Abitur NRW Ernährungslehre 2022 · LK · Haupttermin

M 1: Stoffwechsel der Aminosäuren (vereinfacht)

Die beim Abbau überschüssiger Aminosäuren übriggebliebenen Aminogruppen müssen eliminiert werden, da ansonsten Ammoniak (NH 3) entsteht, das in größeren Mengen ins Blut übertreten kann und insbesondere im Gehirn sowie in Muskelzellen als ein sehr starkes Zellgift wirkt. Um eine Ammoniakbildung zu verhindern, findet in den Körperzellen eine Transaminierung statt.

M 2: Harnstoffzyklus (vereinfacht)

Leberzellen sind im Wesentlichen die einzigen Zellen, die in der Lage sind, überschüssige Aminogruppen im Rahmen des Harnstoffzyklus im ungiftigen und wasserlöslichen Harnstoff zu fixieren, der dann über den Urin ausgeschieden werden kann.

In mehreren Reaktionen werden die aus dem Glutamin stammenden überschüssigen Aminogruppen schrittweise im Harnstoff fixiert. Störungen des Harnstoffzyklus oder die Anhäufung eines Zwischenprodukts innerhalb der Zelle wirken sich sowohl negativ auf die vorherigen Teilreaktionen als auch letztlich auf die Desaminierung von Glutamin aus. Dies führt dazu, dass die Glutamatkonzentration in den Zellen sinkt. Mit steigender intrazellulärer Glutaminkonzentration nimmt die weitere Glutaminaufnahme aus dem Blut ab, da diese konzentrationsabhängig ist.

* Die bei der Desaminierung des in die Leberzellen aufgenommenen Glutamins freigesetzte Aminogruppe reagiert mit 2 ATP-Molekülen und CO 2 zum Carbamoyl-Phosphat sowie zwei ADP-Molekülen und einer Phosphatgruppe.

M 3: OTC-Mangel

Der Ornithintranscarbamylase-Mangel (kurz OTC-Mangel) ist die häufigste Variante (Häufigkeit von 1:30.000) einer ganzen Reihe von sogenannten Harnstoffwechselstörungen. Beim OTC-Mangel handelt es sich um eine Erbkrankheit, deren Ursache ein Gendefekt ist, wobei das betroffene Gen für das Enzym Ornithintranscarbamylase (OTC) codiert. Die Ornithintranscarbamylase (OTC; siehe auch M 2) ist für die Bildung von Citrullin aus Carbamoyl-Phosphat und Ornithin verantwortlich und ist dadurch eines der wichtigsten Enzyme des Harnstoffzyklus.

Je nachdem, ob noch eine Restfunktion des Enzyms vorhanden ist, zeigen sich unterschiedliche Schweregrade der Erkrankung.

Einen wichtigen Hinweis auf das Vorliegen eines OTC-Mangels liefern die folgenden charakteristischen Blutparameter:

erniedrigte Citrullinkonzentration

erhöhte Glutaminkonzentration

Akkumulation von Ammoniak (Hyperammonämie)

Je nach Schwere und Dauer einer Hyperammonämie treten u. a. Symptome wie Trinkschwäche, Erbrechen, Bewegungsstörungen und Krampfanfälle bis hin zu einer Schädigung der Gehirnzellen auf. Zusätzlich kann es aufgrund einer erhöhten Ammoniakkonzentration in den sogenannten Astrozyten (spezieller Zelltyp im zentralen Nervensystem) zur Bildung von Hirnödemen kommen, die eine erhöhte Sterblichkeitsrate bedingen.

M 4: Diätetische Prinzipien bei einem OTC-Mangel

Um eine Hyperammonämie zu vermeiden, müssen am OTC-Mangel leidende Personen dauerhaft eine individuell angepasste Diät einhalten, die folgenden Prinzipien folgt:

Bestimmung des individuellen Proteinbedarfs und darauf basierend eine entsprechend starke Einschränkung der Proteinzufuhr über die Nahrung, sodass der individuelle Bedarf zwar gedeckt wird, eine darüber hinausgehende Proteinzufuhr jedoch vermieden wird.

Bei nur noch sehr geringer Restaktivität der OTC und entsprechend größerem Schweregrad der Erkrankung ggf. ergänzende Supplementation mit essenziellen Aminosäuren (Aufnahme spezieller Aminosäuremischungen).

Sicherstellung einer hinreichenden Energieversorgung, um eine katabole Stoffwechsellage zu vermeiden, insbesondere über die Aufnahme von Kohlenhydraten.

Bedarfsdeckende Versorgung mit Vitaminen und Mineralstoffen.

Gleichmäßige Verteilung der aufzunehmenden Proteinmenge über den Tag verteilt im Rahmen mehrerer fester Nahrungsintervalle bis hin zu einer Nachtmahlzeit.

Ergänzend zur Ernährungstherapie kommen bei Bedarf auch ammoniakbindende Medikamente zum Einsatz.

M 5: Schwierigkeiten bei der Umsetzung der Ernährungstherapie

Die Auswahl proteinarmer Lebensmittel erlaubt grundsätzlich Kartoffeln, Reis, Obst, Gemüse, (protein arme) Kekse, aber z. B. keine Milchprodukte (Käse, Joghurt) oder Produkte, die Milch enthalten (Schokolade), und in der Regel auch keine Fleisch- oder Wurstwaren. Das Angebot geeigneter Lebensmittel ist insgesamt eingeschränkt und vor allem für Kinder nicht immer attraktiv. Zudem fehlen, wenn bestimmte Lebensmittel nicht akzeptiert werden, passende Alternativen, sodass die selbstständige Durchführung der Ernährungstherapie gerade für Kinder herausfordernd und nicht immer möglich ist und sie auf Unterstützung z. B. seitens der Eltern angewiesen sind. Phasen der Appetitlosigkeit gehen dabei immer mit einem erhöhten Risiko einer katabolen Stoffwechsellage einher. Diese müssen an OTC-Mangel leidende Menschen möglichst vermeiden, da in solchen Phasen der Nahrungskarenz verstärkt Körperproteine zur Energiebereitstellung abgebaut werden.

