European Journal of Nutrition (v.30, #4)

Because the regulation of protein and energy balance is of major research interest in the nutrition and physiology of humans and animals, a selected account of interactions between protein and energy is given here, with particular emphasis on studies in human subjects. The discussion begins with reference to the relations between protein and energy intakes and nitrogen balance; selected aspects of the relations between protein dynamics and energy metabolism among the various mammalian species are then considered. This leads to a brief account of oxidative amino acid catabolism and its relevance to the assessment of amino acid requirements, particularly in adult man. It is concluded that obligatory oxidative losses of amino acids can be used to predict or approximate amino acid requirements in children and adults. The nitrogen-sparing properties of carbohydrate and lipid-derived fuels are then considered. Despite the well-known and profound, yet differential, impacts of dietary protein and energy sources, and their interactions on body protein balance, there remain wide gaps in our understanding of the mechanisms responsible for their effects, such as the quantitative and mechanistic involvement of hormones, including insulin and the counter-regulatory hormones, and the roles played by the major amino acids responsible for the interorgan transport of nitrogen and the regulation of urea production. Additional studies focusing on metabolic nitrogen trafficking would significantly enhance an understanding of how protein and energy interact to achieve the efficient utilization of dietary protein for maintenance and promotion of lean body gain.Da die Balance zwischen Proteinstoffwechsel und Energieumsatz von großer Bedeutung in der Ernährung und Stoffwechselphysiologie von Mensch und Tier ist, wird eine Gesamtbetrachtung der Interaktionen zwischen Protein und Energie vorgenommen mit spezieller Berücksichtigung von Studien am Menschen selbst. Zunächst wird auf die Beziehung zwischen Protein und Energieaufnahme zur Stickstoffbilanz eingegangen und danach auf ausgewählte Aspekte der Relation des Proteinstoffwechsels zum Energieumsatz bei verschiedenen Säugetier-Spezies. Dies führt zu einer kurzen Besprechung des oxidativen Aminosäurenabbaus und seiner Bedeutung für die Bestimmung des Aminosäurenbedarfs vor allem beim Erwachsenen. Es wird der Schluß gezogen, daß die unausweichlichen Verluste durch Oxidation der Aminosäuren für die Berechnung oder zumindest Schätzung des Aminosäurenbedarfs von Kindern und Erwachsenen geeignet sind. Die N-sparenden Eigenschaften der Kohlenhydrate und Lipide werden danach besprochen. Trotz der gut bekannten und profunden, wenn auch vielschichtigen Wirkungen der Nahrungsproteine und Energieträger sowie ihrer Interaktionen auf die Balance der Körperproteine bleiben weite Lücken in unserem Verständnis der Wirkungsmechanismen übrig. Dazu gehören z. B. die quantitative und mechanistische Einwirkung der Hormone einschl. Insulin und der gegenregulatorisch wirksamen Hormone sowie die Rolle derjenigen Aminosäuren, die hauptsächlich für den Transport des Stickstoffs zwischen den Organen und für die Regulation der Harnstoffproduktion verantwortlich sind. Zusätzliche Studien mit dem Ziel, die Stoffwechselwege des Stickstoffs zu ergründen, würden das Verständnis der Frage verbessern, wie Proteine und Energie zusammenwirken, um eine effiziente Verwertung des Nahrungsproteins für die Erhaltung und Steigerung der fettfreien Körpermasse zu erreichen.
Keywords: protein; energy; amino acids, turnover, synthesis, breakdown, oxidation; nitrogen balance; sparing; glucose; carbohydrate; lipid, requirements; hormones, insulin; counter-regulatory hormones; glucagon; epinephrine; glucocorticoids; muscle; basal metabolic rate; Proteine; Energie; Aminosäuren-Stoffwechsel; Synthese, Abbau, Oxidation; Stickstoff-Bilanz; Sparmechanismen; Glucose; Kohlenhydrate; Lipide, Bedarf; Hormone, Insulin; gegenregulatorisch wirksame Hormone; Adrenalin; Glucocorticoide; Muskeln; Grundumsatz

