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Lexikon der Ernährung: Alkoholstoffwechsel

Alkoholstoffwechsel, E alcohol metabolism, die gesamten Vorgänge des Abbaus und der Umwandlung von Ethanol (Alkohol) im Organismus. Im Gegensatz zu anderen Nährstoffen wird Ethanol nicht im Körper gespeichert. Nach der Resorption wird er schnell durch den Blutstrom im Gewebe verteilt. Der Verteilungsraum ist das Gesamtkörperwasser (E total body water). Hauptsächlich in der Leber wird Alkohol über verschiedene Stoffwechselschritte oxidiert, nur ein sehr kleiner Anteil der aufgenommenen Alkoholmenge wird unverändert über Nieren (0,3 %), Lungen (0,7 %) und Haut (0,1 %) ausgeschieden (Alkoholelimination). Eine Ausscheidung kann auch über die Muttermilch erfolgen. Aufgrund des höheren Wassergehaltes von Muttermilch im Vergleich zu Blut liegt die Alkoholkonzentration 10 % höher als im Blut.
Der oxidative Abbau gliedert sich in drei Schritte (Abb. 1):

1. Oxidation von Alkohol zu Acetaldehyd.

2. Oxidation von Acetaldehyd zu Acetat.

3. Aktivierung von Acetat durch Acetyl-CoA und Oxidation im Tricarbonsäure-Zyklus zu CO2 und Wasser oder Verwendung zu Synthesen im Intermediärstoffwechsel.

Für den ersten Schritt des Alkoholabbaus stehen drei Enzymsysteme zur Verfügung. Die größte Bedeutung kommt der Alkohol-Dehydrogenase (ADH, EC 1.1.1.1) zu. Ihre Aktivität setzt sofort nach der Alkoholaufnahme ein. Bei höheren Alkoholkonzentrationen wird als ein weiteres Enzymsystem das Cytochrom P450 2E1 (CYP2E1), früher als mikrosomales Ethanol oxidierendes System (MEOS) bezeichnet, dazugeschaltet. Die Katalase (EC 1.11.1.6) ist kaum von Bedeutung. Die verschiedenen Enzymsysteme für den Alkoholabbau arbeiten sehr unterschiedlich (Tab.).
Die Leber ist das wichtigste Organ für den A., aber auch in anderen Organen wie Darm, Niere und Lunge sind bedeutende ADH-Aktivitäten nachweisbar. Die maximale metabolische Kapazität (umgangssprachlich als Alkoholabbau bezeichnet) für einen normalgewichtigen gesunden Erwachsenen beträgt ca. 240 g Alkohol in 24 Stunden. Die hepatische ADH-Aktivität wird durch chronischen Alkoholkonsum nicht beeinflusst, die Aktivität des CYP2E1 wird dagegen induziert und führt bei chronischem Konsum zu erhöhten Alkoholabbauraten. Beim Alkoholiker wird dadurch mit zunehmender Dauer der Erkrankung immer mehr Alkohol pro Zeiteinheit abgebaut. Die Folge ist ein erhöhter Alkoholkonsum, um den Blutalkoholspiegel aufrechtzuerhalten.
Der bei der Oxidation von Alkohol entstehende Acetaldehyd wird durch die Aldehyd-Dehydrogenase (ALDH) EC 1.2.1.3 sehr rasch zu Acetat oxidiert. Sowohl die ADH als auch die ALDH benötigen NAD+ als Coenzym. Der limitierende Schritt für die Alkoholoxidation ist die Reoxidation von NADH + H+. Die Auswirkungen von Alkohol auf den Stoffwechsel in der Leber sind in Abb. 2 dargestellt.
Durch Alkohol bedingte Stoffwechselstörungen sind auf den erhöhten NADH + H+ / NAD+-Quotienten zurückzuführen. Dadurch bedingt kommt es zu vermehrter Triglyceridsynthese in der Leber (Alkoholfettleber), Pyruvat wird verstärkt in Lactat umgewandelt, die Gluconeogenese , die Glycolyse sowie der Tricarbonsäure-Zyklus werden gehemmt. Durch den Abfall der Blutglucose werden die Lipolyse und damit verbunden die Ketonkörpersynthese erhöht. Die resultierende Acidose senkt die renale Harnsäureausscheidung und kann zu einem erhöhten Risiko für einen Gichtanfall führen (Hyperurikämie).


Alkoholstoffwechsel: Abb. 1. Nähere Erläuterungen im Text. CYP2E = Cytochrom P-450 2E1 (früher: MEOS). Alkoholstoffwechsel

Alkoholstoffwechsel: Tab. Eigenschaften der Alkohol abbauenden Enzyme in der Leber. [verändert n. Seitz,
Lieber, Simanowsk: Handbuch Alkohol, Alkoholismus, Alkoholbedingte Organschäden, Johann Ambrosius Barth (1995)]

Eigenschaften

Alkohol-Dehydrogenase

Cytochrom P450 2E1

Katalase

intrazelluläre Lokalisation

Cytosol

endoplasmatisches Reticulum

Peroxisomen 

Co-Faktor

NAD+

NADPH + H+

Co-Substrat

molekularer Sauerstoff

H2O2

Reaktionsprodukte

Acetaldehyd,
NADH + H+

Acetaldehyd, NADP+, H2O

Acetaldehyd, H2O

Kinetik

Km (Ethanol)

Km (Sauerstoff)

pH-Optimum

0,5–2,0 mM

11

7–11 mM

8,3 µM

6,9–7,5

0,6–10 mM

50 µM

5,5

Substratspezifität

Methanol

Ethanol

n-Propanol

n-Butanol

n-Pentanol

iso-Propanol

tertiär-Butanol

++

+++

++++

++++

++++

+

0

++

+++

+++

++

+

+

+

++++

++++

(+)

0

0

0

0

Enzyminduktion nach chronischem Alkoholkonsum

0

++++

0


Alkoholstoffwechsel: Abb. 2. Einfluss des Alkohols auf den Leberstoffwechsel. GSH = reduziertes Glutathion; GSSG = oxidiertes Glutathion; ----- = durch Ethanol gehemmte Stoffwechselwege; → =Stimulation oder Aktivierung, -[ = Wechselwirkung mit oder Bindung an. [verändert n. Garrow, James, Ralph: Human nutrition and dietetics, Churchill Livingstone (2000)] Alkoholstoffwechsel

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