Eine weitere Schwierigkeit stellt die Einnahme von Aminosäuremischungen dar. Auch hier ist die am Markt verfügbare Auswahl eher gering. Wird ein bestimmtes Präparat nicht toleriert, gibt es nur wenige Alternativen hinsichtlich des Geschmacks oder der Darreichungsform. Mitunter können zur Geschmacksverbesserung auch ergänzende Aromamischungen zum Einsatz kommen. Falls eine Verweigerung von Lebensmitteln oder der gewählten Aminosäuremischung auch durch ergänzende Ideen oder Anreize nicht aufzulösen ist, kommt letztlich nur noch eine Ernährung über eine Magensonde in Betracht. So können eine ausreichende energetische Versorgung sowie eine ausreichende Versorgung mit essenziellen Aminosäuren sichergestellt werden, ein „normales Essen“ bleibt dabei ergänzend weiterhin möglich.

M 6: Nahrungsergänzungsmittel

Auszug aus dem Produkt-Steckbrief:

Altersstufe: ab 15 Jahren

Anwendung: zum Diätmanagement bei Betroffenen mit Harnstoffwechselstörungen

D-A-CH-Referenzwerte für Proteine:

26 g/Tag (7- bis 10-Jährige);

38 g/Tag (10- bis 13-Jährige);

49 g/Tag (13- bis 19-jährige Mädchen)

50 – 62 g/Tag (13- bis 19-jährige Jungen)

Produktmerkmale:

Aminosäuremischung aus essenziellen Aminosäuren

altersgerecht angereichert mit allen Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen nach den neuesten D-A-CH-Empfehlungen für die Nährstoffzufuhr

individuell dosierbar entsprechend dem Proteinbedarf

Pulver: je nach Geschmack mit Wasser, Fruchtsaft oder Fruchtmus anzurühren

Energiegehalt: 1253 kJ pro 100 g

davon 0 g Fett, 13,7 g Kohlenhydrate (0,40 g Zucker), 60 g Protein

Das Produkt ist nicht zur ausschließlichen Ernährung geeignet. Die Tagesmenge wird auf 3 bis 5 Einzelgaben verteilt und zusammen mit berechneten Mengen anderer vor allem Energie und essenzielle Fettsäuren liefernder Nahrungsmittel verzehrt.

Das Produkt kann alternativ über eine Magensonde aufgenommen werden.

Preis: 76 € pro 100 g Produkt

Hinweis: Die Herstellung von Aminosäuremischungen mit einer spezifischen Aminosäurezusammensetzung ist sehr aufwendig und mit vielen einzelnen Produktionsschritten verbunden.

1. Beschreiben Sie unter Verwendung von M 1 den Aminosäurestoffwechsel. Stellen Sie dazu mithilfe von M 2 dar, wie überschüssige Aminogruppen ausgehend vom Glutamin im Harnstoffzyklus beseitigt werden. [22 Punkte]

M 1: Stoffwechsel der Aminosäuren (vereinfacht)

Die beim Abbau überschüssiger Aminosäuren übriggebliebenen Aminogruppen müssen eliminiert werden, da ansonsten Ammoniak (NH 3) entsteht, das in größeren Mengen ins Blut übertreten kann und insbesondere im Gehirn sowie in Muskelzellen als ein sehr starkes Zellgift wirkt. Um eine Ammoniakbildung zu verhindern, findet in den Körperzellen eine Transaminierung statt.

M 2: Harnstoffzyklus (vereinfacht)

Leberzellen sind im Wesentlichen die einzigen Zellen, die in der Lage sind, überschüssige Aminogruppen im Rahmen des Harnstoffzyklus im ungiftigen und wasserlöslichen Harnstoff zu fixieren, der dann über den Urin ausgeschieden werden kann.

In mehreren Reaktionen werden die aus dem Glutamin stammenden überschüssigen Aminogruppen schrittweise im Harnstoff fixiert. Störungen des Harnstoffzyklus oder die Anhäufung eines Zwischenprodukts innerhalb der Zelle wirken sich sowohl negativ auf die vorherigen Teilreaktionen als auch letztlich auf die Desaminierung von Glutamin aus. Dies führt dazu, dass die Glutamatkonzentration in den Zellen sinkt. Mit steigender intrazellulärer Glutaminkonzentration nimmt die weitere Glutaminaufnahme aus dem Blut ab, da diese konzentrationsabhängig ist.

* Die bei der Desaminierung des in die Leberzellen aufgenommenen Glutamins freigesetzte Aminogruppe reagiert mit 2 ATP-Molekülen und CO 2 zum Carbamoyl-Phosphat sowie zwei ADP-Molekülen und einer Phosphatgruppe.

M 3: OTC-Mangel

Der Ornithintranscarbamylase-Mangel (kurz OTC-Mangel) ist die häufigste Variante (Häufigkeit von 1:30.000) einer ganzen Reihe von sogenannten Harnstoffwechselstörungen. Beim OTC-Mangel handelt es sich um eine Erbkrankheit, deren Ursache ein Gendefekt ist, wobei das betroffene Gen für das Enzym Ornithintranscarbamylase (OTC) codiert. Die Ornithintranscarbamylase (OTC; siehe auch M 2) ist für die Bildung von Citrullin aus Carbamoyl-Phosphat und Ornithin verantwortlich und ist dadurch eines der wichtigsten Enzyme des Harnstoffzyklus.

Je nachdem, ob noch eine Restfunktion des Enzyms vorhanden ist, zeigen sich unterschiedliche Schweregrade der Erkrankung.

Einen wichtigen Hinweis auf das Vorliegen eines OTC-Mangels liefern die folgenden charakteristischen Blutparameter:

erniedrigte Citrullinkonzentration

erhöhte Glutaminkonzentration

Akkumulation von Ammoniak (Hyperammonämie)

Je nach Schwere und Dauer einer Hyperammonämie treten u. a. Symptome wie Trinkschwäche, Erbrechen, Bewegungsstörungen und Krampfanfälle bis hin zu einer Schädigung der Gehirnzellen auf. Zusätzlich kann es aufgrund einer erhöhten Ammoniakkonzentration in den sogenannten Astrozyten (spezieller Zelltyp im zentralen Nervensystem) zur Bildung von Hirnödemen kommen, die eine erhöhte Sterblichkeitsrate bedingen.

