Kleine Nährstoffe, große Wirkung [5|9]

A. Mikronährstoffe

Neben den Makronährstoffen, welche in den vorangegangenen Beiträgen näher betrachtet wurden, spielen die Mikronährstoffe in verschiedenen Stoffwechselprozessen eine wichtige Rolle. Im Gegensatz zu Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten liefern diese jedoch keine Energie und werden nur in geringeren Mengen benötigt. Im Allgemeinen können Mikronährstoffe in drei Kategorien unterteilt werden: Mineralstoffen und Spurenelementen, Vitamine sowie sekundären Pflanzenstoffen.

B. Vitamine

Vitamine sind organische Substanzen, welche unter anderem als Co-Enzyme, genauer gesagt Kosubstrate, viele verschiedene Vorgänge im Körper unterstützen. Ein Kosubstrat ist dabei die sogenannte „Nicht-Protein-Komponente“ eines Enzyms (Proteins), welche sich an den Protein-Anteil bindet, um so dessen Reaktivität zu verbessern (katalysatische Aktivität). Beispielsweise sind sie am Kohlenhydrat-, Knochen- und Proteinstoffwechsel beteiligt und spielen eine wichtige Rolle für die Augenfunktion sowie für die Blutgerinnung.

Grundsätzlich lassen sich Vitamine in wasserlöslich und fettlöslich unterteilen. Letztere - Vitamin-E, -D, -K und -A - werden gemeinsam mit den Nahrungsfetten resorbiert und über den Darm in den Blutkreislauf abgegeben. Im Gegensatz zu den wasserlöslichen können die fettlöslichen Vitamine an unterschiedlichen Stellen des Körpers gespeichert und bei Bedarf freigesetzt werden (Haff, 2015). Thiamin, Riboflavin, Niacin, Pantothensäure, Biotin, Folsäure, Cobalamin und Vitamin-C - die wasserlöslichen Vitamine - gelangen über Transportproteine im Blut an ihren Zielort und können in der Regel nicht vom Körper gespeichert werden. Eine Ausnahme bildet Vitamin B-12 (Folsäure), welches über Jahre in der Leber eingelagert werden kann.

Abgesehen von Vitamin-D, können Vitamine in der Regel nicht vom Körper selbst gebildet werden, weshalb sie ständig über die Ernährung zugeführt werden müssen. Durch eine ausgewogene Ernährung ist eine ausreichende Versorgung in den westlichen Industriestaaten mit allen Vitaminen in der Regel gewährleistet. Jedoch gibt es zwei Vitamingruppen, welche eine gesonderte Rolle einnehmen und deshalb in diesem Beitrag näher beleuchtet werden (Haff, 2015).

Ernährung 5: Mikronährstoffe

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B.1 Vitamin D

Vitamin D ist sowohl für den Calciumstoffwechsel und damit den Aufbau und Erhalt der Knochenmasse als auch für ein funktionierendes Immunsystem von großer Bedeutung. Ein Vitamin-D-Mangel steht mit einem erhöhten Blutdruck, einer geringeren Insulinsensitivität sowie verringerten Muskelkraft im Zusammenhang (Haff, 2015). Wird als Therapiemaßnahme Vitamin-D supplementiert, können diese Faktoren positiv beeinflusst werden (Theik, 2021).

In der Ernährungsmedizin nimmt dieses Vitamin eine Sonderrolle ein, da es sowohl über die Nahrung aufgenommen, als auch mithilfe der Lichtexposition vom Körper selbst hergestellt werden kann. Nur wenige Lebensmittel enthalten einen hohen Vitamin-D-Gehalt, weshalb über die Ernährung der Bedarf oftmals nicht abgedeckt wird. Selbst synthetisiertes Vitamin D macht mit 80 bis 90 % den größten Anteil des im Blut enthaltenen Vitamin D aus. Mithilfe von UV-B -Strahlung (280-315 nm) wird die Vitamin D3 Synthese in der Haut angeregt, welches dann im Muskel- und Fettgewebe gespeichert wird (Holick, 2007). Denn insbesondere in den Wintermonaten reicht die Strahlung oberhalb des 35sten Breitengrades nicht für die Eigensynthese aus, weshalb der Körper auf Reserven zurückgreifen muss. Aufgrund dessen kommt es in dieser Jahreszeit zu einem natürlichen Abfall der Vitamin-D-Konzentration im Blut (RKI, 2016).

