Viel Fett = viel Cholesterin? – (M)eine Theorie über Acetyl-CoA und was zu Dr. Strunz

By | 10. April 2019
Fettreiche Lebensmittel = viel Cholesterin durch mehr Acetyl-CoA bei der ß-Oxidation?

Fettreiche Lebensmittel = viel Cholesterin durch mehr Acetyl-CoA bei der ß-Oxidation? Quelle: Pixabay

Letztens wurde mir ein Link zugeschickt – Kohlenhydrate, u.a. Weißmehl, und ein ominöser ‘Zucker-Stoffwechsel’ machen über Acetyl-CoA dem Autor nach hohe Cholesterin-Blutwerte. Der Verfasser ist Dr. Strunz – Autor von vielen Büchern, Sportler, und (selbsternannter) Experte in vielen Dingen.

Dr. Strunz & Biochemie: Sechs -> Setzten

Der Körper macht aus Acetyl-CoA u.a. mittels der HMG-CoA-Reduktase LDL-Cholesterin. Das ist auch gut so – denn dieses Cholesterin ist der Baustoff für unsere Steroid-Hormone. Acetyl-CoA fällt beim Glukose- (-> über Pyruvat) und dem Fett-Metabolismus (-> ß-Oxidation) ab.

Dr. Strunz scheint nun den heiligen Gral gefunden zu haben und meint, weil beim Glukose-(‘Zucker’)-Stoffwechsel (-> Kohlenhydrate & Co.) auch Acetyl-CoA abfällt, das dies der Grund für hohe Cholesterinwerte sei. Natürlich ignoriert er hier den Fett-Stoffwechsel mal eben komplett – denn auch dort gibt es ordentlich Acetyl-CoA als Nebenprodukt – und anteilig pro ‘1 ATP’ (-> vereinfacht: Die universelle Energieeinheit im Körper) sogar noch mehr als beim Glukose-Stoffwechsel.

Ich hatte ja selber schon über den Zusammenhang von Fett & Cholesterin berichtet – das Fazit meiner eigenen Ernährungsumstellung war denn auch: Deutlich weniger Fett in der Ernährung (<20%) als Vorher (>35%) lässt den Cholesterinspiegel (gesamt) von über 200 auf unter 130 mg/dl ‘plumsen’. Das ganze passt also zu dem, was (richtige) Doktoren wie Ornish, Esselstyn, Barnard, McDougal, Greger, Jacobs, Lisle, etc. pp. sagen, forschten und lehren.

Meine These warum mehr Fett in der Nahrung auch mehr Cholesterin (im Blut) macht

Meine Frage für diesen Artikel war: Warum sinkt denn bitte mit weniger Fettaufnahme auch der Cholesterinspiegel?

Eine richtige Erklärung dazu habe ich noch nicht gelesen – ich weiß jedoch, nur das es so ist. Zudem liegt es natürlich auf der Hand, das wenn weniger (oxidierte) Fette über die Ernährung zugeführt werden – das deren Anteil in den Blutfetten auch sinken sollte. Der Artikel von Dr. Strunz hat mich dann jedoch noch mal motiviert mal meine bisher gesammelten Gedanken zu Cholesterin, AcetylCoA & Co. zu verschriftlichen…

Das der Wert des Cholesterin-Spiegels zu großen Teilen unabhängig davon ist ob pflanzlich oder tierisch gegessen wird – das ist mir schon länger klar. Warum? Auch sogenannte ‘Gourmet-Veganer’, mit viel Fettanteil in der Nahrung (Kokosöl, Fette, Öle, etc.), haben einen hohen Cholesterinspiegel – und die essen ja kein Fleisch, keine Milchprodukte, keinen Fisch, keine Eier & Co. Es muss also noch einen anderen Grund geben!

Meine Grundannahmen

Zum Start noch mal die grundsätzlichen Annahmen, von denen ich in Bezug auf Cholesterin im Körper ausgehe:

  • Der Körper macht sein Cholesterin grundsätzlich selber -> Aus dem Angebot von Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) u.a. über die HMG-CoA-Reduktase.
  • Acetyl-CoA entsteht dann u.a. als ‘Nebenprodukt’ bei der ATP-Erzeugung im Glukose- (-> über Pyruvat) und dem Fett-Metabolismus (-> ß-Oxidation).
  • Das Nahrungs-Cholesterin ignoriere ich bei meinem Vergleich sogar – weil Cholesterin auch bei Veganern mit viel (pflanzlichem) Fett in der Nahrung (deutlich) steigt.

