Lehrskript Grundlagen der Ernährung PDF

Grundlagen der Ernährung  Lehrskript Inhaltsverzeichnis Einleitung................................................................................................................

Grundlagen der Ernährung  Lehrskript Inhaltsverzeichnis Einleitung............................................................................................................................. 3 Kapitel 1 – Allgemeine Grundlagen..................................................................................... 5 1.1 Die Zelle..................................................................................................................... 7 1.1.1 Eigenschaften...................................................................................................... 8 1.1.2 Bestandteile......................................................................................................... 8 1.2 Grundbegriffe der Ernährung.................................................................................... 10 Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 1..................................................................... 13 Kapitel 2 – Weg der Nahrung durch den Körper................................................................ 14 2.1 Mundhöhle, Rachen, Speiseröhre............................................................................ 17 2.1.1 Mundhöhle......................................................................................................... 17 2.1.2 Rachen.............................................................................................................. 19 2.1.3 Speiseröhre....................................................................................................... 19 2.2 Magen und Dünndarm.............................................................................................. 21 2.2.1 Magen................................................................................................................ 21 2.2.2 Dünndarm.......................................................................................................... 24 2.3 Dickdarm.................................................................................................................. 27 2.4 Leber und Galle........................................................................................................ 29 2.4.1 Leber................................................................................................................. 29 2.4.2 Galle.................................................................................................................. 31 2.5 Bauchspeicheldrüse................................................................................................. 33 Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 2..................................................................... 36 Kapitel 3 – Ernährungs- und leistungsphysiologische Grundlagen.................................... 38 3.1 Energiebedarf des Menschen................................................................................... 40 3.2 Energiegehalt der Grundnährstoffe.......................................................................... 40 3.3 Grundumsatz............................................................................................................ 42 3.4 Leistungsumsatz...................................................................................................... 45 3.5 Gesamtenergiebedarf............................................................................................... 48 Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 3..................................................................... 52 Kapitel 4 – Bestimmung der Körperzusammensetzung..................................................... 53 4.1 Definitionen zum Körpergewicht............................................................................... 55 4.2 Taillen-Hüft-Verhältnis.............................................................................................. 60 4.3 Hautfaltenmessung (Kalipermetrie).......................................................................... 62 4.4 Bioimpedanzanalyse (BIA)....................................................................................... 68 Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 4..................................................................... 70 Kapitel 5 – Glossar............................................................................................................ 71 Kapitel 6 – Abbildungsverzeichnis..................................................................................... 79 Kapitel 7 – Tabellenverzeichnis......................................................................................... 80 Kapitel 8 – Quellenverzeichnis........................................................................................... 81 Lösungen der Aufgaben zur Selbstüberprüfung................................................................ 83 ern22 40 Lehrskript Sie finden in diesem Lehrskript QR-Codes, die Sie direkt zu Lehrvi- deos der jeweiligen Thematik führen. In diesen wird das Thema auf- gegriffen und erläutert, so dass Sie optimal in Ihrem Lernprozess unterstützt werden. Sie benötigen zum Abrufen dieser Lehrvideos lediglich ein internetfähiges Smartphone mit QR-Code-Scanner. Alternativ finden Sie die Lehrvideos auch in unserem Online Cam- pus. Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck oder Reproduktion, Vervielfältigung jeder Art, auch auszugsweise, nur mit schriftlicher Genehmigung des Bildungsinstitutes. Das Lehrskript verzichtet auf die Aufzählung beider Geschlechter (z. B. Sportlerin/Sportler) oder die Ver- bindung beider Geschlechter in einem Wort (z. B. SportlerInnen) zugunsten einer möglichst einfachen Leseart des Textes. Aus diesem Grunde der Hinweis, dass bei allgemeinen Personenbezügen beide Geschlechter gemeint sind und keine Benachteiligung von Frauen stattfindet. Seite 2 von 88  Lehrskript Einleitung Einleitung Was ist Ihnen bei Ihrer Ernährung wichtig? Ein Ernährungsexperte be- antwortet die Frage vermutlich wie folgt: „Sie muss vollwertig sein und den täglichen Bedarf decken.“ Eine solche Ernährung liefert dem Kör- per alles, was er braucht. Das betrifft sowohl das individuelle Maß an Energie als auch die Versorgung mit allen notwendigen Nährstoffen. Letztere lassen sich durch Verdauungsvorgänge im Körper freisetzen und so für den Stoffwechsel verfügbar machen. Ernährung liefert aber auch Pflanzenstoffe sowie natürliche Farb-, Duft- und Geschmacks- stoffe – so benötigt der Mensch rund 50 Nähr- und Inhaltsstoffe zum Leben, Arbeiten und Gesundbleiben. Nach Bearbeitung des Lehrskriptes können Sie:  wichtige Grundbegriffe der Ernährungslehre erklären,  einzelne Nahrungsbausteine unterscheiden,  den Energiegehalt der Grundnährstoffe benennen,  den jeweils notwendigen Energiebedarf ermitteln,  Verdauungsvorgänge nachvollziehen und erklären. Für die Praxis der Ernährungsberatung sind die Kenntnisse grundle- gend. Autoren des Lehrskriptes: Ernährungswissenschaftlerin (M. Sc.), Ernäh- rungsberaterin VDOe, Inhaberin eines Studios für Ernährungsberatung. Christina Steinbach Diplom-Trophologin, Schwerpunkt im Bereich Ernährungstherapie und Gesundheitsförde- rung. Sabine Haun Seite 3 von 88 Lehrskript Folgende Inhalte werden Ihnen in den einzelnen Kapiteln vermittelt: Der menschliche Körper besteht aus einer Vielzahl von Zellen, die sehr unterschiedliche und wichtige Aufgaben übernehmen. Doch was ist eine Zelle, wie ist sie aufgebaut und was ist ihre Funktion? Kapitel 1 klärt diese zentralen Fragen, um die Grundlagen für das Verstehen der biologischen Abläufe (z. B. Stoffwechsel) im Körper zu ermöglichen. Jeder Mensch muss sich ernähren, um am Leben zu bleiben und seine alltägliche Leistung zu erbringen. Doch was passiert mit der Nahrung nach dem Kauen und Schlucken? Welche Or- gane sind beteiligt, welche spezielle Aufgabe erfüllen sie im Verdauungsprozess und welche Stoffe sind dafür notwendig? Diese Fragen und Abläufe verdeutlicht Kapitel 2. Wie hoch ist die empfehlenswerte Energieaufnahme und wie lässt sich der Bedarf ermitteln? Um diese Fragen beantworten zu können, ist es wichtig, den Energiegehalt (auch Brennwert genannt) der Nährstoffe zu kennen. Jedoch ist der Bedarf an Nahrung individuell sehr unterschiedlich, denn je nach Körper- zusammensetzung und Geschlecht ist mal mehr und mal weni- ger Energie notwendig. Auch die alltägliche Belastung ist hier zu berücksichtigen. Kapitel 3 behandelt diese Themen sowie die entsprechenden Formeln zur Berechnung der optimalen Energiezufuhr. Als Abschluss in diesem Lehrgang beschreibt Kapitel 4 die ver- schiedenen Methoden zur Ermittlung der Körperzusammenset- zung einschließlich der Vor- und Nachteile, um deren Anwen- dung in der Praxis zu erleichtern. Seite 4 von 88  Lehrskript Kapitel 1 – Allgemeine Grundlagen Kapitel 1 1.1 Die Zelle 1.1.1 Eigenschaften 1.1.2 Bestandteile 1.2 Grundbegriffe der Ernährung Seite 5 von 88 Lehrskript Lernorientierung Nach Bearbeitung dieses Kapitels können Sie:  den Aufbau einer Zelle beschreiben;  die wichtigsten Bausteine der Ernährung sowie deren Funktionen im Körper verstehen. Seite 6 von 88  Lehrskript 1.1 Die Zelle Die Zelle ist der kleinste Baustein des Körpers (siehe Abbildung 1). Jede Zelle hat sich auf eine Aufgabe spezialisiert und unterscheidet sich dadurch von anderen Zellen in Form und Gestalt. Einige Vertreter der Zellen sind z. B.:  Nervenzellen (Funktion: Reizwahrnehmung)  Knochenzellen (Funktion: Knochenauf- und -abbau, Blutbil- dung)  Skelettmuskelzellen (Funktion: Bewegung)  Leberzellen (Funktion: Regulation des Körperstoffwechsels)  Herzmuskelzellen (Funktion: Herzschlag, Erregungsleitung)  Hautzellen (Funktion: Hautatmung, Temperaturreglung, Schutzmechanismus) Abbildung 1 – Schematischer Aufbau einer Zelle (Quelle: www.zum.de) Jede lebende Zelle zeichnet sich durch verschiedene Stoffwechsel- leistungen aus. Dabei gibt es Zellen, die eine hohe Stoffwechselakti- vität aufweisen (z. B. Leberzellen) und andere, bei denen diese nur sehr gering ist (z. B. Knorpelzellen). Zu den Stoffwechselleistungen zählen die Aufnahme von Stoffen (durch Diffusion), die Synthese (Zusammensetzung einzelner Mole- küle zu größeren Einheiten), der Abbau von Substanzen sowie die Ab- gabe von Stoffen. Auch der Sauerstoff- und Kohlendioxidaustausch (innere Atmung) gehört zum Zellstoffwechsel. Seite 7 von 88 Lehrskript 1.1.1 Eigenschaften Die Zelle führt ein selbstständiges Leben mit eigenem Stoff- und Ener- giestoffwechsel. Zellen haben eine Lebenserwartung von einigen Ta- gen bis zu einem gesamten Menschenleben. Sie besitzen die Fähig- keit zur Vermehrung (Zellteilung). 