Proteinstoffwechsel: Proteine und Proteinbedarf

Protein ist eines der wichtigsten und lebenswichtigsten Produkte. Es ist mittlerweile offensichtlich, dass die Verwendung von Protein zur Energiegewinnung irrational ist, da beim Abbau von Aminosäuren viele Säureradikale und Ammoniak entstehen, die für den Körper des Kindes nicht gleichgültig sind.

Was ist Protein?

Der menschliche Körper verfügt über keine Proteinreserven. Erst wenn Gewebe zerfällt, werden Proteine abgebaut. Dabei werden Aminosäuren freigesetzt, die zur Aufrechterhaltung der Proteinzusammensetzung anderer, lebenswichtigerer Gewebe und Zellen dienen. Daher ist ein normales Körperwachstum ohne ausreichend Protein nicht möglich, da Fette und Kohlenhydrate diese nicht ersetzen können. Proteine enthalten zudem essentielle Aminosäuren, die für den Aufbau neu gebildeten Gewebes oder dessen Selbsterneuerung notwendig sind. Proteine sind Bestandteil verschiedener Enzyme (Verdauungs-, Gewebeenzyme usw.), Hormone, Hämoglobin und Antikörper. Schätzungsweise 2 % der Muskelproteine sind Enzyme, die sich ständig erneuern. Proteine wirken als Puffer und tragen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Reaktion der Umgebung in verschiedenen Flüssigkeiten (Blutplasma, Liquor cerebrospinalis, Darmsekrete usw.) bei. Schließlich sind Proteine eine Energiequelle: 1 g Protein liefert nach vollständigem Abbau 16,7 kJ (4 kcal).

Das Stickstoffbilanzkriterium wird seit vielen Jahren zur Untersuchung des Proteinstoffwechsels verwendet. Dies geschieht durch die Bestimmung der Stickstoffmenge aus der Nahrung sowie der mit dem Kot verlorenen und mit dem Urin ausgeschiedenen Stickstoffmenge. Der Verlust stickstoffhaltiger Substanzen mit dem Kot dient zur Beurteilung des Proteinverdauungsgrades und der Proteinresorption im Dünndarm. Die Differenz zwischen dem Stickstoffgehalt der Nahrung und seiner Ausscheidung mit Kot und Urin dient zur Beurteilung des Verbrauchs für die Gewebeneubildung oder -erneuerung. Bei Neugeborenen oder bei untergewichtigen und unreifen Kindern kann die mangelnde Aufnahme von Nahrungsproteinen, insbesondere wenn es sich nicht um Muttermilchprotein handelt, zur Unmöglichkeit der Stickstoffverwertung führen.

Zeitpunkt der Entwicklung der Funktionen des Magen-Darm-Trakts

Alter, Monate	FAO/WHO (1985)	UN (1996)
0-1	124	107
1-2	116	109
2-3	109	111
3^	103	101
4-10	95-99	100
10-12	100-104	109
12-24	105	90

Bei Erwachsenen entspricht die ausgeschiedene Stickstoffmenge in der Regel der mit der Nahrung aufgenommenen Stickstoffmenge. Im Gegensatz dazu haben Kinder eine positive Stickstoffbilanz, d. h. die mit der Nahrung aufgenommene Stickstoffmenge übersteigt stets den Verlust über Kot und Urin.

Die Speicherung von Nahrungsstickstoff und damit seine Verwertung durch den Körper hängen vom Alter ab. Obwohl die Fähigkeit, Stickstoff aus der Nahrung zu speichern, lebenslang erhalten bleibt, ist sie bei Kindern am höchsten. Die Höhe der Stickstoffretention entspricht der Wachstumskonstante und der Proteinsyntheserate.

Rate der Proteinsynthese in verschiedenen Altersperioden

Altersperioden	Alter	Syntheserate, g/(kg • Tag)
Neugeborenes mit niedrigem Geburtsgewicht	1-45 Tage	17.46
Ein Kind im zweiten Lebensjahr	10-20 Monate	6.9
Erwachsene	20-23 Jahre alt	3.0
Ein älterer Mann	69-91 Jahre	1.9

Eigenschaften von Lebensmittelproteinen, die bei der Festlegung von Ernährungsstandards berücksichtigt werden

Bioverfügbarkeit (Resorption):

• 100 (Npost - Nout) / Npost,

Wobei Npost der aufgenommene Stickstoff ist; Next der mit dem Kot ausgeschiedene Stickstoff.