The effect of the organophosphate insecticide, diazinon on the intramembranous particles (IMPs) of the microvilli of the intestinal epithelial cells ofTilapia nilotica fish was studied using freeze-fracture technique. Exposing fish to different repeated concentrations of diazinon (1/2LC50) caused a significant decrease in population density of IMPs in P- and E-faces. IMPs of microvilli found in intestinal epithelial cells are thought to represent many kinds of proteins including enzymes. In the present work, it is suggested that diazinon induced a reduction in enzymatic content of the membrane which was accompanied by a decrease in IMPs density of the microvilli.Der Einfluß des organischen Phosphatinsektizids Diazinon auf die membranständigen Partikel (IMP) der Mikrovilli in intestinalen Epithelzellen vonTilapia nilotica wurde unter Anwendung der Gefrierätztechnik untersucht.Fische, die wiederholt unterschiedlichen Konzentrationen von Diazinon ausgesetzt wurden, zeigten eine signifikante Abnahme der Populationsdichte der IMPs auf P- und F-Flächen. Man nimmt an, daß die IMPs von Mikrovilli in intestinalen Epithelzellen viele Arten von Proteinen einschließlich Enzymen darstellen. In der vorliegenden Arbeit wird gefolgert, daß Diazinon eine Reduzierung des Enzymgehalts der Membran verursacht, die mit einer Abnahme der IMP-Dichte von Mikrovilli einhergeht.
Keywords: Intestine; microvilli; intramembranous particles; insecticide; diazinon; fish; Eingeweide; Mikrovilli; membranständige Partikel; Insektenvertilgungsmittel; Diazinon; Fische

Das Körpermuskelkompartiment und seine Beziehungen zu Nahrungsaufnahme und Blutchemie unter einer extremen Ausdauerbelastung by C. Raschka; M. Plath; R. Cerull; W. Bernhard; K. Jung; C. Leitzmann (276-288).
Untersuchungsgegenstand sind die Veränderungen des anthropometrisch erfaßten Muskelkompartiments und seiner Beziehungen zu den korrelierenden blutchemischen und ernährungsphysiologischen Kenngrößen bei 42 Teilnehmern und 13 Teilnehmerinnen eines 1000-km-Ultralangstreckenlaufs, der in 20 Tagesetappen von jeweils 50 km zu bewältigen war. Differenziert nach Körperfraktionen folgt auf einen initialen Muskelmasseanstieg eine Abflachung bis zum 12. Tag und bleibt dann stabil. Die aktive Körpersubstanz nimmt zunächst geringfügig ab und steigt nach Laufmitte wieder an. Bei Abnahme sämtlicher korrigierter Muskeldurchmesser zeigte lediglich der Oberschenkeldurchmesser eine anabole Entwicklung, dessen hohe mechanische Belastung seinen Ausdruck im parallel erfolgenden CK- und CKMB-Anstiegen fand. Auch bei den klinischchemischen Parametern vollzieht sich die Laufadaptationsreaktion innerhalb der ersten Tage zwischen 1. und 6. Tag: Testosteron-, Kortisol- und Proteinspiegel steigen bei Laufbeginn an und fallen ab dem 3. Lauftag wieder ab, Harnstoffkonzentration und CK/CKMB-Aktivität erst ab dem 6. Tag. Die konsekutive parallele Reduktion von Harnstoff- und Harnsäurespiegeln und vielen Muskelmaßen ist möglicherweise als Clearance-Mechanismus zur Entfernung potentiell toxischer Substanzen zu verstehen. Aus den negativen Korrelationen zwischen kumulativer Proteinzufuhr und Veränderungen von Muskelmaßen sowie der katabolen Stoffwechsellage kann gefolgert werden, daß die absolute Proteinzufuhr von 1,7 g/kg Körpergewicht absolut zu erhöhen ist, um den Muskelsubstanzverlust unter Ultra-Ausdauerbelastung einzudämmen.The purpose of the study was to examine the changes of the muscle's fat-free compartment and its relation to the corresonding biochemical and nutritional parameters of 42 men and 13 women, the participants of an ultra long-distance run of 1000 km (20 days of daily running 50 km).The muscle-fractions initially increased, decreased in the middle phase, and remained stable for the rest of the run. Significant changes of the fat-free weight were registered from the 11th day on, the LBM decreasing until the middle of the distance; then the lean body mass enlarged. All the muscle-circumferences were reduced with the exception of the thigh, which grew, paralleling the CK/CKMB-concentrations, this phenomenon being due to the high mechanical stress of the lower extremities. The biochemical parameters exhibit a strain-related reaction of adaption within the initial 6 days, the hormones and protein-concentration increasing in the beginning and falling from the third day on, uric acid and CK/CKMB-activity decreasing from the 6th day on.The consecutive parallel reduction of both uric acid, urea, and muscle measurements might be seen as a special endurance-related clearance-mechanism of potential toxicants.The negative relationship between the changes of muscle measurements and the cumulative protein intake and the catabolic constellation of the clinical-chemical values might suggest that the absolute protein intake of 1.7 g/kg body mass should be increased in order to diminish the loss of musculature during an ultra-long distance run.
Keywords: Ausdauersport; Anthropometrie; Muskelkompartiment; Nahrungsaufnahme; Sportanthropologie; Sporternährung; Ultralangstreckenlauf; endurance sports; anthropometry; muscle compartiment; nutritional intake; sports anthropology; sports nutrition; ultra-long distance running