1.1.2 Bestandteile Zellmembran Die Zellmembran besteht aus einer Lipid-(Fett-)Doppelschicht und umgibt jede Zelle. Sie trennt die Zelle von der Umgebung ab und bietet so mechanischen und chemischen Schutz. Die Membran ermöglicht den Austausch von Ionen und Molekülen mit der Umgebung und leitet Signale von außen in die Zelle wei- ter. Zellflüssigkeit (Cytoplasma) Das Cytoplasma ist die Flüssigkeit, die die Zelle ausfüllt. Men- genmäßig macht es etwas mehr als 50 % des Zellvolumens aus und ist somit der wichtigste Zellbestandteil. In der Zellflüssigkeit laufen zahlreiche Stoffwechselwege ab, z. B. der Kohlenhydrat- stoffwechsel. Zellkern (Nucleus) Der Zellkern dient der Zelle als Steuerzentrale und enthält das Erbgut (DNS). Zudem bildet er die für die Eiweißsynthese wich- tige Ribonucleinsäure (RNS). Der Zellkern ist von einer Hülle umgeben, die mit Poren versehen ist. Durch sie können Sub- stanzen (z. B. RNS) aus dem Inneren in die Zellflüssigkeit ge- langen. Mitochondrien Ein Mitochondrium ist eine länglich ovale Zellorganelle und das sogenannte Zellkraftwerk. Hier gewinnt die Zelle ihre Energie. Mitochondrien kommen in allen Zellen außer den roten Blutkör- perchen (Erythrocyten) vor. Sie können sich in der Zelle bewe- gen, ihre Form ändern, und kommen in großer Stückzahl vor- wiegend in der Muskulatur vor. Sie enthalten eine eigene DNS und können sich selbst teilen und vergrößern. Darüber hinaus stellen sie einen Calcium-Speicher für die Zelle dar. Seite 8 von 88  Lehrskript Endoplasmatisches Retikulum (ER) und Golgi-Apparat Diese beiden Systeme stehen funktionell in enger Verbindung. Das ER bildet Proteine (Eiweiße), faltet und modifiziert sie. Zu- dem findet hier die Synthese von Lipiden (Fetten) und Hormo- nen (Steroidhormonen, z. B. Cholesterol) statt. Anschließend erfolgt der Transport der Proteine aus dem ER in den Golgi-Apparat. Dort findet die Reifung, Sortierung sowie der Transport zu verschiedenen Zielen in der Zelle statt. De- fekte Eiweiße sortiert der Golgi-Apparat sofort aus und baut sie ab. Ribosomen Diese kommen aufgrund ihrer wichtigen Funktion in hoher Stückzahl in jeder Zelle vor (teilweise tausende in einer Zelle). Sie bestehen aus RNS und Eiweiß und sind für die Synthese der Eiweiße aus den einzelnen Aminosäuren zuständig. Die Reihenfolge der Zusammensetzung der Aminosäuren gibt die sogenannte mRNS (messenger-RNS) vor. Lysosomen Das Lysosom ist der Magen der Zelle. Es dient dem Abbau von Molekülen und Zellbestandteilen (z. B. ein gealtertes Mito- chondrium) mittels verschiedener Enzyme. Pro Zelle finden sich einige hundert Lysosomen. Seite 9 von 88 Lehrskript 1.2 Grundbegriffe der Ernährung Ernährung beschreibt die Aufnahme von festen und flüssigen Le- bensmitteln. Die darin enthaltenen Nährstoffe dienen dem Aufbau und/oder der Erneuerung von Körpersubstanzen (z. B. Haare, Kno- chen, Haut) sowie der Energiegewinnung und -speicherung. Hinweis Wussten Sie, dass der menschliche Körper je nach Verfassung nur wenige Stunden bis maximal drei Tage ohne Wasser, aber bis zu drei Wochen oder mehr ohne Nahrung auskommen kann? Der Stoffwechsel (Metabolismus) bezeichnet die in den Körperzellen stattfindende Stoffumwandlung, alle Auf-, Um- und Abbauprozesse im Körper sowie die Ausscheidung von anfallenden Endprodukten. Hinweis Stoffwechsel = Metabolismus Aufbauende Prozesse = Anabolismus Abbauende Prozesse = Katabolismus Der Begriff Verdauung (Digestion) steht für die Aufspaltung der Nah- rung in verwertbare und nicht verwertbare Bestandteile. Sie findet im Verdauungstrakt statt, beginnend im Mund und endend im After. Ver- dauungsenzyme zerlegen dabei verwertbare Bestandteile in ihre Grundbausteine und machen sie so für den Körper nutzbar. Resorption bedeutet die Aufnahme der verdauten Nahrungsbestand- teile (Spaltprodukte) aus dem Verdauungstrakt in die Blut- und Lymph- bahnen. Die Ausscheidung (Exkretion) der Stoffwechselendprodukte sowie nicht verwertbarer Nahrungsbestandteile erfolgt über Darm und Nie- ren. Seite 10 von 88  Lehrskript Die verwertbaren Bestandteile der Nahrung sind die Nährstoffe. Der Körper ist auf ihre kontinuierliche Zufuhr angewiesen, um folgende Aufgaben erfüllen zu können:  Aufbau körpereigener Stoffe (Baustoffwechsel, verbraucht Energie): - Aufbau, Umwandlung, Wachstum, ständige Erneuerung und Abbau von Körpersubstanzen (z. B. Muskeln, Kno- chen, Haut, Blut, Haare, Nägel, Lymphe, Hormone)  Energiegewinnung (Energiestoffwechsel): - um die Körpertemperatur konstant zu halten, - um körperliche Arbeit und/oder Bewegung zu verrichten, - für geistige Funktionen, - für Atmung, Herztätigkeit, Verdauung und Ausscheidung der Endprodukte. Nährstoffe, die für den Aufbau dienen, gelten als Baustoffe. Zu dieser Gruppe gehören Wasser, Eiweiße und Mineralstoffe. Nährstoffe, die Energie liefern, gelten als Brennstoffe. Dazu gehören im Wesentlichen Kohlenhydrate und Fette. Eiweiße, Kohlenhydrate und Fette tragen auch die Bezeichnung Grundnährstoffe. Die folgende Auflistung zeigt die Zusammensetzung des menschli- chen Körpers:  Wasser 60–70 %  Eiweiße 15–20 %  Fette 10–25 %  Mineralstoffe ca. 6%  Kohlenhydrate ca. 1% Zusätzlich zu den Grundnährstoffen benötigt der Körper auch Wirk- und Reglerstoffe, die alle Lebensvorgänge steuern. Dazu gehören die Mineralstoffe als Mengen- oder Spurenelemente sowie die Vita- mine und Enzyme (chemische Wirkstoffe, die bereits in kleinsten Men- gen Stoffwechselvorgänge im menschlichen Organismus ermögli- chen). Seite 11 von 88 Lehrskript Ferner sind Begleitstoffe der Nahrung wie Ballast-, Aroma-, Duft-, Farb- und Pflanzenstoffe für den Körper von Bedeutung. Sie besitzen appetitanregende und verdauungsfördernde Eigenschaften. So unter- stützen sie die ausreichende Aufnahme bestimmter Lebensmittel. Tabelle 1 fasst die Nahrungsbestandteile sowie deren Aufgaben noch einmal zusammen. Nahrungsbestandteile dazu gehören Aufgaben im Körper Baustoffe  Wasser  Wachstum  Eiweiße  Erneuerung  Mineral- stoffe Brennstoffe  Kohlenhyd-  Wärmeerzeugung rate  Arbeit verrichten  Fette Wirk- und Reglerstoffe  Vitamine alle Stoffwechsel-  Mineral- vorgänge stoffe  Spurenele- mente  Enzyme  Ballaststoffe  Zellulose  verdauungsför-  Aromastoffe  Duftstoffe dernd  Farbstoffe  Carotin  appetitanregend  Pflanzenstoffe  Blattgrün  gesundheitliche Wirkungen Tabelle 1 – Einteilung der Nahrungsbestandteile (Quelle: Eigene Darstellung) Übung – Bestandteile der Nahrung Nehmen Sie bitte zu der Aussage Stellung: „Nur feste Speisen ge- hören zur Ernährung, aber keine Getränke.“ Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. Scannen Sie diesen QR-Code ab und sehen Sie sich das Lehrvideo zu dem Thema Zellstoffwechsel an. Alternativ finden Sie die Lehrvideos auch in unserem Online Campus. Seite 12 von 88  Lehrskript Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 1 1. Beschreiben Sie den Aufbau einer Zelle. Eine Zeichnung mit Beschriftung ist auch möglich. 2. In welcher Zellorganelle befindet sich die Erbinformation? 3. Welche Zellorganelle ist der wichtigste Ort zur Bereitstellung von Energie? 4. Nennen Sie die Eigenschaften von Zellen. 5. Zählen Sie verschiedene Arten von Zellen auf. 6. Geben Sie vier wichtige Bestandteile der Nahrung für den menschlichen Körper an. Die Lösungen der Aufgaben finden Sie am Ende des Lehrskriptes. Seite 13 von 88  Lehrskript Kapitel 2 – Weg der Nahrung durch den Körper Kapitel 2 2.1 Mundhöhle, Rachen, Speiseröhre 2.1.1 Mundhöhle 2.1.2 Rachen 2.1.3 Speiseröhre 2.2 Magen und Dünndarm 2.2.1 Magen 2.2.2 Dünndarm 2.3 Dickdarm 2.4 Leber und Galle 2.4.1 Leber 2.4.2 Galle 2.5 Bauchspeicheldrüse Seite 14 von 88  Lehrskript Lernorientierung Nach Bearbeitung dieses Kapitels können Sie:  die Grundlagen des Verdauungsprozesses und  Verdauungsvorgänge der Nahrung in den einzelnen Ab- schnitten sowie deren Funktionen verstehen. Seite 15 von 88 Lehrskript Der Verdauungstrakt (Magen-Darm-Trakt) ist ein durchgehendes Rohr, das mit dem Mund beginnt und mit dem After (Anus) endet (siehe Abbildung 2). Das Zusammenziehen der Muskulatur in der Wand des Verdauungs- traktes fördert die mechanische Zerkleinerung und die ständige inten- sive Durchmischung des Nahrungsbreies. Da diese Muskelzusam- menziehung oft wellenförmig wandert (Peristaltik), sorgt sie außerdem für den Transport des Magen-Darm-Inhaltes durch den Verdauungs- trakt (mechanische Verdauung). Verschiedene Organe entlang des Verdauungskanals geben enzym- reiche Sekrete ab, welche die Nahrung in ihre Einzelbestandteile auf- spalten (chemische Verdauung). Abbildung 2 – Weg der Nahrung (Quelle: Huch/Bauer, 2003) Seite 16 von 88  Lehrskript 2.1 Mundhöhle, Rachen, Speiseröhre 2.1.1 Mundhöhle In der Mundhöhle (Cavum oris) kommt es zur Zerkleinerung der Nah- rung (zerkauen durch die Zähne) sowie zum Vermischen mit Speichel. Die Zähne (Dens = Zahn) bestehen aus der Krone, dem Zahnhals so- wie einer oder mehrerer Zahnwurzeln (siehe Abbildung 3). Das Zahn- bein ist eine harte, knochenähnliche Substanz, die vom Zahnschmelz überzogen ist. Im Wurzelbereich ist das Zahnbein von Zahnzement und Wurzelhaut überzogen. Seine Härte enthält der Zahnschmelz vor allem durch Calcium, Phosphat und das Spurenelement Fluor. Abbildung 3 – Der Zahn (Quelle: www.symptomat.de) Verschiedene Speicheldrüsen geben täglich etwa 2 Liter Speichel ab:  Ohrspeicheldrüse  Unterkieferspeicheldrüse  Unterzungendrüse Seite 17 von 88 Lehrskript Zu den Aufgaben des Speichels gehören das Anfeuchten der Speisen sowie die Umwandlung der Nahrung in einen gleitfähigen Speisebrei (Chymus). Der Speichel besteht zu 99 % aus Wasser. Der Rest setzt sich aus Schleimstoffen (Verbesserung der Gleitfähigkeit des Nah- rungsbreis), Bikarbonat (ein Elektrolyt, sorgt für basischen pH), Im- munglobulin A (desinfizierend) und Alpha-Amylase (Ptyalin, spaltet Stärke in Zucker) zusammen. Übung – Kauübung Zerkauen Sie langsam ein Stück Brot. Spüren Sie, wie sich der Spei- chel im Mund sammelt und sich Brot langsam in einen Brei umwan- delt? Vielleicht bemerken Sie, wie sich der anfangs neutrale Ge- schmack des Mehls langsam zu einem süßen Brei entwickelt. Erklären Sie diese Veränderung. Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. Die Zunge (Lingua) ist ein Muskelorgan und von Schleimhaut überzo- gen. Die auf dem Zungenrücken gelegenen warzenförmigen Erhebun- gen (Papillen) dienen zur Tastempfindung sowie zur Temperatur- und Geschmackswahrnehmung. Spezifische Geschmacksrezeptoren (Ge- schmacksknospen) können jeweils süß, salzig, bitter, sauer und um- ami wahrnehmen. Umami beschreibt einen herzhaft-würzigen Ge- schmack, der durch die Aminosäure Glutaminsäure (auch Glutamat genannt) entsteht. Glutamat ist kein natürlicher Bestandteil von Le- bensmitteln, sondern dient als Geschmacksverstärker. Aufgrund der Geschmacksknospenverteilung gibt es Regionen auf der Zunge, die geschmacksempfindlicher sind als andere. Nach neuen Er- kenntnissen zeigt jedoch jede Region alle Qualitäten der Ge- schmacksempfindung. Ausnahmen sind die Zungenspitze, die Süßes verstärkt schmeckt, und der hintere Zungenbereich, der vorwiegend Bitteres schmeckt. Geschmacklich lassen sich nur Stoffe wahrneh- men, die wasserlöslich und bereits im Speichel gelöst sind. Die Geschmackswahrnehmung erfolgt hauptsächlich durch den weit besser entwickelten Geruchssinn der Nase. Beim Kauen, Beißen und Riechen gelangen Geschmacksmoleküle an die Riechzellen und er- möglichen es, feinste Geschmacksnuancen zu unterscheiden. Seite 18 von 88  Lehrskript 2.1.2 Rachen Der Rachen (Pharynx), auch Schlund genannt, liegt direkt hinter dem Mund. Er gehört gleichzeitig zum Verdauungs- und Atmungssystem und verbindet Mund und Nase mit der Luft- und Speiseröhre. Damit es keine Verwechslung der Röhren beim Essen, Trinken und Atmen gibt, dient der obere Teil des Kehlkopfes als „Rangierbahnhof“: Bei der Nahrungsaufnahme verschließt der Kehlkopfdeckel die Luftröhre. So- mit kann beim Schlucken keine Speise in die Luftröhre gelangen. 2.1.3 Speiseröhre Die Speiseröhre (Ösophagus) ist ein etwa 25–30 cm langer Muskel- schlauch, der den Rachen mit dem Magen verbindet und innen mit Schleimhaut ausgekleidet ist. Muskuläre Kontraktionen (Peristaltik) befördern den Nahrungsbrei weiter zum Magen. Die Umkehr der peri- staltischen Bewegung, z. B. beim Erbrechen, bezeichnet die Anti- peristaltik (griechisch: anti = gegen). An drei natürlichen Engstellen können große Speisebrocken hängen bleiben und zu Problemen führen (siehe Abbildung 4):  Ringknorpelenge  Aortenenge  Zwerchfellenge Seite 19 von 88 Lehrskript Abbildung 4 – Verlauf der Speiseröhre und ihre drei natürlichen Engstellen (Quelle: Huch/Bauer, 2003) Seite 20 von 88  Lehrskript Übung – Speiseröhre Sie haben sich sicher schon einmal verschluckt. Meist gelangt dabei etwas Nahrung in die Luftröhre und ein heftiger Hustenreiz befördert sie wieder nach draußen. Aber auch in der Speiseröhre können grö- ßere Brocken stecken bleiben. Welche anatomischen Strukturen können den Weitertransport fester Nahrung in der Speiseröhre be- hindern? Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. 2.2 Magen und Dünndarm 2.2.1 Magen Der Magen (Gaster) ist ein mit Schleimhaut ausgekleideter Muskel- sack. Hier erfolgt die Fortsetzung der bereits in der Mundhöhle begon- nenen Verarbeitung der Nahrung. Seine Form und Lage ändert sich je nach Füllungszustand und Muskeltätigkeit. Das Fassungsvermögen beträgt etwa 1,5–2,5 l. Der Magen erfüllt im Wesentlichen drei Aufgaben:  Nahrungsspeicherung: Die Verweildauer der Nahrung beträgt 2–7 Stunden (je höher der Fettgehalt, umso länger die Verweildauer).  Nahrungszerkleinerung: Durch mechanische Bewegungen beginnen die Verflüssigung von Fetten sowie die Eiweißverdauung. Es kommt zur Zerklei- nerung und Vermengung der Nahrung.  Salzsäurebildung: Diese dient der Eiweißverdauung und der Desinfektion: Die Salzsäure tötet die meisten Krankheitskeime ab. Seite 21 von 88 Lehrskript Der Magen gliedert sich in sieben Abschnitte (siehe Abbildung 5):  Kardia (Magenmund/Mageneingang) – Einmündungsstelle der Speiseröhre  Fundus (Magengrund) – hier sammelt sich die beim Essen ver- schluckte Luft als Luftblase an  Korpus (Magenkörper) – bildet den größten Abschnitt  Antrum (Vorraum des Pförtners) – Fortsetzung des Magenkör- pers  Pylorus (Pförtner) – Magenausgang mit Schließmuskel  kleine Kurvatur (kleine Magenkrümmung) – die innen gelegene Krümmung  große Kurvatur (große Magenkrümmung) – die außen gele- gene Magenkrümmung Abbildung 5 – Aufbau des Magens (Quelle: Huch/Bauer, 2003) Seite 22 von 88  Lehrskript Der Magen verfügt über eine dicke Muskelschicht. Diese ermöglicht eine intensive Durchmischung der Nahrung mit dem Magensaft und den Weitertransport mittels peristaltischer (wellenförmiger) Bewegun- gen. Diese intensive Nahrungsdurchmischung teilt große Fetttropfen in feinste Tröpfchen und macht das Fett somit den Verdauungssäften im Dünndarm zugänglich. Der ringförmige Schließmuskel im Pförtner sorgt für eine portionierte Weitergabe des Speisebreis in den Dünn- darm. Die Magenschleimhaut kleidet den Magen von innen aus und enthält verschiedene Arten von Schleimhautzellen, die etwa 2 l Magensaft täglich bilden.  Die Belegzellen bilden Salzsäure zur Zersetzung des aufge- nommenen Eiweißes. Durch den hohen Salzsäuregehalt des Magens entsteht ein sehr saurer pH-Wert von 1–2. Dadurch kommt es zum Abtöten von Bakterien (bakterizide Wirkung) so- wie zum Aufbrechen der Eiweißstrukturen. Die Belegzellen ge- ben außerdem den Intrinsic-Faktor ab. Dieser ist notwendig, um im Dünndarm Vitamin B12 aufzunehmen.  Die Hauptzellen bilden Pepsinogen, eine Vorstufe von Pepsin, das die Salzsäure im Mageninneren in aktives Pepsin umwan- delt. Pepsin ist ein eiweißspaltendes Enzym.  Die Nebenzellen stellen den Magenschleim (Mucin) her. Der zähe Schleim haftet der Magenschleimhaut an und schützt sie damit vor der aggressiven Salzsäure und dem Pepsin (letzteres bewirkt ansonsten die Selbstverdauung des Magens). Der Ma- genschleim erleichtert zudem die Weiterbeförderung des Ma- geninhalts.  Die G-Zellen produzieren das Hormon Gastrin, das die Salz- säurebildung stimuliert. Zudem steigert es die peristaltischen Bewegungen der Magenmuskulatur. Das vegetative Nervensystem sowie die Magenschleimhaut regulie- ren die Magensaftproduktion. Ersteres stimuliert über den Nervus vagus (10. Hirnnerv) die Salzsäureproduktion und regt die Gastrin-Bil- dung an. Rezeptoren (Messpunkte) in der Magenschleimhaut erfas- sen den Füllungszustand und regen ebenfalls die Gastrin-Bildung an. Folgendes trägt zu einer gesteigerten Magensaftbildung bei: Sehen, Riechen und Schmecken, Koffein, Alkohol, Schmerzmittel sowie Stress. Seite 23 von 88 Lehrskript Hinweis Zu viel Magensäure kann die Schleimhaut schädigen und das Krankheitsbild Gastritis auslösen. Stress, Alkohol und/oder Kaffee in großen Mengen gehören zu den häufigsten Auslösern der Gastri- tis. Abhängig von der Nahrungszusammensetzung entleert sich der Ma- gen nach einer Verweilzeit von 2–7 Stunden. Dies ist ein wichtiger Me- chanismus, um zu gewährleisten, dass der Magensaft ausreichend Zeit hat, um auch schwer verdauliche Speisen zu zersetzen. So bleibt z. B. die Weihnachtsgans lange im Magen liegen, während ein Frucht- salat oder ein Joghurt schnell verdaut sind. 2.2.2 Dünndarm Mit einer Länge von 4–5 m nimmt der Dünndarm (Intestinum tenue) einen großen Teil der Bauchhöhle ein. Hier kommt es zum Zerlegen der Nahrung in die einzelnen Nährstoffe, die über die Pfortader und die Leber ins Blut gelangen. Der Dünndarm unterteilt sich in drei Abschnitte (siehe Abbildung 6): Der Zwölffingerdarm (Duodenum) ist c-förmig und 25–30 cm lang (das entspricht etwa der Breite von zwölf Fingern). In den Zwölffingerdarm münden die Ausführungsgänge der Leber und Bauchspeicheldrüse. Ein Großteil der Resorption von Kohlenhydraten und Eiweißen findet bereits hier statt. Der Leerdarm (Jejunum) und der Krummdarm (Ileum) liegen frei be- weglich in der Bauchhöhle. Der Übergang zwischen beiden ist flie- ßend. Die Resorption der Fette erfolgt vorwiegend im hinteren Ab- schnitt, dem Krummdarm. Dies lässt den Verdauungsenzymen aus Pankreas, Galle und Zwölffingerdarm genügend Zeit zur Verdauung der schwer abbaubaren Nahrungsfette. Die Aufnahme von Vitamin B12 mithilfe des Intrinsic-Faktors erfolgt am Ende des Krummdarms. Hier kommt es ebenfalls zur Rückresorption (Wiederaufnahme, Rückge- winnung) der Gallensäuren. Seite 24 von 88  Lehrskript Abbildung 6 – Die verschiedenen Dünndarmabschnitte (Quelle: Huch/Bauer, 2003) Um die Nährstoffe vollständig resorbieren zu können, ist die Innen- wand des Dünndarms (Dünndarmschleimhaut) mehrfach aufgefaltet und erreicht somit eine enorme Vergrößerung der Oberfläche (Abbil- dung 7). Etwa 1 cm große Falten ragen in den Innenraum. Sie stehen quer zur Abflussrichtung und bremsen dadurch einen zu schnellen Weiterfluss des Speisebreis. Auf den Falten sitzen ca. 0,5–1 mm große fingerförmige Zotten. Jede Falte ist mit hunderten von Zotten übersät. Am Boden der Zotten liegen 0,2–0,4 mm kleine Krypten (Ver- tiefungen). Den größten Beitrag zur Oberflächenvergrößerung leisten jedoch die Mikrovilli, ein Stäbchensaum, der auf den Zellen der Schleimhaut sitzt. Insgesamt beträgt so die Oberfläche des Dünn- darms 200 m². Seite 25 von 88 Lehrskript Abbildung 7 – Oberflächenvergrößerung der Darmschleimhaut (Quelle: www.medizininfo.de) Die Dünndarmschleimhaut erfüllt in den verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Aufgaben:  Das im Zwölffingerdarm gebildete Sekret ist stark basisch (al- kalisch) und dient in erster Linie dazu, den sauren Magenbrei zu neutralisieren.  Im Leerdarm befinden sich Falten und Zotten. Diese dienen zur besseren Aufnahme der Nährstoffe.  