Ethanol, Strukturformel

Alkohole sind Kohlenwasserstoffe, bei denen jeweils ein Wasserstoff (H) durch eine OH-Gruppe ersetzt worden ist. Es gibt eine ganze Reihe von Alkoholen: Methanol (CH₃ OH), Propanol (C₃ H₇ OH) und Butanol (C₄ H₉OH), um nur einige zu nennen. Der vom Menschen konsumierte Alkohol ist der Äthylalkohol (Ethanol). Seine chemische Summenformel lautet C₂ H₅OH. Äthylalkohol entsteht durch die alkoholische Gärung von zuckerreichem (Mono-Di- und Polysacchariden) Getreide, Obst oder auch Kartoffeln u.ä. mit Hilfe bestimmter Hefepilze.

Jahrtausendelang waren alkoholische Getränke das tägliche Hauptgetränk des Menschen. Wie selbstverständlich dienten sie als Durstlöscher und wegen ihres hohen Kaloriengehalts, oft auch als Nahrungsmittel. Ihre Bedeutung als hauptsächliche Flüssigkeitsquelle für den Menschen erklärt sich u.a. durch eine Umwelt, in der die Menschen nur schwer sauberes Trinkwasser gewinnen bzw. darüber verfügen konnten. Aus dieser Schlüsselrolle für die Ernährung der Menschen sind alkoholische Getränke erst sehr spät durch Kakao, Kaffee und Tee und noch später durch Säfte sowie durch die Aufbereitung von Trinkwasser im letzten Jahrhundert verdrängt bzw. ergänzt worden. Der amerikanische Biochemiker Bert Vallee bezeichnet Alkohol als "die Muttermilch unserer Zivilisation". Wie recht er damit hat, soll dieser kurze historische Rückblick demonstrieren.

Schon immer kommt es in der Natur auch ohne Zutun des Menschen dazu, dass zucker- und stärkehaltige Früchte und Samen vergären. Dies wird von Hefepilzen bewerkstelligt, die aus dem enzymatischen Abbau von Zucker- und Stärkemolekülen Energie gewinnen und als Nebenprodukt Ethanol (Alkohol) bilden. Vielen Menschen sind sicherlich die Fernsehbilder im Gedächtnis, wo man, sicherlich mit einem gewissen Schmunzeln, "beschwipste" Elefanten, Affen und andere Tiere zu Gesicht bekam, die sich an derartig vergärten Fruchten berauscht hatten. Viele Tiere, aber auch der Mensch, verfügen über ein Gen für ein Enzym, das Alkohol abbaut: die Alkoholdehydrogenase (ADH). Die Existenz eines solchen Stoffwechselweges legt die Vermutung nahe, dass schon unsere Vorfahren sehr früh mit vergorenen Lebensmitteln in Berührung gekommen sein mussten. Es ist jedoch anzunehmen, dass dies zunächst mehr oder weniger zufällig geschah.

Bier und Wein

Eine systematische Herstellung von einer Art Bier war jedoch erst seit dem Neolithikum (Jungsteinzeit) vor etwa 9.000 Jahren möglich. In dieser Zeit begannen die Menschen, allmählich sesshaft zu werden und ihr Jäger- und Sammlerdasein zunehmend gegen das von Landwirten einzutauschen. Besonders die Flussdeltas des "Fruchtbaren Halbmondes" von Mesopotamien, dem heutigen Irak und Ägypten lieferten reiche Ernten an Getreide wie Weizen und Gerste. Die Vergärung ihrer stärkehaltigen Körner war der erste Schritt zur Herstellung von Bier.

Historiker und Archäologen streiten noch darüber, ob die Sumerer, die Bewohner Mesopotamiens, mit dem kulturellen und administrativen Zentrum um die Stadt Ur oder die Ägypter, die ersten Bierproduzenten waren und ob sich die Menschen zuerst darauf verstanden, aus Getreidebrei Brot oder Bier (das "flüssige Brot") herzustellen. Fest steht, dass die Ägypter schon vor dem 3. Jahrtausend vor Christus Gersten- und Weizenbier tranken. Vor wenigen Jahren entdeckten Ägyptologen guterhaltene Reste einer pharaonischen Brauerei, und es gelang ihnen, das altägyptische Bier (henket) nach zu brauen. Es gibt aber auch Hinweise, dass die Sumerer bereits im 5. Jahrtausend aus einer Art Brot Bier durch alkoholische Gärung gewonnen hatten.