Fatty acid composition of mature human milk in Nigeria by B. Koletzko; I. Thiel; P. O. Abiodun (289-297).
The fatty acid composition of mature human milk from 10 rural Nigerian women was analyzed by high-resolution capillary gas-liquid chromatography and compared to previously determined results on mature human milk from 15 German mothers. Human milk of the Nigerian group contains significantly higher proportions of saturated fatty acids (median 54.07 vs. 42.76% wt/wt). The difference is primarily caused by high values for lauric (C12:0, 8.34%) and myristic acids (C14:0, 9.57%), but not of medium chain fatty acids (C8:0, C10:0), presumably due to increased de novo fatty acid synthesis in the African women consuming a high carbohydrate and low-fat diet. Markedly lower values of oleic and total cismonounsaturated (22.82 vs. 37.98%) as well as trans-isomeric fatty acids (1.20 vs. 4.40%) in Nigerian milk appear to result from low dietary intakes of animal and partially hydrogenated fats, respectively. Although percentage contribution of linoleic acid (18:2n-6) is similar, arachidonic acid (C20:4n-6) and total n-6 long-chain polyunsaturates with 20 and 22 carbons (n-6 LCP) are higher in the African samples. N-6 LCP secretion with human milk lipids is not correlated to the precursor linoleic acid and seems not to depend on maternal dietary intake of preformed dietary LCP with animal fats. N-3 LCP are very high in milk of the Nigerian women who obtain a large portion of dietary lipids from sea fish, but even then docosahexaenoic (C22:6n-3) and not eicosapentaenoic (C20:5n-3) is the predominant n-3 LCP in milk. We conclude that, in addition to dietary effects, metabolic processes regulate the milk content of n-6 and n-3 LCP. We speculate that such metabolic regulation may protect the breastfed infant by providing a relatively constant supply of the physiologically important LCP.Die Fettsäuren in reifer Muttermilch von 10 Frauen aus einer ländlichen Region Nigerias wurden mit hochauflösender Kapillar-Gaschromatographie untersucht und mit früher erhobenen Ergebnissen aus der Milch von 15 deutschen Frauen verglichen. Die Frauenmilch in Nigeria enthält signifikant höhere Anteile an gesättigten Fettsäuren (Median 54,07 vs. 42,76 Gew.-%). Dieser Unterschied entsteht vorwiegend durch hohe Anteile an Laurin- (C 12:0, 8,34%) und Myristinsäure (C14:0, 9,57%), aber nicht an mittelkettigen Fettsäuren (C8:0, C10:0), wahrscheinlich als Folge einer vermehrten De-novo-Fettsäuresynthese bei den afrikanischen Frauen mit einer kohlenhydratreichen und fettarmen Ernährung. Wesentlich niedrigere Anteile der Ölsäure und der Summe an Monoenfettsäusen (22,82 vs. 37,98%) sowie der trans-isomeren Fettsäuren (1,20 vs. 4,40%) in nigerianischer Frauenmilch dürften aus der niedrigen Nahrungszufuhr an tierischen bzw. partiell gehärteten Fetten resultieren. Obwohl sich in beiden Gruppen ähnliche Gehalte an Linolsäure finden, zeigen die afrikanischen Milchproben höhere Werte für Arachidonsäure und die Summe der n-6-langkettigen Polyenfettsäuren mit 20 und 22 Kohlenstoffatomen (LCP). Der n-6-LCP-Gehalt der Frauenmilch korreliert nicht mit dem Präkursor Linolsäure und scheint nicht von der mütterlichen Nahrungsaufnahme an präformierten LCP aus tierischen Fetten abhängig zu sein. Sehr hohe Werte ergeben sich für n-3-LCP in der Milch der nigerianischen Frauen, bei denen ein relativ großer Anteil der Nahrungsfette durch Seefisch beigetragen wird. Dabei bleibt aber Docosahexaensäure die quantitativ wichtigste n-3-LCP-Fettsäure in der Milch und wird nicht von Eicosapentaensäure verdrängt. Wir folgern, daß der LCP-Gehalt der Frauenmilch nicht allein von der Zusammensetzung der mütterlichen Ernährung abhängt, sondern zusätzlich durch metabolische Prozesse reguliert wird. Wir spekulieren, daß eine solche metabolische Regulation einen Schutzmechanismus für das gestillte Kind darstellen könnte, durch den die kindliche Nahrungszufuhr der physiologisch wichtigen LCP relativ konstant gehalten wird.
Keywords: Infantnutrition; breastfeeding; lactation; lipids; fatty acids; Säuglingsernährung; Stillen; Laktation; Lipide; Fettsäuren

