Der MCAD-Mangel verursacht eine Störung im Fett-Stoffwechsel. Um zu verstehen, was dabei genau gestört ist, soll hier zunächst darauf eingegangen werden, wie der menschliche Stoffwechsel funktioniert, bzw. was das überhaupt ist.

Als Stoffwechsel bezeichnet man die Verarbeitung und Verwertung von Nährstoffen im menschlichen Körper, sowie die damit verbundenen Aufbau- und Abbauvorgänge. Normalerweise funktionieren diese Vorgänge automatisch und völlig reibungslos, solange man sich einigermaßen gesund und ausgewogen ernährt. Bei Menschen mit einer der im Allgemeinen nur selten vorkommenden Stoffwechselstörungen, kann es aber Situationen geben, in denen das normalerweise sehr stabile Gefüge aus dem Gleichgewicht, bzw. aus der Bahn gerät und gewissermaßen "entgleist".

Ebenso, wie ein entgleister Zug nicht in der Lage ist, wieder von alleine auf die Schienen zurück zu gelangen und seine Fahrt fortzusetzen, können sich auch die Stoffwechselvorgänge im menschlichen Körper während einer laufenden Entgleisung nicht mehr selbst zu einem stabilen Zustand hin regulieren, sondern es müssen von aussen geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Zu diesem Zweck sollten die Eltern, und später auch die vom MCAD-Mangel betroffenen Kinder, wenigstens in Grundzügen über die Stoffwechselvorgänge im Körper Bescheid wissen, denn dann lassen sich problematische Situationen mitunter schon im Vorfeld erkennen und wirkungsvoll vermeiden.

Was ist der Stoffwechsel und wie funktioniert er?

Jedes Lebensmittel, bzw. jede Mahlzeit enthält in unterschiedlichen Mengenanteilen die gleichen Nährstoffe:

• Kohlenhydrate, die z.B. in Form von Zucker oder Stärke vorliegen
• Fette, z.B. in Form von Öl
• Eiweiß ("Proteine"), die besonders in Fleisch, Fisch, Milchprodukten und Eiern in großen Mengen enthalten sind
• Mikronährstoffe, dazu gehören Mineralstoffe, Spurenelemente und Vitamine
• Wasser

Alle diese Stoffe werden während der Verdauung im Magen und im Darm verarbeitet und zu immer kleineren Bestandteilen zerlegt.

Aus Eiweiß werden die Aminosäuren, die das Baumaterial des Körpers bilden. Die Mikronährstoffe haben Helferfunktionen bei allen Vorgängen im Körper. Kohlenhydrate werden zu verschiedenen Zuckern verarbeitet und aus Fetten werden Glycerin und Fettsäuren.

Zucker und Fettsäuren dienen den Organen und besonders dem Gehirn unmittelbar als Energiequellen. Kommt es durch zu reichliche Nahrungsaufnahme aber zu einem Überangebot an Energielieferanten, werden diese für möglicherweise zukünftig folgende schlechte Zeiten aufbewahrt und in Form von Fett im Unterhautfettgewebe und teilweise auch in den Organen eingelagert. Es bilden sich die allseits so unbeliebten Pölsterchen.

Anabolismus und Katabolismus

An dieser Stelle müssen zwei Begriffe eingeführt werden, von denen im Zusammenhang mit dem MCAD-Mangel immer wieder mal die Rede ist. Als Anabolismus bezeichnet man die Phase, während der sich der Körper im Aufbau befindet. Dies ist bei Kindern der Normalzustand, solange sie gesund sind und regelmäßig Nahrung aufnehmen. Der ganze Körper ist auf Wachstum, Kräftigung und Reifung ausgerichtet.

Jeder kennt aber auch die Zeiten der Krankheiten, in denen genau das Gegenteil der Fall ist. Man liegt nur noch schlapp und müde im Bett, hat keinen Appetit mehr und kann, z.B. während eines Magen-Darm-Infekts, auch so gut wie keine Nahrung mehr bei sich behalten.

Wenn dem Körper somit nicht mehr genügend Nahrung zugeführt wird, muss er notwendigerweise an seine Reserven gehen. Die Muskelmasse und die im Fettgewebe gespeicherten Fette werden nach und nach wieder abgebaut und zu der in den Organen und besonders im Gehirn so dringend benötigten Energie umgewandelt. Der Stoffwechsel funktioniert jetzt gewissermaßen in genau der umgekehrten Richtung. Der ganze Körper schaltet auf Abbau um. Diesen Vorgang nennt man Katabolismus.