Bisher herrscht noch kein Konsens hinsichtlich des idealen Vitamin-D-Spiegels, die Angaben erstrecken sich von 50 (Insitut of Medicin, 2016) bis 75 oder 100 nmol pro Liter Blutserum. Ein Vitamin-D-Mangel, definiert durch Werte unter 25 nmol/ l kann negative gesundheitliche Auswirkungen haben und steht mit Osteoporose und einer schlechten Immunabwehr in Zusammenhang (RKI, 2016). Behandelt wird ein Vitamin-D-Mangel mithilfe einer zusätzlichen Gabe von 4000IE pro Tag über mehrere Monate (Ramasamy, 2020). Bei einer suboptimalen Versorgung (25 - 50nmol/l) ist eine Supplementierung von 1000-2000IE über drei Monate im Allgemeinen ausreichend. In jedem Fall sollte die Therapie in Abstimmung mit der Blutserumkonzentration erfolgen.

B.2 Vitamin B-12

Eine weitere lebensnotwendige Gruppe an Vitaminen sind die B-Vitamine, wozu unter anderem Cobalamin (Vitamin-B-12) zählt.

Cobalamin ist ein Co-Enzym, welches an der Blutbildung beteiligt ist und eine große Relevanz für die Funktion des Nervensystems hat. Ein Mangel kann zu Blutarmut sowie Depressionen, Ermüdungserscheinungen, Aufmerksamkeitsdefiziten und depressiven Verstimmungen führen. Da der Körper wie bereits beschrieben aber in der Lage ist Vitamin B-12 zu speichern, treten Mangelerscheinungen erst nach Jahren der Unterversorgung auf. Cobalamine sind primär in tierischen Produkten enthalten, sodass insbesondere vegetarische Sportlerinnen, von einem Mangel betroffen sein können. Die empfohlene Referenzmenge für Erwachsene liegt bei über 221 pmol pro Liter Blut. Ab einem Wert von unter 148 pmol pro Liter wird von einem Vitamin B-12 - Mangel gesprochen (DGE, 2019). Pro Tag soll ein Erwachsener, laut DGE circa 4 Mikrogramm Vitamin B-12 zu sich nehmen.

Pflanzliche Lebensmittel wie Nori-Algen, Shiitakepilze, sowie fermentierte Produkte können Vitamin B-12 enthalten, wobei die Mengen innerhalb der Lebensmittelgruppen zum Teil stark voneinander abweichen. Zudem ist die Bioverfügbarkeit, also wie schnell ein Stoff in den Blutkreislauf aufgenommen wird, des enthaltenen Vitamin B-12 unklar (DGE, 2016). Infolgedessen kann insbesondere eine vegane Ernährung eine ausreichende Versorgung an Vitamin B-12 häufig nicht sicherstellen. Vor diesem Hintergrund empfiehlt die DGE bei einer rein veganen Ernährung die Einnahme von Vitamin B-12-Präparaten. Die Dosis der Supplementierung hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zum einen ist die Bioverfügbarkeit von Vitamin B-12 geringer, je höher die zugeführte Einzeldosis (DGE, 2018). Um nun die Empfehlung der DGE zu erreichen, sollten bei einer täglichen Einnahme mindestens 250 Mikrogramm zugeführt werden, bei einer wöchentlichen Aufnahme sind es mindestens 2500 Mikrogramm.Zum anderen kann bei manchen Menschen die aktive Aufnahme von Vitamin B-12 gestört sein, sodass deutlich höhere Dosen zugeführt werden müssen, um den Bedarf zu decken. Diese Personengruppe sollte einmal täglich mindestens 400 Mikrogramm, oder einmal in der Woche 3000 Mikrogramm supplementieren.

