Hungerstoffwechsel

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Adaptive Thermogenese

Hungerstoffwechsel adaptive ThermogeneseDer Hungerstoffwechsel bewirkt, dass der tägliche Ruheenergieverbrauch des Körpers niedriger ist, als man es unter Berücksichtigung von Alter, Geschlecht, Körpergewicht und Körperzusammensetzung normalerweise erwarten würde. Dieser Effekt wird als Adaptive Thermogenese (zu Deutsch: anpassende Wärmebildung) oder Sparstoffwechsel bezeichnet.

Das Ausmaß der Adaptiven Thermogenese (AT) entspricht der Differenz zwischen der gemessenen und berechneten (erwarteten) Wärmeentwicklung des Körpers im Ruhezustand. Die Adaptive Thermogenese wird in Kilokalorien (kcal) oder Kilojoule (kJ) angegeben (1kcal = 4,184 kJ) und ist ein Maß für die tägliche Verlangsamung des Ruhestoffwechsels während und nach dem Fasten, dem Hungern oder einer Reduktionsdiät.

Formel zur Berechnung der Adaptiven Thermogenese

AT = REE gemessen – REE berechnet jeweils in [kcal/Tag] oder:

Hungerstoffwechsel Adaptive Thermogenese Formel

AT:   Adaptive Thermogenese in kcal/Tag 
ΔΕi:  Energieersparnis des Organs i  in kcal/kg und Tag
mi:    Masse des Organs i in kg
∑:     Summenzeichen; ∑ Ei x mi = E1 x m1 + E2 x m2 + …; Summe der Produkte aus Ei und mi

Organe sind z. B. Skelettmuskulatur (i=1), Leber (i=2), Nieren (i=3), Herz (i=4), Fettgewebe (i=5) usw. Die Adaptive Thermogenese steigt mit der Masse der Organe mit reduziertem Stoffwechsel/Energieverbrauch und dem Ausmaß ihrer jeweiligen Energiereduktion/Energieersparnis.

Hungerstoffwechsel und Adaptive Thermogenese – Unterschiede

Die Adaptive Thermogenese ist nicht dasselbe wie der Hungerstoffwechsel, sondern die tägliche Energieersparnis, die durch die Reduktion der zellulären Stoffwechselaktivität, die Steigerung der metabolischen Effizienz, letztlich also die Drosselung des zellulären Energieverbrauchs verursacht wird.

Würde sich der Stoffwechsel beim Abnehmen nicht verlangsamen, der Kalorienverbrauch aller Körperzellen bei der Gewichtsreduktion also gleich bleiben, wäre die Adaptive Thermogenese gleich Null, auch wenn man in 14 Tagen 10kg abnehmen würde und der Grundumsatz sich infolge der Gewichtsreduktion um satte 300kcal pro Tag reduzieren würde.

Adaptive Thermogenese – Beispiele

Forscher haben entdeckt, dass die Muskulatur im Verlauf des Hungerstoffwechsels derart umgebaut wird, dass ihre Effektivität um 22% steigen kann, ihr Kalorienverbrauch bei gleicher Leistung also um 22% sinken kann. Dies ist ein typisches Beispiel für die Adaptive Thermogenese, die zu einer deutlichen Absenkung des täglichen Kalorienverbrauchs führt (der Kalorienverbrauch ist die Summe aus Grundumsatz und Leistungsumsatz).

Die Adaptive Thermogenese spiegelt sich in messbaren Stoffwechselveränderungen wieder, die durch den Hungerstoffwechsel ausgelöst werden:

  1. Reduktion der Herzfrequenz bis auf 35 Schläge/Minute
  2. Reduktion der Körpertemperatur um 1.6°
  3. Reduktion des Blutdrucks
  4. Verringerung der glomerulären Filtrationsrate der Nieren
  5. Reduktion des energieintensiven Protein- und Fettaufbaus
  6. Reduktion der energieaufwendigen Harnstoffproduktion
  7. Verringerung des Muskeltonus (Ruhespannung der Muskulatur) und Effektivitätssteigerung der Muskulatur um über 20%
  8. Absenkung der Sexualhormone Östrogen und Testosteron, die zu einer verringerten Libido, dem Ausbleiben der Regel, einer verringerte Samenproduktion, zu Potenzstörungen und zu einem Stopp des Fett- und Muskelaufbaus führt.
  9. Verminderte Aktivität des stoffwechselbeschleunigenden Sympathischen Nervensystems
  10. Absenkung des stoffwechselanregenden Schilddrüsenhormons T3 (Triiodthyronin). Hinweis: Die Bildung von T3 aus T4 (Tetraiodthyronin) erfolgt über selenhaltige Enzyme. Der weit verbreitete Mangel der Spurenelemente Selen und Jod kann zu einem Mangel an T3 und damit zu einer Verlangsamung des Stoffwechsels und einer erhöhten Neigung zur Fetteinlagerung führen. Wer seinen Stoffwechsel ankurbeln will, sollte seine tägliche Nährstoffversorgung mitJod und Selen im Blick behalten.