Nettoauslastung (NPU %):

• (Nпш-100 (Nсn + Nvч)) / Nпш,

Wobei Nпш Nahrungsstickstoff ist;

Nst - Stickstoff im Stuhl;

Nmch - Stickstoff im Urin.

Proteineffizienzverhältnis:

• Gewichtszunahme pro 1 g aufgenommenem Protein in einem standardisierten Experiment an Rattenjungen.

Aminosäure-"Score":

• 100 AKB / AKE,

Wobei Akb der Gehalt einer bestimmten Aminosäure in einem bestimmten Protein in mg ist;

AKE – der Gehalt einer bestimmten Aminosäure im Referenzprotein, mg.

Um das Konzept des „Scores“ und des Konzepts des „idealen Proteins“ zu veranschaulichen, präsentieren wir Daten zu den Eigenschaften des „Scores“ und der Verwendung mehrerer Nahrungsproteine.

„Aminosäure-Score“ und „Nettoverwertung“ einiger Nahrungsproteine

Protein	Skor	Entsorgung
Mais	49	36
Hirse	63	43
Reis	67	63
Weizen	53	40
Sojabohnen	74	67
Ganzes Ei	100	87
Muttermilch	100	94
Kuhmilch	95	81

Empfohlene Proteinzufuhr

Angesichts der erheblichen Unterschiede in Zusammensetzung und Nährwert von Proteinen werden Berechnungen zur Proteinversorgung in jungem Alter nur und ausschließlich für Proteine mit dem höchsten biologischen Wert durchgeführt, deren Nährwert dem Protein der Muttermilch durchaus vergleichbar ist. Dies gilt auch für die unten angegebenen Empfehlungen (WHO und MZ Russlands). In älteren Altersgruppen, in denen der Gesamtbedarf an Protein etwas geringer ist, und im Verhältnis zu Erwachsenen wird das Problem der Proteinqualität zufriedenstellend gelöst, indem die Ernährung mit mehreren Arten pflanzlicher Proteine angereichert wird. Im Darmchymus, wo Aminosäuren verschiedener Proteine und Blutserumalbumine gemischt werden, bildet sich ein Aminosäureverhältnis nahe dem optimalen. Das Problem der Proteinqualität ist besonders akut, wenn fast ausschließlich eine Art pflanzlichen Proteins gegessen wird.

Die allgemeine Proteinstandardisierung in Russland unterscheidet sich etwas von der Hygienestandardisierung im Ausland und in WHO-Gremien. Dies liegt an einigen Unterschieden in den Kriterien für eine optimale Versorgung. Im Laufe der Jahre haben sich diese Positionen und verschiedene wissenschaftliche Schulen angenähert. Die Unterschiede werden durch die folgenden Tabellen mit Empfehlungen veranschaulicht, die in Russland und den wissenschaftlichen WHO-Gremien angenommen wurden.

Empfohlene Proteinzufuhr für Kinder unter 10 Jahren

Indikator	0-2 Monate	3-5 Monate	6-11 Monate	1-3 Jahre	3-7 Jahre	7-10 Jahre
Gesamtproteine, g	-	-	-	53	68	79
Proteine, g/kg	2,2	2.6	2.9	-	-	-

Sichere Proteinzufuhr bei Kleinkindern, g/(kg • Tag)

Alter, Monate	FAO/WHO (1985)	UN (1996)
0-1	-	2,69
1-2	2,64	2.04
2-3	2.12	1,53
3^	1,71	1,37
4-5	1,55	1,25
5-6	1,51	1.19
6-9	1,49	1,09
9-12	1,48	1,02
12-18	1,26	1,00
18-24	1.17	0,94

Angesichts der unterschiedlichen biologischen Wertigkeit pflanzlicher und tierischer Proteine ist es üblich, sowohl die konsumierte Proteinmenge als auch tierisches Protein bzw. dessen Anteil an der täglich konsumierten Proteinmenge zu standardisieren. Ein Beispiel hierfür ist die Tabelle zur Proteinstandardisierung M3 Russlands (1991) für Kinder älterer Altersgruppen.