B.3 Vitamin E

Ein weiteres bedeutsames Vitamin ist das Vitamin E, auch Tocopherol genannt. Denn als Antioxidans schützt es die Fettsäuren der Zellmembran vor Schäden durch freie Radikale. Das Vitamin kommt in der Leber, Fettgewebe, Nebenniere, der Skelettmuskulatur, dem Herz sowie bei Männern im Hoden vor. Liegt ein Mangel vor, kann es zu Schädigungen der Zelle kommen, welche sich langfristig auf die Funktion der Nervenzellen sowie des Immunsystems auswirken können.Vitamin E ist in Pflanzenölen und Nüssen enthalten, sodass der tägliche Bedarf meist über die Ernährung gedeckt werden kann. Nur in seltenen Fällen - wenn die Aufnahme des Vitamins gestört ist - kann es zu Mangelerscheinungen kommen. Laut DGE sollten erwachsene Männer pro Tag circa 12 Milligramm, erwachsene Frauen etwa 14 Milligramm Vitamin E pro Tag zu sich nehmen.

Teilweise wird Vitamin E zur besseren Regeneration nach sportlichen Aktivitäten supplementiert. Hierbei sollte beachtet werden, dass das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) eine maximale Dosis von 30 Milligramm Vitamin E pro Tag angibt. Bei langfristiger hoch dosierter Einnahme (400 mg pro Tag) kann es zu Blutungsstörungen, sowie bei Männern über 55 Jahren zu einem erhöhten Risiko für Prostatakrebs führen. Zudem konnten Studien von Traber (2007) oder Forman (2014) keine positiven Effekte von Vitamin E auf die Regeneration der Muskulatur nach Ermüdung feststellen.

Dementsprechend kann laut der AIS (2021) eine Supplementation mit Vitamin E nicht empfohlen werden. Soll das Immunsystem unterstützt, beziehungsweise oxidativer Stress vermieden werden, ist die ausreichende Zufuhr an pflanzlichen Ölen sowie Nüssen sinnvoll.

C. Mineralstoffe und Spurenelemente

Mineralien sind chemische Elemente oder Verbindungen, welche sowohl Bestandteil des Knochen-, Zahn- und Nagelgewebes sind, als auch wichtige Funktionen in der Reizweiterleitung, Muskelkontraktion sowie im Stoffwechsel übernehmen. Kalzium, Magnesium, Eisen, Phosphor, Natrium, Kalium und Chloride sind entsprechend für die Funktion des menschlichen Organismus von wichtiger Bedeutung.

Laut Huff (2019) kommt im Sport speziell dem Eisen sowie dem Kalzium eine besondere Bedeutung zu, weshalb diese zwei Mineralien im Folgenden genauer beleuchtet werden.

C.1 Eisen

Eisen ist sowohl für die Funktion als auch die Bildung von Hämoglobin essenziell und damit maßgeblich am Transport des Sauerstoffs durch das Blut beteiligt. Ebenso ist Eisen ein Bestandteil des Myoglobins, das für den Sauerstofftransport in der Muskelzelle verantwortlich ist. Damit spielt Eisen eine wichtige Rolle für die Produktion von roten Blutkörperchen, die Entwicklung und das Wachstum des Menschen sowie die Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit. Infolgedessen ist gerade im sportlichen Bereich eine ausreichende Versorgung mit Eisen essenziell. Burden (2015) und Dugan (2022) konnten zeigen, dass die erfolgreiche Behandlung eines Eisendefizits mit einer Verbesserung der aeroben Kapazität und körperlichen Leistungsfähigkeit einherging. Verschiedene Personengruppen, wie Langzeitsportlerinnen, Frauen mit Regelblutungen, Vegetarierinnen und Veganerinnen oder Sportlerinnen und Sportler mit Erkrankungen des Magen-Darmtraktes haben ein erhöhtes Risiko für einen Eisenmangel und sollten deshalb auf eine ausreichende Eisenzufuhr achten. Des Weiteren sind regelmäßige Blutkontrollen empfehlenswert.