M 4: Diätetische Prinzipien bei einem OTC-Mangel

Um eine Hyperammonämie zu vermeiden, müssen am OTC-Mangel leidende Personen dauerhaft eine individuell angepasste Diät einhalten, die folgenden Prinzipien folgt:

Bestimmung des individuellen Proteinbedarfs und darauf basierend eine entsprechend starke Einschränkung der Proteinzufuhr über die Nahrung, sodass der individuelle Bedarf zwar gedeckt wird, eine darüber hinausgehende Proteinzufuhr jedoch vermieden wird.

Bei nur noch sehr geringer Restaktivität der OTC und entsprechend größerem Schweregrad der Erkrankung ggf. ergänzende Supplementation mit essenziellen Aminosäuren (Aufnahme spezieller Aminosäuremischungen).

Sicherstellung einer hinreichenden Energieversorgung, um eine katabole Stoffwechsellage zu vermeiden, insbesondere über die Aufnahme von Kohlenhydraten.

Bedarfsdeckende Versorgung mit Vitaminen und Mineralstoffen.

Gleichmäßige Verteilung der aufzunehmenden Proteinmenge über den Tag verteilt im Rahmen mehrerer fester Nahrungsintervalle bis hin zu einer Nachtmahlzeit.

Ergänzend zur Ernährungstherapie kommen bei Bedarf auch ammoniakbindende Medikamente zum Einsatz.

M 5: Schwierigkeiten bei der Umsetzung der Ernährungstherapie

Die Auswahl proteinarmer Lebensmittel erlaubt grundsätzlich Kartoffeln, Reis, Obst, Gemüse, (protein arme) Kekse, aber z. B. keine Milchprodukte (Käse, Joghurt) oder Produkte, die Milch enthalten (Schokolade), und in der Regel auch keine Fleisch- oder Wurstwaren. Das Angebot geeigneter Lebensmittel ist insgesamt eingeschränkt und vor allem für Kinder nicht immer attraktiv. Zudem fehlen, wenn bestimmte Lebensmittel nicht akzeptiert werden, passende Alternativen, sodass die selbstständige Durchführung der Ernährungstherapie gerade für Kinder herausfordernd und nicht immer möglich ist und sie auf Unterstützung z. B. seitens der Eltern angewiesen sind. Phasen der Appetitlosigkeit gehen dabei immer mit einem erhöhten Risiko einer katabolen Stoffwechsellage einher. Diese müssen an OTC-Mangel leidende Menschen möglichst vermeiden, da in solchen Phasen der Nahrungskarenz verstärkt Körperproteine zur Energiebereitstellung abgebaut werden.

Eine weitere Schwierigkeit stellt die Einnahme von Aminosäuremischungen dar. Auch hier ist die am Markt verfügbare Auswahl eher gering. Wird ein bestimmtes Präparat nicht toleriert, gibt es nur wenige Alternativen hinsichtlich des Geschmacks oder der Darreichungsform. Mitunter können zur Geschmacksverbesserung auch ergänzende Aromamischungen zum Einsatz kommen. Falls eine Verweigerung von Lebensmitteln oder der gewählten Aminosäuremischung auch durch ergänzende Ideen oder Anreize nicht aufzulösen ist, kommt letztlich nur noch eine Ernährung über eine Magensonde in Betracht. So können eine ausreichende energetische Versorgung sowie eine ausreichende Versorgung mit essenziellen Aminosäuren sichergestellt werden, ein „normales Essen“ bleibt dabei ergänzend weiterhin möglich.

M 6: Nahrungsergänzungsmittel

Auszug aus dem Produkt-Steckbrief:

Altersstufe: ab 15 Jahren

Anwendung: zum Diätmanagement bei Betroffenen mit Harnstoffwechselstörungen

D-A-CH-Referenzwerte für Proteine:

26 g/Tag (7- bis 10-Jährige);

38 g/Tag (10- bis 13-Jährige);

49 g/Tag (13- bis 19-jährige Mädchen)

50 – 62 g/Tag (13- bis 19-jährige Jungen)

Produktmerkmale:

Aminosäuremischung aus essenziellen Aminosäuren

altersgerecht angereichert mit allen Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen nach den neuesten D-A-CH-Empfehlungen für die Nährstoffzufuhr

individuell dosierbar entsprechend dem Proteinbedarf

Pulver: je nach Geschmack mit Wasser, Fruchtsaft oder Fruchtmus anzurühren

Energiegehalt: 1253 kJ pro 100 g

davon 0 g Fett, 13,7 g Kohlenhydrate (0,40 g Zucker), 60 g Protein

Das Produkt ist nicht zur ausschließlichen Ernährung geeignet. Die Tagesmenge wird auf 3 bis 5 Einzelgaben verteilt und zusammen mit berechneten Mengen anderer vor allem Energie und essenzielle Fettsäuren liefernder Nahrungsmittel verzehrt.

Das Produkt kann alternativ über eine Magensonde aufgenommen werden.

Preis: 76 € pro 100 g Produkt

Hinweis: Die Herstellung von Aminosäuremischungen mit einer spezifischen Aminosäurezusammensetzung ist sehr aufwendig und mit vielen einzelnen Produktionsschritten verbunden.

2. Charakterisieren Sie mithilfe von M 3 den sogenannten OTC-Mangel und erläutern Sie unter Heranziehung von M 2, wie es zu den für diese Erkrankung typischen Blutwerten kommt. (22 Punkte)

M 1: Stoffwechsel der Aminosäuren (vereinfacht)

Die beim Abbau überschüssiger Aminosäuren übriggebliebenen Aminogruppen müssen eliminiert werden, da ansonsten Ammoniak (NH 3) entsteht, das in größeren Mengen ins Blut übertreten kann und insbesondere im Gehirn sowie in Muskelzellen als ein sehr starkes Zellgift wirkt. Um eine Ammoniakbildung zu verhindern, findet in den Körperzellen eine Transaminierung statt.

