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Mikronährstoffdefizite

Sinnvolle Untersuchungen unter besonderer Berücksichtigung des Leistungssports

Neben den Makronährstoffen Eiweiß, Fett und Kohlenhydraten sind zahlreiche Mikronährstoffe wie Mineralstoffe, Spurenelemente, Vitamine, Fettsäuren, Aminosäuren, sekundäre Pflanzenstoffe etc. für den Menschen essenziell und müssen täglich, in ausreichender Menge und optimaler Zusammensetzung, aufgenommen werden. Dr. Wolfgang Bayer und Prof. Dr. Dr. Karlheinz Schmidt stellen in diesem Beitrag dar, welche Möglichkeiten zur Diagnostik von Mikronähr-stoffdefiziten bestehen und welche Untersuchungen sinnvollerweise eingesetzt werden können.

Die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln zur Optimierung der Mikronährstoffversorgung ist weit verbreitet. In der Allgemeinbevölkerung nehmen ca. 40 % der Erwachsenen Nahrungsergänzungsmittel ein (1). Bei Leistungssportlern liegt dieser Prozentsatz nach verschiedenen Studien bei ca. 70 bis 90 % (2).

Mikronährstoffdefizite in der Allgemeinbevölkerung?

In der Laien- und auch in der Fachpresse wird immer wieder die Meinung vertreten, dass in Mitteleuropa bei „ausgewogener“ (was immer man darunter verstehen mag) Ernährung ein Mangel an Mikronährstoffen nicht auftritt. Diese Annahme wird durch aktuelle Ernährungserhebungen in Deutschland nicht bestätigt. Für die Nährstoffzufuhr, einschließlich der Mikronährstoffe, gibt es Empfehlungen der gemeinsamen Kommission der Deutschen, Österreichischen und Schweizer Gesellschaft für Ernährung (D.A.CH.) (3). Vergleicht man die vom renommierten Max-Rubner-Institut publizierten Ergebnisse der nationalen Verzehrsstudie II (4), so zeigt sich, dass in relevanten Teilen unserer Bevölkerung die D.A.CH.-Empfehlungen nicht erreicht werden (Tabelle 1). Bei einzelnen Mikronährstoffen wie z. B. Vitamin D und Folsäure muss sogar von einem endemischen Mangel gesprochen werden.

Bei Leistungssportlern können zudem mehrere Faktoren zur Entstehung eines Mikronährstoffdefizits beitragen:

  • erhöhte Stoffwechselaktivität mit erhöhtem Mikronährstoffbedarf
  • verstärkte Bildung von freien Radikalen durch die hohe körperliche Aktivität mit vermehrtem Verbrauch von Antioxidantien
  • vermehrte Mikronährstoffverluste über den Schweiß
  • belastungsassoziierte Hämolysen mit Eisenverlust
  • Phasen mit eingeschränkter Nahrungsaufnahme bei Gewichtsreduktion (Gewichtsklassensportarten)
  • eingeschränkte Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln (z. B. Höhencamps).

Zudem sind spezielle Ernährungsformen (z. B. vegan), Nahrungsmittelunverträglichkeiten (z. B. Laktoseintoleranz) zu berücksichtigen sowie auch präexistierende Grunderkrankungen, welche die Resorption und weitere Metabolisierung von Mikronährstoffen beeinträchtigen können.

Kontrollierte oder unkontrollierte Einnahme?

Sowohl im Breitensport als auch im Leistungssport werden Nahrungsergänzungsmittel mit dem Ziel einer Verbesserung des allgemeinen Gesundheitszustandes, einer verbesserten Regeneration und auch in der Hoffnung auf eine Leistungssteigerung eingenommen. Diese Einnahme, sei es in Selbstmedikation, sei es unter ärztlicher Begleitung, erfolgt zumeist unkontrolliert. Dies bedeutet, dass weder eine Mangelsituation verifiziert oder ausgeschlossen wird, noch erfolgt eine Kontrolle der Veränderungen der Mikronährstoffkonzentrationen unter entsprechender Einnahme. Erfreulicherweise scheint das Verständnis dafür zu wachsen, dass eine entsprechende Diagnostik erforderlich ist, wie ein unlängst erschienener Beitrag von Dr. Klaus Pöttgen in der sportärztezeitung (Fleischlos in der Bundesliga, 01.15) zeigt (5). Aus unserer Sicht ist einer gezielten Substitution nachgewiesener Mikronährstoffdefizite in optimierter Dosierung eindeutig der Vorzug zu geben gegenüber einer unkontrollierten und zum Teil nicht erforderlichen Gabe von Mikronährstoffen. Zudem konnte für eine ganze Reihe von Mikronährstoffen wie Eisen, Zink, Selen, Vitamin A und Vitamin D eindeutig gezeigt wurde, dass ein therapeutisches Fenster besteht, dessen Obergrenze nicht überschritten werden sollte.

