Metabolische Stoffwechselanalyse

Die Stoffwechselmessung mit dem Physical®

Warum fühlen wir uns müde, abgeschlagen und energielos? Häufig spielt ein gestörter Stoffwechsel eine Rolle. Die spirometrische Atemgasuntersuchung kann Klarheit schaffen.

Sauerstoff - Lebenselixier für Körper und Geist

Durch die Stoffwechselmessung mit dem Physical®  wird der prozentuale Anteil an Sauerstoff in der ausgeatmeten Luft berechnet. In der Umgebungsluft befinden sich bis in einer Höhe von ca. 1500 Metern 21% Sauerstoff, 78% Stickstoff und 1% sogenannte Edelgase. Mit jedem Atemzug (Atemzugvolumen) strömt eine bestimmte Menge Luft in den Körper. Er kann aber nur einen kleinen Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs aufnehmen. Der Rest verlässt den Körper wieder mit der Ausatemluft. 

Was bedeutet das für meinen Körper?

 

Ist der Wert (FeO2) hoch, z. B. über 17 %, bedeutet das im Umkehrschluss, dass nur 4 % Sauerstoff im Organismus bleiben. Steht den Zellen nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung, reagiert der Organismus mit einer Steigerung der Atemfrequenz bzw. des Atemvolumens, resultierend in einer höheren Stoffwechselrate.

Je mehr Sauerstoff im Organismus bleibt, desto besser können die Zellen Energie produzieren und umso effektiver kann Fett verstoffwechselt werden. Gute Sauerstoffwerte liegen zwischen 15 und 16 %. Ungünstige über 17 %.

Folgende Ursachen sollten berücksichtigt und ggf. therapiert werden

Schlechte Sauerstoffverwertung - Trainingszustand

Die Sauerstoffverwertung ist zum einen abhängig vom sogenannten Herzminutenvolumen. Das bedeutet, wie viel mit Sauerstoff angereichertes Blut vom Herzen pro Zeiteinheit in den Körper befördert werden kann. Dieser Wert erhöht sich mit zunehmendem Trainingszustand. Regelmäßiges Training nach individuell erstelltem und der Leistungsfähigkeit angepassten Trainingsplan verbessert diesen Zustand.

 

Schlechte Sauerstoffverwertung - Übertraining 

Übermäßig viel oder zu intensives Training kann dazu führen, dass sich die Sauerstoffverwertung verschlechtert. Nach intensiver körperlicher Belastung verringert sich messbar die Zellspannung. In diesem Zustand kann auf Zellebene weniger Sauerstoff aufgenommen werden. Ein Symptom dafür ist beispielsweise Müdigkeit, mangelnde Fitness oder Bewegungsunlust. Wenn man abnehmen möchte, ist dies unter diesen Umständen nicht möglich. Durch eine sinnvolle Steuerung zwischen dem richtigen Verhältnis von Erholung und Belastung lässt sich dieser Zustand regulieren.

 

Schlechte Sauerstoffverwertung - Fehlernährung

Die Sauerstoffaufnahme ist von physikalischen und biochemischen Abläufen abhängig, insbesondere von Mineralstoffen und Vitaminen (z. B. B-Vitamine) sowie Fettsäuren (Omega-3 und Omega-6). Fehlen diese Stoffe langfristig in der Nahrung, kann sich die Sauerstoffaufnahme verschlechtern. 

 

Schlechte Sauerstoffverwertung - Säurebelastung

Störungen des Säure-Basen-Haushalts sind häufig und werden oft in der Praxis übersehen. Wenn es zu einer verminderten Belüftung der Lungenbläschen (Alveolen) kommt, spricht man von einer respiratorischen Azidose. Dies kann auf Dauer zu Atemnot führen, was bei chronischen Verläufen oft fehlt. Nicht selten führt eine zu hohe Säurebelastung zu Herzrasen (Puls >100) und einem Blutdruckanstieg - bei längerem Bestehen - zu einer pulmonalen Hypertonie (Erhöhung des Gefäßdrucks und Blutdruck im Lungenkreislauf). Es kann außerdem zu Gesichtsrötung und Augenproblem kommen (konjunktivale Injektion und Stauungspapille). Bei einer ausgeprägten Störung kommt es zu Verwirrtheit und Bewusstseinsstörungen. (Quelle: https://www.aerzteblatt.de/archiv/47498/Stoerungen-des-Saeure-Basen-Haushalts-Rationale-Diagnostik-und-oekonomische-Therapie ).