Anmerkung: Nahrungs-Cholesterin findet sich in faktisch nur in fettreichen Tierprodukten wie z.B. Ei, Fleisch, Fisch, Leber, Michprodukte & Co. Wer das alles dann noch erhitzt macht sich daraus ganz böses oxidiertes LDL Cholesterin (oxLDL) – meine nicht nur ich, sondern u.a. auch Dr. Kruse – ein weiterer Paleo- und Low-Carb Guru.

Acetyl-CoA & ATP Synthese aus Fett & KH im Vergleich

Da der Körper Cholesterin aus Acetyl-CoA selber macht – habe ich mal geschaut wo Acetyl-CoA wohl hauptsächlich entsteht: Beim Verstoffwechseln von Fett und Kohlenhydraten. So habe ich mir (mit tatkräftiger Unterstützung einer Leserin dieses Blogs) mal die Biochemie der beiden Stoffwechsel angeschaut – mit explizitem Augenmerk auf das Acetyl- CoA (wobei ich das Protein für diese Betrachtung mal  außen vor lasse).

Glukose-Stoffwechsel Basics

Für die Glucose gilt ganz grob: Glucose (Glykolyse) -> Pyruvat (oxidative Decarboxylierung von Pyruvat) -> Acetyl-CoA.

  • In der Glykolyse [1] werden 10 Reaktionsschritte durchgeführt,
  • es werden dabei 10 verschiedene Enzyme (und etliche Co-Faktoren) benötigt.
  • Für Pyruvat auf Acetyl-CoA brauchs es noch mal 4 Reaktionsschritte
    • manchmal auch 5 angegeben, aber 1 und 2 sind eigentlich ein Komplex
  • bei dem 3 verschiedene Enzyme und 5 Cofaktoren benötigt werden [2]

Zusammen also 13 Enzyme, der ganze Cofaktorenkrempel und 14 bzw. 15 Reaktionsschritte.

Anmerkung: Wie Stärken zu Glucose & Co. umgewandelt werden fällt der Vereinfachung hier mal unter den Tisch – weil es für die Kernfrage auf die ich hinaus möchte nicht relevant ist.

Fett-Stoffwechsel Basics

Für das Fett gilt: Fett (ß-Oxidation) -> Acetyl-CoA

  • Bei der ß-Oxidation hat man 4 Reaktionsschritte,
  • 4 Enzyme sind beteiligt, und 2 Cofaktoren/-enzyme.
  • … und noch mal das gleiche bis kein Fettrest (Acetyl-Gruppe)  mehr übrig ist.

Zusammen also 4 Enzyme, 2 Co-Faktoren und 4 Reaktionsschritte. Ziemlich elegant!

Anmerkung: Bei der ß-Oxidation werden nach und nach die langen Fettsäuren abgebaut. Je nach Fett sind unterschiedlich viele beta-Oxidationen (Durchläufe) möglich. Pro Durchlauf wird eine Acetyl-Gruppe vom Carboxylende abgespalten, bis das Fett völlig aufgebraucht ist. Fette sind lange Ketten von C-Molekülen letztlich mit dem COOH-Ende (Carboxyl-Gruppe), das letztlich für die Bildung von Acetyl-CoA aufgebraucht wird. In den Reaktionen wird der Rest wieder mit einem Carboxylende, bzw. sogar mit einem CoA versehen, so dass die gekürzte Kette wieder erneut in die ß-Oxidation geschickt werden kann, bis sie komplett verbraucht ist.

ATP & Acetyl-CoA Bilanz (Glukose – C16:Palmitinsäure)

Schematische Darstellung der mit dem Citratzyklus assoziierten metabolischen Wege.

Schematische Darstellung der mit dem Citratzyklus assoziierten metabolischen Wege. Quelle: Wikipedia

Die Erläuterungen die zu finden sind, schauen sich meist den kompletten Weg der Biosynthese an, den Glucose oder Fette (über Acetyl-CoA) bis zur ‘Verfeuerung’ im Citrat-Zyklus nehmen. Sie berechnen dann meist den gesamten Energiegewinn in ATP-Einheiten – da sich meine Fragestellung jedoch primär für das Acetyl-CoA interessiert folgen nun einige Energie- und Acetyl-CoA ‘Bilanzrechnungen’.