Heutzutage ist Bier ein alkohol- und kohlensäurehaltiges Getränk aus Malz, Hopfen, Hefe und Wasser. Sein Alkoholgehalt liegt zwischen 3% und 7%. Nach der Art der Hefe unterscheidet man obergärige und untergärige Biere.

Bei untergärigen Bieren setzt sich die Hefe am Boden ab. Typische untergärige Biere sind u.a.: Pils-, Export-, Lager-, Bock- oder Märzenbiere. Bei obergärigen Bieren schwimmt die Hefe an der Oberfläche. Obergärige Biere sind u.a.: Alt-, Kölsch- und Weizenbiere sowie Ale oder Porter.

Auch die Herstellung von Wein setzte eine, zumindest in Grundzügen, entwickelte Landwirtschaft voraus. Neben Getreidefeldern legten die Menschen der Jungsteinzeit auch Obstkulturen an. Dabei züchteten sie besonders süße und wohlschmeckende Früchte heran. Schließlich domestizierten sie auch wilden Wein, der dann so viel Zucker enthielt, dass er sich für eine Vergärung eignete. Den ersten gezielten Weinanbau sehen Fachleute in Armenien vor ca. 8.000 Jahren.

Von den Erträgen aus dem Getreide- und Obstanbau konnten immer mehr Menschen leben. Die Nahrungsmittelüberschüsse gestatteten ihnen auch, in größeren Siedlungen und Städten zusammen zu wohnen. Aber ein steigender Bevölkerungszuwachs und eine zunehmende -dichte machten die Gewinnung von Trinkwasser immer schwieriger und stellten die Gemeinden zudem vor das Problem der Abwasserentsorgung. Bis ins 19. Jahrhundert hinein blieb die Wasserversorgung der Bevölkerung ein großes Problem, da das vorhandene Wasser oft durch Abfälle und Fäkalien verschmutzt war. Das häufige Auftreten von Seuchen und Epidemien wie Ruhr oder Cholera war die Folge. Noch vor etwa 100 Jahren, als eine schlimme Choleraepidemie in Hamburg wütete, musste Rudolf Virchow, der große Arzt und Medizinreformer, der sich besonders um die Hygiene der Bevölkerung verdient gemacht hatte, resigniert feststellen: "Meine Herren, ich vergesse, dass ich in Europa bin."

Seefahrt

Die ausreichende Versorgung mit Trinkwasser limitierte auch den Aktionsradius der Seefahrer auf ihren Segelschiffen. So nahm Christoph Kolumbus auf seiner Reise zur Entdeckung des Seeweges nach Indien 1492 u.a. eine große Ladung Wein mit.

Mit Ausnahme von frischem Quellwasser, das Moses z.B. auf dem Weg ins Gelobte Land aus einem Stein schlug, kommt in den uns überlieferten schriftlichen Zeugnissen aus der Antike (wie Bibel oder griechische Texte) Wasser als Getränk bzw. als Durstlöscher nicht oder nur selten vor. Während der Hochzeit zu Kana, einem biblischen Ort in der Nähe von Nazareth, verwandelte Jesus gesundheitsgefährdendes, schlecht schmeckendes Wasser in bekömmlichen, dem festlichen Anlass angemessenen Wein.

Bier und Wein waren wegen ihres Gehaltes an Alkohol und organischen Säuren frei von gefährlichen Krankheitserregern. Bier, das mit Wasser gebraut wird, diente auf diese Weise zur Aufbereitung von verschmutztem Trinkwasser. In diesem Sinn war Alkohol tatsächlich die "Muttermilch", durch die unsere Zivilisation überhaupt erst gedeien konnte.

Asien

Waren Bier und Wein im europäischen Kulturkreis bis noch vor ca. 100 Jahren mehr oder weniger Alltagsgetränke, so nahmen die asiatischen Hochkulturen schon sehr früh einen anderen Weg. Die Trinkwasseraufbereitung durch einfaches Abkochen führte zur Erfindung vieler nichtalkoholischer Getränke, wie z.B. den Tee. Diese Entwicklung wurde jedoch auch durch zwei genetische Besonderheiten bedingt. Etwa der Hälfte der Asiaten fehlt ein Enzym für den vollständigen Abbau von Alkohol. Nach Alkoholgenuss häuft sich deshalb das giftige Zwischenprodukt Acetaldehyd an, das zu Kopfschmerzen und Übelkeit führt.

