muskelglykogen. Das größte Energiedepot des Menschen stellt die Gesamtheit aller Fettzellen (Adipozyten) dar, in denen Fettsäuren als Triglyceride (gebunden an Glycerin) abgelegt werden. Die Speicherkapazität ist nahezu unbegrenzt. Energiespeicher stellen eine tolle evolutionäre Einrichtung dar. Heutzutage und hierzulande haben viele jedoch weniger das Problem der fortwährenden Versorgung als vielmehr der Überversorgung, weshalb gerade Fettdepots im Übermaß befüllt werden und zu Adipositas führen sowie ein Übermaß an Kohlenhydraten weitere Stoffwechselstörungen hervorruft. FazitKohlenhydrate und Fett können direkt zur Energiegewinnung herangezogen werden. Im Bedarfsfalle kann über Umwege auch aus Protein Energie gewonnen werden

Wann verbrauchen wir welches Energiesubstrat?

Der unmittelbare Verbrauch von Energie findet in unseren Zellen statt. Egal wie schwer oder leicht eine Tätigkeit oder Belastung ausfällt, es gibt nur eine einzige Energiequelle mit der unsere Zellen etwas anfangen können, das sog. ATP (Adenosintriphosphat). In den Zellen müssen aus diesem Grund also weitere Stoffwechselvorgänge stattfinden die aus Energiesubstraten wie Glucose und Fettsäuren verwertbares ATP machen. Im Falle der Fettsäuren findet dies in den Mitochondrien statt, während Glucose sowohl in den Mitochondrien als auch im Zellplasma zu ATP wird. Unterschiede in der Energiebereitstellung ergeben sich in Abhängigkeit von der Belastungsintensität und dem damit verbundenen Bedarf an Sauerstoff. In den Mitochondrien (Kraftwerke der Zelle) findet die sog. aerobe Energiebereitstellung unter Zuhilfenahme von Sauerstoff statt, ein sehr ökonomischer Vorgang mit hoher Energieausbeute der bei leichten bis moderaten Belastungen einen Großteil der Energieversortung übernimmt. Verstoffwechselt werden hier hauptsächlich Fettsäuren aber auch ein Teil Glucose. Sind Anforderungen und Belastungen so intensiv, dass der Bedarf an Sauerstoff nicht gedeckt werden kann um den Energiebedarf auf aerobem Wege gänzlich abzudecken, springt zusätzlich die anaerob-laktazide Energiebereitstellung ein. Diese sog. anaerobe Energiebereitstellung verläuft weit weniger ökonomisch. Als Nebenprodukt entsteht Laktat (Milchsäure).  Laktat ist bei dieser Form der Energiebereitstellung dafür verantwortlich, dass uns das typische Muskelbrennen während eines Trainingssatzes irgendwann zur Aufgabe zwingt. Die Energiebereitstellung über ATP selbst und Creatinphosphat (CrP) stellt die anaerob-alaktazide Energiebereitstellung dar. Sie deckt die ersten wenigen Sekunden der Energieversorgung unter Belastung ab. FazitAbhängig von der Belastungsintensität stehen verschiedene Wege der Energiebereitstellung zur Verfügung mit die unterschiedliche Energiesubstrate verbrauchen. Sie laufen nicht unabhängig voneinander ab sondern greifen ineinander.

Für die Praxis

Dieser Einblick in die Anatomie des Energiestoffwechsels kann in der Praxis dabei helfen die richtige Ernährungsstrategie festzulegen. Wer sich nur leicht bis moderat belastet wird seinen Energiebedarf hauptsächlich auf aerobem Wege decken und benötigt so nicht Unmengen an Kohlenhydraten, während für ein intensives Workout  durchaus die Gabe von Kohlenhydraten angezeigt ist um im anaeroben Stoffwechsel für Energienachschub zu sorgen.