Bei der Erstellung des Ernährungsplans ist zu beachten, dass Eisen aus tierischen Produkten (Hämeisen) besser vom Körper absorbiert werden kann als Eisen aus pflanzlichen Quellen (Nicht-Hämeisen). Um die Aufnahme von Nicht-Hämeisen zu steigern, sollten pflanzliche Eisenquellen gemeinsam mit Vitamin C reichen Lebensmitteln eingenommen werden. Zwischen dem Konsum von Kaffee oder Schwarztee und der Aufnahme von eisenhaltigen Lebensmitteln sollte für eine optimale Eisenresorption 3-4 Stunden liegen. Laut der Empfehlungen der DGE sollten Männer zwischen 7 und 11 Milligramm pro Tag zu sich nehmen, Frauen zwischen 7 und 27 Milligramm.

C.2 Kalzium

Als Grundbaustein für stabile Knochen ist eine adäquate Versorgung mit Kalzium, vor allem im Kindes - und Jugendalter sowie für Frauen in und nach den Wechseljahren von großer Bedeutung. Doch nicht nur Knochen profitieren von einem optimalen Kalziumspiegel, das Mineral ist auch an der Regulation der Muskelkontraktion, Blutgefäßkontraktion und -erweiterung sowie der Ausschüttung von Hormonen und Enzymen beteiligt. Eine unzureichende Versorgung mit Kalzium ist mit einer verringerten Knochendichte assoziiert, weshalb ein Mangel das Risiko Osteopenie oder Osteoporose zu entwickeln, erhöht (Haff, 2015). Der Richtwert für den täglichen Konsum liegt für Männer und Frauen zwischen 700 und 1300 Milligramm.

Insbesondere Milchprodukte wie Milch, Joghurt und Käse sind reich an Kalzium, weshalb  Veganer und Veganerinnen häufig einen Mangel an Kalzium aufweisen (Sobiecki, 2016). Doch auch pflanzliche Produkte wie Brokkoli, Pak Choi, Grünkohl, Chinakohl, Nüsse und mit Kalzium angereichertes Mineralwasser haben einen hohen Kalziumgehalt. Infolgedessen sollten Veganer und Veganerinnen auf eine regelmäßige Zufuhr dieser Lebensmittel achten.

D. Sekundäre Pflanzenstoffe

Ähnlich wie im Menschen werden auch in der Pflanze über Stoffwechselvorgänge verschiedene Stoffe produziert oder abgebaut. Ein Endprodukt des pflanzlichen Sekundärstoffwechsels sind die sogenannten sekundären Pflanzenstoffe. Diese erfüllen zwar keine lebensnotwendigen Funktionen, spielen jedoch eine wichtige Rolle in der Interaktion zwischen einer Pflanze und ihrer Umwelt. Sie dienen etwa der Abwehr von Feinden, als Lockstoffe für Insekten sowie als UV- oder Verdunstungsschutz.

Einer obst- und gemüsereichen Ernährung werden gesundheitsförderliche Eigenschaften zugeschrieben, was teilweise auf die darin enthaltenen sekundären Pflanzenstoffe zurückgeführt werden kann. Die in der Abbildung eins dargestellten Effekte reichen von einer Blutdrucksenkung sowie Entzündungshemmung über eine antibiotische, antioxidative und krebsvorbeugende Wirkung (Haff, 2015, Kreis 2009).

Tabelle 1: Vorkommen und Wirkung fünf wichtiger Pflanzenstoffe. Eigene Darstellung.

E. Klein aber Fein

Mikronährstoffe stellen im Gegensatz zu den Makronährstoffen keine Energiequelle dar, spielen allerdings eine entscheidende Rolle für viele verschiedene Funktionen des menschlichen Körpers. Damit sind sie für Leistungsfähigkeit und Gesundheit von großer Bedeutung. Zu den Mikronährstoffen zählen Vitamine, Mineralstoffe und sekundäre Pflanzenstoffe. Der Bedarf an Mikronährstoffen kann in den meisten Fällen durch eine ausgewogene Ernährung gedeckt werden. Je nach Risikogruppe, Veranlagung und Ernährungsform können jedoch Mängel entstehen. Diese können über Vollblut oder Blutserum-Analysen identifiziert werden.