In dieser Abbau-Phase kann sich jetzt ein MCAD-Mangel negativ auswirken. Deshalb ist in vielen im Internet zu findenden Artikeln immer davon die Rede, dass es während einer katabolen Stoffwechsellage (wenn sich der Körper also gerade in der Abbauphase befindet) zu einer Krise kommen kann.

Eine katabole Phase kann aber auch ohne Krankheit entstehen, z.B. während einer aufgrund des Schlankheitswahnes selbst auferlegten Hungerdiät, einer ärztlich angeordneten längeren Nüchternphase vor einer Operation, oder einfach einer sehr langen Pause zwischen zwei Mahlzeiten, z.B. zwischen Abendessen und Frühstück.

Die Energiegewinnung während der Abbauphase geschieht zunächst durch die Verwertung der in der Leber gespeicherten Glykogen-Reserve. Deren Aufgabe besteht normalerweise hauptsächlich darin, den Blutzuckerspiegel zwischen den einzelnen Mahlzeiten auf annähernd konstantem Niveau zu halten. Um diese relativ geringe Zuckermenge nicht zu schnell zu verbrauchen, werden gleichzeitig die Fettspeicher mobilisiert. Bei der Zerlegung des Fettes in seine Bestandteile entstehen wieder die bereits oben erwähnten Fettsäuren. Diese bestehen aus kettenförmig aneinander gereihten Kohlenstoffeinheiten unterschiedlicher Länge, den sogenannten Triglyceriden. Kurzkettige Fettsäuren enthalten nur 4-6 Kohlenstoffeinheiten, mittelkettige haben eine Länge von 8-12 und langkettige bestehen aus mehr als 12 Einheiten. Das in den meisten Nahrungsmitteln enthaltene Fett enthält ebenso wie das Körperfett hauptsächlich langkettige Fettsäuren mit einer Länge von 18 bis 20 Kohlenstoffeinheiten (oder 16 bis 18, je nachdem, welche Infobroschüre man zu Rate zieht). Auch dabei gibt es ein paar Ausnahmen. Kokosfett und Palmkernfett beispielsweise bestehen zwar auch überwiegend aus langkettigen, jedoch auch zu einem beachtlichen Teil aus mittelkettigen Fettsäuren und dienen der Industrie als Rohstoff zur Herstellung von reinem MCT-Fett. Mehr dazu im Artikel "Ernährung".

Zur Energiegewinnung aus den Fettsäuren werden diese durch verschiedene Enzyme schrittweise um 2er Einheiten verkürzt. Diese 2er Einheiten werden in anderen Stoffwechselzyklen weiterverarbeitet, können selbst aber auch in dieser Form ("Ketonkörper") direkt als Energielieferanten für das Gehirn dienen.

Das erste Enzym, welches mit der Verkürzung der langkettigen Fettsäuren beginnt, heißt VLCAD (Very Long Chain Acyl-CoA Dehydrogenase) und kann bis zu dreimal je eine 2er Einheit abspalten, bis die verbleibende Kette nur noch 12 Einheiten lang ist. Danach kommt normalerweise das Enzym MCAD an die Reihe und verkürzt die Kette in drei Schritten bis auf 6 Einheiten. Ab dieser Länge übernimmt dann das SCAD-Enzym (Short Chain Acyl-CoA Dehydrogenase) den Rest. Erblich bedingte Veränderungen in den zugrundeliegenden Enzymen führen zum VLCAD-, MCAD- oder SCAD-Mangel, sowie zu weiteren im gleichen Verarbeitungsprozess angesiedelten Störungen, wie z.B. dem LCHAD-Mangel.

Die Grenzen der Wirkungsbereiche dieser Enzyme sind jedoch nicht so fest gesteckt, wie es im vorangegangenen Abschnitt vielleicht den Anschein erweckt hat. Die Bereiche überlagern sich relativ weit. Isoliert betrachtet erstreckt sich z.B. die Funktion des "normalen" MCAD-Enzym auf Fettsäurenlängen von 14 bis 4 Kohlenstoffeinheiten, in den Randbereichen allerdings mit deutlich geringer Leistungsfähigkeit. Im Zusammenspiel aller an der Fettsäurenverwertung beteiligten Enzyme liegt seine Hauptaufgabe jedoch im beschriebenen mittelkettigen Bereich.