Verhältnis von pflanzlichem und tierischem Eiweiß in den Verzehrempfehlungen

Eichhörnchen	11-13 Jahre alt		14-17 Jahre alt
	Jungs	Mädchen	Jungs	Mädchen
Gesamtproteine, g	93	85	100	90
Einschließlich Tiere	56	51	60	54

Die gemeinsame Expertengruppe von FAO und WHO (1971) kam zu dem Schluss, dass die sichere Proteinzufuhr (bezogen auf Kuhmilcheiweiß oder Eiweiß) bei 0,57 g/kg Körpergewicht pro Tag für einen erwachsenen Mann und 0,52 g/kg für eine Frau liegt. Die sichere Menge entspricht der Menge, die zur Deckung des physiologischen Bedarfs und zur Erhaltung der Gesundheit fast aller Mitglieder einer bestimmten Bevölkerungsgruppe erforderlich ist. Für Kinder ist die sichere Proteinzufuhr höher als für Erwachsene. Dies liegt daran, dass die Gewebeerneuerung bei Kindern stärker ausgeprägt ist.

Es ist erwiesen, dass die Stickstoffaufnahme des Körpers sowohl von der Proteinmenge als auch von der Proteinqualität abhängt. Unter Proteinqualität versteht man genauer die Aminosäurezusammensetzung des Proteins, insbesondere das Vorhandensein essentieller Aminosäuren. Der Bedarf von Kindern an Proteinen und Aminosäuren ist deutlich höher als der von Erwachsenen. Berechnungen zufolge benötigt ein Kind etwa sechsmal mehr Aminosäuren als ein Erwachsener.

Bedarf an essentiellen Aminosäuren (mg pro 1 g Protein)

Aminosäuren	Kinder			Erwachsene
	Bis zu 2 Jahre	2-5 Jahre	10-12 Jahre
Histidin	26	19	19	16
Isoleucin	46	28	28	13
Leucin	93	66	44	19
Lysin	66	58	44	16
Methionin + Cystin	42	25	22	17
Phenylalanin + Tyrosin	72	63	22	19
Threonin	43	34	28	9
Tryptophan	17	11	9	5
Valin	55	35	25	13

Die Tabelle zeigt, dass Kinder nicht nur einen höheren Bedarf an Aminosäuren haben, sondern dass sich ihr Bedarf an lebenswichtigen Aminosäuren auch von dem von Erwachsenen unterscheidet. Auch die Konzentrationen freier Aminosäuren in Plasma und Vollblut unterscheiden sich.

Besonders hoch ist der Bedarf an Leucin, Phenylalanin, Lysin, Valin und Threonin. Wenn man bedenkt, dass für einen Erwachsenen 8 Aminosäuren lebenswichtig sind (Leucin, Isoleucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin), dann ist Histidin auch für Kinder unter 5 Jahren eine essentielle Aminosäure. Kindern in den ersten 3 Lebensmonaten werden Cystin, Arginin und Taurin zugesetzt, Frühgeborenen zusätzlich Glycin, d. h. für sie sind 13 Aminosäuren lebenswichtig. Dies muss bei der Planung der Ernährung von Kindern, insbesondere in jungen Jahren, berücksichtigt werden. Nur aufgrund der allmählichen Reifung der Enzymsysteme während des Wachstums nimmt der Bedarf an essentiellen Aminosäuren bei Kindern allmählich ab. Gleichzeitig kommt es bei übermäßiger Proteinüberladung bei Kindern leichter zu einer Aminosäurenämie als bei Erwachsenen, was sich in Entwicklungsverzögerungen, insbesondere neuropsychischer Art, äußern kann.

Konzentration freier Aminosäuren im Blutplasma und Vollblut von Kindern und Erwachsenen, mol/l