In der Schleimhaut des Krummdarms sind Lymphknötchen (Peyer-Plaques) eingelagert, die weiße Blutkörperchen enthal- ten. Sie dienen der Immunabwehr und tragen dazu bei, den Speisebrei im Dünndarm keimfrei zu halten. Die Muskelschichten des Dünndarms ermöglichen mittels Peristaltik den Weitertransport des Speisebreis. Die endokrinen Drüsen des Dünndarms bilden Peptidhormone, die über den Blutkreislauf die Magen- und Darmaktivität steuern. Endo- bedeutet innen und hier ist der Blutkreislauf gemeint, der keinen Kon- takt nach außen hat. Zu den gebildeten Hormonen gehört u. a. Sekre- tin, das die Magensäureproduktion und -entleerung bremst. Somit sendet der Dünndarm dem Magen sozusagen ein Stoppsignal, sobald er überfüllt ist. Seite 26 von 88  Lehrskript 2.3 Dickdarm Der Dickdarm (Colon) umgibt mit einer Länge von etwa 1,5 m die Dünndarmschlingen. Er unterteilt sich in mehrere Abschnitte mit folgendem Verlauf (siehe Abbildung 8):  Blinddarm  aufsteigender Dickdarm (Colon ascendens)  querverlaufender Dickdarm (Colon transversum)  absteigender Dickdarm (Colon descendens)  Sigma  Mastdarm (Rektum) Abbildung 8 – Anfangs- und Endteil des Dickdarms sowie Rektum in der Vorderan- sicht (Quelle: Huch/Bauer, 2003) Im Dickdarm kommt es zum Eindicken des Speisebreis (Wasserent- zug von ca. 30 %) sowie zur Rückresorption der Elektrolyte. Im Ge- gensatz zum Dünndarm ist der Dickdarm reichlich mit Bakterien be- siedelt. Diese bauen Nahrungsreste durch Gärung und Fäulnis weiter ab. Für eine problemlose Verdauung ist eine ausgewogene Zusam- mensetzung der Dickdarmbakterien (Darmflora) erforderlich. Seite 27 von 88 Lehrskript Hinweis Bei anhaltender Antibiotikabehandlung kann es zur Störung der Darmflora kommen – krankhafte Erreger können so leichter wach- sen. Zu den Symptomen einer gestörten Darmflora gehören Blähun- gen, Durchfall und/oder Verstopfung. Im Gegensatz zum Dünndarm besitzt der Dickdarm keine Darmzotten, sondern nur Krypten. Die Mikrovilli sorgen ähnlich wie beim Dünndarm für eine Vergrößerung der Oberfläche und dienen der Resorption von Flüssigkeit. Der Blinddarm bezeichnet einen blind endenden Darmabschnitt an der Einmündungsstelle des Dünndarms in den Dickdarm. Der dazugehö- rige bleistiftdicke Wurmfortsatz (Appendix vermiformis) kann von Mensch zu Mensch in Lage und Größe sehr variieren (Länge 3–20 cm). Zu der Hauptaufgabe des Blinddarms gehört die Immunabwehr. Hinweis Der Begriff Blinddarmentzündung steht für eine entzündliche Verän- derung des gesamten Blinddarms und hat keinen Bezug zu der ei- gentlich gemeinten Erkrankung. Denn bei der umgangssprachlichen Blinddarmentzündung ist nur der Wurmfortsatz betroffen. So gese- hen liegt also keine Blinddarmentzündung, sondern eine Appendizi- tis (Entzündung des Wurmfortsatzes) vor. Der Dickdarm besitzt ebenfalls eine Muskelschicht und transportiert den Speisebrei mittels Peristaltik Richtung After. Der eingedickte Speisebrei gelangt zum Sigma und weiter in den Mastdarm. Letzterer dient als Sammelbehälter und kann den Stuhl für mehrere Stunden bis zu drei Tagen speichern. Eine Kombination aus Muskeln und Schleimhaut hilft, den Stuhlgang zurückzuhalten. 3- bis 4-mal täglich, meist nach dem Aufstehen oder nach den Mahlzeiten, kommt es zu einer stärkeren Kontraktionswelle und infolgedessen zu Stuhldrang. Das vegetative (autonome, vom Menschen nicht beein- flussbare) Nervensystem steuert diese intuitiven Darmbewegungen durch ein in der Darmmuskulatur gelegenes Nervengeflecht (Auer- bach-Plexus). Der Stuhl (Kot, Faeces) besteht aus dem Rest des von Bakterien zer- setzten und eingedickten Nahrungsbreis. Die Flüssigkeit ist fast voll- ständig resorbiert. Ein optimaler Stuhlgang ist weich, geformt, glatt und bleibt kaum am After hängen. Seite 28 von 88  Lehrskript 2.4 Leber und Galle 2.4.1 Leber Die Leber ist das größte Drüsenorgan des Menschen und erfüllt um- fangreiche Funktionen im Auf- und Abbau, in der Speicherung und Entgiftung von Stoffen. Über die Gallenwege nimmt sie großen Ein- fluss auf die Verdauungsvorgänge im Verdauungstrakt. Die Leber wiegt 1500–2000 g und liegt im rechten Oberbauch unter- halb des Zwerchfells. Übung – Das Atmen Atmen Sie aus und fühlen Sie unterhalb des Brustkorbs auf der rech- ten Seite, wie Sie bei tiefer Einatmung den weichen Rand der Leber unterhalb der Rippen ertasten können. Die Leber besteht aus einem rechten größeren und einem linken klei- neren Leberlappen (siehe Abbildung 9). Zwischen den Leberlappen verlaufen die Pfortader, die Leberarterie sowie die Gallengänge. Das Blut der Pfortader stammt aus dem Verdauungstrakt und enthält die aufgenommenen Nährstoffe. Die Leberlappen sind noch einmal unter- teilt in 1–2 mm große Leberläppchen. Die Gallengänge transportieren die in den Leberläppchen gebildete Gallenflüssigkeit ab. In den Leber- läppchen findet die Reinigung und Entgiftung des vom Verdauungs- trakt kommenden Blutes statt. Abbildung 9 – Eingeweidefläche (Unterseite) der Leber (Quelle: Huch/Bauer, 2003) Seite 29 von 88 Lehrskript Die vielfältigen Aufgaben der Leber für Stoffwechsel, Synthese (Her- stellung), Speicherung und Entgiftung sind:  Umwandlung von Nährstoffen in körpereigene Substanzen  Entgiftung von körperfremden Stoffen (Alkohol, Medikamente u. a.) sowie körpereigenen Stoffwechselsubstanzen  Synthese von Cholesterin, Gallensäuren, Bluteiweißen, Gerin- nungsfaktoren und Hormonen  Speicherung von Eiweiß, Fett, Glykogen, Eisen und Vitaminen (u. a. das lebenswichtige Vitamin B12)  Produktion von Gallenflüssigkeit  Immunabwehr  Hormonbildung und -abbau  Blutbildung (beim Ungeborenen, d. h. beim Fetus) Besonders wichtig ist die Bedeutung der Leber für den Kohlenhydrat- , Eiweiß- und Fettstoffwechsel:  Kohlenhydratstoffwechsel Hier erfolgt die Überführung von überschüssigem Zucker (Glu- kose) in Glykogen sowie dessen Speicherung. Bei Bedarf lässt sich das gespeicherte Glykogen wieder zu Zucker abbauen. Der Vorrat an Glykogen ist bereits nach einer Fastenperiode von 24 Stunden erschöpft. Danach ist die Leber in der Lage, aus Fetten und Eiweißen Zucker zu synthetisieren.  Eiweißstoffwechsel Die Leber stellt ein zentrales Organ im Eiweißstoffwechsel dar. Vor allem bei der Bildung von Gerinnungsfaktoren des Blutes spielt sie eine wichtige Rolle. In der Leber findet ein ständiger Auf-, Um- und Abbau der Eiweiße und Aminosäuren statt. Da- bei entstehen große Mengen an Stickstoff, deren Ausscheidung in Form von Harnstoff über die Nieren erfolgt.  Fettstoffwechsel Bei einem Fettüberschuss kommt es zur Speicherung in Form von Neutralfetten (Triglyceriden) in der Leber, bei Bedarf erfolgt die Umwandlung in freie Fettsäuren. Diese fließen dann in die Kohlenhydrat- und Eiweißsynthese ein. Seite 30 von 88  Lehrskript Übung – Aufgaben der Leber Ordnen Sie zur Wiederholung die wichtigsten Aufgaben der Leber in die folgende Tabelle ein: Synthese Abbau und Speicherung (Herstellung) Entgiftung 2.4.2 Galle Die Leber bildet täglich etwa 0,5 l Galle, eine gelbbraune Flüssigkeit (auch als Gallenflüssigkeit bezeichnet). Ihre Aufgaben sind folgende:  Sie dient vor allem zur Verdauung der Fette. Nach fettreichen Mahlzeiten benötigt der Körper die Galle, um die Fette im Dünn- darm in feinste Tröpfchen (Micellen) aufzulösen.  Mittels der Gallenflüssigkeit lassen sich überflüssiges Choles- terin, Phospholipide (Bestandteile der Zellmembran und Ner- ven) sowie fettlösliche Medikamente über den Darm ausschei- den.  Die Galle aktiviert die Enzyme der Bauchspeicheldrüse und hemmt die Magensaftsekretion sowie die Cholesterinsynthese im Darm. Die in der Gallenblase gespeicherte Galle kann schnell und in konzen- trierter Form in den Verdauungstrakt übertreten. Die Aufgabe der Gal- lenblase ist die etwa 10-fache Konzentrierung der Galle und die Spei- cherung. Zu den Gallenwegen zählen das Gangsystem innerhalb der Leber, die Gallenblase sowie der von der Gallenblase in den Zwölffingerdarm führende Gallengang. Seite 31 von 88 Lehrskript Die Galle enthält:  Gallensäuren  Gallenfarbstoff (Bilirubin)  Cholesterin  Lezithin und andere Phospholipide  Enzyme  fettlösliche Substanzen (von der Leber ausgeschieden, z. B. Medikamente) Die Bildung von Gallensäuren erfolgt in der Leber aus Cholesterin. Sie setzen ähnlich wie Seife die Oberflächenspannung zwischen Fett und Wasser herunter und ermöglichen eine Verteilung in feinste Fetttröpf- chen (Mizellen). Dadurch enthalten die fettspaltenden Enzyme der Bauchspeicheldrüse eine höhere Wirksamkeit, die Fettbestandteile lassen sich besser von der Schleimhaut des Dünndarms aufnehmen. Beispiel Die Galle wirkt ähnlich wie Seife, mit deren Hilfe sich Fettspuren vom Geschirr abwaschen lassen. Seife enthält Moleküle mit fettlöslichen (lipophilen) und wasserlöslichen (hydrophilen) Enden. Dadurch ent- steht eine Verbindung zwischen Fett und Wasser, das somit das Ab- waschen der Fettreste ermöglicht. Im Darm kommt es zur Rückresorption von 90 % der Gallensäuren durch die Pfortader in die Leber. Es kommt zur Entlastung der Leber, da diese nur noch bedingt Gallensäuren bilden muss. Das Bilirubin, das der Galle die charakteristische Farbe verleiht, ent- steht überwiegend durch den Abbau der roten Blutkörperchen (Eryth- rocyten). Seite 32 von 88  Lehrskript 2.5 Bauchspeicheldrüse Die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) ist eine wichtige Drüse: Sie gibt Verdauungsenzyme in den Darm ab, also nach außen. Diese Abson- derung nach außen trägt die Bezeichnung exokrin. Außerdem produ- ziert sie die Hormone Insulin und Glucagon, die den Blutzucker regu- lieren. Diese Absonderung nach innen trägt die Bezeichnung endo- krin. Die Bauchspeicheldrüse wiegt etwa 100 g, liegt hinter dem Magen und unterteilt sich in drei Abschnitte (siehe Abbildung 10):  Pankreaskopf  Pankreaskörper  Pankreasschwanz Abbildung 10 – Die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) (Quelle: www.eesom.com) Täglich gibt die Bauchspeicheldrüse etwa 1,5 l Pankreassaft in den Zwölffingerdarm ab. Seite 33 von 88 Lehrskript Der Pankreassaft enthält basisches (alkalisches) Bikarbonat zur Neut- ralisierung der aggressiven Magensäure sowie die folgenden Enzyme:  Trypsin und Chymotrypsin, die als eiweißspaltende Enzyme so aggressiv sind, dass sie als inaktive Vorstufen Trypsinogen und Chymotrypsinogen vorliegen  Carboxipeptidase spaltete einzelne Aminosäuren von den Ei- weißmolekülen ab  Alpha-Amylase spaltet Stärke  Lipase spaltet von Neutralfetten (Triglyceriden) die Fettsäuren ab Die endokrinen Drüsen tragen die Bezeichnung Langerhans-Inseln. Innerhalb dieser Inseln lassen sich verschiedene Zellarten mit unter- schiedlichen Aufgaben ausmachen. Deren wichtigste sind:  Die A-Zellen bilden das Hormon Glucagon. Dieses Hormon er- höht den Blutzucker durch Anregung der Glukoneogenese (Zu- ckerneubildung) sowie durch Förderung des Glykogenabbaus (Spaltung in Glucose)  Die B-Zellen bilden das Hormon Insulin, das über verschiedene Mechanismen den Blutzuckerspiegel senkt  Die D-Zellen bilden das Hormon Somatostatin, das viele Ver- dauungsfunktionen hemmt, wie z. B. die Magensäureabgabe oder die Peristaltik Übung – Pankreas Ordnen Sie die Enzyme und Inselzelltypen des Pankreas in fol- gende Tabelle ein und benennen Sie mit einem Stichwort deren Funktion. Enzym spaltet: Zelltyp bildet: (exokrin) (endokrin) Seite 34 von 88  Lehrskript Scannen Sie diesen QR-Code ab und sehen Sie sich das Lehrvideo zu dem Thema Weg der Nahrung durch den Körper an. Alternativ finden Sie die Lehrvideos auch in unserem Online Campus. Seite 35 von 88 Lehrskript Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 2 7. Nennen Sie die Inhaltsstoffe des Speichels und ihre Funktion. 