Die Auswirkung des MCAD-Mangels 

Das Problem bei Menschen mit MCAD-Mangel besteht nun darin, dass ihr Körper nicht oder nur sehr eingeschränkt in der Lage ist, das MCAD Enzym zu bilden, oder dass das erzeugte Enzym nur eine sehr eingeschränkte Leistungsfähigkeit aufweist. Es handelt sich um einen angeborenen genetischen Defekt, der fest in der DNA, dem Bauplan des Körpers, programmiert ist.

Somit endet die Zerlegung der Fettsäuren und die damit verbundene Energiegewinnung weitgehend nach dem Wirken von VLCAD bei einer Kettenlänge von 12 Einheiten, also einem Drittel des normalen Vorganges. Dies betrifft sowohl den Abbau der Fettsäuren aus dem gespeicherten Körperfett, als auch den Abbau des mit den Mahlzeiten aufgenommenen Nahrungsfettes. In letzterem Fall fällt die auf ein Drittel beschränkte Energiegewinnung aus dem Fett jedoch nicht ins Gewicht, weil üblicherweise gleichzeitig genügend Kohlenhydrate aufgenommen werden, um die Organe mit dem daraus gewonnenen Zucker zu versorgen.

Während einer längeren Hungerphase, wenn der Stoffwechsel also auf Abbau der Reserven umgeschaltet hat, ist diese zu früh endende Fettsäurenzerlegung jedoch gefährlich für die Betroffenen, da besonders das Gehirn eine Menge Energie benötigt und die wenigen vom VLCAD-Enzym erzeugten Keton-Körper (die 2er Kohlenstoffeinheiten) schnell verbraucht sind. Somit wird auch der Zuckerspeicher in der Leber schnell aufgebraucht und dem Körper droht ein dramatischer Abfall des Blutzuckerspiegels, in dessen Folge das Gehirn nun wirklich nicht mehr ausreichend versorgt wird. Bleibende Hirnschädigungen können die Folge sein, wenn nicht schnellstens mit einer geeigneten Behandlung gegengesteuert wird. Man spricht dann von einer Stoffwechselentgleisung, die sich im schlimmsten Fall zu einer lebensbedrohenden "Krise" ausweiten kann. 

Das "unbekannte" LCAD-Enzym

Unbekannt deshalb, weil dieses Enzym in der den meisten MCAD-Patienten von Seiten der Stoffwechselambulanzen als einziges Informationsmaterial ausgehändigten MCAD-Broschüre von Milupa und auch einigen anderen Zusammenfassungen nicht erwähnt wird. In dem gesamten Verarbeitungsablauf zur Aufspaltung der Fettsäuren spielt neben den drei Dehydrogenasen VeryLongCAD, MediumCAD und ShortCAD mit ihren einanderfolgenden Wirkungsbereichen jedoch auch eine vierte Dehydrogenase LongCAD eine wichtige Rolle. Dieses Enzym ist zur Aufspaltung von Fettsäuren mit Längen von 18 bis 10 Kohlenstoffeinheiten imstande und überlagert damit teilweise die Funktionsbereiche von VLCAD und MCAD. Daher ist auch verständlich, weshalb anstelle eines C12-Wertes erst ein stark erhöhter C8-Wert für die Diagnose des MCAD-Mangels ausschlaggebend ist, da die sonst noch in den MCAD-Bereich fallenden C10 und C12 auch noch vom LCAD-Enzym aufgespalten werden können.