M 2: Harnstoffzyklus (vereinfacht)

Leberzellen sind im Wesentlichen die einzigen Zellen, die in der Lage sind, überschüssige Aminogruppen im Rahmen des Harnstoffzyklus im ungiftigen und wasserlöslichen Harnstoff zu fixieren, der dann über den Urin ausgeschieden werden kann.

In mehreren Reaktionen werden die aus dem Glutamin stammenden überschüssigen Aminogruppen schrittweise im Harnstoff fixiert. Störungen des Harnstoffzyklus oder die Anhäufung eines Zwischenprodukts innerhalb der Zelle wirken sich sowohl negativ auf die vorherigen Teilreaktionen als auch letztlich auf die Desaminierung von Glutamin aus. Dies führt dazu, dass die Glutamatkonzentration in den Zellen sinkt. Mit steigender intrazellulärer Glutaminkonzentration nimmt die weitere Glutaminaufnahme aus dem Blut ab, da diese konzentrationsabhängig ist.

* Die bei der Desaminierung des in die Leberzellen aufgenommenen Glutamins freigesetzte Aminogruppe reagiert mit 2 ATP-Molekülen und CO 2 zum Carbamoyl-Phosphat sowie zwei ADP-Molekülen und einer Phosphatgruppe.

M 3: OTC-Mangel

Der Ornithintranscarbamylase-Mangel (kurz OTC-Mangel) ist die häufigste Variante (Häufigkeit von 1:30.000) einer ganzen Reihe von sogenannten Harnstoffwechselstörungen. Beim OTC-Mangel handelt es sich um eine Erbkrankheit, deren Ursache ein Gendefekt ist, wobei das betroffene Gen für das Enzym Ornithintranscarbamylase (OTC) codiert. Die Ornithintranscarbamylase (OTC; siehe auch M 2) ist für die Bildung von Citrullin aus Carbamoyl-Phosphat und Ornithin verantwortlich und ist dadurch eines der wichtigsten Enzyme des Harnstoffzyklus.

Je nachdem, ob noch eine Restfunktion des Enzyms vorhanden ist, zeigen sich unterschiedliche Schweregrade der Erkrankung.

Einen wichtigen Hinweis auf das Vorliegen eines OTC-Mangels liefern die folgenden charakteristischen Blutparameter:

erniedrigte Citrullinkonzentration

erhöhte Glutaminkonzentration

Akkumulation von Ammoniak (Hyperammonämie)

Je nach Schwere und Dauer einer Hyperammonämie treten u. a. Symptome wie Trinkschwäche, Erbrechen, Bewegungsstörungen und Krampfanfälle bis hin zu einer Schädigung der Gehirnzellen auf. Zusätzlich kann es aufgrund einer erhöhten Ammoniakkonzentration in den sogenannten Astrozyten (spezieller Zelltyp im zentralen Nervensystem) zur Bildung von Hirnödemen kommen, die eine erhöhte Sterblichkeitsrate bedingen.

M 4: Diätetische Prinzipien bei einem OTC-Mangel

Um eine Hyperammonämie zu vermeiden, müssen am OTC-Mangel leidende Personen dauerhaft eine individuell angepasste Diät einhalten, die folgenden Prinzipien folgt:

Bestimmung des individuellen Proteinbedarfs und darauf basierend eine entsprechend starke Einschränkung der Proteinzufuhr über die Nahrung, sodass der individuelle Bedarf zwar gedeckt wird, eine darüber hinausgehende Proteinzufuhr jedoch vermieden wird.

Bei nur noch sehr geringer Restaktivität der OTC und entsprechend größerem Schweregrad der Erkrankung ggf. ergänzende Supplementation mit essenziellen Aminosäuren (Aufnahme spezieller Aminosäuremischungen).

Sicherstellung einer hinreichenden Energieversorgung, um eine katabole Stoffwechsellage zu vermeiden, insbesondere über die Aufnahme von Kohlenhydraten.

Bedarfsdeckende Versorgung mit Vitaminen und Mineralstoffen.

Gleichmäßige Verteilung der aufzunehmenden Proteinmenge über den Tag verteilt im Rahmen mehrerer fester Nahrungsintervalle bis hin zu einer Nachtmahlzeit.

Ergänzend zur Ernährungstherapie kommen bei Bedarf auch ammoniakbindende Medikamente zum Einsatz.

M 5: Schwierigkeiten bei der Umsetzung der Ernährungstherapie

Die Auswahl proteinarmer Lebensmittel erlaubt grundsätzlich Kartoffeln, Reis, Obst, Gemüse, (protein arme) Kekse, aber z. B. keine Milchprodukte (Käse, Joghurt) oder Produkte, die Milch enthalten (Schokolade), und in der Regel auch keine Fleisch- oder Wurstwaren. Das Angebot geeigneter Lebensmittel ist insgesamt eingeschränkt und vor allem für Kinder nicht immer attraktiv. Zudem fehlen, wenn bestimmte Lebensmittel nicht akzeptiert werden, passende Alternativen, sodass die selbstständige Durchführung der Ernährungstherapie gerade für Kinder herausfordernd und nicht immer möglich ist und sie auf Unterstützung z. B. seitens der Eltern angewiesen sind. Phasen der Appetitlosigkeit gehen dabei immer mit einem erhöhten Risiko einer katabolen Stoffwechsellage einher. Diese müssen an OTC-Mangel leidende Menschen möglichst vermeiden, da in solchen Phasen der Nahrungskarenz verstärkt Körperproteine zur Energiebereitstellung abgebaut werden.

Eine weitere Schwierigkeit stellt die Einnahme von Aminosäuremischungen dar. Auch hier ist die am Markt verfügbare Auswahl eher gering. Wird ein bestimmtes Präparat nicht toleriert, gibt es nur wenige Alternativen hinsichtlich des Geschmacks oder der Darreichungsform. Mitunter können zur Geschmacksverbesserung auch ergänzende Aromamischungen zum Einsatz kommen. Falls eine Verweigerung von Lebensmitteln oder der gewählten Aminosäuremischung auch durch ergänzende Ideen oder Anreize nicht aufzulösen ist, kommt letztlich nur noch eine Ernährung über eine Magensonde in Betracht. So können eine ausreichende energetische Versorgung sowie eine ausreichende Versorgung mit essenziellen Aminosäuren sichergestellt werden, ein „normales Essen“ bleibt dabei ergänzend weiterhin möglich.