In der Schweinemast werden dem Futter Kupfermengen zugesetzt, die den Bedarf der Tiere an diesem essentiellen Element um mehr als eine Zehnerpotenz übersteigen. Dadurch werden die Gewichtszunahmen in den ersten 3 Lebensmonaten deutlich verbessert. Um den Einfluß erhöhter Kupferzulagen auf die Cadmiumretention zu untersuchen, erhielten vier Gruppen männlicher, kastrierter Absatzferkel der üblichen Gebrauchskreuzung Deutsche Landrasse×Pietrain über 3 Monate Futter, dem je 1 mg Cd pro kg Futter als CdCl2 sowie 0, 50, 100 oder 200 mg Cu pro kg Futter als CuSO4 beigemischt waren. Leber, Niere, Milz, Gehirn, Herzmuskel, Zwerchfellpfeiler, Galle und Dünndarmschleimhaut wurden nach nasser Veraschung mittels Atomabsorptionsspektrometrie auf ihre Gehalte an Cadmium untersucht. In Abhängigkeit vom Kupfergehalt des Futters stieg die Retention von Cadmium in allen untersuchten Geweben. So erhöhte sich bei 200 mg Cu pro kg Futter die Cadmiumkonzentration in der Muskulatur von 10 auf 15 µg pro kg, in der Leber von 770 auf 1720 µg pro kg und in der Niere, wo die höchsten Cadmiumeinlagerungen auftraten, von 4620 auf 9320 µg pro kg.Diese Befunde weisen darauf hin, daß beim Schwein durch Kupferzulagen, wie sie bei der kommerziellen Schweinemast angewendet werden, die Retention von Cadmium besonders in Leber und Nieren in Abhängigkeit von der Kupferdosis erhöht wird.In commercial pig fattening copper is added to the feed at a concentration exceeding the requirement by a factor of more than ten. This improves the weight gain of the pigs during the first three months remarkably. In order to study the influence of copper supplementation on cadmium retention, 4 groups of male castrated weanling crossbred pigs (Deutsche Landrasse×Pietrain) received for 3 months a diet containing 1 mg Cd per kg feed, given as CdCl2, as well as 0, 50, 100 or 200 mg Cu per kg feed, given as CuSO4. The liver, kidney, spleen, pancreas, brain, heart, diaphragm, bile and duodenal mucosa were submitted to wet ashing and analyzed by atomic absorption spectroscopy for cadmium. The Cd retention in all tissues increased in correlation to the Cu content of the feed. When 200 mg Cu per kg were added, Cd rose in the muscle from 10 to 15 µg per kg, in the liver from 770 to 1720 µg per kg and in the kidney, where the highest Cd concentration occurred, from 4620 to 9320 µg per kg. This indicates that in pigs the retention of cadmium in kidney and in liver is promoted by Cu supplementation as used in commercial pig fattening.
Keywords: Cadmium; Kupfer; Schwein; Ernährung; cadmium; copper; pig; nutrition; interaction