In unserem europäischen Kulturkreis wurde bis vor wenigen Jahren durch gezielte Hemmung dieses Enzyms versucht, Alkoholikern das Trinken abzugewöhnen. Hinzu kommt, dass die meisten Asiaten über eine Form der Alkoholdehydrogenase verfügen, die bei weitem nicht so leistungsfähig ist wie beispielsweise die eines bayrischen Gewohnheitstrinkers. Daher sind asiatische Besucher des Münchener Oktoberfestes auch immer zuerst betrunken.

Soziales

Von der Bierrezeptur der pharaonischen Brauereien bis zu den Verfahren der Herstellung von Bier und Wein im Mittelalter war der Alkoholgehalt der Erzeugnisse vergleichsweise gering. Dennoch hatten diese angenehmen, lange haltbaren Durstlöscher immer auch eine berauschende Wirkung, so dass wohl eine latente Trunkenheit jahrtausendelang der Normalzustand gewesen sein dürfte. Alkoholische Getränke dienten darüber hinaus, vor allem natürlich in schlechten Zeiten, als Lieferant wertvoller Kalorien sowie von Vitaminen und Mineralstoffen.

Vom Mittelalter bis in unsere Tage hatte Alkohol zudem den Effekt, den mühseligen und meist eintönigen Alltag erträglicher zu machen. Immer wieder ist auch seine medizinische Bedeutung hervorgehoben worden: Bis vor etwa 100 Jahren waren Bier und Wein die einzigen schmerzlindernden und betäubenden Mittel, um medizinische Eingriffe vornehmen zu können. Bereits die alten Sumerer und Ägypter haben auf die gesundheitsfördernden und beruhigenden Wirkungen von Alkohol hingewiesen. Gleichzeitig existieren aus dieser Zeit aber auch viele Warnungen vor übermäßigem Trinken. Im ägyptischen, hebräischen, griechischen und römischen Kulturkreis wurde immer wieder zur Mäßigung aufgerufen. Oft wurde der Genuss von Wein in religiöse Rituale eingebunden, um seinen Konsum kontrollierbar zu machen. Aber weder in der Bibel noch in anderen alten schriftlichen Quellen findet sich jedoch ein Verbot oder gar das Ideal der Abstinenz.

Lange Zeit war Bier das Alltagsgetränk der einfachen Leute, Wein hingegen blieb den vornehmeren Bevölkerungsschichten vorbehalten. Erst im Römischen Reich setzte sich aus ökonomischen Gründen der Weinanbau durch, so dass um Christi Geburt Wein fast für jedermann erschwinglich war und Kaiser Augustus bei seinen Triumphzügen Wein aus den Brunnen Roms fließen lassen konnte, ohne den römischen Staatshaushalt nennenswert zu belasten. Mit dem Untergang des Römischen Reiches erlitt auch die Weinbaukultur einen erheblichen Einbruch. Ihre Tradition und Technologie wurden jedoch von der christlichen Kirche, besonders in ihren Klöstern, bewahrt und verfeinert. Schließlich stellte die Erzeugung von Wein (und Bier) für die Kirche eine bedeutende Einnahmequelle dar und damit einen wirtschaftlichen Machtfaktor. Bier blieb aber weiterhin das Getränk der einfachen Leute.

Es sei erwähnt, dass das zitierte Reinheitsgebot beim Bierbrauen erstmals im Jahre 1516 von Herzog Albrecht IV in Bayern erlassen wurde.