M 6: Nahrungsergänzungsmittel

Auszug aus dem Produkt-Steckbrief:

Altersstufe: ab 15 Jahren

Anwendung: zum Diätmanagement bei Betroffenen mit Harnstoffwechselstörungen

D-A-CH-Referenzwerte für Proteine:

26 g/Tag (7- bis 10-Jährige);

38 g/Tag (10- bis 13-Jährige);

49 g/Tag (13- bis 19-jährige Mädchen)

50 – 62 g/Tag (13- bis 19-jährige Jungen)

Produktmerkmale:

Aminosäuremischung aus essenziellen Aminosäuren

altersgerecht angereichert mit allen Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen nach den neuesten D-A-CH-Empfehlungen für die Nährstoffzufuhr

individuell dosierbar entsprechend dem Proteinbedarf

Pulver: je nach Geschmack mit Wasser, Fruchtsaft oder Fruchtmus anzurühren

Energiegehalt: 1253 kJ pro 100 g

davon 0 g Fett, 13,7 g Kohlenhydrate (0,40 g Zucker), 60 g Protein

Das Produkt ist nicht zur ausschließlichen Ernährung geeignet. Die Tagesmenge wird auf 3 bis 5 Einzelgaben verteilt und zusammen mit berechneten Mengen anderer vor allem Energie und essenzielle Fettsäuren liefernder Nahrungsmittel verzehrt.

Das Produkt kann alternativ über eine Magensonde aufgenommen werden.

Preis: 76 € pro 100 g Produkt

Hinweis: Die Herstellung von Aminosäuremischungen mit einer spezifischen Aminosäurezusammensetzung ist sehr aufwendig und mit vielen einzelnen Produktionsschritten verbunden.

3.

Begründen Sie, warum bei einem OTC-Mangel die in M 4 genannten diätetischen Prinzipien unbedingt befolgt werden müssen, und ziehen Sie dazu auch das restliche Material heran. [10 Punkte]

4.

Beurteilen Sie, welche Bedeutung das in M 6 dargestellte Produkt in der Ernährungstherapie von OTC-Patientinnen und -Patienten hat, und berücksichtigen Sie dabei auch M 4 und M 5. [12 Punkte]

Thema: Ist eine vegetarische Ernährung für Kinder geeignet?

M 1: Vegetarische Ernährung bei Kindern und Jugendlichen in Deutschland – VeChi-Youth-Studie

Als Vegetarismus bezeichnet man Ernährungsweisen, bei denen Nahrungsmittel gemieden werden, die von getöteten Tieren stammen. Eine besondere Ausprägung dieser Ernährungsweise ist die vegane Ernährung. Vegetarische Ernährungsformen werden in Deutschland zunehmend populärer.

Da aktuelle Daten zu vegetarischer und veganer Ernährung von Kindern und Jugendlichen fehlen, können keine sicheren Aussagen über die gesundheitlichen Vor- und Nachteile einer heutigen vegetarischen und veganen Ernährung im Vergleich zu einer omnivoren Ernährung (Mischkost) bei Kindern und Jugendlichen getroffen werden. Die VeChi-Youth-Studie will dazu beitragen, diese Wissenslücken zu schließen.

Im Rahmen der Studie wurden zwischen Oktober 2017 und Januar 2019 Kinder und Jugendliche in Deutschland untersucht. Hauptziel der Studie war es, anthropometrische Daten, das Ernährungsverhalten sowie die Nährstoffversorgung, insbesondere mit potenziell kritischen Nährstoffen, von sich vegan, vegetarisch und omnivor ernährenden Kindern und Jugendlichen zu vergleichen.

Das Ernährungsverhalten wurde anhand eines 3-Tage-Wiege-Verzehrprotokolls erfasst, weitere Daten anhand eines Fragebogens. Zudem wurden bei den Kindern und Jugendlichen Blut- und Urinproben genommen und auch die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln erfasst.

Etwas mehr als die Hälfte der Probandinnen und Probanden gaben an, Nahrungsergänzungsmittel einzunehmen. Mit 95,5 % war der Anteil bei den Veganern am höchsten, gefolgt von den Vegetariern mit 51,1 %. Von den sich omnivor ernährenden Probandinnen und Probanden nahmen 16,8 % Nahrungsergänzungsmittel ein.

M 2: Zufuhr von Lebensmittelgruppen bei Probandinnen und Probanden der VeChi-Youth-Studie (Altersgruppe 6 bis unter 10 Jahre, Angabe der Mittelwerte)

Lebensmittelgruppen (in g/Tag und bei Getränken in ml/Tag) · Vegetarisch (n=45) · Vegan (n=35) · Omnivor (n=39)

Gemüse · 188 · 162 · 136

Obst · 318 · 276 · 240

Getreide und -erzeugnisse · 212 · 216 · 180

Kartoffeln · 80 · 66 · 68

Hülsenfrüchte · 8 · 21 · 3

Nüsse und Samen · 8 · 20 · 2

Pflanzliche Brotaufstriche · 2 · 9 · 2

Öle und Fette · 17 · 19 · 18

Milch/-produkte · 102 · 1 · 211

Pflanzliche Milchalternativen · 116 · 207 · 8

Fleisch (inkl. Geflügel), Wurst, Schinken, Fleischerzeugnisse · 1 · 0 · 62

Vegetarische/vegane Fleisch- und Wurstalternativen · 28 · 40 · 4

Fisch, Meeresfrüchte · 0 · 0 · 11

Eier · 9 · 0 · 12

Fertiggerichte · 17 · 10 · 27

Süßwaren und Knabberartikel · 59 · 45 · 74

Getränke · 637 · 785 · 657

Sonstiges (Gewürze, Backzutaten, Essig, Senf, Pulver für Dressing, Soßen) · 50 · 99 · 24

1.