8. Nennen Sie die Aufgaben der Zungenpapillen. 9. Kreuzen Sie richtige Aussagen an: Die Speicheldrüsen der Mundhöhle … … produzieren täglich ca. 1 l Speichel. … bilden Schleim, der vorwiegend aus Wasser besteht und auch Schleimstoffe enthält. … bilden das Enzym Ptyalin (Alpha-Amylase), das Stärke spaltet. 10. Welche Mineralstoffe und Spurenelemente sorgen für eine harte und stabile Zahnsubstanz? 11. Benennen Sie die Aufgaben der spezifischen Schleimhautzel- len des Magens. a) Belegzellen: b) Hauptzellen: c) Nebenzellen: d) G-Zellen: 12. Erläutern Sie die Funktion des Intrinsic-Faktors und gehen Sie dabei auf den Ort seiner Bildung ein. 13. Nennen Sie die drei Abschnitte des Dünndarms. 14. Beschreiben Sie die Oberflächenvergrößerung des Dünn- darms. 15. Ergänzen Sie den folgenden Lückentext: Gastrin ist ein a)__________, dessen Bildung in den b)__________ der Magenschleimhaut erfolgt und das die Sek- retion von c) __________ stimuliert. 16. Warum gibt der Dünndarm im Füllungszustand vermehrt Sek- retin ab? 17. Inwiefern unterstützt die Salzsäure die Verdauung der Ei- weiße? 18. Erklären Sie die Funktion der Bakterien im Dickdarm. Seite 36 von 88  Lehrskript 19. Nennen Sie die vier Merkmale für einen optimalen Stuhl. 20. Kreuzen Sie richtige Aussagen an. Die Leber dient der Entgiftung. Die von der Leber abgegebene Galle enthält Gallen- säuren und Gallenfarbstoffe. Die Leber spielt für den Fett- und Eiweißstoffwechsel eine wichtige Rolle. Die Leber ist eine Verdauungsdrüse. Die Lösungen der Aufgaben finden Sie am Ende des Lehrskriptes. Seite 37 von 88  Lehrskript Kapitel 3 – Ernährungs- und Kapitel 3 leistungsphysiologische Grundlagen 3.1 Energiebedarf des Menschen 3.2 Energiegehalt der Grundnährstoffe 3.3 Grundumsatz 3.4 Leistungsumsatz 3.5 Gesamtenergiebedarf Seite 38 von 88  Lehrskript Lernorientierung Nach Bearbeitung dieses Kapitels können Sie:  die Energiearten der Nährstoffe und deren Bedeutung verstehen;  den Nährstoffbedarf und dessen Berechnung bzw. Ermitt- lung anwenden. Seite 39 von 88 Lehrskript 3.1 Energiebedarf des Menschen Um dem Körper die in der Nahrung enthaltene Energie bereitzustellen, ist eine Umwandlung bzw. Aufspaltung der Nährstoffe notwendig. Im Verdauungstrakt kommt es zur Aufspaltung in die einzelnen Bausteine und zur Abgabe an die Blutbahn. Von hier aus gelangen die Bausteine in die verschiedenen Zellen, wo letztendlich die Aufspaltung in die che- mischen Elemente erfolgt. Bei diesen Vorgängen in der Zelle kommt es nach und nach zur Frei- setzung kleinerer Energiemengen, die dem Körper anschließend zur Verfügung stehen. Diese freigesetzte Energie ist teils Wärmeenergie (60 %) und teils in energiereichen Phosphatverbindungen (sogenann- tes ATP, Adenosintriphosphat) chemisch gebunden (40 %). ATP dient dem Organismus als Energieträger und Regulator von energieliefern- den Prozessen. Der Mensch benötigt die Wärmeenergie zur Aufrecht- erhaltung und Regulierung der Körpertemperatur. Die chemische Energie dient zur Regulierung der Körpervorgänge (Atmung, Verdau- ung, Herztätigkeit) und für Arbeitsleistungen (körperliche Aktivität). Die biologische Oxidation kennzeichnet den Vorgang der Energiege- winnung in der Zelle. Dieser Vorgang läuft unter Sauerstoffverbrauch ab. Hinweis Biologische Oxidation = Energiegewinnung in den Zellen Es entstehen zu 60 % Wärmeenergie und zu 40 % chemische Ener- gie. 3.2 Energiegehalt der Grundnährstoffe Die Angabe von Energie erfolgt in der Maßeinheit Kilokalorie (kcal) bzw. nach international standardisierter Maßeinheit in Kilojoule (kJ). Hinweis 1 kcal = 4,184 kJ 1 kJ = 0,239 kcal 1000 J (Joule) = 1 kJ Eine Kilokalorie ist die Energiemenge, die notwendig ist, um einen Li- ter Wasser um ein Grad Celsius zu erwärmen. Seite 40 von 88  Lehrskript Ein Joule entspricht der Energie, die nötig ist, um einen Gegenstand mit der Kraft von einem Newton um einen Meter zu bewegen. Der Mensch bezieht Energie zur Aufrechterhaltung der Körperfunktio- nen (Körpertemperatur, Bewegung etc.) vorwiegend über die Brenn- stoffe Kohlenhydrate und Fette. Eiweiße liefern zwar ebenfalls Ener- gie, dienen dem Körper aber in erster Linie als Baustoff. Darüber hin- aus liefert auch Alkohol Energie. Er ist jedoch ein Genuss- und kein Nahrungsmittel. Wie viel Energie die einzelnen Nährstoffe liefern, können Sie der fol- genden Aufstellung entnehmen:  1 g Fett 9,3 kcal (39 kJ)  1 g Kohlenhydrate 4,1 kcal (17 kJ)  1 g Eiweiß 4,1 kcal (17 kJ)  1 g Alkohol 7,1 kcal (30 kJ) Die Angabe von kJ erfolgt immer mit ganzen Zahlen ohne Komma- stelle, also gerundet (z. B. 38,9 kJ = 39 kJ). Hinweis In der Praxis ist die Verwendung von kcal gebräuchlich – kJ hinge- gen findet keine Anwendung. Keine Energie liefern die anderen Bestandteile der Nahrung wie Vita- mine, Mineralstoffe, Spurenelemente, Ballaststoffe, Aroma- und Farb- stoffe sowie Wasser. Um den Nährstoffbedarf sowie die Nährwerte von Speisen berechnen zu können, müssen Sie den Energiegehalt der Nährstoffe und die Maßeinheit kcal kennen. Beispiel Ausgehend von g: Wie viel kcal enthalten 25 g Kohlenhydrate? 1 g Kohlenhydrate = 4,1 kcal 25 g Kohlenhydrate = ? kcal 25 x 4,1 = 102,5 25 g Kohlenhydrate = 102,5 kcal Ausgehend von kcal: 106 kcal ergeben wie viel g Fett? 1 g Fett = 9,3 kcal ? g Fett = 106 kcal 106 / 9,3 = 11,4 11,4 g Fett = 106 kcal Seite 41 von 88 Lehrskript Übung – Grundnährstoffmengen Berechnen Sie die Energie (in kcal) folgender Grundnährstoffmen- gen. a) 75 g Eiweiß b) 60 g Fett c) 280 g Kohlenhydrate Berechnen Sie die Menge (in g) der folgenden Grundnährstoffe. d) 230 kcal Eiweiß e) 279 kcal Fett f) 1435 kcal Kohlenhydrate Diese Übung vermittelt Ihnen die Rechenarten der Grundnährstoffe. Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. 3.3 Grundumsatz Um den Energiebedarf berechnen zu können, benötigen Sie den Grund- und Leistungsumsatz. Beide sind wichtig, um die optimale Energiezufuhr zu ermitteln. Sie hängen von verschiedenen Einfluss- größen ab und variieren somit von Mensch zu Mensch. Der menschliche Organismus steht nie still, selbst im Schlaf laufen Stoffwechselvorgänge ab. Der Körper benötigt rund um die Uhr Ener- gie, u. a. für die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur und für Org- anleistungen (Herz, Leber, Gehirn und Nieren). So benötigt das Ge- hirn täglich z. B. etwa 400 kcal. Hinweis Der Grundumsatz ist diejenige Energiemenge, die der Körper bei völliger Ruhe im Liegen verbraucht, 12 Stunden nach der letzten Nahrungsaufnahme und bei konstanter Umgebungstemperatur von 20°C. Weitere Bezeichnungen sind Ruhe-Nüchtern-Umsatz oder Basal Metabolic Rate. Die Bestimmung des Grundumsatzes erfolgt in der Regel für 24 Stunden. Seite 42 von 88  Lehrskript Der folgende Überblick zeigt, wie viel Prozent vom Grundumsatz die Organe bei völliger Ruhe verbrauchen: Gehirn 25 % Magen-Darm-Trakt, Leber, Nieren 35 % Skelettmuskulatur 20 % Herz 6% Rest 14 % Der individuelle Grundumsatz lässt sich durch mehrere Faktoren be- einflussen: Alter Die Stoffwechselvorgänge verlangsamen sich mit zunehmen- dem Alter. Dazu gehören z. B. verlangsamter Puls und verlang- samte Atmung. Ältere Menschen haben dementsprechend ei- nen niedrigeren Grundumsatz. Geschlecht Der Grundumsatz liegt bei Männern etwa 6–9 % höher als bei Frauen. Männer haben generell mehr Muskelmasse (aktives Gewebe) als Frauen – bei diesen ist der Fettgewebsanteil (pas- sives Gewebe) höher. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass das Fettgewebe einen untergeordneten Einfluss auf den Grundum- satz hat, die Muskelmasse dagegen einen bedeutenden. Größe und Gewicht (Körperoberfläche) Beim Wachstum oder einer Gewichtszunahme nimmt auch die zu versorgende Gewebemasse zu. Je größer die Körperober- fläche, umso größer ist die Wärmeabgabe an die Umgebung. Mit steigender Größe und steigendem Gewicht nimmt also der Grundumsatz zu. Hormone Hormone steuern den Grundumsatz. So wirken z. B. Schilddrü- senhormone und Adrenalin steigernd. Ein Mangel an Schilddrü- senhormonen wiederum senkt den Grundumsatz. Individuelle Faktoren Stress erhöht den Grundumsatz, Depressionen senken ihn. Krankheiten (z. B. Fieber) können den Grundumsatz um 40 % steigern, Medikamente (z. B. Schmerzmittel) können ihn dage- gen senken. Durch längeres Fasten kann der Grundumsatz um 16–40 % sinken, es kommt zu einer Anpassung des Energie- verbrauchs an die Energiezufuhr. Das ist ein Grund für den Jo- Jo-Effekt nach Radikaldiäten. Schwangere und Sportler haben einen erhöhten Grundumsatz. Seite 43 von 88 Lehrskript Sowohl der Grund- als auch der Leistungsumsatz (Umsatz für körper- liche Aktivität) sind messbar. Heute kommt fast nur noch die indirekte Kalorimetrie im Rahmen wissenschaftlicher Untersuchungen zum Ein- satz. Hierbei dient die Sauerstoffaufnahme als Maß für den Energie- umsatz, da der Organismus seine Energie praktisch vollständig durch den energieliefernden Abbau von Nährstoffen unter Sauerstoffver- brauch (biologische Oxidation) in den Zellen gewinnt. Aus der Mes- sung des Sauerstoffverbrauchs lässt sich somit auf den Energiever- brauch schließen. Die Messung erfolgt in einem normal temperierten Raum, eine Atemhaube erfasst den Gasaustausch bzw. Sauerstoff- verbrauch. Die durchschnittliche Höhe des Grundumsatzes pro Tag (nach der Deutschen Gesellschaft für Ernährung, DGE) für verschiedene Alters- gruppen (Durchschnittsgröße und -gewicht) – mit indirekter Kalorimet- rie ermittelt – können Sie der Tabelle 2 entnehmen. Alter (Jahre) Grundumsatz/Tag Grundumsatz/Tag Männer Frauen 19 bis unter 25 1730 kcal 1370 kcal 25 bis unter 51 1670 kcal 1310 kcal 51 bis unter 65 1580 kcal 1220 kcal 65 und älter 1530 kcal 1180 kcal Tabelle 2 – Höhe des Grundumsatzes (für eine Referenzperson mit mittlerer Körper- größe und einem Körpergewicht, das einem BMI von 22 entspricht) nach DGE (Quelle: Eigene Darstellung) Da die Angaben in Tabelle 2 nur für Referenzpersonen gelten, hat sich für die Berechnung des Grundumsatzes eines normalgewichtigen Er- wachsenen folgende Formel bewährt: Frauen: Grundumsatz = Körpergewicht in kg x 0,9 x 24 h Männer: Grundumsatz = Körpergewicht in kg x 1 x 24 h Übung – Grundumsatz Berechnen Sie Ihren persönlichen Grundumsatz mit oben stehender Formel. Gewinnen Sie dadurch neue Erkenntnisse für sich? Veröffentlichen Sie, wenn Sie möchten, Ihr Ergebnis im Forum der Lerngruppe dieses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskollegen. Seite 44 von 88  Lehrskript Für die Grundumsatzberechnung liegt das Normalgewicht zugrunde. Adipöse Erwachsene haben einen höheren Anteil an Fettgewebe. Das Fettgewebe ist weitaus weniger stoffwechselaktiv als die fettfreie Kör- permasse bzw. Muskelmasse. Aus diesem Grund ist der Fettanteil bei der Berechnung des Grundumsatzes zu berücksichtigen. Hier gilt als Faustformel: Grundumsatz = 30 kcal x fettfreie Körpermasse in kg pro 24 h Der Körperfettanteil sowie die fettfreie Körpermasse lassen sich mit- hilfe verschiedener Messmethoden (z. B. Kalipermetrie, siehe Kapitel 4 – Bestimmung der Körperzusammensetzung) bestimmen und somit auch der Grundumsatz für übergewichtige Personen errechnen. Beispiel Herr Karl hat ein Körpergewicht von 120 kg. Die Körperfettwaage ermittelt einen Körperfettgehalt von 37 %. 