Im Vordergrund der Therapie einer respiratorischen Azidose steht die Sicherung der Oxygenierung durch Behandlung der Grundkrankheit, sowohl bei akuten als auch chronischen Verläufen.

 

Schlechte Sauerstoffverwertung - Eisenmangel/Anämie

Der von allen Organen benötigte Sauerstoff wird mit Hilfe des Blutes transportiert. Gebunden wird der Sauerstoff an das im Blut enthaltene Hämoglobin (roter Blutfarbstoff), ein Eisenkomplex (Fe++). Häufigste Ursachen von Eisenmangel sind Mangelernährung oder Blutarmut. Bei Frauen können starke Menstruationsblutungen Ursache der Eisenmangelzustände sein. Eine medizinische und ggf. Ernährungsumstellung mit Integration von besonders eisenhaltigen Lebensmitteln können Abhilfe schaffen.

 

Schlechte Sauerstoffverwertung - Hormonelle Störung

Hormonstörungen können ebenfalls eine Ursache mangelhafter Sauerstoffverwertung sein. Schilddrüsenhormone sind z. B. an der zellulären Sauerstoffaufnahme beteiligt. Eine Schilddrüsenunterfunktion verschlechtert den Sauerstoffgehalt der Zellen, was wiederum eine Veränderung des Stoffwechsels und eine schlechtere Fettverbrennung zur Folge hat. Sexualhormone interagieren ebenfalls mit den Schilddrüsenhormonen und können somit Einfluss auf die Sauerstoffverwertung haben.

 

Schlechte Sauerstoffverwertung - Rauchen

Das im Zigarettenrauch enthaltene Kohlenmonoxid (CO) bindet etwa 325-mal stärker an den roten Blutfarbstoff Hämoglobin als Sauerstoff, bei einem Kohlenmonoxid -nteil von 0,1% in der Atemluft wird also die Hälfte der roten Blutkörperchen deaktiviert. Dadurch “belegt” das Kohlenmonoxid den Transport des Sauerstoffs, das Hämoglobin. Das Resultat ist eine geringere Sauerstoffverwertung. Am besten ist, wenn vor der Stoffwechselmessung ca. sechs Stunden nicht geraucht wird, um jegliche Einflüsse zu verhindern.

 

Ebenfalls wissenswert zum Thema Rauchen: 

 

Dampfen anstelle Zigaretten 

https://kurier.at/wissen/erste-studie-auch-dampfen-schadet-der-lunge/400092797

 

Studie: 

https://thorax.bmj.com/content/73/12/1161

Entzündungsfördernde Wirkung von E-Zigaretten-Dampf-Konzentrat auf menschliche Alveolarmakrophagen.

 

Schlechte Sauerstoffverwertung - Müdigkeit

Müdigkeit führt zu Sauerstoffmangel, Leistungstiefs, schlechte Stoffwechsellage und umgekehrt. Insbesondere bei Schichtarbeitern kann man in der entsprechenden Schichtphase (Nachtschicht) eine Verschlechterung der Sauerstoffverwertung und des damit verbundenen Verbrennungsprofils messen. Häufig wird diese Müdigkeit mit Stimulanzien (z. B. Kaffee) übergangen. Das Ergebnis der Stoffwechselmessung zeigt dadurch einen hohen Stoffwechsel (durch die Stimulanz bzw. (Leistungshormone), jedoch eine niedrige Sauerstoffverwertung. Ausreichend Schlaf und Regenerationszeiten regulieren diese Situation.

 

Gute Sauerstoffverwertung - O2-Aufnahme 

Optimal ist es, wenn in der ausgeatmeten Luft ein Sauerstoffanteil von 15% enthalten ist. Im Umkehrschluss werden 6% O2 im Stoffwechsel verwertet. Je mehr Sauerstoff aufgenommen werden kann, desto besser kann der Organismus Energie (ATP) aus Fett gewinnen. 

 

Mit diesem RQ (respiratorischer Quotient) bedeutet das, dass ca. 20% der Energie aus Zucker und ca. 80% der Energie aus Fetten gewonnen werden. 

Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft

 

Der Wert (FeCO2) ist der prozentuale Anteil an Kohlendioxid in der ausgeatmeten Menge Luft. Im Stoffwechselprozess werden die Energieträger Fett und Zucker in Energie, Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Das freiwerdende Kohlendioxid gelangt über das venöse Blut zur Lunge und verlässt mit jeder Ausatmung den Körper.