Fassen Sie zusammen, wodurch sich die VeChi-Youth-Studie (M 1) auszeichnet und welches Ziel sie verfolgt, und charakterisieren Sie anhand der Lebensmittelauswahl (M 2) die vegetarische, die vegane und die omnivore Ernährung. (18 Punkte)

M 3: Zufuhr von Energie, Makronährstoffen und Ballaststoffen (Mittelwerte)

M 4: Zufuhr ausgewählter Mikronährstoffe in Prozent der D-A-CH-Referenzwerte

M 5: Nährstoffversorgung (ermittelt über Blutwerte)

Blutwerte · Vegetarisch · Vegan · Omnivor · Normbereich

Folat, µg/l · 286 · 322 · 281 · 212–534

Methylmalonsäure, nmol/l · 242 · 145 · 148 · 73–271

Vitamin B12 (Holo-Transcobalamin), pmol/l · 70 · 94 · 74 · 21–123

Hämoglobin, g/dl · 12,8 · 13,0 · 13,1 · ≥ 11,5

Ferritin, µg/l · 32 · 32 · 38 · 14–124

2.

Vergleichen Sie, wie die Kinder bei den unterschiedlichen Kostformen mit Nährstoffen versorgt werden (M 3 und M 4), und interpretieren Sie die Blutwerte (M 5). (24 Punkte)

M 6: Funktionen von Cobalamin (Vitamin B12) im Stoffwechsel

MMS: Eine Anhäufung von Methylmalonsäure wird u. a. für neurologische Krankheitssymptome verantwortlich gemacht. SAM: S-Adenosylmethionin. Homocystein: Erhöhte Blutwerte können eine Schädigung der Blutgefäße zur Folge haben und erhöhen damit das Arteriosklerose-Risiko.

3.

Erläutern Sie, welche Aufgaben Vitamin B12 im Stoffwechsel hat (M 6), und begründen Sie, weshalb vegan ernährte Kinder Vitamin B12 ergänzen müssen, auch unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Studie (M 4 und M 5). (12 Punkte)

4.

Beurteilen Sie unter Heranziehung des gesamten Materials, wie geeignet vegetarische und vegane Kostformen für Kinder im Vergleich zur omnivoren Ernährung sind. (12 Punkte)

M 1: Kraftsport am Beispiel des Gewichthebens

Die bekanntesten Sportarten aus dem Bereich des Kraftsports sind das Gewichtheben sowie Kugelstoßen, Speer- oder Hammerwerfen als Disziplinen der Leichtathletik. Zum Kraftsport zählen aufgrund ihres Anforderungsprofils auch die Kampfsportarten (Ringen, Judo etc.), einige junge Sportarten wie z. B. Crossfit (Kombination aus Gewichtheben, Eigengewichtsübungen, Springen und Turnen) sowie das traditionelle Tauziehen und Armdrücken.

Allen Kraftsportarten ist gemein, dass die sportmotorische Hauptbeanspruchungsform Kraft leistungsbestimmend ist. So ist beim Gewichtheben eine möglichst hohe Maximalkraft, d. h. die Kraft, die die Muskulatur bei maximaler Kontraktion der Fasern ausüben kann, entscheidend für den Trainings- und Wettkampferfolg.

Bei dieser statischen Muskelarbeit führt der innermuskuläre Druck zu einem mechanischen Verschluss der Kapillaren. Ab einer Belastungsintensität von 70 % der Maximalkraft kommt die Muskeldurchblutung völlig zum Erliegen. Diese Belastung kann daher nur kurzfristig durchgehalten werden.

Auch wenn die Maximalkraft leistungsbestimmend ist, heißt das jedoch nicht, dass z. B. Ausdauer, Schnelligkeit, Beweglichkeit und Koordination für Training und Wettkampferfolg im Kraftsport bedeutungslos sind und daher vernachlässigt werden könnten. So trägt Ausdauertraining z. B. zur schnellen Regeneration bei.

Im Rahmen eines Gewichtheber-Wettkampfs werden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer ca. zwei Stunden vor Wettkampfbeginn zunächst gewogen. Gemäß dem ermittelten Körpergewicht erfolgt die Einteilung in Gewichtsklassen. Jeder Teilnehmer bzw. jede Teilnehmerin hat im Wettkampf insgesamt drei Versuche, um eine möglichst hohe Last in die sogenannte Endposition zu bringen, bei der die Langhantel mit den Gewichten über dem Kopf bei gestreckten Armen für einige Sekunden sicher gehalten werden muss. Ein Versuch dauert in der Regel ca. 10 bis 15 Sekunden, zwischen zwei Versuchen beträgt die Pausenzeit mindestens zwei Minuten, ggf. auch etwas länger. Einen Wettkampf in einer bestimmten Gewichtsklasse gewinnt die Teilnehmerin bzw. der Teilnehmer, der die höchste Last gehoben hat. Bei gleicher gehobener Last gewinnt die Person mit dem niedrigeren zuvor ermittelten Körpergewicht. Die im Wettkampf gehobenen Lasten übersteigen das Körpergewicht der Teilnehmerinnen und Teilnehmer deutlich. Je schwerer die Athletinnen und Athleten sind, desto größer sind in der Regel auch die gehobenen Lasten, sodass in höheren Gewichtsklassen auch größere Lasten gehoben werden müssen, um einen Wettkampf zu gewinnen.

M 2: Energiebereitstellung in Abhängigkeit von der Belastungsart und -intensität

M 3: Kreatin im Muskelstoffwechsel

Im Organismus eines 70 kg schweren Mannes befinden sich etwa 120 bis 140 g Kreatin. Davon sind ca. 95 % im Skelettmuskel eingelagert – etwa ein Drittel liegt in freier und zwei Drittel liegen in phosphorylierter Form vor. Eine Muskelübersäuerung steigert die Entstehung von Kreatinin. Um bei intensiver Muskelaktivität Leistungseinbrüchen vorzubeugen, sind Belastungspausen erforderlich.

Der tägliche Bedarf an Kreatin beträgt etwa zwei Gramm. Etwa die Hälfte deckt der Körper über körpereigene Synthese. Der Rest von etwa einem Gramm wird über die Nahrung aufgenommen, wobei der Bedarf theoretisch auch vollständig endogen gedeckt werden könnte. Kreatin findet sich vor allem in tierischen Produkten wie Fleisch und Fisch und nur in geringen Mengen in pflanzlicher Kost. Als Faustregel gilt: Pro 100 g Fleisch werden etwa ein halbes Gramm Kreatin zugeführt.