37 % von 120 kg = (120 kg x 37 %) / 100 % = 44,4 kg Körperfett 120 kg – 44,4 kg = 75,6 kg fettfreie Körpermasse Grundumsatz = 30 kcal x 75,6 kg = 2268 kcal/Tag 3.4 Leistungsumsatz Jede über den Grundumsatz hinausgehende Beanspruchung von Kör- perfunktionen bedeutet einen Mehrbedarf an Energie. Diese zusätz- lich benötigte Energie ist der Leistungsumsatz. Er resultiert aus dem Energiebedarf für die Muskelarbeit und die Regulierung der Körper- temperatur. Ein besonders ausgeprägter Leistungszuwachs findet sich bei sportli- chen Aktivitäten. Da die Skelettmuskulatur einen Körpergewichtsanteil von rund 40–50 % besitzt, ist der Energiebedarf bei entsprechender Muskelarbeit um ein Vielfaches gesteigert. So bewirkt bereits eine leichte bis mittlere körperliche Aktivität einen Leistungsumsatz von etwa 25–35 % des Grundumsatzes. Für die Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur (Ther- moregulation) benötigt der Organismus ebenfalls Energie. Daher sind niedrige Umgebungstemperaturen mit einer Zunahme des Energie- umsatzes verbunden. Die Deckung des Mehrbedarfs an Energie in Form von Wärme erfolgt zunächst durch zitterfreie Thermogenese. Diese Wärmeproduktion erfolgt ausschließlich im braunen Fettge- webe (Nacken-, Brust- und Nierenbereich) über die Verbrennung von Fettsäuren. Bei einer stark abgesunkenen Körpertemperatur ist die Seite 45 von 88 Lehrskript Zitterthermogenese (Muskelkontraktion) Ursache eines gesteigerten Energieumsatzes. Dabei wandeln Muskeln chemische Energie in Be- wegungs- und Wärmeenergie um. Unter normalen Lebens- und Arbeitsbedingungen beträgt der Energie- aufwand für die Thermoregulation maximal 5 % des Gesamtumsatzes. Auch bei der Verdauungstätigkeit kommt es zu Energieverlusten. Durch Verdauung, Resorption und Speicherung der Nahrungskompo- nenten erhöht sich der Energieverbrauch nach der Nahrungsauf- nahme. Diesen Vorgang bezeichnet die nahrungsinduzierte Ther- mogenese. Der Leistungsumsatz ist messbar und trägt die Bezeichnung PAL-Fak- tor (physical activity level, siehe Tabelle 3). Durch Multiplikation des Grundumsatzes mit dem entsprechenden PAL-Faktor lässt sich der jeweilige Gesamtenergiebedarf abschätzen. Arbeitsschwere und Freizeit- PAL* Beispiele verhalten Schlafen 1,0 ausschließlich sitzende oder 1,2–1,3 gebrechliche, immo- liegende Lebensweise bile, bettlägerige Men- schen ausschließlich sitzende Tätig- 1,4–1,5 Büroangestellte, Fein- keit mit wenig oder keiner an- mechaniker strengenden Freizeitaktivität sitzende Tätigkeit, zeitweilig 1,6–1,7 Laboranten, Studen- auch zusätzlicher Energieauf- ten, Fließbandarbeiter wand für gehende und ste- hende Tätigkeiten, wenig oder keine anstrengende Freizeitak- tivität überwiegend gehende und ste- 1,8–1,9 Verkäufer, Kellner, Me- hende Arbeit chaniker, Handwerker körperlich anstrengende beruf- 2,0–2,4 Bauarbeiter, Landwirte, liche Arbeit oder sehr aktive Waldarbeiter, Bergar- Freizeittätigkeit beiter, Leistungssport- ler Tabelle 3 – PAL-Werte bei unterschiedlichen Berufs- und Freizeitaktivitäten von Er- wachsenen * Für sportliche Betätigungen oder für anstrengende Freizeitaktivitäten (30–60 Mi- nuten, 4- bis 5-mal/Woche) kommen zusätzlich 0,3 PAL-Einheiten pro Tag hinzu. (Quelle: Eigene Darstellung) Seite 46 von 88  Lehrskript Die DGE definiert einen durchschnittlichen PAL-Wert von mindestens 1,7 als empfehlenswert. Dieser Wert geht mit einem geringeren Risiko für Übergewicht, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes mellitus Typ II, Krebserkrankungen und Osteoporose einher. Beispiel Für Berechnung des Leistungsumsatzes Mann, 35 Jahre, 85 kg, sitzende berufliche Tätigkeit, 3x/Woche je 90 Minuten Schwimmen: Tätigkeit (Dauer der Tätigkeit) PAL – Faktor 8 Stunden berufliche Tätigkeit 1,4 x 8 = 11,2 8 Stunden Freizeit 1,4 x 8 = 11,2 8 Stunden Schlaf 1,0 x 8 = 8,0 Summe: 24 Stunden Summe: 30,4 Durchschnittswert (PAL): 30,4/24 Stunden = 1,26 Grundumsatz: 85 kg x 1 x 24 h = 2040 kcal Gesamtenergieumsatz: 2040 kcal x 1,26 = 2570 kcal Somit ergibt sich ein Leistungsumsatz von 530 kcal (2570 kcal – 2040 kcal = 530 kcal). Aufgrund der leichten sportlichen Aktivität liegt ein Mehrbedarf an kcal vor. Da die sportliche Tätigkeit ohne Leistungscharakter statt- findet, ist für die Berechnung der Freizeit-PAL um 0,3 zu erhöhen (neuer PAL: 1,7). Alternativ lässt sich auch der Kalorienverbrauch der entsprechenden Sportart in der Gesamtsumme addieren (z. B. für 60 Minuten Schwimmen 828 kcal). Letzteres ermöglicht eine Dif- ferenzierung von Trainingstagen und trainingsfreien Tagen. Seite 47 von 88 Lehrskript 3.5 Gesamtenergiebedarf Der Gesamtenergiebedarf eines Menschen ergibt sich aus der Summe von Grund- und Leistungsumsatz sowie der Energie für die nahrungsinduzierte Thermogenese. Gesamtenergieumsatz = Grundumsatz + Leistungsumsatz Gesamtenergiebedarf = Gesamtenergieumsatz x nahrungsinduzierte Thermogenese Hinweis Die nahrungsinduzierte Thermogenese beträgt im Durchschnitt ca. 6 %, sodass der Gesamtenergieumsatz mit 1,06 zu multiplizieren ist. Beispiel für Berechnung des Gesamtenergiebedarfs Mann, 35 Jahre, 80 kg Körpergewicht 1920 kcal (Grundumsatz) + 768 kcal (Leistungsumsatz) ----------------------------------------- 2688 kcal (Gesamtenergieumsatz) + 161 kcal (nahrungsinduzierte Thermogenese) ---------------------------------------------------------------- = 2849 kcal (Gesamtenergiebedarf) Tabelle 4 zeigt die Richtwerte (nach DGE) des durchschnittlichen Ge- samtenergiebedarfs für verschiedene Personengruppen mit Normal- gewicht und bei geringer körperlicher Aktivität. Die angegebenen Richtwerte gelten nur bei entsprechender Größe und Gewicht. Kommt es zu Abweichungen, sinkt oder steigt dementsprechend der Bedarf. Seite 48 von 88  Lehrskript Personengruppen Größe (cm) Gewicht (kg) kcal/Tag m w m w m w Säuglinge 0 bis unter 4 Mo- 58,4 57,1 5,6 5,1 550 500 nate 4 bis unter 12 Mo- 70,6 68,7 8,6 7,9 700 600 nate Kinder und Jugendliche 1 bis unter 4 Jahre 92,9 91,3 13,9 13,2 1200 1100 4 bis unter 7 Jahre 114,5 114,3 20,2 20,1 1400 1300 7 bis unter 10 133,6 132,4 29,3 28,7 1700 1500 Jahre 10 bis unter 13 149,4 151,0 41,0 42,1 1900 1700 Jahre 13 bis unter 15 166,9 162,7 55,5 54,0 2300 1900 Jahre 15 bis unter 19 178,2 165,5 69,2 59,5 2600 2000 Jahre Erwachsene 19 bis unter 25 179,4 165,8 70,8 60,5 2400 1900 Jahre 25 bis unter 51 179,2 165,1 70,7 60,0 2300 1800 Jahre 51 bis unter 65 176,7 162,6 68,7 58,2 2200 1700 Jahre 65 Jahre und älter 174,2 161,1 66,8 57,1 2100 1700 Tabelle 4 – Durchschnittliche Körpergröße, Körpergewicht und Gesamtenergiebe- darf verschiedener Personengruppen – geringe körperliche Tätigkeit – PAL-Wert 1,4 – (DGE)-Richtwerte (Quelle: Eigene Darstellung) Seite 49 von 88 Lehrskript Problematisch gestaltet sich die Ermittlung des Energiebedarfs von Kindern und Jugendlichen, da sowohl Grundumsatz als auch Wachs- tumsleistung und körperliche Aktivität großen Schwankungen unter- worfen sind. Übung – Energiebedarf Wer hat den höheren Energiebedarf nach DGE und woran liegt dies?  eine Frau, 18-jährig  eine Frau, 30-jährig  ein Mann, 30-jährig Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. Im Zuge der Modernisierung und Technisierung kam es zur Erleichte- rung vieler körperlicher Arbeitsvorgänge (im Beruf, im Haushalt, im Transport). Deshalb ist der tägliche Gesamtenergiebedarf im Ver- gleich zu früher wesentlich geringer. Zudem verringert sich der Gesamtenergiebedarf ab dem 35. Lebens- jahr pro Lebensjahrzehnt um ca. 7 %. Ursachen sind zum einen die Abnahme des Grundumsatzes und zum anderen der Verlust an Mus- kelmasse. Um Übergewicht und Folgeerkrankungen zu vermeiden, ist es notwen- dig, die Gesamtenergieaufnahme dem tatsächlichen Bedarf anzupas- sen. Aber auch der umgekehrte Fall kann eintreten: Ist die Energieauf- nahme zu gering, d. h., findet keine Deckung des täglichen Bedarfs über die mit der Nahrung aufgenommene Energie statt, muss der Kör- per auf seine Energiereserven zurückgreifen und schaltet auf Spar- flamme. Sind die zur Deckung des Energiebedarfs notwendigen Re- serven aufgebraucht, beginnt der Körper, Muskeln abzubauen. Ge- wichtsabnahme bzw. Untergewicht sind langfristig die Folge. Seite 50 von 88  Lehrskript Übung – Berechnung des Leistungsumsatzes Herr Meyer ist 70 kg schwer. Berechnen Sie seinen Grundumsatz. Von Beruf ist Herr Meyer Kellner (täglich 8 Stunden Arbeit, mäßige Bewegung in der Freizeit, 8 Stunden Schlaf). Berechnen Sie mithilfe des PAL-Wertes den Leistungsumsatz. Ermitteln Sie zusätzlich den Gesamtenergieumsatz sowie den Gesamtenergiebedarf. Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. Scannen Sie diesen QR-Code ab und sehen Sie sich das Lehrvideo zu dem Thema Berechnung des Energiebe- darfes an. Alternativ finden Sie die Lehrvideos auch in unserem On- line Campus. Seite 51 von 88 Lehrskript Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 3 21. Nennen Sie jeweils den Brennwert für 1 g Fett, Kohlenhydrate und Eiweiß. 22. Zählen Sie Faktoren auf, welche den Grundumsatz einer Per- son bestimmen. 23. Berechnen Sie den Grundumsatz einer normalgewichtigen Frau mit 60 kg Körpergewicht. 24. Frau Zimmer hat ein Körpergewicht von 115 kg und einen Kör- perfettgehalt von 44 %. Ermitteln Sie die fettfreie Körpermasse und berechnen Sie anschließend den Grundumsatz von Frau Zimmer. 