Glukose-Bilanz

Diesem Youtube-Video nach (-> ich bzw. mein Co-Autor waren faul 😉  ergibt sich für die Glucose-Betrachtung:

  • 1 Glucose -> 2 Pyruvate + 2 NADH + 2 ATP
  • 1 Pyruvat -> 1 Acetyl-CoA + 1 NADH

1 Mol Glucose liefert in ‘energetischen Äquivalenten’ also:

  • 2 Acetyl-CoA
  • 2 x 2,5 ATP (aus NADH aus der Pyruvat-Oxidation)
  • 2 x 1,5 bis 2,5 ATP (aus dem Glykolyse-Schritt – Erklärung im Video)
  • 2 ATP

Also insgesamt liefert ein Mol Glucose 10 bis 12 Mol ATP und 2 Mol Acetyl-CoA.

Fett-Bilanz

Fürs ‘Fett’ ist es etwas komplizierter, da Fettsäuren einfach unterschiedlich lang sind. Also wird häufig mit einer “durchschnittlichen” oder typischen Fettsäure gerechnet. Die allgemeine Formel lautet:

Cn-acyl CoA + FAD + NAD+ + H2O + CoA →Cn-2-acyl CoA + FADH2 + NADH + H+ + acetyl CoA

Da die Fettsäure in jeder Oxidationsrunde 2 C-Atome kürzer wird, können z.B. aus einer C16-Fettsäure 8 Acetyl-CoA herausgeholt werden. In der letzten Runde ist das Cn-acyl CoA (das sonst als ‘Rest’ für die neue Runde bleibt) genau das Acetyl-CoA. Für folgende Betrachtungen wird dann auch eine 16C Fettsäure (Palmitinsäure) verwendet. Nach der Reaktionsgleichung weiter oben ergibt sich:

  • C16-acyl CoA + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O + 7 CoA → 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+ + 8 Acetyl-CoA

Damit wird also aus 1 Mol C16-Fettsäure ebenfalls in ‘energetischen Äquivalenten’:

  • 8 Acetyl-CoA
  • 7 FADH2, die je 1,5 ATP wert sind
  • 7 NADH, die je 2,5 ATP wert sind
    • da sie im Mitochondrium sind, müssen sie auch nicht weitergeschickt werden mit ATP-kostenpflichtigen Transportern

Also insgesamt 28 Mol ATP und 8 Mol Acetyl-CoA

Bilanzvergleich: 45-70% mehr Acetyl-CoA pro ATP bei der Fettbrennung (C16)

Da ein Mol Glucose weniger ATP (Energie) macht als ein Mol 16C Fettsäure vergleiche ich nun einfach wie viel Acetyl-CoA pro ATP erzeugt wird. Aus den vorhergehenden Berechnungen ergibt sich dabei folgendes Bild:

  • Ein Mol Glucose: 10 bis 12 Mol ATP und 2 Mol Acetyl-CoA.
  • Ein Mol C16-Fettsäure: 28 Mol ATP und 8 Mol Acetyl-CoA

Das bedeutet, das pro ein ‘Mol ATP’:

  • 0,17-0,2 Mol Acetyl-CoA bei der Glykolyse und
  • 0,29 Mol Acetyl-CoA bei der ß-Oxidation einer C16 Fettsäure

erzeugt werden. Damit gibt es beim beim Fettstoffwechsel ca. 45-70% mehr Acetyl-CoA als bei der Glykolyse (-> dem Kohlenhydrat- bzw. ‘Zucker’-Stoffwechsel nach Dr. Strunz), wenn das ganze auf die gleiche Netto-Energie umgerechnet bzw. normiert wird.

Anmerkung: Für Interessierte: Zwischen den 12 (Glukose) und 28 Mol (C16-Fettsäure) steckt genau der Faktor 2,25 – der Unterschied von Kalorien bezogen auf 1 g Fett (9 Kalorien) bzw. KH (4 Kalorien).

Krass: Noch mehr Acetyl-CoA bei Buttersäure (C4)  -> 150-195%

Butter

Butter. Quelle: Pixabay

Nehme ich die Buttersäure (C4) als kürzeste Fettsäure zum Vergleich, dann gibt es sogar 2 Acetyl-CoA und je 1 NADH und 1 FADH2 pro Mol – was insgesamt 4 ATP ergibt. Zwar sieht das ganze Energetisch schlechter aus als bei einer C16-Fettsäure – jedoch gibts ordentlich viel Acetyl-CoA pro ATP:

  • 0,5 Mol Acetyl-CoA bei der ß-Oxidation einer C4 Fettsäure

Das macht dann sogar zwischen 150-195% mehr Acetyl-CoA bei der Fettverbrennung als bei der Glykolyse. Wow!