Alkoholdestillation

Alle religiösen, politischen und ökonomischen Wirren konnten der Bedeutung alkoholischer Getränke für das tägliche Leben der Menschen nichts anhaben, bis schließlich eine technologische Neuerung seine Wirkung und Ansehen grundlegend veränderte. Um 700 nach Christus erfanden arabische Alchemisten die Destillation. Dabei machten sie sich zunutze, dass Ethanol bei einer tieferen Temperatur (78,3°) siedet als Wasser (100°), deswegen eher verdampft und sich beim Abkühlen zuerst wieder verflüssigt. Aus dem arabischen kuhl (Essenz von Stoffen) entwickelte sich das Wort alcohol (vini) im Sinne von "Essenz des Weines". Nun war es möglich, Getränke mit einem hohen Gehalt an Alkohol herzustellen. Die alkoholische Gärung stößt nämlich selbst bei einem hohen Zuckergehalt der Ausgangssubstanz an eine Grenze, da die Hefepilze nur eine Alkoholkonzentration von maximal 16 Volumenprozent tolerieren.

Aber erst im 12. Jahrhundert kam die Destillationskunst über die medizinische Schule von Salerno nach Europa. Hier setzte sich für den hochprozentigen Alkohol bald die Bezeichnungen aqua vitae (Wasser des Lebens) und aqua ardens (brennendes Wasser) durch. Mit der Ausbreitung der großen Seuchen des 14. Jahrhunderts hielten auch Branntwein und andere Spirituosen ihren Siegeszug in Europa. Während der großen Pestepidemie von 1347 bis 1352 war der Alkohol wegen seiner gemütsaufhellenden und schmerzstillenden Wirkung das einzige Mittel, an das sich die Menschen in ihrer Not klammerten, auch wenn es gegen die Pest selber machtlos war. Nach dem Ende der Seuche war der Konsum hochprozentiger Spirituosen fester Bestandteil der Saufgelage mittelalterlicher Lebensfreude, wobei Mahnungen gegen Trunksucht und die gesundheitlichen Folgen dieser Exzesse unbeachtet blieben.

Im 17. Jahrhundert, als die Türken vor Wien standen und dort ihren Kaffee zurückließen, wurden schließlich koffeinhaltige Getränke wie Tee, Kaffee oder Kakao auch in Europa als Stimulanzien populär und machten den alkoholischen Getränken Konkurrenz. Da sie mit kochendem Wasser zubereitet werden, war ihr Genuss in hygienischer Hinsicht unbedenklich. Im 18.Jahrhundert entstand eine religiös motivierte Abneigung gegen Alkoholexzesse. Als es im 19. Jahrhundert endlich gelang, Mikroorganismen als Verursacher vieler Krankheiten zu identifizieren und das Trinkwasser von ihnen zu reinigen, verzichteten immer mehr Menschen auf Alkohol. Die Alkoholabstinenz wurde zudem durch die Einsicht gefördert, dass Alkohol abhängig bzw. süchtig macht und dies eine Krankheit ist.

Benjamin Rush, Mitunterzeichner der Amerikanischen Unabhängigkeitserklärung war einer der ersten, der die körperlichen und psychischen Symptome von Alkoholmissbrauch und -abhängigkeit beschrieb. Auf ihn geht die Temperenz- (Mäßigungs-) bewegung zurück, die schließlich in den USA in der Prohibition mündete.

Alkoholismus

Heute ist das Krankheitsbild des Alkoholismus gut untersucht und gilt als die folgenschwerste Suchtkrankheit. In Deutschland werden pro Jahr etwa 40.000 Alkoholtote gezählt, laut Statistik sind 2,5 Millionen Menschen alkoholabhängig und 600.000 bis 1 Million gelten als Alkoholiker. Damit ist der Alkoholkonsum die drittgrößte vermeidbare Todesursache - nach dem Rauchen und den Folgen von falscher Ernährung und Bewegungsmangel. Neben den Süchtigen fordert der Alkohol auch indirekte Opfer: Verkehrstote wegen Alkohol am Steuer und Kinder mit alkoholbedingten Missbildungen, vor allem weil die Mutter Trinkerin war.

Die schlimmsten Wirkungen eines langanhaltenden Alkoholmissbrauchs sind, neben körperlichen Erkrankungen, Abhängigkeit und Sucht mit all den physischen, psychischen und sozialen Folgen. Der Griff zur Flasche dient vor allem denjenigen Menschen als Kompensationsmöglichkeit von Konflikten und Stresssituationen, die glauben, sie nicht anders bewältigen zu können.