Aminosäuren	Blutplasma		Vollblut
	Neugeborene	Erwachsene	Kinder 1-3 Jahre	Erwachsene
Alanin	0,236–0,410	0,282–0,620	0,34-0,54	0,26-0,40
A-Aminobuttersäure	0,006–0,029	0,008–0,035	0,02-0,039	0,02-0,03
Arginin	0,022–0,88	0,094–0,131	0,05-0,08	0,06-0,14
Asparagin	0,006–0,033	0,030–0,069	-	-
Asparaginsäure	0,00–0,016	0,005–0,022	0,08–0,15	0,004-0,02
Valin	0,080–0,246	0,165–0,315	0,17–0,26	0,20–0,28
Histidin	0,049–0,114	0,053–0,167	0,07–0,11	0,08-0,10
Glycin	0,224–0,514	0,189–0,372	0,13–0,27	0,24-0,29
Glutamin	0,486–0,806	0,527	-	-
Glutaminsäure	0,020–0,107	0,037–0,168	0,07-0,10	0,04-0,09
Isoleucin	0,027–0,053	0,053–0,110	0,06-0,12	0,05-0,07
Leucin	0,047–0,109	0,101–0,182	0,12–0,22	0,09–0,13
Lysin	0,144–0,269	0,166–0,337	0,10–0,16	0,14–0,17
Methionin	0,009–0,041	0,009–0,049	0,02-0,04	0,01-0,05
Ornithin	0,049–0,151	0,053–0,098	0,04-0,06	0,05-0,09
Prolin	0,107–0,277	0,119–0,484	0,13–0,26	0,16–0,23
Heiter	0,094–0,234	0,065–0,193	0,12–0,21	0,11–0,30
Taurin	0,074–0,216	0,032–0,143	0,07–0,14	0,06-0,10
Tyrosin	0,088–0,204	0,032–0,149	0,08–0,13	0,04-0,05
Threonin	0,114–0,335	0,072–0,240	0,10–0,14	0,11–0,17
Tryptophan	0,00–0,067	0,025–0,073	-	-
Phenylalanin	0,073–0,206	0,053–0,082	0,06-0,10	0,05-0,06
Cystin	0,036–0,084	0,058-0,059	0,04-0,06	0,01-0,06

Kinder reagieren anfälliger auf Hunger als Erwachsene. In Ländern mit starkem Proteinmangel in der Ernährung von Kindern steigt die Sterblichkeit in jungen Jahren um das 8- bis 20-fache. Da Protein auch für die Synthese von Antikörpern notwendig ist, treten bei einem Mangel in der Ernährung von Kindern in der Regel verschiedene Infektionen auf, die wiederum den Proteinbedarf erhöhen. Es entsteht ein Teufelskreis. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass Proteinmangel in der Ernährung von Kindern in den ersten drei Lebensjahren, insbesondere langfristig, irreversible Veränderungen verursachen kann, die ein Leben lang anhalten.

Zur Beurteilung des Proteinstoffwechsels werden verschiedene Indikatoren herangezogen. So ist die Bestimmung des Proteingehalts und seiner Fraktionen im Blut (Plasma) ein zusammenfassender Ausdruck der Prozesse der Proteinsynthese und des Proteinabbaus.

Gehalt an Gesamtprotein und seinen Fraktionen (in g/l) im Blutserum

Indikator	Bei Mutter	Nabelschnurblut	Bei Kindern im Alter
			0-14 Tage	2-4 Wochen	5-9 Wochen	9 Wochen - 6 Monate	6-15 Monate
Gesamtprotein	59,31	54,81	51,3	50,78	53,37	56,5	60,56
Albumine	27,46	32.16	30.06	29,71	35.1	35,02	36.09
Α1-Globulin	3,97	2.31	2.33	2,59	2.6	2.01	2.19
Α1-Lipoprotein	2.36	0,28	0,65	0,4	0,33	0,61	0,89
A2-Globulin	7.30	4,55	4,89	4,86	5.13	6,78	7,55
Α2-Makroglobulin	4.33	4,54	5.17	4,55	3.46	5.44	5,60
Α2-Haptoglobin	1,44	0,26	0,15	0,41	0,25	0,73	1.17
Α2-Coeruloplasmin	0,89	0,11	0,17	0,2	0,24	0,25	0,39
Β-Globulin	10,85	4,66	4.32	5.01	5,25	6,75	7,81
B2-Lipoprotein	4,89	1.16	2.5	1,38	1,42	2.36	3.26
Β1-Siderophilin	4.8	3.33	2.7	2,74	3.03	3,59	3,94
B2-A-Globulin, U	42	1	1	3.7	18	19,9	27,6
Β2-M-Globulin, U	10.7	1	2,50	3.0	2.9	3.9	6.2
Γ-Globulin	10.9	12,50	9,90	9,5	6.3	5.8	7,5

Protein- und Aminosäurespiegel im Körper

Wie aus der Tabelle ersichtlich, ist der Gesamtproteingehalt im Blutserum des Neugeborenen niedriger als der der Mutter. Dies ist auf die aktive Synthese und nicht auf eine einfache Filtration von Proteinmolekülen durch die Plazenta der Mutter zurückzuführen. Im ersten Lebensjahr nimmt der Gesamtproteingehalt im Blutserum ab. Besonders niedrige Werte werden bei Kindern im Alter von 2 bis 6 Wochen beobachtet, ab dem 6. Monat ist ein allmählicher Anstieg zu verzeichnen. Im Grundschulalter ist der Proteingehalt jedoch etwas niedriger als im Durchschnitt der Erwachsenen, und diese Abweichungen sind bei Jungen stärker ausgeprägt.