Eine exogene Erhöhung der Blut-Kreatin-Konzentration durch eine entsprechende Ernährung bzw. Supplementierung führt zu einem gesteigerten Einbau von Kreatin in die Muskelzellen. Der Einbau wird verbessert, wenn zusätzlich Kohlenhydrate aufgenommen werden. Kreatin führt über eine Anlagerung von Wasser auch zu einer sichtbaren Muskelvergrößerung.

Studien zeigen einen Anstieg der Kreatin-Werte im Muskel bei Gabe von 20 Gramm pro Tag über einen Zeitraum von fünf Tagen (Ladephase) mit anschließender Aufrechterhaltung einer Dosis von ein bis zwei Gramm pro Tag. Zu bedenken ist, dass bei einer hochdosierten Supplementierung die körpereigene Produktion unterdrückt wird. Der gleiche Anstieg der Kreatin-Werte wird auch ohne Ladephase erreicht, wenn über einen längeren Zeitraum von 30 Tagen drei Gramm pro Tag eingenommen werden.

Fachgesellschaften empfehlen daher eine maximale Dosis von 3 Gramm pro Tag, da zudem auch die Studienlage über mögliche Nebenwirkungen bei einer höherdosierten Supplementierung über einen längeren Zeitraum unzureichend ist.

M 4: Konzept des „Gewichtmachens“

Über die Hälfte aller Kraftsportlerinnen und -sportler, die in Gewichtsklassendisziplinen wie Gewichtheben antreten, praktizieren vor Wettkämpfen eine drastische Gewichtsreduktion, das sogenannte „Gewichtmachen“.

Eine besondere Vorgehensweise beim „Gewichtmachen“ stellt das sogenannte „Abkochen“ dar. Dabei wird zum Ende einer ggf. mehrwöchigen energiereduzierten Diät in den sieben Tagen vor dem Wiegen ein Verlust an Körperwasser (5 – 10 %) hervorgerufen durch:

geringere Wasserzufuhr als üblich, vor allem durch spärliches Trinken,

eingeschränkte Zufuhr an Speisesalz,

vermehrte Wasserausscheidung: Training mit Wärmestau durch Thermokleidung, Saunagänge,

Einsatz von Diuretika (Arzneimittel, die die Harnausscheidung fördern) und Laxantien (Abführmittel).

Ein Gewichtsverlust im Rahmen des „Abkochens“ geht mit der Abnahme des intramuskulären Glykogens einher. Dabei ist ein fünfprozentiger Gewichtsverlust mit einer Reduktion des Muskelglykogens um über 50 % verbunden. Dies hat Auswirkungen auf den Elektrolythaushalt, da Kalium in einem festen Verhältnis an das Glykogen gebunden ist.

Während des „Gewichtmachens“ ist aufgrund der katabolen Stoffwechsellage ein Anstieg des Kreatinins zu beobachten.

Nach dem Wiegen am Wettkampftag ist ein Ausgleich des verlorenen Körperwassers vor dem Wettkampf unerlässlich. Üblicherweise trinken die Gewichtheberinnen und Gewichtheber im Anschluss an das Wiegen Saftschorlen oder isotonische Sportgetränke mit ausreichend Elektrolyten und Kohlenhydraten.

M 5: Folgen des „Gewichtmachens“ bzw. „Abkochens“

M 6: Nahrungsergänzungsmittel mit Kreatin

Aufgabenstellung: Thema „Gewichtmachen“ im Kraftsport

1.

Charakterisieren Sie mithilfe von M 1 die Merkmale kraftbetonter Sportarten, bezogen auf das Gewichtheben, und erklären Sie, wie während des Wettkampfs Energie bereitgestellt wird (M 1 und M 2); gehen Sie dabei besonders auf die Rolle von Kreatin ein (M 3). [22 Punkte]

2.

Erklären Sie anhand von M 4 und unter Einbeziehung von M 1, was beim Gewichtheben unter „Gewichtmachen“ zu verstehen ist. [8 Punkte]

3.

Erläutern Sie, wie sich das „Gewichtmachen“ auf den Muskelstoffwechsel auswirkt (M 4), und leiten Sie mithilfe von M 5 vier zusätzliche Folgen für die Leistungsfähigkeit ab. [18 Punkte]

M 1: Kraftsport am Beispiel des Gewichthebens

Die bekanntesten Sportarten aus dem Bereich des Kraftsports sind das Gewichtheben sowie Kugelstoßen, Speer- oder Hammerwerfen als Disziplinen der Leichtathletik. Zum Kraftsport zählen aufgrund ihres Anforderungsprofils auch die Kampfsportarten (Ringen, Judo etc.), einige junge Sportarten wie z. B. Crossfit (Kombination aus Gewichtheben, Eigengewichtsübungen, Springen und Turnen) sowie das traditionelle Tauziehen und Armdrücken.

Allen Kraftsportarten ist gemein, dass die sportmotorische Hauptbeanspruchungsform Kraft leistungsbestimmend ist. So ist beim Gewichtheben eine möglichst hohe Maximalkraft, d. h. die Kraft, die die Muskulatur bei maximaler Kontraktion der Fasern ausüben kann, entscheidend für den Trainings- und Wettkampferfolg.

Bei dieser statischen Muskelarbeit führt der innermuskuläre Druck zu einem mechanischen Verschluss der Kapillaren. Ab einer Belastungsintensität von 70 % der Maximalkraft kommt die Muskeldurchblutung völlig zum Erliegen. Diese Belastung kann daher nur kurzfristig durchgehalten werden.

Auch wenn die Maximalkraft leistungsbestimmend ist, heißt das jedoch nicht, dass z. B. Ausdauer, Schnelligkeit, Beweglichkeit und Koordination für Training und Wettkampferfolg im Kraftsport bedeutungslos sind und daher vernachlässigt werden könnten. So trägt Ausdauertraining z. B. zur schnellen Regeneration bei.