Diese 10 durch Hunger verursachten Stoffwechseländerungen führen in Kombination mit weiteren Stoffwechseländerungen zu einer deutlichen Verlangsamung des Stoffwechsels während einer Hungerperiode, die länger als 3 Tage andauert.

6kg abnehmen in 3 Wochen

Die ernährungswissenschaftliche Fachzeitschrift The American Journal of Clinical Nutrition veröffentlichte im Jahre 2015 eine Studie an 32 nicht fettleibigen Männern. Die Testpersonen bekamen drei Wochen lang eine Diät mit einer, gemessen am täglichen Kalorienbedarf um 50% reduzierten Kalorienzufuhr.

Ergebnis der Abnehmstudie:

  • Der Grundumsatzes reduzierte sich um durchschnittlich 266kcal/Tag.
  • Die durchschnittliche Gewichtsreduktion lag bei 273g/Tag (5,7kg in 3 Wochen). Davon waren 42% Fett (114g) und 58% fettfreie Körpermasse (159g).
  • Messungen zur Zusammensetzung der fettfreien Körpermasse ergab eine Reduktion der Organmassen von Skelettmuskulatur (-5%), Leber (-13%) und Nieren (-8%).
  • Es wurde eine Reduktion des Respiratorischen Quotienten (-15%), der Herzfrequenz (-14%), des Blutdrucks (-7%), des Energieverbrauchs beim Walken (-22%), der Aktivität des stoffwechselbeschleunigenden Sympathischen Nervensystems (-38%), der Plasmaleptinkonzentration (-44%), der Insulinkonzentration (-54%), der Adiponectinkonzentration (-49%), des stoffwechselbeschleunigenden Schilddrüsenhormons T3 (-39%) und Testosteronspiegels (-11%) beobachtet.
  • Der Anteil der Adaptiven Thermogenese an der Grundumsatzreduktion lag bei 72kcal/Tag (27%). Der Rest der Grundumsatzverringerung ist der Reduktion der Organmassen und der darauf zurückgehenden Reduktion des Kalorienverbrauchs während des Hungerstoffwechsels geschuldet.

Diese Studie zeigt exemplarisch, wie genau der Hungerstoffwechsel bei Nahrungsmangel funktioniert, welche Wirkungen er auf den Stoffwechsel hat, wie hoch die Reduktion des Grundumsatzes sein kann und wie groß der Anteil der Adaptiven Thermogenese an der Grundumsatzreduktion sein kann.

Es ist davon auszugehen, dass der Abbau der inneren Organe bei einer längeren Diät oder bei einer Nulldiät (Fasten) weitaus stärker voranschreitet. Dies betrifft auch die hier nicht untersuchte, aber aus anderen Studien bekannte Reduktion des Herzmuskels um bis zu 20% oder den Abbau des Stütz- und Bindegewebes inklusive der Knochen.




Der Hungerstoffwechsel bewirkt, dass beim Abnehmen keinesfalls nur die Fettpolster abschmelzen. Der Gewichtsverlust während einer 3-Wochen-Diät wird in erheblichem Ausmaß (ca. 60%) durch den Abbau der Muskulatur und inneren Organe verursacht. Genau das gilt es beim richtigen Abnehmen zu verhindern.

Ausmaß der Adaptiven Thermogenese

Hungerstoffwechsel WaageZum Ausmaß der Adaptiven Thermogenese findet man stark abweichende Angaben von Null bis 1000kcal/Tag und mehr. Die unterschiedlichen Angaben lassen sich so erklären:

  • Manche Quellen definieren die mit einer Diät verbundene Absenkung des Kalorienverbrauchs als Adaptiven Thermogenese. Es wird nicht unterschieden zwischen der Kalorienreduktion infolge der Gewichtsreduktion und der Kalorienreduktion infolge einer erhöhten Effizienz des Zellstoffwechsels und einer gedrosselten Stoffwechselrate. Diese Rechnung kann eine „AT“ von 250-1000kcal/Tag und mehr ergeben.
  • Die Höhe der Adaptiven Thermogenese (AT) hängt von der Formel ab, mit der man den Ruheenergieverbrauch berechnet. Weichen die verwendeten Formeln voneinander ab, kommt man zu unterschiedlich hohen Werten für die AT.
  • Selbst bei Verwendung derselben Formel kann es zu Abweichungen kommen, weil die in den Formeln verwendeten Zahlen Durchschnittswerte sind, die nicht auf alle Menschen gleichermaßen zutreffen.
  • Mit der Entwicklung moderner bildgebender Verfahren erkannte man, dass nicht nur die Skelettmuskulatur, sondern auch die inneren Organe während des Hungerstoffwechsels um bis zu 40% reduziert werden. Infolge dessen wurde der bei der Berechnung zugrunde gelegte Energieverbrauch der fettfreien Körpermasse erheblich überschätzt:
    • So haben Herz und Nieren einen 34-mal höheren täglichen Ruheenergieverbrauch pro kg Organmasse als die Skelettmuskulatur. Herz und Nieren eines 70kg schweren gesunden normalgewichtigen Mannes verbrauchen pro Tag zusammen etwa 280kcal. Ein Abbau der Organmasse von Herz und Nieren um 20% würde den täglichen Ruhekalorienverbrauch um 56kcal senken. Ernährungswissenschaftler, die irrtümlicher Weise davon ausgehen, dass die Masse von Herz und Nieren sich beim Abnehmen nicht ändere, würde die Höhe der Adaptiven Thermogenese somit um 56kcal zu hoch ansetzen.
    • Die Leber (1.8kg) wiegt 3-mal so viel wie Herz und Nieren zusammen und verbraucht in Ruhe mehr als 15-mal so viele Kalorien/g wie die Skelettmuskulatur (28kg). Der Ruhekalorienverbrauch der Leber ist ebenso groß wie der Ruhekalorienverbrauch der gesamten Skelettmuskulatur (360kcal/Tag). Wenn die Leber durch den Hungerstoffwechsel 25% an Masse verliert, verbraucht sie im Ruhezustand 90kcal am Tag weniger.

Nach der eingangs genannten Definition wird nur der Teil der Kalorienreduktion der Adaptiven Thermogenese zugerechnet, der durch die erhöhte Effizienz und die abgesenkte Stoffwechselrate verursacht wird. Die anfängliche AT ist umso höher, je stärker die Insulinkonzentration und die Herzfrequenz zu Beginn Hungerperiode sinken. Die Adaptive Thermogenese gesunder normalgewichtiger Erwachsener, die weder untergewichtig (BMI<18,5) noch fettleibig sind (BMI≥30), beträgt zwei Wochen nach dem Beginn einer Hungerdiät etwa 70-150kcal/Tag.

Wie hoch die Adaptive Thermogenese im Einzelfall ist, hängt vom Körperfettanteil vor der Diät, von der Höhe der negativen Energiebilanz während der Diät, von der Ernährung während der Diät, von der Dauer des Nahrungsmangels, von Ausmaß und Art der körperlichen Aktivität während und nach der Hungerdiät, von der Volksgruppenzugehörigkeit, aber von Körpergewicht, Körperzusammenseztung, Trainingszustand und der Anzahl der Diäten, die vorher gemacht wurden, Stimmungslage und Lebensgewohnheiten ab.

Beginn und Ende der Adaptiven Thermogenese

Die Adaptive Thermogenese beginnt meist weniger als 3 Tage nach dem Beginn einer Hungerkur, aber sie endet – genauso wie der Hungerstoffwechsel – nicht mit dem Ende der Diät oder Fastenzeit, sondern besteht meist so lange fort, bis der Körper seine entleerten Fettdepots wieder aufgefüllt hat, auch wenn dies Jahre dauern sollte.

Der Hungerstoffwechsel scheint seine einmal angelegten Fettspeicher durch die unwillkürliche biochemische Manipulation der Gefühls- und Stimmungslage und des Verhaltens bis aufs Messer zu verteidigen. Dazu löst das genetisch verankerte Lebenserhaltungsprogramm des Gehirns zum Beispiel Heißhungerattacken auf Nahrungsmittel mit hoher Kaloriendichte aus oder es reduziert den Stoffwechsel, um möglichst viele Kalorien in Fett umwandeln zu können, oder es dämpft die Motivation, geistig aktiv zu ein oder sich zu mehr bewegen, als unbedingt nötig.

Wurden die Fettspeicher durch eine längere Hungerperiode oder Diät geleert, sorgen die unbewusst ablaufenden Mechanismen des Hungerstoffwechsels dafür, dass die Fettdepots möglichst schnell wieder aufgefüllt werden, auch wenn der so erkämpfte hohe Körperfettanteil auf lange Sicht gesundheitsschädlich ist. Der Hungertod wiegt schwerer als die durch massives Übergewicht reduzierte Lebensqualität und höhere Krankheitsanfälligkeit.

Jojo-Effekt

Als Jojo-Effekt bezeichnet man die Auf- und Abbewegung des Körpergewichts bei wiederholten Reduktionsdiäten, wobei das Körpergewicht bei jeder Diät zunächst fällt, dann aber solange steigt, bis man mehr wiegt als vor der Diät.