Neben dem niedrigeren Gesamtproteingehalt ist auch ein niedrigerer Gehalt einiger seiner Fraktionen festzustellen. Es ist bekannt, dass die Albuminsynthese in der Leber 0,4 g/(kg-Tag) beträgt. Bei normaler Synthese und Ausscheidung (Albumin gelangt teilweise in das Darmlumen und wird wieder verwertet; eine kleine Menge Albumin wird mit dem Urin ausgeschieden) beträgt der durch Elektrophorese bestimmte Albumingehalt im Blutserum etwa 60 % der Serumproteine. Bei einem Neugeborenen ist der Albuminanteil sogar relativ höher (etwa 58 %) als bei seiner Mutter (54 %). Dies erklärt sich offensichtlich nicht nur durch die Albuminsynthese durch den Fötus, sondern auch durch die teilweise transplazentare Übertragung von der Mutter. Im ersten Lebensjahr nimmt dann der Albumingehalt parallel zum Gesamtproteingehalt ab. Die Dynamik des γ-Globulingehalts ähnelt der des Albumins. Besonders niedrige γ-Globulinwerte werden in der ersten Lebenshälfte beobachtet.

Dies ist auf den Abbau transplazentar von der Mutter aufgenommener γ-Globuline (vor allem dem β-Globulin verwandte Immunglobuline) zurückzuführen. 

Die Synthese der kindlichen Globuline reift allmählich, was durch ihren langsamen Anstieg mit zunehmendem Alter erklärt wird. Der Gehalt an α1-, α2- und β-Globulinen unterscheidet sich relativ wenig von dem von Erwachsenen.

Die Hauptfunktion von Albuminen ist ernährungsphysiologisch und plastisch. Aufgrund ihres geringen Molekulargewichts (weniger als 60.000) haben Albumine einen signifikanten Einfluss auf den kolloidosmotischen Druck. Albumine spielen eine wichtige Rolle beim Transport von Bilirubin, Hormonen, Mineralstoffen (Kalzium, Magnesium, Zink, Quecksilber), Fetten usw. Diese theoretischen Prämissen werden in der Klinik bei der Behandlung der für die Neugeborenenperiode charakteristischen Hyperbilirubinämie genutzt. Zur Reduzierung der Bilirubinämie ist die Einführung eines reinen Albuminpräparats angezeigt, um toxische Wirkungen auf das Zentralnervensystem – die Entwicklung einer Enzephalopathie – zu verhindern.

Globuline mit hohem Molekulargewicht (90.000–150.000) sind komplexe Proteine, die verschiedene Komplexe umfassen. α1- und α2-Globuline umfassen Muko- und Glykoproteine, was sich bei entzündlichen Erkrankungen widerspiegelt. Der Hauptbestandteil von Antikörpern sind γ-Globuline. Eine genauere Untersuchung von γ-Globulinen zeigte, dass sie aus verschiedenen Fraktionen bestehen, deren Veränderung für eine Reihe von Krankheiten charakteristisch ist, d. h. sie haben auch diagnostischen Wert.

Die Untersuchung des Proteingehalts und des sogenannten Spektrums bzw. der Proteinformel des Blutes findet in der Klinik breite Anwendung.

Bei einem gesunden Menschen überwiegen Albumine (etwa 60 % des Proteins). Das Verhältnis der Globulinfraktionen ist leicht zu merken: α1-1, α2-2, β-3, y-4 Teile. Bei akuten entzündlichen Erkrankungen sind Veränderungen der Proteinformel des Blutes durch einen Anstieg des Gehalts an α-Globulinen, insbesondere aufgrund von α2, bei normalem oder leicht erhöhtem Gehalt an y-Globulinen und reduzierter Albuminmenge gekennzeichnet. Bei chronischen Entzündungen wird ein Anstieg des y-Globulingehalts bei normalem oder leicht erhöhtem α-Globulingehalt und eine Abnahme der Albuminkonzentration festgestellt. Eine subakute Entzündung ist durch einen gleichzeitigen Anstieg der Konzentration von α- und γ-Globulinen bei abnehmendem Albumingehalt gekennzeichnet.