Hans Fallada hat in seinem Roman "Der Trinker" alle Stadien einer Alkoholikerkarriere genau festgehalten. Eine Bezeichnung der verschiedenen Formen der Sucht folgt der Einteilung nach Jellineck (Tabelle1). Der erste Schritt auf dem Weg in die Abhängigkeit ist die Gewöhnung des Körpers an die regelmäßige Alkoholzufuhr (Toleranz). Dabei müssen immer größere Alkoholmengen aufgenommen werden, um die gleiche Rauschwirkung zu erzielen. Durch Induktion des MEOS kann in kürzerer Zeit mehr Alkohol abgebaut werden (Tabelle 2), so dass für den Gelegenheitstrinker sogar ansonsten tödliche Alkoholmengen toleriert werden. Diese metabolische Toleranz wird noch durch einen anderen Mechanismus ergänzt: Der Versuch des Nervensystems, durch Anpassung an die veränderten Bedingungen seine Funktionsfähigkeit zu erhalten, wird als neuronale Toleranz bezeichnet. In den komplizierten Verschaltungen der Nervenzellen im Gehirn verstärkt Alkohol die hemmenden Impulse. Auf diese Weise ist seine beruhigende Wirkung zu erklären. Eine langanhaltend hohe Alkoholkonzentration im Gehirn führt jedoch dazu, dass das Nervensystem versucht, die verstärkte Hemmung durch eine Vermehrung der anregenden Impulse auszugleichen, um weiterhin arbeiten zu können. Der Zustand unter Alkoholeinfluss wird dann als Normalzustand akzeptiert.

Der Übergang von psychischer zu physischer, also körperlicher Abhängigkeit, ist fließend. Fällt die regelmäßige Alkoholzufuhr plötzlich aus, überwiegen die vom Nervensystem verstärkten anregenden Impulse, und es kommt zu den typischen Entzugssymptomen wie Unruhe, Tremor, Übelkeit und Erbrechen. In schlimmen Fällen kann es auch zu schweren Krampfanfällen und schließlich zum Delirium tremens kommen, das sich neben Tremor und Übelkeit in Halluzinationen, Muskelzuckungen und Krämpfen bis hin zum Koma äußert. Als Therapie bietet sich an, die hemmenden Effekte von Alkohol an den Nervenzellen zu simulieren und dann den Körper langsam wieder an den normalen Zustand zu gewöhnen. Beruhigungsmittel wie Benzodiazepine greifen an denselben Stellen im Gehirn an wie die Alkoholmoleküle, sind also für den körperlichen Entzug geeignet. Nach der Entzugstherapie muss der entwöhnte Alkoholkranke aber weiterhin psychisch betreut werden, damit er nicht rückfällig wird. In der Tat ist dies bei einem hohen Anteil dieser Patienten eine große Gefahr. Nur die lebenslange absolute Abstinenz führt bei Alkoholkranken dauerhaft zum Erfolg.

Einteilung der Stadien der Alkoholabhängigkeit nach Jellineck

Symptome nach Alkoholaufnahme

Wirkungsweise des Alkohols

Um zu verstehen, warum der Alkohol auf der einen Seite beruhigend, erheiternd und schmerzstillend wirkt, auf der anderen Seite aber den Menschen auch in Abhängigkeit, Sucht bis hin zu körperlichem und geistigem Verfall treiben kann, ist es notwendig, die Wirkungen des Alkohols im Körper zu verstehen.

Alkohol ist ein Zellgift, das heißt, nach jedem Alkoholgenuss muss der Körper den aufgenommenen Alkohol abbauen, um den Schaden zu begrenzen. Ein halber Liter Bier (4%) enthält etwas weniger als 20 g reinen Alkohol (Ethanol). Schon in Mund und Speiseröhre werden geringe Mengen davon aufgenommen, im Magen noch einmal ca. 2 g, und der Rest gelangt über den Dünndarm ins Blut. Wie gut Alkohol aufgenommen wird, hängt hauptsächlich von der Nahrungszusammensetzung und -menge sowie vom Geschlecht ab. Beim "sozialen Trinken", also einem Glas Wein zum Essen, erreicht der Alkohol beispielsweise erst gar nicht den Dünndarm, sondern wird bereits im Magen durch die dort vorhandene Alkoholdehydrogenase abgebaut.