Carnitinmangel - ein gefährlicher Nebeneffekt

Die Aufspaltung der Fettsäuren (ß-Oxidation) innerhalb der Zellen erfolgt in den sogenannten Mitochondrien. Dort befinden sich die dafür benötigten unterschiedlichen Enzyme. Etwa 2000 dieser winzigen "Kraftwerke" kommen in jeder einzelnen Körperzelle vor. Die Mitochondrien sind von zwei Membranen umschlossen, die jedoch nur von kurz- und mittelkettigen Fettsäuren unmittelbar durchdrungen werden können. Damit langkettige Fettsäuren in die Mitochondrien gelangen können, müssen sie an einen Transporterstoff gekoppelt werden - das Carnitin. Carnitin wird sowohl durch die Nahrung, vor allem beim Verzehr von Fleisch aufgenommen, als auch im Körper selbst gebildet. Nach der Durchdringung der Mitochondrienmembranen wird das Carnitin im Normalfall wieder abgetrennt und steht für weitere Transporte zur Verfügung. Da die Fettsäuren aber infolge des MCAD-Mangels nicht vollständig abgebaut werden können, müssen die übrig gebliebenen Reste der aktivierten Fettsäuren in Form der 12er, 10er  und 8er Kohlenstoff-Ketten die Mitochondrien, die Zellen und schließlich auch den Körper unbedingt wieder verlassen. Auch dafür wird wieder Carnitin benötigt, da die verbleibenden mittelkettigen Fettsäuren die Membran der Mitochondrien sonst nicht nach aussen durchdringen könnten. Die Fettsäuren gehen mit dem Carnitin eine chemische Verbindung ein, können dann gemeinsam mit ihm die Zellen verlassen, mit dem Blut zu den Nieren transportiert und dann über den Urin ausgeschieden werden. Bei Menschen mit MCAD-Mangel enthält der Urin daher größere Mengen von an Carnitin gekoppelte mittelkettiger Fettsäurenreste (Acyl-Carnitine), was bei Menschen ohne MCAD-Mangel nur in sehr geringem Umfang der Fall ist.

Das an die Fettsäuren-Reste gekoppelte Carnitin verlässt den Körper somit vollständig und steht danach nicht mehr innerhalb des Stoffwechsel-Regelkreises zur Verfügung. Wird es nicht in ausreichendem Maße ersetzt, kann sich daraus u.U. ein sekundärer Carnitinmangel entwickeln. Durch den, wie gerade beschrieben, ohnehin erhöhten und besonders in katabolen Phasen besonders stark gesteigerten Carnitinbedarf bei Menschen mit einem MCAD-Mangel, können die im Körper vorhandenen Vorräte schnell zur Neige gehen. In Folge dessen können einerseits nicht mehr genügend langkettige Fettsäuren in die Mitochondrien eingeschleust werden, um wenigstens noch für eine geringe Energiegewinnung zu sorgen, und andererseits werden die Fettsäurenreste nicht mehr aus den Zelle abtransportiert, stauen sich in den Mitochondrien an, blockieren ihre Funktion und führen schließlich zur Entstehung von auf das zentrale Nervensystem toxisch wirkenden Stoffwechselzwischenprodukten, bzw. sogar zum Absterben der Zelle. Während einer Stoffwechselentgleisung geschieht dies in großem Umfang, was die oftmals sehr schweren bleibenden Schädigungen des Gehirns nach einer nicht frühzeitig, bzw. nicht korrekt behandelten Entgleisung erklärt. Bei einem Menschen mit MCAD-Mangel sollen deshalb weitere Untersuchungen von Blut und Urin zeigen, ob zur Vermeidung eines drohenden Carnitin-Mangels auch eine tägliche Ration Carnitin, z.B. in Form eines Sirups, gegeben werden sollte. Über die Nützlichkeit dieser Maßnahme waren und sind sich die Experten seit langer Zeit uneinig. In manchen Stoffwechselambulanzen ist die vorsorgliche unterstützende Gabe einer täglichen kleinen Dosis Carnitin eine der ersten verordneten Maßnahmen, wenn bei einem Neugeborenen ein MCAD-Mangel diagnostiziert wird. Mehr zu diesem Thema im Artikel "Wie wird der MCAD-Mangel behandelt?"

> Weiter zum Artikel: 2. Woher kommt der MCAD-Mangel?

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Ich möchte an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich darauf hinweisen, dass ich als Autor dieser Seiten größten Wert auf Korrektheit gelegt habe, aber ansonsten medizinischer Laie bin. Alle veröffentlichten Informationen wurden von mir anhand verschiedener verfügbarer MCAD-Broschüren, Merkblätter, Webseiten, Aussagen der Stoffwechselambulanz und sonstigen Erkenntnissen und Erfahrungen (eigenen und denen unserer Forumsteilnehmer) zusammengetragen. Das Lesen dieser Seiten darf aber auf keinen Fall den Besuch beim Arzt oder der Stoffwechselambulanz ersetzen, sondern soll lediglich dazu dienen, schon mal etwas besser über die ganze Thematik und Problematik Bescheid zu wissen!