 

Kohlendioxid ist ein Stoffwechselprodukt. Der durch die Stoffwechselmessung gemessene FeCo2-Wert ist der prozentuale Anteil an Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft. Der FeCo2-Wert steht in Abhängigkeit zur Sauerstoffverwertung. Je mehr Sauerstoff zellulär verfügbar ist, umso effektiver läuft der Energiestoffwechsel und desto mehr Stoffwechselendprodukte (CO2) entstehen.

 

Ein hoher Glukosestoffwechsel findet dann statt, wenn über die Nahrung zu viele Kohlenhydrate konsumiert werden. Beim Umbau von Zucker (Kohlenhydrate) wird Wasser und Kohlendioxid freigesetzt, welches den FeCo2-Wert erhöht.

 

Der Bedarf von Kohlenhydraten in der täglichen Ernährung hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Grundvoraussetzung ist natürlich der Gesamtverbrauch an Energie (kcal) pro Tag. Der Gesamtenergieverbrauch unterteilt sich in den sogenannten Grundumsatz, den Ruheumsatz und den Leistungsumsatz. Um den Energiebedarf zu decken, werden dafür die Brennstoffe Fett und Zucker verwendet. Im Normalfall benutzt der Körper unter Ruhebedingungen überwiegend Fette und einen geringen Anteil Zucker (RQ = 0,81; 40% Zucker, 60% Fett). Zucker ist der Brennstoff, der überwiegend bei intensiver körperlicher Tätigkeit verbraucht wird. Zucker ist im Körper nur begrenzt speicherbar. Die Speicherform des Zuckers nennt man Glykogen. Die Speicher befinden sich in der Leber und Muskulatur. Die Leber ist für die Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels verantwortlich, das Muskelglykogen für die Energiebereitstellung intensiver muskulärer Tätigkeiten. Die Speicherkapazität der Leber liegt bei 60-90 g. Übersteigt die Zufuhr des Zuckers über die Kohlenhydrate in der Nahrung den Verbrauch, füllt der Körper zunächst die Speicher. Hält das Ungleichgewicht von Zufuhr und Verbrauch an, kommt es zum Überschuss, der zum Teil von der Leber in freie Fettsäuren und Depotfett umgewandelt wird. Ein anderer Teil jedoch verbleibt in der Zwischenzellflüssigkeit bzw. der Zelle, bis er zu Energiebereitstellung verwendet wird. Der hohe Anteil an verfügbarem Zucker und die damit verbundene Insulinausschüttung verändert den Stoffwechsel so, dass keine Fette mehr verwendet werden, um den Energiebedarf zu decken. Damit wird weniger Sauerstoff notwendig, jedoch der Anteil an Kohlendioxid steigt. Der RQ ist hoch (=/>1) und bestätigt den hohen Zuckerstoffwechsel.

Ein Überschuss an Kohlenhydraten in der Ernährung und die damit verbundene Insulinausschüttung fördert die Umwandlung von Zucker in Körperfett.

Säure und Basen im Stoffwechsel

Im Stoffwechselgeschehen entstehen zudem saure Endprodukte. Eine der bekanntesten Säuren im Stoffwechsel ist die Milchsäure (Laktat). Sie entsteht bei der sogenannten anaeroben Glykolyse (Verstoffwechselung von Zucker ohne Sauerstoff)

bei hohen intensiven sportlichen Belastungen. Eine Kumulation (Anhäufung) von sauren Stoffwechselendprodukten in der Zwischenzellflüssigkeit verändert dort den PH-Wert. Der PH-Wert ist das Maß für den Anteil von Säuren oder Basen. Ein PH-Wert von 7 ist neutral, ein Wert < 7 ist sauer und Werte > 7 sind basisch. Der PH-Wert des Blutes beträgt 7,395 und ist somit leicht basisch. Der menschliche Organismus ist ständig bestrebt diesen leicht basischen Wert aufrecht zu erhalten. Eine erhöhte Säureast erfolgt jedoch nicht nur durch intensiven Sport (laktat), sondern z.B. auch durch saure Stoffwechselendprodukte aus industrieller Nahrung, Nikotin, Stress oder Medikamente.