25. Erläutern Sie den Begriff PAL-Wert. 26. Nennen Sie je zwei Beispiele für a) einen niedrigen PAL-Wert. b) einen hohen PAL-Wert. 27. Herr Anton, 30 Jahre alt, ist 190 cm groß und wiegt 86 kg. Er arbeitet unter der Woche täglich 8 Stunden als Handwerker. In seiner Freizeit hat er nur wenig Bewegung. Ermitteln Sie den Grund-, Leistungs- und Gesamtenergieumsatz sowie den Ge- samtenergiebedarf von Herrn Anton (8 Stunden Beruf, 8 Stun- den Freizeit, 8 Stunden Schlaf). Die Lösungen der Aufgaben finden Sie am Ende des Lehrskriptes. Seite 52 von 88  Lehrskript Kapitel 4 – Bestimmung der Kapitel 4 Körperzusammensetzung 4.1 Definitionen zum Körpergewicht 4.2 Taillen-Hüft-Verhältnis 4.3 Hautfaltenmessung (Kalipermetrie) 4.4 Bioimpedanzanalyse (BIA) Seite 53 von 88 Lehrskript Lernorientierung Nach Bearbeitung dieses Kapitels können Sie:  Testverfahren zur Analyse der Körperzusammensetzung aufzeigen und anwenden. Seite 54 von 88  Lehrskript Die Erfassung des Ernährungszustandes bildet die Grundlage für eine adäquate ernährungstherapeutische Behandlung von Fehl- und Man- gelernährung. Dies gilt sowohl für das Über- als auch das Unterge- wicht. Eine ausführliche Anamnese ist zunächst einmal eine wichtige Allgemeinmaßnahme zur Beurteilung des individuellen Ernährungs- status. Das Körpergewicht bzw. Gewichtsverlaufsmessungen sind da- bei wesentliche Bestandteile, erlauben jedoch noch keine differen- zierte Beurteilung des tatsächlichen Ernährungszustandes. Vielmehr gilt die Körperzusammensetzung als wesentlicher Parameter zur Be- wertung des Gesundheits- und Ernährungszustandes. Das folgende Kapitel gibt einen Überblick über verschiedene Methoden zur Erfas- sung der Körperzusammensetzung. 4.1 Definitionen zum Körpergewicht Das Normal- oder Sollgewicht gibt an, welches Gewicht ein Erwach- sener haben darf bzw. soll. Bei der Berechnung spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Zu ihnen gehören u. a. Körpergröße und -ge- wicht, Geschlecht, Alter, mögliche Erkrankungen sowie die Zusam- mensetzung des Körpers (Muskel- und Fettmasse). Zur Berechnung des Normalgewichtes stehen verschiedene Formeln zur Verfügung. Hinweis Broca-Index: Normal-/Sollgewicht in kg = Körpergröße in cm – 100 Abweichungen von ± 15 % sind dabei akzeptabel. Die Berechnung des Broca-Index hat den Vorteil, dass sie sehr schnell und einfach geht. Nachteilig ist jedoch, dass kleine Personen zu häu- fig, große dagegen eher zu selten als übergewichtig gelten. Deshalb gilt der Broca-Index als veraltet. Hinweis Body-Mass-Index (BMI) = Körpermassenindex BMI = Körpergewicht in kg / (Körpergröße in m)² Seite 55 von 88 Lehrskript Als Referenzwert gilt ein BMI von 18,5 bis < 25. Bei einem BMI < 18,5 liegt Untergewicht vor, Werte über 30 kennzeichnen ein deutliches Übergewicht (Adipositas/Fettsucht) (siehe Tabelle 5). BMI in kg/m² Gewichtsklassifizierung < 18,5 Untergewicht 18,5–24,9 Normalgewicht 25,0–29,9 Präadipositas (leichtes Übergewicht) 30,0–34,9 Adipositas (Übergewicht) Grad I 35,0–39,9 Adipositas (Übergewicht) Grad II > 40 Adipositas Grad III (extremes Übergewicht) Tabelle 5 – Klassifikation des Ernährungszustandes durch den BMI (Quelle: Eigene Darstellung) Mit zunehmendem Alter ist aufgrund von Stoffwechselverschiebungen (Muskelabbau und Fettaufbau) eine Zunahme des Körpergewichtes zu beobachten. Aus diesem Grund verändert sich das Optimum für den BMI ab dem 35. Lebensjahr nach oben (siehe Tabelle 6). Altersgruppe (Jahre) Wünschenswerter BMI 19–24 19–24 25–34 20–25 35–44 21–26 45–54 22–27 55–64 23–28 > 65 24–29 Tabelle 6 – Bewertung des BMI unter Berücksichtigung des Alters (Quelle: Eigene Darstellung) Seite 56 von 88  Lehrskript Beispiel Frau Müller ist 30 Jahre alt, 1,65 m groß und wiegt 60 kg. BMI = 60 kg / (1,65 m)² = 22,2 Frau Müllers BMI bewegt sich im Bereich von 20–25, sie ist damit normalgewichtig. Für die schnelle Berechnung des BMI stehen in der Praxis BMI-Schei- ben (erhältlich z. B. über Pharmafirmen oder Apotheken) sowie ein sogenanntes Nomogramm (siehe Abbildung 11) zur Verfügung. Abbildung 11 – Body-Mass-Index-Nomogramm (Quelle: www.gesundheit.de) Für die Nutzung des Nomogramms verbinden Sie mit einem Lineal die Körpergröße (rechte Achse) mit dem Körpergewicht (linke Achse). Im Schnittpunkt auf der mittleren Achse können Sie den jeweiligen BMI ablesen. Seite 57 von 88 Lehrskript Übung – BMI-Berechnung 1 Frau Schmidt ist 166 cm groß und wiegt 85 kg. Ermitteln Sie das Broca-Normalgewicht für Frau Schmidt, berechnen Sie den BMI mit- tels der angegebenen Formel und überprüfen Sie die Rechnung, in- dem Sie den BMI mithilfe des Nomogramms annäherungsweise be- stimmen. Ist Frau Schmidt unter-, normal- oder übergewichtig? Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. Allerdings ist der BMI nur begrenzt aussagefähig. Ob ein Gewicht schädlich ist, hängt vom Fettanteil ab, der sich weder durch den BMI noch durch den Broca-Index ermitteln lässt. Bei Sportlern ist es durch- aus möglich, dass sie sehr schwer und gemäß BMI übergewichtig sind, obwohl der Fettanteil bei lediglich 10 % liegt. Daher ist der BMI optimalerweise mit einer Körperfettmessung zu kombinieren. Hinweis Ein hoher BMI kann auf einem hohen Körperfettanteil beruhen. Al- lerdings weisen sehr muskulöse Menschen ebenfalls einen hohen BMI auf – hier beruht das erhöhte Körpergewicht auf der über das Normalmaß hinausgehenden Muskelmasse. Im Gegensatz zu Erwachsenen gibt es bei Kindern und Jugendlichen (bis zum vollendeten 18. Lebensjahr) keinen generellen BMI, der Aus- sagen zum Körpergewicht zulässt. Denn während des Wachstums entwickelt sich der Körper unterschiedlich. Während des Längen- wachstums baut der Körper vermehrt Knochenmasse auf – die Kör- pergröße nimmt zu. Beim Breitenwachstum kommt es zum Aufbau von Körpermasse (Muskeln und Fett) – hier steigt das Körpergewicht. Um dennoch Aussagen darüber treffen zu können, ob das Kind unter-, nor- mal- oder übergewichtig ist, gibt es sogenannte Perzentilen (Vertei- lungskurven, siehe Abbildung 12 und Abbildung 13). Als normalgewichtig gilt das Kind mit einer Perzentile zwischen P10 und P90. Untergewicht besteht bei kleiner P10, Übergewicht bei P90– P97. Ein Gewicht oberhalb P97 steht für Adipositas, unterhalb P3 für krankhaftes Untergewicht. Seite 58 von 88  Lehrskript Abbildung 12 – Perzentilkurven für den BMI für Jungen 0–18 Jahre (Quelle: www.aga.adipositas-gesellschaft.de) Abbildung 13 – Perzentilkurven für den BMI für Mädchen 0–18 Jahre (Quelle: www.aga.adipositas-gesellschaft.de) Seite 59 von 88 Lehrskript Übung – BMI-Berechnung 2 Haben Sie ein Kind oder über Freunde/Bekannte/Verwandte Kon- takt zu einem Kind? Wenn ja, erfassen Sie zuerst Körpergröße und -gewicht, rechnen Sie anschließend über die bekannte Formel den BMI aus und ermitteln Sie zum Schluss anhand der jeweiligen Perzentilkurven den Gewichtsbereich. Ist das betreffende Kind unter-, normal- oder übergewichtig? Veröffentlichen Sie Ihre Ergebnisse im Forum der Lerngruppe die- ses Lehrgangs und diskutieren Sie diese mit Ihren Lehrgangskolle- gen. 4.2 Taillen-Hüft-Verhältnis Ein Maß für die Fettverteilung ist das Verhältnis von Taillen- zu Hüft- umfang (WHR, Waist-to-Hip-Ratio). Hinweis WHR = Taillenumfang in cm / Hüftumfang in cm Das durch Übergewicht bedingte Risiko für Erkrankungen (z. B. Dia- betes mellitus Typ II, Herz-Kreislauf-Erkrankungen) ist wesentlich vom Fettverteilungstyp abhängig. Besonders gefährdet sind Menschen, bei denen sich das Fett vorwiegend im Bauchbereich sammelt. Diese Fettverteilung bezeichnet die androide (zentrale, viszerale) Form oder auch den sogenannten „Apfeltyp“ (vgl. Abbildung 14). Gängig ist eben- falls die Bezeichnung intraabdominale Fettverteilung (lateinisch: intra = innerhalb, lateinisch: abdominal = den Bauchraum betreffend). Bei einem Umfangsverhältnis von > 1,0 bei Männern und > 0,85 bei Frauen liegt eine androide Fettverteilung vor. Android deshalb, weil 80 % der übergewichtigen Männer und nur 15 % der Frauen diese Fett- verteilung haben (griechisch: android = einem Mann ähnlich). Ver- gleichsweise gering ist das Gesundheitsrisiko bei der gynoiden Form mit einer Fetteinlagerung im Hüft- und Oberschenkelbereich, dem so- genannten „Birnentyp“ (griechisch: gynoid = einer Frau ähnlich, vgl. Abbildung 14). Seite 60 von 88  Lehrskript Abbildung 14 – Apfel- und Birnentyp (Quelle: www.medical-fitness-healthcare.de) Hinweis Zielwerte für das Umfangsverhältnis (WHR): Frauen < 0,85 Männer < 1,0 Zielwerte für den Taillenumfang: Frauen < 80 cm Männer < 94 cm Hinweis Bei geringem Übergewicht ist es immer sinnvoll, das Taillen-Hüft- Verhältnis zu ermitteln, um die Notwendigkeit der Gewichtsreduktion besser beurteilen zu können. Seite 61 von 88 Lehrskript 4.3 Hautfaltenmessung (Kalipermetrie) Die Hautfaltenmessung als Verfahren zur Beurteilung der Gesamtkör- perfettmasse beruht auf der Tatsache, dass sich 50–70 % der Fettde- pots im Unterhautfettgewebe befinden. Mittels einer speziellen Zange, dem sogenannten Kaliper, lässt sich an festgelegten Körperstellen die Hautfaltendicke messen (siehe Abbildung 15). Abbildung 15 – Vorgehensweise bei der Hautfaltenmessung (Quelle: Eigene Darstellung) In der Praxis sind verschiedene Verfahren in der Anwendung, wobei alle wissenschaftlich evaluiert (in ihrer Wirksamkeit belegt) sind. Dabei ermöglicht die Hautfaltenmessung das genaue Erfassen der Körper- fettverteilung – speziell an den „Problemzonen“. Als nachteilig gilt zum einen die Qualität des Kalipers; geeignete Ge- räte sind z. B. folgende:  Harpenden Kaliper (ca. 400 €)  Lange Kaliper (ca. 200 €)  Warrior Kaliper (ca. 40–50 €)  IQ-Fettzange (ca. 30–40 €) Zu beachten ist ebenfalls, dass wiederholte Messungen bei ein und derselben Person immer vom gleichen Tester sowie an der gleichen Körperseite (rechts oder links) durchzuführen sind, um Messfehler zu vermeiden. Hinweis Die Hautfaltenmessung erfasst nur das Unterhautfettgewebe, er- möglicht aber keine Rückschlüsse auf eine mögliche Organverfet- tung. Seite 62 von 88  Lehrskript Die Richtlinien für korrektes Messen sind genau festgelegt:  genaue Einhaltung der Messstellen (abhängig von der Me- thode)  festhalten der Falte beim Messen (mit den Fingern)  Einhaltung der Faltenrichtung (senkrecht)  Kaliper ca. 1 cm neben den Fingern ansetzen  keine Messung nach dem Training oder bei nasser Haut Die Hautfaltenmessung in der Praxis (siehe Abbildung 15): 1) Mit Daumen und Zeigefinger (Abstand ca. 6–8 cm) die Haut großzügig ergreifen. 2) Falte mindestens 1–3 cm anheben (senkrecht), um das Unter- hautfettgewebe zu greifen. 3) Kaliper ansetzen und Hautfaltendicke ermitteln. Hinweis Die Hautfaltenmessung stellt keine geeignete Methode für adipöse Menschen dar. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ab einer be- stimmten Hautfaltensumme die Formeln „kippen“, also keine klaren, eindeutigen Ergebnisse mehr erkennbar sind. Seite 63 von 88 Lehrskript Die bekannteste Methode der Hautfaltenmessung ist die nach Durnin und Womersley: Die Messung erfolgt an 4 geschlechtsneutralen Punk- ten (Abbildung 16). Rückenfalte: Trizepsfalte: Ca. einen Fingerbreit unter dem Mittig zwischen Schulterhöhe Schulterblatt eine schräge Falte und Ellenbogen eine schräge greifen. Falte greifen. Bizepsfalte: Hüftfalte: Mittig zwischen Schulterhöhe Einen Fingerbreit über dem und der Ellenbeuge eine senk- Darmbein eine waagrechte Falte rechte Falte greifen. greifen. Abbildung 16 – Messpunkte nach Durnin und Womersley (Quelle: Eigene Darstellung) Die Auswertung der 4-Punkte-Methode bei Männern und Frauen ist in der folgenden Tabelle abzulesen. Seite 64 von 88  Lehrskript Summe Alter (Männer) Summe Alter (Männer) der 4 17– 30– 40– 50+ der 4 17– 30– 40– 50+ Hautfal- 29 39 49 Hautfal- 29 39 49 ten in Fettmasse % des Körper- ten in Fettmasse % des Körper- mm gewichts mm gewichts 15 4,8 63 21,8 24,1 27,8 30,0 16 5,5 64 22,0 24,2 28,0 30,2 17 6,2 65 22,2 24,3 28,2 30,4 18 6,9 66 22,4 24,5 28,5 30,7 19 7,5 67 22,6 24,7 28,7 31,0 20 8,1 12,2 12,2 12,6 68 22,8 24,9 28,9 31,2 21 8,6 12,6 12,8 13,2 69 23,0 25,0 29,1 31,4 22 9,1 13,0 13,4 13,8 70 23,1 25,1 29,3 31,6 23 9,6 13,4 14,0 14,4 71 23,3 25,3 29,5 31,9 24 10,1 13,8 14,5 15,5 72 23,5 25,5 29,7 32,1 25 10,5 14,2 15,0 15,6 73 23,7 25,7 29,9 32,3 26 11,0 14,6 15,6 16,2 74 23,9 25,8 30,1 32,5 27 11,5 15,0 16,2 16,8 75 24,0 25,9 30,3 32,7 28 12,0 15,4 16,7 17,4 76 24,2 26,1 30,5 33,0 29 12,5 15,8 17,2 18,0 77 24,4 26,3 30,7 33,2 30 12,9 16,2 17,7 18,6 78 24,6 26,4 30,9 33,4 31 13,3 16,5 18,1 19,1 79 24,7 26,5 31,1 33,6 32 13,7 16,8 18,5 19,6 80 24,8 26,6 31,2 33,8 33 14,1 17,1 18,9 20,0 81 25,0 26,8 31,4 34,0 34 14,4 17,4 19,3 20,4 82 25,2 26,9 31,6 34,2 35 14,7 17,7 19,6 20,8 83 25,3 27,0 31,6 34,3 36 15,1 18,0 20,0 21,3 84 25,4 27,1 32,0 34,6 37 15,5 18,3 20,4 21,7 85 25,5 27,2 32,1 34,8 38 15,8 18,6 20,8 22,1 90 26,2 27,8 33,0 25,8 39 16,1 18,9 21,1 22,5 95 26,9 28,4 33,7 36,6 40 16,4 19,2 21,4 22,9 100 27,6 29,0 34,4 37,4 41 16,7 19,5 21,8 23,3 105 28,2 29,6 35,1 38,2 42 17,0 19,8 22,1 23,7 110 28,8 30,1 35,8 39,0 43 17,3 20,0 22,4 24,1 115 29,4 30,6 36,4 39,7 44 17,5 20,2 22,7 24,4 120 30,0 31,1 37,0 40,4 45 17,7 20,4 23,0 24,7 125 30,5 31,5 37,6 41,1 46 18,0 20,7 23,4 25,1 130 31,0 31,9 38,2 41,8 47 18,3 20,9 23,7 25,5 135 31,5 32,3 38,7 42,4 48 18,6 21,1 24,0 25,9 140 32,0 32,7 39,2 43,0 49 18,6 21,3 24,3 26,2 145 32,5 33,1 39,7 43,6 50 19,0 21,5 24,6 26,5 150 32,9 33,5 40,2 44,1 51 19,3 21,7 24,9 26,8 155 33,3 33,9 40,7 44,6 52 19,5 21,9 25,2 27,1 160 33,7 34,3 41,2 45,1 53 19,7 22,1 25,5 27,4 165 34,1 34,6 41,6 45,6 54 19,9 22,3 25,7 27,7 170 34,5 34,8 42,0 46,1 55 20,1 22,5 25,9 27,9 175 34,9 34,8 42,0 46,1 56 20,4 22,7 26,2 28,2 180 34,9 57 20,6 22,9 26,5 28,5 185 35,3 58 20,8 23,1 26,7 28,8 190 35,6 59 21,0 23,3 26,9 29,0 60 21,2 23,5 27,1 29,2 61 21,4 23,7 27,4 29,5 62 21,6 23,9 27,6 29,8 Tabelle 7 – Hautfaltenmessung Männer – mm/Tabelle – % Fett (Quelle: Eigene Darstellung) Seite 65 von 88  Lehrskript Alter (Frauen) Alter (Frauen) Summe 17– 30– 40– 50+ Summe 17– 30– 40– 50+ der 4 29 39 49 der 4 29 39 49 Hautfalten Fettmasse % des Körperge- Hautfalten Fettmasse % des Körperge- in mm wichts in mm wichts 15 10,5 63 29,8 31,2 33,8 36,3 16 11,3 64 30,2 31,4 34,0 36,5 17 12,0 65 30,3 31,6 34,1 36,7 18 12,7 66 30,4 31,8 34,3 36,9 19 13,4 67 30,6 32,0 34,5 37,1 20 14,1 17,0 19,8 21,4 68 30,8 32,2 34,7 37,3 21 14,7 17,5 20,3 22,0 69 31,0 32,5 35,0 37,5 22 15,3 18,0 20,8 22,5 70 31,2 32,5 35,0 37,7 23 15,8 18,5 21,3 23,0 71 31,4 32,7 35,2 37,9 24 16,3 19,0 21,8 23,5 72 31,6 32,9 35,4 38,1 25 16,8 19,4 22,2 24,0 73 31,8 33,1 35,6 38,3 26 17,4 19,9 22,7 24,6 74 32,0 33,3 35,8 38,5 27 18,0 20,4 23,2 25,1 75 32,2 33,4 35,9 38,7 28 18,5 20,9 23,7 25,6 76 32,4 33,6 36,1 38,9 29 19,0 21,4 24,1 26,1 77 32,6 33,8 36,3 39,1 30 19,5 21,8 24,5 26,6 78 32,8 34,0 36,5 39,3 31 19,9 22,2 24,9 27,0 79 33,0 34,2 36,6 39,5 32 20,3 22,6 25,3 27,4 80 33,1 34,3 36,7 39,6 33 20,7 23,0 25,7 27,8 81 33,3 34,5 36,9 39,8 34 21,1 23,4 26,1 28,2 82 33,5 34,7 37,1 40,0 35 21,5 23,7 26,4 28,5 83 33,7 34,9 37,3 40,2 36 21,9 24,1 26,8 28,9 84 33,9 35,0 37,4 40,3 37 22,3 24,5 27,2 29,3 85 34,0 35,1 37,5 40,4 38 22,7 24,9 27,6 29,7 90 34,8 35,8 38,3 41,2 39 23,1 25,2 27,9 30,0 95 35,6 36,5 39,0 41,9 40 23,4 25,5 28,2 30,3 100 36,4 37,2 39,7 42,6 41 23,8 25,8 28,5 30,7 105 37,1 37,9 40,4 43,3 42 24,1 26,1 28,8 31,0 110 37,8 38,6 41,0 43,9 43 24,4 26,4 29,1 31,3 115 38,4 39,1 41,5 44,5 44 24,7 26,7 29,4 31,6 120 39,0 39,6 42,0 45,1 45 25,5 26,9 29,6 31,9 125 39,6 40,1 42,5 45,7 46 25,3 27,2 29,9 32,2 130 40,2 40,6 43,0 46,2 47 25,6 27,5 30,2 32,5 135 40,8 41,1 43,5 46,7 48 25,9 27,8 30,5 32,8 140 41,3 41,6 44,0 47,2 49 26,2 28,0 30,8 33,1 145 41,8 42,1 44,5 47,7 50 26,5 28,2 31,0 33,4 150 42,3 42,6 45,0 48,2 51 26,8 28,5 31,3 33,7 155 42,8 43,1 45,4 48,7 52 27,1 28,8 31,5 34,0 160 43,3 43,6 45,8 49,2 53 27,4 29,0 31,2 34,2 165 43,7 44,0 46,2 49,6 54 27,6 29,2 31,9 34,4 170 44,1 44,4 46,6 50,0 55 27,8 29,4 32,1 34,6 175 44,8 47,0 50,4 56 28,1 29,7 32,4 34,9 180 45,2 47,4 50,8 57 28,4 30,0 32,6 35,1 185 45,6 47,8 51,2 58 28,7 30,2 32,8 35,3 190 45,9 48,2 51,6 59 28,9 30,4 33,0 35,5 195 46,2 48,5 52,0 60 29,1 30,6 33,2 35,7 200 46,5 48,8 52,4 61 29,4 30,8 33,4 35,9 205 49,1 52,7 62 29,6 31,0 33,6 36,1 210 49,4 53,0 Tabelle 8 – Hautfaltenmessung Frauen – mm/Tabelle – % Fett (Quelle: Eigene Darstellung) Seite 66 von 88  Lehrskript Auswertung des Körperfettanteils: Alter gut mittel erhöht 20–24 14,9 19,0 23,3 25–29 16,5 20,3 24,3 30–34 18,0 21,5 25,2 35–39 19,3 22,6 26,1 40–44 20,5 23,6 26,9 45–49 21,5 24,5 27,6 50–59 22,7 25,6 28,7 über 60 23,3 26,2 29,3 Tabelle 9 – Auswertungstabelle für Männer (Quelle: Eigene Darstellung) Alter gut mittel erhöht 20–24 22,1 25,0 29,6 25–29 22,0 25,4 29,8 30–34 22,7 26,4 30,5 35–39 24,0 27,7 31,5 40–44 25,6 29,3 32,8 45–49 27,3 30,9 34,1 50–59 29,7 33,1 36,2 über 60 30,7 34,0 37,3 Tabelle 10 – Auswertungstabelle für Frauen (Quelle: Eigene Darstellung) Seite 67 von 88 Lehrskript 4.4 Bioimpedanzanalyse (BIA) Auf der Haut befestigte Elektroden leiten einen schwachen Wechsel- strom durch den Körper (siehe Abbildung 17). Aus dem spezifischen elektrischen Widerstand, dem der Körper dem durchgeleiteten Strom entgegensetzt (Unterschied zwischen Wasser, Muskeln und Fett), lässt sich die Wassermenge im Körper berechnen und die fettfreie Körpermasse abschätzen. Das Erfassen der Körperfettmasse erfolgt über verschiedene Rechenmodelle. Die Elektroden bauen ein elektromagnetisches Feld im Körper auf. Weitere Elektroden erfassen den Widerstand (Impedanz), den der Körper diesem elektrischen Strom entgegensetzt. Moderne Geräte messen über Hände und Füße – der Messweg geht dabei von Hand zu Hand, Fuß zu Fuß und Hand zu Fuß. Die Widerstände (Resistanz und Reaktanz) im Wechselstromkreis sind abhängig von der Körper- zusammensetzung und den Verteilungsräumen innerhalb und außer- halb der Zelle (intra- und extrazellulär). So sind vor allem Veränderun- gen der Körperflüssigkeiten in den Verteilungsräumen messbar. Abbildung 17 – Messung über die Füße mittels Körperfettwaage (links) und Messung über Füße und Hände (rechts) (Quelle: Eigene Darstellung) Folgende Geräte gelten als besonders gut geeignet:  BIACORPUS RX 4000 (ca. 4000 €)  Bodyexplorer (ca. 2500 €)  Tanita ViScan (ca. 3000 €)  Omron BF 511 (ca. 100–130 €)  Tanita BC 545N (ca. 200 €)  Tanita BC 601 (ca. 200 €)  Tanita BC 418 (ca. 4000 €)  Seca mBCA 515 (ca. 12.000 €) Seite 68 von 88  Lehrskript Die oben genannten Modelle messen alle gleichzeitig über Hände und Füße. Es gibt auch Geräte auf dem Markt, welche die Messung nur über die Füße (Körperfettwaage) oder die Hände (Handfettmessgerät) vornehmen. Da diese Geräte aber immer nur einen Teil des Körpers erfassen (Füße = Unterkörper, Hände = Oberkörper), weichen die Er- gebnisse stark von der Realität ab. Daher sind sie eher zu meiden. Hinweis BIA-Geräte arbeiten mit Strom. Von daher niemals Menschen mit elektrischen Geräten (z. B. Herzschrittmacher) über die BIA erfas- sen (vorher immer nachfragen). Inwieweit der Strom Schäden bei Schwangeren erzeugt, ist bisher offen. Sicherheitshalber sollten aber auch diese Menschen keine BIA erhalten. Die Beurteilung der Zuverlässigkeit der BIA ist unterschiedlich (unab- hängig vom Gerät): Während sich Körperwasser und fettfreie Körper- masse recht genau bestimmen lassen, lässt sich der Fettanteil beson- ders bei übergewichtigen Menschen nur grob ermitteln. Zudem spielt die Flüssigkeitsversorgung im Körper zum Zeitpunkt der Messung eine entscheidende Rolle. Um eine optimale Genauigkeit des Verfahrens zu gewährleisten, sind Körpergröße (bis auf 0,5 cm) und Körperge- wicht (bis auf 100 g) genau anzugeben. Zudem sollte vor der Messung eine 10-minütige Ruhephase vorhanden sein (z. B. mit der Anamnese beginnen, die ersten Daten erfassen und anschließend wiegen/mes- sen). Für die BIA spricht, dass auch hier wissenschaftlich evaluierte Daten vorliegen, die Messung (je nach Gerät) relativ schnell und einfach er- folgt und Veränderungen anschaulich dokumentierbar sind. Aber: Kostengünstige Geräte liefern keine aussagekräftigen und ge- nauen Ergebnisse – besonders, wenn die Messung nur über die Füße oder die Hände erfolgt. Und: Es gibt keine einheitliche Berechnungs- grundlage. So kann es z. B. passieren, dass ein und derselbe Mensch auf Gerät A einen viel höheren Fettgehalt anzeigt als auf Gerät B – und das, obwohl beide Geräte nach der gleichen Methode (Hand – Fuß) arbeiten. Weitere Faktoren können ebenfalls die Ergebnisse ver- fälschen (unabhängig von Methode und Gerät):  Flüssigkeitsvolumen im Körper  Zeitabstand zur letzten Nahrungsaufnahme  Luft- und Raumtemperatur  körperliche Aktivität  falsche Angaben zu Gewicht und Alter Seite 69 von 88 Lehrskript Aufgaben zur Selbstüberprüfung – Kapitel 4 28. Weshalb ist eine Bestimmung der Körperzusammensetzung von Bedeutung? 29. Nennen Sie die richtigen Hautfaltenmesspunkte bei der 4- Punkt-Messung nach Durnin und Womersley. 30. Nennen Sie die geschlechtsspezifischen Grenzwerte des Tail- len-Hüft-Verhältnisses. 31. Zeigen Sie die zwei Fettverteilungstypen auf und erklären Sie deren Merkmale. 32. Welche Faktoren können die Ergebnisse einer BIA beeinträch- tigen? Die Lösungen der Aufgaben finden Sie am Ende des Lehrskriptes. Seite 70 von 88