Essentielle Aminosäuren: Wirkung, Funktion und Abbau

Aminosäuren sind organische Moleküle mit einer Amino- und einer Carboxylgruppe und bilden die Grundbausteine von Proteinen, die aus langen, unverzweigten Ketten bestehen und sich oft zu komplexen Strukturen falten. Über die Nahrung gelangen sie in den menschlichen Körper, wo sie in ihre einzelnen Aminosäuren zerlegt werden. Diese nutzt der Körper entweder zur Energiegewinnung, zum Aufbau neuer Proteine oder zur Herstellung wichtiger Stoffwechselprodukte. Einige Aminosäuren kann der Organismus nicht selbst produzieren, weshalb sie über die Ernährung zugeführt werden müssen. Man bezeichnet sie als essentielle Aminosäuren. Der folgende Artikel beschreibt die Wirkung, Funktion und den Abbau der acht essentiellen Aminosäuren im menschlichen Körper.

Essentielle Aminosäuren – Definition

Essentielle Aminosäuren sind solche, die der menschliche Körper nicht selbst herstellen kann und daher über die Nahrung aufnehmen muss. Beim Erwachsenen gelten acht Aminosäuren als essentiell. Zu ihnen zählen Phenylalanin, Isoleucin, Tryptophan, Methionin, Leucin, Valin, Lysin und Threonin.

Essentielle Aminosäuren – Wirkung und Funktion

Essentielle Aminosäuren übernehmen vielfältige Aufgaben, die über die reine Proteinbildung hinausgehen:

• Proteinbiosynthese: Sie dienen als Grundbausteine für körpereigene Proteine.
• Muskulatur: Besonders verzweigtkettige Aminosäuren (Leucin, Isoleucin, Valin) sind bedeutend für Muskelaufbau und Muskelerhalt.
• Neurotransmitterbildung: Tryptophan ist die Vorstufe für Serotonin. Phenylalanin wird über Tyrosin zu Katecholaminen wie Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin umgewandelt.
• Stoffwechsel: Methionin spielt eine Rolle bei Methylierungsraktionen und im Fettstoffwechsel.
• Wachstum und Regeneration: Lysin spielt eine zentrale Rolle bei der Kollagenbildung und im Knochenstoffwechsel.
• Immunfunktion: Essentielle Aminosäuren sind zudem an der Bildung von Antikörpern, Immunzellen und Zytokinen beteiligt, die für ein funktionierendes Immunsystem notwendig sind.

Um sich zu merken, welche Aminosäuren zu den Essentiellen gehören, gibt es einen Merkspruch: „Phänomenale (Phenylalanin) Isolde (Isoleucin) trübt (Tryptophan) mitunter (Methionin) Leutnant (Leucin) Valentins (Valin) lüsterne (Lysin) Träume (Threonin).“

Manche Aminosäuren gelten als „bedingt essentiell“, da der Körper sie unter normalen Bedingungen zwar selbst synthetisieren kann, aber in Stressbedingungen wie Krankheit nicht immer in ausreichendem Maße. So müssen sie ebenfalls mit der Nahrung zugeführt werden. Zu ihnen zählen beispielsweise Arginin, Cystein und Tyrosin.

Essentielle Aminosäuren – Abbau

Der Abbau der essentiellen Aminosäuren erfolgt überwiegend in der Leber. Eine Ausnahme bilden die verzweigtkettigen Aminosäuren (Valin, Leucin, Isoleucin), die primär im Muskelgewebe katabolisiert werden. Bei der Proteolyse freigesetzte Aminosäuren dienen nach ihrem Abbau der Energiegewinnung oder der Resynthese von Proteinen sowie der Umwandlung in andere Stoffwechselprodukte.

Im ersten Schritt des Aminosäurekatabolismus erfolgt die Desaminierung, bei der die Aminogruppe abgespalten und der Stickstoff in Form von Ammoniak (NH₃) freigesetzt wird. Dieser gelangt in den Hepatozyten in den Harnstoffzyklus, wo die Umwandlung zu Harnstoff erfolgt. Das verbleibende Kohlenstoffskelett dient anschließend als Substrat im Kohlenhydrat- oder Lipidstoffwechsel. An diesen Reaktionen sind verschiedene Enzymklassen beteiligt, insbesondere Transaminasen (Aminotransferasen), Dehydrogenasen sowie Dehydratasen.

Glukogene Aminosäuren wie Threonin oder Methionin liefern ein Kohlenstoffskelett, das in die Gluconeogenese einfließt und zur Synthese von Glukose beiträgt. Die beiden ketogenen Aminosäuren Lysin und Leucin werden dagegen ausschließlich zu Ketonkörpern (z. B. Acetoacetat, β-Hydroxybutyrat) metabolisiert. Die gemischt glukogen-ketogenen Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan und Isoleucin können in verschiedene Intermediärmetabolite wie Acetyl-CoA, Fumarat und Succinyl-CoA umgewandelt werden, die in den Citratzyklus eingespeist werden.

Beispiele:

• Leucin ist rein ketogen und wird zu Acetyl-CoA abgebaut.
• Valin ist rein glukogen und wird zu Succinyl-CoA abgebaut.
• Isoleucin ist gemischt ketogen und glukogen und kann zu beidem abgebaut werden.