Um die anfallenden Säuren zu puffern, nutzt der Körper sein Puffersystem, um die anfallenden Säuren zu neutralisieren und auszuscheiden. Dabei wird vermehrt überschüssiges Sauerstoff unabhängiges Kohlendioxid abgeatmet, der in den Wert der respiratorischen Säurelast skaliert dargestellt wird. In vielen Fällen führt eine hohe Säurelast zu einer Hyperventilation, bei der sich um eine über den Bedarf gesteigerte Lungenbelüftung handelt. Die erhöhte Durchblutung führt zu einer Mehraufnahme von Sauerstoff im Körper. Die Sauerstoffsättigung des Blutes bei normaler Atmung beträgt ca. 97% - 99%. Allerdings kommt es zur vermehrten Abatmung des im Körper entstehenden Kohlendioxids.

Respiratorischer Quotient (RQ) -  = Atmungsquotient

Der RQ ist definiert als der Quotient aus der Menge des abgeatmeten Kohlenstoffdioxids und der Menge des aufgenommenen Sauerstoffs.

 

RQ = CO2/O2:

Ein RQ von 1,0 bedeutet 100% Zuckerstoffwechsel, ein RQ von 0,7 bedeutet eine 100% Fettstoffwechsel. Die werte dazwischen zeigen eine prozentuale Verteilung der Brennstoffe Zucker und Fett. 

Ein RQ von 0,84 bedeutet ein Brennstoffprofil von ca. 50 % Zucker- und 50 % Fettverbrennung.

Eine hohe Zufuhr von Kohlenhydraten über die Ernährung verschiebt das Brennstoffprofil in Richtung RQ = 1 und damit in den Zuckerstoffwechsel.

Bei schwerer körperlicher Belastung, bei der Belastungsspirometrie, gilt ein RQ > 1,1 als Zeichen der Ausbelastung des Patienten. Die CO2-Abgabe übersteigt die Sauerstoffaufnahme. 

 

Der Organismus kennt im Wesentlichen zwei Brennstoffe: Zucker und Fett. Beide Brennstoffe dienen dazu, den Energiebedarf des Körpers zu decken. Die Brennstoffe werden in den Kraftwerken der Zellen (mitochondrien) mit oder Ohne Sauerstoff in Energie Umgewandelt. Fette sind der Brennstoff, für den viermal mehr Sauerstoff zur Umwandlung in Energie notwendig ist als Zucker. Für Zucker ist unter Umständen auch gar kein Sauerstoff notwendig = anaerobe Energiegewinnung. Diesen Weg der Energiegewinnung geht der Körper normalerweise nur unter hohen Belastungen, also wenn nicht mehr genügend Sauerstoff aufgenommen werden kann als Energie pro Zeiteinheit notwendig wäre. 

Ist jedoch Ernährungs- oder sportbedingt ein Mangel an Blutzucker (Glucose) vorhanden verändert der Organismus sein Brennstoffprofil, hormonell bedingt, in eine vermehrte Fettstoffwechsel Situation. Dies drückt sich in der Messung durch einen niedrigen RQ-Wert (< 0,75) aus.

Fällt der Wert ab (RQ  < 0,60) sollte die Zufuhr von komplexen Kohlenhydraten erhöht werden. 

Stark kohlenhydratreduzierte Diäten können zu einer zu starken Abnahme des Blutzuckerspiegels (Hypoglykämie) führen. Der Organismus verändert sein Brennstoffprofil in Richtung Fettverbrennung (Umwandlung von Fett in Zucker bzw. ATP)

Ruhestoffwechselrate (RMR)

Die Ruhestoffwechselrate (RMR in %) zeigt die Fähigkeit des Körpers effektiv mit der Aufnahme von Sauerstoff und Nährstoffen, deren chemische Umwandlung und der Abgabe von Stoffwechselendprodukten umgehen zu können. Das Ziel ist eine Balance zwischen, zu niedriger und zu hoher Stoffwechselaktivität.

 

Die Stoffwechselmessung basiert nach dem Verfahren der “indirekten Kalorimetrie”. Das bedeutet, der Stoffwechsel wird nicht direkt über die Wärmeabgabe gemessen, sondern indirekt über die Atmung. Ein erhöhter Stoffwechsel ist immer das Resultat einer erhöhten Anforderung an Energie und Sauerstoff. Physiologisch bedeutet das eine Erhöhung von Herz- und Atemfrequenz, um mehr Sauerstoff und Nährstoffe zu den Zellen zu befördern. Am einfachsten zu erkennen ist das bei einer Stoffwechselerhöhung durch sportliche Aktivitäten.