Werden aber größere Mengen Alkohol auf nüchternen Magen getrunken, gelangen diese recht schnell in den Dünndarm, dessen große Resorptionsfläche dann für eine vollständige Aufnahme sorgt. Über das Blut wird der Alkohol dann zur Leber transportiert, dessen Alkoholdehydrogenase mit einer Verzögerung von 1 bis 2 h nach der Alkoholaufnahme mit konstanter Geschwindigkeit mit dem Abbau beginnt.

Da Alkohol einen recht hohen Brennwert hat, decken Trinker mit ihm einen beachtlichen Anteil ihrer täglichen Kalorienzufuhr. Sein Brennwert liegt mit 7 kcal./g zwischen dem von Fetten (9,1 kcal./g) und denjenigen von Kohlenhydraten bzw. Proteinen (4,1 kcal./g). Alkohol verdrängt Fette und Kohlenhydrate aus der Energiebedarfsdeckung und führt darüber hinaus zu einem Vitaminmangel, besonders der Vitamine des B-Komplexes. Gleiche Alkoholmengen wirken bei Frauen oft schneller als bei Männern. Dies hat zwei Ursachen. Aufgrund ihres höheren Anteils an Fettgewebe verfügen Frauen über ein größeres Verteilungsvolumen, ein Depot also, vom dem aus der Alkohol über einen längeren Zeitraum ins Blut übertreten kann. Darüber hinaus ist die Aktivität der magenständigen Alkoholdehydrogenase bei Frauen geringer, d.h. es gelangt nahezu die gesamte getrunkene Alkoholmenge auch ins Blut.

Die Wirkungen des Alkohol auf den Organismus sind vielfältig: Alkohol hemmt in der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) die Ausschüttung des antidiuretischen Hormons Vasopressin, dessen Aufgabe es ist, den Flüssigkeitsverlust über die Nieren zu begrenzen. Zusammen mit einer erheblichen Wasserüberladung, besonders bei Bierkonsum, führt diese Hemmung zu einem gesteigerten Harndrang. Alkohol fördert die Bildung von Harnsäure, einem Abbauprodukt der Purine, die mit fleischhaltiger Nahrung und koffeinhaltigen Getränken aufgenommen werden. Eine Anlagerung von Harnsäurekristallen in den Gelenken kann häufig Folge einer durchzechten Nacht sein. Da die Leberzellen nach einem Alkoholgenuss mit dem Abbau des aufgenommenen Alkohols "beschäftigt" sind, geraten andere Stoffwechselprozesse aus dem (Redox-)Gleichgewicht. Davon betroffen ist auch die Bereitstellung von Glukose für die übrigen Organe des Körpers, besonders für das Gehirn. Alkohol verursacht auf diese Weise einen Abfall des Blutglukosespiegels (Hypoglykämie), deren Folgen Kopfschmerzen und Gereiztheit, im Extremfall auch Bewusstlosigkeit und Koma sein können.

Die Verschiebung des Redoxgleichgewichtes in den Leberzellen, aber auch die Wirkung des giftigen Zwischenprodukts Acetaldehyd aus dem Alkoholabbau bewirken eine vermehrte Bildung von Fetten, die die Leberzellen nicht mehr ausschleusen können. Eine Verfettung der Leber ist die Folge, die nach fortgesetzter Schädigung durch das Gift Alkohol ihre geschädigten Zellen durch Bindegewebe ersetzt. Diese Leberzirrhose mit folgendem totalen Ausfall der Leberfunktionen sowie Leberkrebs bezeichnen das Endstadium eines chronischen Alkoholmissbrauchs.

Meos

Das Mikrosomale Ethanoloxidierende System (MEOS) ist neben der Alkoholdehydrogenase ein weiterer Weg, über den die Leberzellen den Alkohol entgiften können. Anders als die Alkoholdehydrogenase lässt sich dieses System durch regelmäßigen Alkoholkonsum aktivieren. Da MEOS aber auch viele andere Stoffe abbaut, kommt es zu Verwicklungen. Alkohol verdrängt beispielsweise Beruhigungsmittel von diesem System, so dass ihr Wirkspiegel im Blut länger aufrechterhalten wird. Im nüchternen Zustand nach chronischem Alkoholkonsum ist zuviel abbauendes Enzym vorhanden, so dass Medikamente schneller abgebaut werden, wie z.B. Blut-Gerinnungshemmer.