Im Rahmen eines Gewichtheber-Wettkampfs werden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer ca. zwei Stunden vor Wettkampfbeginn zunächst gewogen. Gemäß dem ermittelten Körpergewicht erfolgt die Einteilung in Gewichtsklassen. Jeder Teilnehmer bzw. jede Teilnehmerin hat im Wettkampf insgesamt drei Versuche, um eine möglichst hohe Last in die sogenannte Endposition zu bringen, bei der die Langhantel mit den Gewichten über dem Kopf bei gestreckten Armen für einige Sekunden sicher gehalten werden muss. Ein Versuch dauert in der Regel ca. 10 bis 15 Sekunden, zwischen zwei Versuchen beträgt die Pausenzeit mindestens zwei Minuten, ggf. auch etwas länger. Einen Wettkampf in einer bestimmten Gewichtsklasse gewinnt die Teilnehmerin bzw. der Teilnehmer, der die höchste Last gehoben hat. Bei gleicher gehobener Last gewinnt die Person mit dem niedrigeren zuvor ermittelten Körpergewicht. Die im Wettkampf gehobenen Lasten übersteigen das Körpergewicht der Teilnehmerinnen und Teilnehmer deutlich. Je schwerer die Athletinnen und Athleten sind, desto größer sind in der Regel auch die gehobenen Lasten, sodass in höheren Gewichtsklassen auch größere Lasten gehoben werden müssen, um einen Wettkampf zu gewinnen.

M 2: Energiebereitstellung in Abhängigkeit von der Belastungsart und -intensität

M 3: Kreatin im Muskelstoffwechsel

Im Organismus eines 70 kg schweren Mannes befinden sich etwa 120 bis 140 g Kreatin. Davon sind ca. 95 % im Skelettmuskel eingelagert – etwa ein Drittel liegt in freier und zwei Drittel liegen in phosphorylierter Form vor. Eine Muskelübersäuerung steigert die Entstehung von Kreatinin. Um bei intensiver Muskelaktivität Leistungseinbrüchen vorzubeugen, sind Belastungspausen erforderlich.

Der tägliche Bedarf an Kreatin beträgt etwa zwei Gramm. Etwa die Hälfte deckt der Körper über körpereigene Synthese. Der Rest von etwa einem Gramm wird über die Nahrung aufgenommen, wobei der Bedarf theoretisch auch vollständig endogen gedeckt werden könnte. Kreatin findet sich vor allem in tierischen Produkten wie Fleisch und Fisch und nur in geringen Mengen in pflanzlicher Kost. Als Faustregel gilt: Pro 100 g Fleisch werden etwa ein halbes Gramm Kreatin zugeführt.

Eine exogene Erhöhung der Blut-Kreatin-Konzentration durch eine entsprechende Ernährung bzw. Supplementierung führt zu einem gesteigerten Einbau von Kreatin in die Muskelzellen. Der Einbau wird verbessert, wenn zusätzlich Kohlenhydrate aufgenommen werden. Kreatin führt über eine Anlagerung von Wasser auch zu einer sichtbaren Muskelvergrößerung.

Studien zeigen einen Anstieg der Kreatin-Werte im Muskel bei Gabe von 20 Gramm pro Tag über einen Zeitraum von fünf Tagen (Ladephase) mit anschließender Aufrechterhaltung einer Dosis von ein bis zwei Gramm pro Tag. Zu bedenken ist, dass bei einer hochdosierten Supplementierung die körpereigene Produktion unterdrückt wird. Der gleiche Anstieg der Kreatin-Werte wird auch ohne Ladephase erreicht, wenn über einen längeren Zeitraum von 30 Tagen drei Gramm pro Tag eingenommen werden.

Fachgesellschaften empfehlen daher eine maximale Dosis von 3 Gramm pro Tag, da zudem auch die Studienlage über mögliche Nebenwirkungen bei einer höherdosierten Supplementierung über einen längeren Zeitraum unzureichend ist.

M 4: Konzept des „Gewichtmachens“

Über die Hälfte aller Kraftsportlerinnen und -sportler, die in Gewichtsklassendisziplinen wie Gewichtheben antreten, praktizieren vor Wettkämpfen eine drastische Gewichtsreduktion, das sogenannte „Gewichtmachen“.

Eine besondere Vorgehensweise beim „Gewichtmachen“ stellt das sogenannte „Abkochen“ dar. Dabei wird zum Ende einer ggf. mehrwöchigen energiereduzierten Diät in den sieben Tagen vor dem Wiegen ein Verlust an Körperwasser (5 – 10 %) hervorgerufen durch:

geringere Wasserzufuhr als üblich, vor allem durch spärliches Trinken,

eingeschränkte Zufuhr an Speisesalz,

vermehrte Wasserausscheidung: Training mit Wärmestau durch Thermokleidung, Saunagänge,

Einsatz von Diuretika (Arzneimittel, die die Harnausscheidung fördern) und Laxantien (Abführmittel).

Ein Gewichtsverlust im Rahmen des „Abkochens“ geht mit der Abnahme des intramuskulären Glykogens einher. Dabei ist ein fünfprozentiger Gewichtsverlust mit einer Reduktion des Muskelglykogens um über 50 % verbunden. Dies hat Auswirkungen auf den Elektrolythaushalt, da Kalium in einem festen Verhältnis an das Glykogen gebunden ist.

Während des „Gewichtmachens“ ist aufgrund der katabolen Stoffwechsellage ein Anstieg des Kreatinins zu beobachten.

Nach dem Wiegen am Wettkampftag ist ein Ausgleich des verlorenen Körperwassers vor dem Wettkampf unerlässlich. Üblicherweise trinken die Gewichtheberinnen und Gewichtheber im Anschluss an das Wiegen Saftschorlen oder isotonische Sportgetränke mit ausreichend Elektrolyten und Kohlenhydraten.

M 5: Folgen des „Gewichtmachens“ bzw. „Abkochens“

M 6: Nahrungsergänzungsmittel mit Kreatin

Aufgabenstellung: Teilaufgabe 4

4.

Diskutieren Sie das „Gewichtmachen“ vor einem Wettkampf im Gewichtheben und ziehen Sie dafür M 1 bis M 5 heran. Beurteilen Sie außerdem, wie der Gebrauch von Präparaten (M 6) in dieser Sportart zu bewerten ist. [18 Punkte]