Das Auftreten einer Hypergammaglobulinämie weist auf eine chronische Phase der Erkrankung hin, Hyperalphaglobulinämie - eine Exazerbation. Im menschlichen Körper werden Proteine durch Peptidasen hydrolytisch in Aminosäuren zerlegt, die je nach Bedarf zur Synthese neuer Proteine verwendet oder durch Desaminierung in Ketosäuren und Ammoniak umgewandelt werden. Bei Kindern nähert sich der Aminosäuregehalt im Blutserum den für Erwachsene typischen Werten an. Erst in den ersten Lebenstagen ist ein Anstieg des Gehalts einiger Aminosäuren zu beobachten, der von der Art der Ernährung und der relativ geringen Aktivität der an ihrem Stoffwechsel beteiligten Enzyme abhängt. In dieser Hinsicht ist die Aminoazidurie bei Kindern höher als bei Erwachsenen.

Bei Neugeborenen wird in den ersten Lebenstagen eine physiologische Azotämie (bis zu 70 mmol/l) beobachtet. Nach dem maximalen Anstieg am 2.-3. Lebenstag sinkt der Stickstoffspiegel und erreicht am 5.-12. Lebenstag das Niveau eines Erwachsenen (28 mmol/l). Bei Frühgeborenen ist der Reststickstoffspiegel umso höher, je geringer das Körpergewicht des Kindes ist. Azotämie in dieser Kindheitsphase ist mit Exzision und unzureichender Nierenfunktion verbunden.

Der Proteingehalt in Lebensmitteln beeinflusst maßgeblich den Reststickstoffgehalt im Blut. So beträgt bei einem Proteingehalt von 0,5 g/kg in Lebensmitteln die Harnstoffkonzentration 3,2 mmol/l, bei 1,5 g/kg 6,4 mmol/l und bei 2,5 g/kg 7,6 mmol/l. Die Ausscheidung der Endprodukte des Proteinstoffwechsels im Urin dient gewissermaßen als Indikator für den Zustand des Proteinstoffwechsels im Körper. Eines der wichtigsten Endprodukte des Proteinstoffwechsels – Ammoniak – ist eine giftige Substanz. Es wird neutralisiert:

• durch Ausscheidung von Ammoniumsalzen über die Nieren;
• Umwandlung in ungiftigen Harnstoff;
• Bindung mit α-Ketoglutarsäure an Glutamat;
• Bindung von Glutamat unter Einwirkung des Enzyms Glutaminsynthetase zu Glutamin.

Bei Erwachsenen werden Stickstoffstoffwechselprodukte über den Urin ausgeschieden, hauptsächlich in Form von wenig toxischem Harnstoff, der von den Leberzellen synthetisiert wird. Bei Erwachsenen macht Harnstoff 80 % der gesamten ausgeschiedenen Stickstoffmenge aus. Bei Neugeborenen und Kindern in den ersten Lebensmonaten ist der Harnstoffanteil niedriger (20–30 % des gesamten Urinstickstoffs). Bei Kindern unter 3 Monaten werden 0,14 g/(kg • Tag) Harnstoff ausgeschieden, bei 9-12 Monaten 0,25 g/(kg • Tag). Bei Neugeborenen besteht ein erheblicher Teil des gesamten Urinstickstoffs aus Harnsäure. Kinder unter 3 Monaten scheiden 28,3 mg/(kg • Tag) und Erwachsene 8,7 mg/(kg • Tag) dieser Säure aus. Ihr Überschuss im Urin ist die Ursache für Harnsäureinfarkte der Nieren, die bei 75 % der Neugeborenen beobachtet werden. Darüber hinaus scheidet der Körper eines kleinen Kindes Proteinstickstoff in Form von Ammoniak aus, der im Urin 10-15% und bei einem Erwachsenen 2,5-4,5% des Gesamtstickstoffs ausmacht. Dies erklärt sich dadurch, dass bei Kindern in den ersten 3 Lebensmonaten die Leberfunktion nicht ausreichend entwickelt ist, sodass eine übermäßige Proteinbelastung zum Auftreten toxischer Stoffwechselprodukte und deren Ansammlung im Blut führen kann.

