Proteine (Eiweiße) – Grundlagen, Aufbau und Bedeutung

Proteine (Eiweiße) zählen neben Kohlenhydraten und Fetten zu den zentralen Makronährstoffen des Menschen, unterscheiden sich jedoch grundlegend in ihrer biologischen Bedeutung. Während Kohlenhydrate und Fette primär der Energieversorgung dienen, sind Proteine vor allem strukturelle, funktionelle und regulatorische Moleküle. Sie bilden die Grundlage nahezu aller Zellen und Gewebe und sind essenziell für Wachstum, Erhalt, Reparatur und kontinuierliche Erneuerung des Organismus.

Ein erheblicher Anteil der Körpermasse besteht aus Proteinstrukturen, insbesondere:

• Skelettmuskulatur und parenchymatöse Organe
• Haut, Haare und Nägel
• Blut- und Plasmaproteine

Ferner übernehmen Proteine zentrale biologische Funktionen:

• Enzyme steuern nahezu alle Stoffwechselreaktionen
• Hormone regulieren Wachstum, Differenzierung und Stoffwechsel
• Transportproteine (z. B. Hämoglobin (Blutfarbstoff), Albumin (wichtigstes Protein im Blutplasma)) sichern den Transport von Sauerstoff, Nährstoffen und Hormonen.
• Strukturproteine (Kollagen, Elastin, Keratin) verleihen Geweben Festigkeit und Elastizität
• Antikörper und Gerinnungsfaktoren sind unverzichtbar für Immunabwehr und Hämostase

Auf molekularer Ebene bestehen Proteine aus Ketten proteinogener Aminosäuren. Deren Sequenz und räumliche Faltung bestimmen Struktur und Funktion des jeweiligen Eiweißes. Aus lediglich 20 proteinogenen Aminosäuren synthetisiert der menschliche Organismus eine große Vielfalt hochspezialisierter Proteine. Bereits geringe Veränderungen im Aminosäuremuster können relevante funktionelle und klinische Konsequenzen haben. Die ernährungsmedizinische Bewertung von Proteinen berücksichtigt daher stets die zugeführte Menge, die Aminosäurezusammensetzung, die Proteinqualität (biologische Wertigkeit) sowie die Bioverfügbarkeit.

Unter physiologischen Bedingungen dient Eiweiß nicht primär der Energiegewinnung. Erst bei unzureichender Energiezufuhr oder in katabolen (abbauenden Stoffwechselprozessen) Stoffwechsellagen wird Protein in relevantem Umfang zur Energiebereitstellung herangezogen, was mit dem Abbau körpereigener Proteinreserven, insbesondere der Skelettmuskulatur, einhergeht.

Sowohl eine unzureichende als auch eine dauerhaft überhöhte Proteinzufuhr kann gesundheitliche Folgen haben. Ein Eiweißmangel führt unter anderem zu Muskelabbau, Leistungsabnahme und erhöhter Infektanfälligkeit, während eine langfristig sehr hohe Proteinzufuhr den Stickstoffstoffwechsel belastet und mit einer erhöhten renalen Harnstoff- und Calciumausscheidung einhergehen kann. Mit zunehmendem Lebensalter sowie bei erhöhter körperlicher Belastung gewinnt eine bedarfsgerechte, qualitativ hochwertige Proteinversorgung besondere Bedeutung.