Ursachen für einen erhöhten RMR

Stress

Die Erhöhung des Stoffwechsels wird im Organismus von den Leistungshormonen gesteuert. Diese Hormone werden nicht nur bei körperlicher Leistung ausgeschüttet, sondern auch in psychischen Stresssituationen. Die Folge ist ebenfalls eine Erhöhung der Herz- und Atemfrequenz sowie des Atemzugvolumens. Damit verbunden ist eine Steigerung der Ruhestoffwechselrate.

 

Stimulanzien oder Medikamente:

Stimulanzien stimulieren auch den Stoffwechsel. Dazu zählen z.B. Koffein, Nikotin, sehr zuckerhaltige Lebensmittel und Getränke. Ähnliche Wirkungen können auch verschiedene Medikamente haben. 

 

Schilddrüsenüberfunktion

Die Schilddrüse mit ihren Hormonen T3 und T4 ist der Chef des Stoffwechsels. Liegt eine Störung vor, kann der Stoffwechsel deutlich über den normalen Werten liegen. 

Hier sollte zuerst eine Medizinische Laboruntersuchung erfolgen, um dann die richtigen therapeutischen Schritte einzuleiten. Eine Normalisierung der RMR (Ruhestoffwechselrate) zeigt an ob die Behandlung lohnenswert ist oder nicht. 

 

Schlechte Sauerstoffverwertung

Steht den Zellen nicht ausreichend Sauerstoff zur Verfügung, reagiert der Organismus kompensatorisch mit einer Steigerung der Atemfrequenz bzw. des Atemzugvolumens. Dies resultiert aus einer erhöhung der RMR (Ruhestoffwechselrate).

 

Hoher Respiratorischer Quotient (RQ) 

s.o.

Auf einen hohen Zuckerstoffwechsel reagiert der Organismus meist mit einer Erhöhung des Stoffwechsels, um den Zuckerüberschuss schnell abzubauen.

 

Übertraining

Zu häufiges und intesive Trainingseinheiten beanspruchen den Organismus in erheblichen Maße. Zellulär kann man an Tagen nach intensivem Training (vor allem säurebelastiges Training) eine Verringerung der Zellspannung messen. Das bedeutet parallel, dass sich dadurch die Sauerstoffverwertung reduziert. Aus diesem Grund empfiehlt die Sportwissenschaft ein Kompensationstraining (Auslaufen), um über die Stoffwechselerhöhung die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung der Zelle zu erhöhen und eine schnellere Regeneration zu erreichen. 

 

Angst

Angst ist einer der stärksten Stressoren für den Organismus. Über die Ausschüttung der Leistungshormone wird der Stoffwechsel auf Leistung (Kampf oder Flucht) vorbereitet und damit erhöht.

Ursachen für einen niedrigen RMR

Schilddrüsenunterfunktion

Liegt eine Störung der Schilddrüsenfunktion im Sinne einer Unterfunktion (Hypothyreose) vor, die nicht korrekt eingestellt ist, kann der Stoffwechsel deutlich unterhalb der üblichen Werte liegen.

Wichtig ist auch hier dies medizinisch sowie Labordiagnostisch abklären zu lassen, damit die richtigen Therapeutischen Maßnahmen in erwägung gezogen werden können.

 

Medikamente:

Die Einnahme verschiedener Medikamente (z.B. Betablocker) kann sich über eine niedrige Herzfrequenz auf den Stoffwechsel auswirken.

 

Fasten und lange Nahrungskarenz

Lange Nahrungskarenz kann zu einer Reduzierung des RMR führen. Der Stoffwechsel schaltet in ein Sparprogramm um. 

 

Diäten

Stark Kalorienreduzierte oder einseitige Diäten führen den Stoffwechsel dazu, den RMR zu reduzieren. Dies gilt auch für Menschen die bereits viele Diäten hinter sich haben. Diese leiden häufig unter dem Symptom eines reduzierten Stoffwechsels. Der Stoffwechsel läuft auf “Sparprogramm”, um wenig Energie zu verbrauchen und die “Hungerperiode” zu überstehen. 

 

Erschöpfungssyndrom (CFS - Chronic Fatigue Syndrom)

Ein Burnout-Syndrom ist ein Zustand stark emotionaler Erschöpfung mit reduzierter Leistungsfähigkeit. Das Chronische Erschöpfungssyndrom (CFS) ist eine chronische Erkrankung, die sich u.a. durch eine langjährige geistige und körperliche Erschöpfung/Erschöpfbarkeit charakterisiert. Eine Stoffwechselorientierte Ernährung sowie moderate Bewegung unterstützen eine Regulierung dieser Zustände.

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