Was passiert eigentlich mit dem ganzen Acetyl-CoA?

Hier verweise ich mal der Einfachheit halber auf Wikipedia – im Artikel zu Coenzym-A steht dazu:

“Das gebildete Acetyl-CoA kann im Mitochondrium durch Citratzyklus und Atmungskette komplett zu CO2 und H2O abgebaut werden oder aber erneut zur Synthese energiereicher Verbindungen wie Triglyceride, Ketonkörper oder Cholesterin herangezogen werden.”

Acetyl-CoA kann also im Citratzyklus als Brennstoff verheizt werden und die Cholesterin-Synthese ist nur einer von vielen Abnehmern. So steigen wohl auch die Triglyceride mit dem Verzehr von Fetten recht stark (aber wohl auch schnellen Kohlenhydraten wie Alkohol – welche ja auch Acetyl-CoA liefern). Zu den Ketonkörpern kann ich jetzt nichts spezielles sagen – jedoch macht es für mich Sinn, das diese bei mehr Fett in der Ernährung auch bevorzugt gebildet werden (-> Ketogene Ernährung).

Weiterhin passt für mich zusammen, das wenn jemand die Kalorien schön verbraucht (-> Bewegung, Sport, körperliche Arbeit, etc.) die Triglyceride und der Cholesterin-Spiegel eher nicht komplett durch die Decke gehen bzw. ‘normal’ bleiben. Warum? Weil das Acetyl-CoA dann wohl bevorzugt im Citratzyklus zu ATP ‘verheitzt’ wird und nicht im Übermaß als Substrat für Cholesterin und Triglyceride zur Verfügung steht. Zumindest passt diese Überlegung von mir für mich ins (symptomatische) Bild.

Aber: Damit das Acetyl-CoA überhaupt in den Citratzyklus einführen zu können, braucht es Oxalacetat, das mit dem Acetyl-CoA reagiert. Das Oxalacetat wiederum braucht Pyruvat – und das entsteht bei der Verarbeitung der Glucose. Die Fettverbrennung (abseits der reinen Ketose) hängt also indirekt an der Verfügbarkeit von genug Kohlenhydraten.

Eine weitere These: Sind nicht genug KH da, dann könnte ggf. zu viel Acetyl-CoA übrig bleiben, was dann mehr Cholesterin und mehr Triglyceride bedeuten könnte (oder im Falle der extremen Low-Carb Ernährungen wohl auch tut) – auch nicht toll.

Mein Fazit

Meine Theorie…. Quelle: Pixabay

Ich denke jedoch das der vorgebrachte Vergleich ganz klar für ein deutliches mehr an Acetyl-CoA beim Fett-Stoffwechsel spricht.

Was schließe ich daraus bzw was leite ich daraus ab?

  1. Die These von Dr. Strunz halte ich für klar wiederlegt!
  2. Bei mehr Fett im Essen gibt es ein mehr an Acetyl-CoA – das Basis-Substrat für Cholesterin und Triglyceride.
    • Und das insbesondere, wenn zu viel gegessen und zu wenig verbraucht wird (-> Bewegung, Sport, Arbeit)

Für mich macht es schlussendlich Sinn, das mehr an Substrat auch mit einem potentiellen mehr an Cholesterin (und ggf. auch Triglyceriden) in Verbindung zu setzten. Dies entspricht dann auch meinen eigenen Erfahrungen sowie den Erfahrungen und Forschungen von Dr. Esselstyn und anderen.

Spannend ist für mich immer wieder zu sehen und zu lesen, wie die Verfechter einer eher stark protein- und fettlastigen Ernährung (u.a. Dr. Strunz) Ihre Theorien aufbauen – und Dinge in die Welt setzten, die kaum einer Überprüfung stand halten (-> siehe auch meine Buchkritiken zu Gundrys ‘Plant Paradox’, Kruses ‘Epi-Paleo-RX‘ und Leitzs ‘Better Body – Better Brain‘ in Bezug auf die Fette).

Anmerkung: Natürlich vernachlässigt dieser kurze Vergleich verschiedenste Co-Faktoren, Aktivierungs- und andere Energien die bei der jeweiligen Verstoffwechselung benötigt werden. Darunter fallen auch die Ballaststoffe, welche im Darm von Bakterien zu kurzkettigen Fettsäuren gewandet werden können – also wo aus unverwertbaren KH auf einmal Fettsäuren für die ß-Oxidation werden.

 


Quellen / Links 

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