Kreatinin wird über den Urin ausgeschieden. Die Ausscheidung hängt von der Entwicklung der Muskulatur ab. Frühgeborene scheiden täglich 3 mg/kg Kreatinin aus, reif geborene Säuglinge 10–13 mg/kg und Erwachsene 1,5 g/kg.

Proteinstoffwechselstörung

Unter den verschiedenen angeborenen Erkrankungen, die auf Störungen des Proteinstoffwechsels beruhen, sind Aminoazidopathien, die auf einem Mangel an Enzymen beruhen, die am Stoffwechsel beteiligt sind, ein bedeutender Anteil. Derzeit sind über 30 verschiedene Formen von Aminoazidopathien beschrieben. Ihre klinischen Manifestationen sind sehr vielfältig.

Eine relativ häufige Manifestation von Aminoazidopathien sind neuropsychiatrische Störungen. Eine Verzögerung der neuropsychiatrischen Entwicklung in Form unterschiedlich starker Oligophrenie ist charakteristisch für viele Aminoazidopathien (Phenylketonurie, Homocystinurie, Histidinämie, Hyperammonämie, Citrullinämie, Hyperprolinämie, Morbus Hartnup usw.), was durch ihre hohe Prävalenz bestätigt wird, die die in der Allgemeinbevölkerung um das Zehn- und Hundertfache übersteigt.

Das Krampfsyndrom tritt häufig bei Kindern mit Aminoazidopathien auf, und die Krämpfe treten häufig in den ersten Lebenswochen auf. Häufig treten Beugekrämpfe auf. Sie sind besonders charakteristisch für Phenylketonurie und treten auch bei Störungen des Tryptophan- und Vitamin-B6-Stoffwechsels (Pyridoxin), Glycinose, Leuzinose, Prolinurie usw. auf.

Häufig werden Veränderungen des Muskeltonus in Form von Hypotonie (Hyperlysinämie, Cystinurie, Glycinose usw.) oder umgekehrt Hypertonie (Leukinose, Hyperurikämie, Hartnup-Krankheit, Homocystinurie usw.) beobachtet. Veränderungen des Muskeltonus können periodisch zunehmen oder abnehmen.

Eine verzögerte Sprachentwicklung ist charakteristisch für Histidinämie. Sehstörungen finden sich häufig bei Aminoazidopathien aromatischer und schwefelhaltiger Aminosäuren (Albinismus, Phenylketonurie, Histidinämie), Pigmentablagerungen – bei Alkaptonurie, Linsenluxation – bei Homocystinurie.

Hautveränderungen bei Aminoazidopathien sind nicht selten. Primäre und sekundäre Pigmentstörungen sind charakteristisch für Albinismus, Phenylketonurie und seltener für Histidinämie und Homocystinurie. Bei Phenylketonurie wird eine Sonnenunverträglichkeit (Sonnenbrand) ohne Bräunung beobachtet. Pellagroide Haut ist charakteristisch für die Hartnup-Krankheit, Ekzeme für Phenylketonurie. Haarbrüchigkeit wird bei Argininsuccinat-Aminoazidurie beobachtet.

Gastrointestinale Symptome treten bei Aminosäurenerkrankungen sehr häufig auf. Schwierigkeiten beim Essen, häufig Erbrechen, sind charakteristisch für Glycinose, Phenylketonurie, Tyrosinose, Citrullinämie usw. fast von Geburt an. Erbrechen kann paroxysmal sein und zu schneller Dehydration und Soporose führen, manchmal zu Koma mit Krämpfen. Bei hohem Proteingehalt nimmt das Erbrechen zu und tritt häufiger auf. Bei Glycinose treten Ketonämie und Ketonurie sowie Atemversagen auf.

Häufig werden bei Arginin-Succinat-Aminoazidurie, Homocystinurie, Hypermethioninämie und Tyrosinose Leberschäden bis hin zur Entwicklung einer Leberzirrhose mit portaler Hypertonie und gastrointestinalen Blutungen beobachtet.