Gehalt an verfügbarem Lysin in gammabestrahlten Sojaproteinprodukten by M. Horvatić; M. Grüner; N. Mulalić (307-312).
Es wurde der Gehalt an verfügbarem Lysin in Sojaprotein-produkten nach Gammabestrahlung untersucht. Die Ergebnisse zeigten, daß bei Strahlendosen von 1, 3 und 5 kGy keine signifikanten (p=0,05) Veränderungen des Gehalts an verfügbarem Lysin sowie des Gesamtstickstoffgehalts sowohl unmittelbar nach der Bestrahlung als auch nach dreimonatiger Lagerung auftraten. Mit der Dosis von 1 kGy bestrahlte sowie unbestrahlte lecithinreiche Sojaproteinprodukte zeigten eine signifikante (p=0,05) Abnahme des verfügbaren Lysins nach neunmonatiger Lagerung; bei den anderen Produkten sowie bei den mit 3 bzw. 5 kGy bestrahlten Proben wurde keine signifikante Abnahme festgestellt.Unmittelbar nach der Bestrahlung trat eine signifikante (p=0,05) Reduktion der Mikroflora auf. Nach dreimonatiger Lagerung zeigten die mit Dosen von 3 bzw. 5 kGy bestrahlten Proben eine fast 100%ige Reduktion der Mikroflora.The content in available lysine of soya protein products irradiated in a iin products irradiated in a60Co-gamma cell were investigated. The results indicate that available lysine content and crude protein content at irradiation doses of 1, 3 and 5 kGy were unaffected at the 95% significance level. During 3-month storage the irradiated samples showed no significant (p=0,05) changes of available lysine content. In samples with high content of lecithine, which were irradiated at 1 kGy as well as non-irradiated the content of available lysine was significantly (p=0,05) reduced after 8-month storage; the other products as well as the at 3 and 5 kGy irradiated samples showed no significant decrease.Immediately after irradiation the microflora was significantly (p=0,05) reduced. Under the effect of radiation treatment at 3 and 5 kGy the microflora was reduced to nearly 100% after 3-month storage.
Keywords: Sojaproteinprodukte; Gammabestrahlung; verfügbares Lysin; Soya protein products; gamma irradiation; available lysine

Anhand von 899 Sieben-Tage-Ernährungsprotokollen, die in der Ernährungserhebung 1984/85 des MONICA-Projektes Augsburg an Männern zwischen 45 und 64 Jahren erhoben wurden, wurden Unterschiede im Ernährungsverhalten zwischen Wochenenden und Werktagen untersucht. Es zeigten sich Unterschiede im Lebensmittelverzehr. Die mittlere Zufuhr an Energie und energieliefernden Nährstoffen, vor allem aber an Alkohol, war an Wochenenden deutlich höher als an Werktagen. In von der absoluten Energiezufuhr unabhängigen Variablen, wie z. B. dem prozentualen Anteil der Hauptnährstoffe an der Energiezufuhr, waren die Unterschiede wesentlich geringer.Seven-day food records of the MONICA project Augsburg dietary survey 1984/85 in 899 men aged 45–64 years were used to compare food and nutrient intake of weekdays and weekends. Differences were found in food intake. The mean intake of energy, macronutrients and especially alcohol was higher on weekends, whereas the dietary constituents independent of total energy intake, as percentage supply of energy from macronutrients, did not show huge differences.
Keywords: Ernährungserhebung; Lebensmittelverzehr; Nährstoffaufnahme; Wochenende; Werktage; Dietary survey; food intake; nutrient intake; weekend days; weekdays

Ausschreibung (318-318).

Buchbesprechungen by H. F. Erbersdobler; J. F. Diehl; K. H. Bässler; C. Schulte; H. K. Biesalski; M. de Vrese (319-324).