Eine vertiefende, systematische und evidenzbasierte Darstellung der ernährungsmedizinischen Aspekte von Proteinen erfolgt in den nachfolgenden Kapiteln:

• Proteine (Eiweiße) – Aminosäuren und ihre Einteilung
  Dieses Kapitel erläutert die proteinogenen Aminosäuren als strukturelle Bausteine der Eiweiße und stellt deren Einteilung in essentielle, semi- bzw. bedingt essentielle und nicht-essentielle Aminosäuren dar. Besondere Aufmerksamkeit gilt der physiologischen Bedeutung einzelner Aminosäuren sowie ihrer Relevanz in verschiedenen Lebensphasen und Belastungssituationen.
• Proteine (Eiweiße) – Funktionen im menschlichen Körper
  Hier werden die vielfältigen biologischen Funktionen von Proteinen dargestellt, darunter ihre Rolle als Struktur-, Enzym-, Transport-, Hormon-, Immun- und Gerinnungsproteine. Der Abschnitt verdeutlicht, warum Proteine für nahezu alle physiologischen Prozesse unverzichtbar sind.
• Proteine (Eiweiße) – Verdauung, Resorption und Bioverfügbarkeit
  Dieses Kapitel beschreibt die physiologischen Prozesse der Eiweißverdauung vom Magen über den Dünndarm bis zur Resorption von Aminosäuren und Peptiden. Zudem werden Unterschiede in der Bioverfügbarkeit tierischer und pflanzlicher Proteine sowie der Einfluss der Lebensmittelmatrix erläutert.
• Proteine (Eiweiße) – Stoffwechsel, Regulation und Turnover
  Im Fokus stehen der kontinuierliche Proteinumsatz des Körpers, die zentrale Rolle der Leber im Aminosäurestoffwechsel sowie die Regulation von Synthese und Abbau. Der Abschnitt beleuchtet zudem den Proteinabbau in katabolen Stoffwechsellagen.
• Proteine (Eiweiße) – Thermogene Wirkung und Energiehaushalt
  Dieses Kapitel behandelt den ausgeprägten thermogenen Effekt von Proteinen im Vergleich zu anderen Makronährstoffen und ordnet dessen Bedeutung für Energieverbrauch, Körpergewicht und metabolische Gesundheit ein.
• Proteine (Eiweiße) – Biologische Wertigkeit, Aminosäureprofil und Proteinquellen
  Dieses Kapitel erläutert die biologische Wertigkeit als Maß für die Qualität von Nahrungseiweiß in Abhängigkeit vom Aminosäureprofil und der limitierenden Aminosäuren. Dargestellt werden die wichtigsten tierischen und pflanzlichen Proteinquellen sowie geeignete Kombinationen zur Optimierung der Wertigkeit, ergänzt durch tabellarische Übersichten.
• Proteine (Eiweiße) – Mangel, Überversorgung und gesundheitliche Folgen
  Dieser Abschnitt widmet sich den klinischen Konsequenzen einer unzureichenden oder übermäßigen Proteinzufuhr. Neben typischen Mangelsymptomen werden mögliche metabolische, renale und knochenbezogene Effekte einer langfristig sehr hohen Eiweißzufuhr diskutiert.
• Proteine (Eiweiße) – Bedeutung im Alter und bei Sarkopenie
  Das Kapitel beleuchtet altersbedingte Veränderungen des Proteinmetabolismus und deren Zusammenhang mit dem Verlust von Muskelmasse und -kraft. Es zeigt auf, welche Rolle eine angepasste Eiweißzufuhr für Prävention und Therapie der Sarkopenie spielt.
• Proteine (Eiweiße) – Proteinstoffwechsel, Muskelanpassung und Sport
  Hier stehen sportmedizinische Aspekte im Vordergrund. Dargestellt werden trainingsinduzierte Anpassungen des Proteinstoffwechsels, Mechanismen der Muskelproteinsynthese sowie die Bedeutung von Aminosäuren für Leistungsfähigkeit und Regeneration.
• Proteine (Eiweiße) – Zufuhr-Empfehlungen nach Alter, Lebensphase und Belastung
  Abschließend werden evidenzbasierte Empfehlungen zur Proteinzufuhr für unterschiedliche Altersgruppen, Lebensphasen und Belastungssituationen zusammengefasst. Der Abschnitt umfasst Referenztabellen, sportartspezifische Bedarfsbereiche sowie Aspekte des Timings und der Rolle verzweigtkettiger Aminosäuren (BCAA).