Ursache des Jojo-Effekt ist der Hungerstoffwechsel, der die abnehmende Gewichtsabnahme bei Hungerdiäten und die beschleunigte Gewichtszunahme nach der Reduktionsdiät erklärt und dafür sorgt, dass man nach jeder Diät etwas dicker wird als davor. Das Körpergewicht oder besser der Körperfettanteil schaukelt sich nach jeder Diät immer höher auf. Der Hungerstoffwechsel ist somit der Grund dafür, warum es so schwer ist abzunehmen und noch viel schwerer ist, das reduzierte Gewicht nach einer Hungerdiät zu halten.

Wer schnell abnehmen und sein Gewicht nach der Diät halten will, sollte wissen, wie er den Hungerstoffwechsel und damit auch den Jojo-Effekt vermeiden oder zumindest soweit austricksen kann, dass der Abnehmerfolg nicht wieder zunichte gemacht wird. Und genau das erfährst Du im Beitrag „Hungerstoffwechsel vermeiden“, der auf diesen Beitrag aufbaut.

10 Merkmale der späten Hungerphase

Der Gewichtsverlust in der späten Hungerphase beträgt aufgrund der beschriebenen Adaptation (Anpassung) normalerweise etwa 250-350g/Tag, im Extremfall sogar 2.6kg pro Tag. Am Anfang der späten Hungerphase verliert man mehr fettfreie Masse (Muskeln, Abbau innerer Organe …) als Fett, am Ende mehr Fett als Muskelmasse.

Das Ende der späten Hungerphase ist gekennzeichnet durch 10 Stoffwechselmerkmale:

  1. Reduktion des Grundumsatzes durch um bis zu 20%
  2. Die Plasmakonzentration an freien Fettsäuren hat sich von 0.7 auf einen Wert um die 1.6 mmol/l eingependelt und damit verdoppelt.
  3. Der Blutzuckerkonzentration hat sich von 5mmol/l auf einen stabilen Wert um die 3.7 mmol/l (66mg/dl) eingependelt und wurde damit etwa um 25% erniedrigt.
  4. Die Insulinkonzentration im Serum beträgt nur noch etwa ein Drittel des Normal-Wertes.
  5. Die Insulinsensitivität wird durch den Hungerstoffwechsel gesteigert. Eine beginnende Diabetes (Typ II) kann dadurch geheilt werden.
  6. Die Konzentration des stoffwechselbeschleunigenden Schilddrüsenhormons T3 hat sich deutlich verringert mit der Folge einer Absenkung von Puls, Atmung, Herzfrequenz, Blutdruck und Körpertemperatur.
  7. Die Ketonkörperkonzentration im Blut hat ihr Maximum von etwa 6.2 mmol/l erreicht und ist damit etwa 80-mal so hoch wie normal (ca.40mg/dl).
  8. Die anfangs hohe Stickstoffausscheidung über die Nieren in Form von Harnstoff und Ammoniak hat sich infolge der Minimierung des Proteinabbaus und der Maximierung der Fettverbrennung deutlich verringert.
  9. Die Konzentration des stoffwechselanregenden Schilddrüsenhormons T3 hat sich um mehr als 40% gesenkt.
  10. Der Proteinabbau wurde von 70-80g/Tag auf bis zu 12g/Tag gesenkt – mit abnehmender Tendenz.

Diese 10 Merkmale äußern sich in einer deutlichen Verlangsamung des Stoffwechsels.

Ketonkörper und Blutzucker selbst messen

Die erhöhten Werte für Ketonkörper und die erniedrigten Blutzuckerwerte lassen sich mit frei verkäuflichen Urin-Teststreifen auch zuhause selbst messen.

Die zu Beginn der späten Hungerphase möglicherweise hohe Ketonkörper-Konzentration sinkt gegen Ende der späten Hungerphase, weil der Körper zunehmend in der Lage ist, Ketonkörper aufzunehmen und als Energieträger zu verstoffwechseln.

Auf Seite 5 des Beitrags „Hungerstoffwechsel“ kannst Du herausfinden,

  • was die stabile Hungerphase und die Auszehrungsphase sind,
  • wie lange man hungern kann
  • was Du am Ende des Fastens oder nach einer längeren Hungerdiät unbedingt beachten musst, um Dein Leben nicht zu gefährden und
  • welche Hungersymptome es gibt.

Zum Anfang des Beitrags Hungerstoffwechsel

  1. Postabsorptive Phase
  2. Frühe Hungerphase
  3. Späte Hungerphase
  4. Stabile Hungerphase
  5. Auszehrungsphase
  6. Realimentation


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