Hyperprolinämie geht mit renalen Symptomen (Hämaturie, Proteinurie) einher. Blutveränderungen können auftreten. Anämie ist charakteristisch für Hyperlysinämie, Leukopenie und Thrombozytopathie für Glycinose. Homocystinurie kann die Thrombozytenaggregation verstärken und zur Entwicklung einer Thromboembolie führen.

Eine Aminosäurenämie kann sich bereits in der Neugeborenenperiode manifestieren (Leukinose, Glycinose, Hyperammonämie). Der Schweregrad der Erkrankung nimmt jedoch in der Regel nach 3–6 Monaten zu, da sich bei Patienten sowohl Aminosäuren als auch deren Stoffwechselprodukte stark anreichern. Daher kann diese Krankheitsgruppe zu Recht als Speicherkrankheiten eingestuft werden, die irreversible Veränderungen vor allem im Zentralnervensystem, der Leber und anderen Systemen verursachen.

Neben Störungen des Aminosäurestoffwechsels können auch Erkrankungen auftreten, die auf einer Störung der Proteinsynthese beruhen. Es ist bekannt, dass sich im Zellkern jeder Zelle genetische Informationen in Chromosomen befinden, wo sie in DNA-Molekülen kodiert sind. Diese Informationen werden durch Transport-RNA (tRNA) übertragen, die ins Zytoplasma gelangt, wo sie in eine lineare Sequenz von Aminosäuren übersetzt wird, die Teil von Polypeptidketten sind, und die Proteinsynthese stattfindet. Mutationen in DNA oder RNA stören die Synthese von Proteinen mit der korrekten Struktur. Abhängig von der Aktivität eines bestimmten Enzyms sind folgende Prozesse möglich:

1. Fehlende Bildung des Endprodukts. Ist diese Verbindung lebenswichtig, führt dies zum Tod. Handelt es sich bei dem Endprodukt um eine weniger lebenswichtige Verbindung, manifestieren sich diese Zustände unmittelbar nach der Geburt und manchmal auch später. Beispiele für eine solche Erkrankung sind Hämophilie (fehlende Synthese von antihämophilem Globulin oder dessen geringer Gehalt) und Afibrinogenämie (niedriger oder fehlender Fibrinogengehalt im Blut), die sich durch vermehrte Blutungen äußern.
2. Akkumulation von Zwischenmetaboliten. Sind diese toxisch, kommt es zu klinischen Symptomen, beispielsweise bei Phenylketonurie und anderen Aminoazidopathien.
3. Nebensächliche Stoffwechselwege können überlastet werden und normalerweise gebildete Metaboliten können sich ansammeln und in ungewöhnlich großen Mengen ausgeschieden werden, z. B. bei Alkaptonurie. Zu solchen Krankheiten zählen Hämoglobinopathien, bei denen die Struktur der Polypeptidketten verändert ist. Bislang sind über 300 abnorme Hämoglobine beschrieben. So weiß man, dass Hämoglobin des Adulttyps aus 4 Polypeptidketten aapp besteht, die Aminosäuren in einer bestimmten Reihenfolge enthalten (in der α-Kette – 141 und in der β-Kette – 146 Aminosäuren). Dies ist auf dem 11. und 16. Chromosom kodiert. Durch den Ersatz von Glutamin durch Valin entsteht Hämoglobin S, das α2-Polypeptidketten aufweist, in Hämoglobin C (α2β2) wird Glycin durch Lysin ersetzt. Die gesamte Gruppe der Hämoglobinopathien manifestiert sich klinisch durch spontane oder faktorinduzierte Hämolyse, eine veränderte Affinität zum Sauerstofftransport durch Häm und häufig eine vergrößerte Milz.

Ein Mangel an vaskulärem oder thrombozytärem Von-Willebrand-Faktor führt zu vermehrten Blutungen, was besonders häufig bei der schwedischen Bevölkerung der Åland-Inseln vorkommt.

Zu dieser Gruppe gehören auch verschiedene Formen der Makroglobulinämie sowie Störungen der Synthese einzelner Immunglobuline.

So können Störungen des Proteinstoffwechsels sowohl auf der Ebene der Hydrolyse und Absorption im Magen-Darm-Trakt als auch des Zwischenstoffwechsels beobachtet werden. Es ist wichtig zu betonen, dass Störungen des Proteinstoffwechsels in der Regel mit Störungen anderer Stoffwechselarten einhergehen, da fast alle Enzyme eine Proteinkomponente enthalten.

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