Mineralstoffe und Spurenelemente

Noch immer wird heute in aller Regel so vorgegangen, dass nach Blutentnahme mit anschließender Zentrifugation die Blutzellen verworfen werden und die Mikronährstoffbestimmung ausschließlich aus dem Plasma/Serum erfolgt. Dabei muss man sich jedoch der Tatsache bewusst sein, dass 90 % des Kaliums, 70 % des Magnesiums, 99 % des Eisens, 90 % des Zinks und 65 % des Selens in den Blutzellen enthalten sind. Damit wird der überwiegende Anteil dieser Elemente im Blut bei der alleinigen Serumanalyse nicht berücksichtigt (Abb. 1). Daher sind Blutzellen, die größtenteils aus dem sehr stoffwechselaktiven Knochenmark stammen, wahrscheinlich geeignetere Parameter, um die aktuelle Stoffwechsellage eines solchen Elementes aufzuzeigen. Zudem spielen sich die wesentlichen biochemischen Funktionen der Mineralstoffe und Spurenelemente auf zellulärer Ebene ab und normale Serumwerte schließen zelluläre Defizite nicht aus. Der bekannte Magnesiumforscher H. J. Holtmeier hat bereits 1995 am Beispiel des Magnesiums darauf hingewiesen (6): „Magnesiummangel ist weit verbreitet, aber schwierig nachzuweisen. In ca. 50 % der Fälle besteht ein zellulärer Mangel, der im Serum nicht nachzuweisen ist.“

Sonderfall Eisen

Eine Eisenbestimmung im Serum oder Vollblut ist nicht ausreichend, um einen Eisenmangel abzusichern. Insbesondere die Eisenkonzentration im Serum wird durch zahlreiche Faktoren wie akute und chronisch entzündliche Prozesse, Lebererkrankungen oder auch Tumorerkrankungen beeinflusst und steht häufig nicht in Korrelation zum Eisenstatus. Der Nachweis eines Eisenmangels erfordert die Bestimmung von Eisenbindungsproteinen wie Ferritin, löslicher Transferrinrezeptor und Transferrin (einschließlich Transferrinsättigung). Bei Ferritin ist zu beachten, dass es auch als Akut-Phasen-Protein reagiert. Während niedrige Werte beweisend für einen Eisenmangel sind, sind höhere Werte vieldeutig. Eine ergänzende Bestimmung von C-reaktive Protein (CRP) ist hier wichtig.
Die Diagnostik des Eisenstatus sollte folgende Parameter umfassen: rotes Blutbild einschließlich Erythrozytenindizes, Eisen, Ferritin, CRP, löslicher Transferrinrezeptor, Transferrin mit Transferrinsättigung, Vitamin B12 und Folsäure. Mit diesen Parametern können Eisenmangelanämien von Anämien chronischer Erkrankungen differenziert werden (7). Bei Leistungssportlern können absolute und funktionelle Eisendefizite mit hoher Häufigkeit festgestellt werden und zwar sowohl bei Männern als auch bei Frauen (8,9). Bei weiblichen Ausdauersportlern kam es während einer Trainingsphase in ca. 70 % zu depletierten Eisenspeichern, die sich zum Teil auch in einer 10-tägigen Regenerationsphase nicht normalisierten (9).

Vitamine

Vitamine werden üblicherweise in fettlösliche und wasserlösliche Vitamine eingeteilt. Die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K werden im Plasma gebunden an Lipoproteine transportiert und im Serum gemessen. Gleiches gilt auch für Biotin, Niacin und Pantothensäure. Die Vitamine B1, B2, B6 und Folsäure liegen zu über 90 % in den Blutzellen vor und, ähnlich wie bei den Mineralstoffen, wird auch hier durch eine Serumanalyse nur ein kleiner Teil dieser Vitamine erfasst. Für die Folsäure konnte z. B. gezeigt werden, dass die Folsäurebestimmung im Vollblut einen Langzeitparameter darstellt und die Körperreserven besser widerspiegelt. Diese Vitamine sollten also im Vollblut gemessen werden.

Fettsäuren

Fettsäuren kommen im menschlichen Organismus überwiegend in Form von Triglyceriden, Phospholipiden, Sphingolipiden und Glykolipiden vor. Fettsäuren dienen der Energiegewinnung in den Mitochondrien, sind Bausteine von Zellmembranen und Ausgangspunkt für die Synthese von Eicosanoiden, hormonähnlichen Signalsubstanzen. Die Triglyceride des Serums bestehen auf dem dreiwertigen Alkohol Glycerin, der mit drei Fettsäuren verestert ist. Art und Struktur der Fettsäuren sind dabei stark unterschiedlich. Eine Einteilung der Fettsäuren stellt Abb. 2 dar. Man unterscheidet zwischen gesättigten Fettsäuren (keine Doppelbindung), einfach ungesättigten Fettsäuren (eine Doppelbindung) und mehrfach ungesättigten Fettsäuren (mehr als eine Doppelbindung). Besonders wichtig sind die mehrfach ungesättigten Fettsäuren der Omega-3- und Omega-6-Reihe, die antagonistische Wirkungen entfalten. So sind Omega-6-Fettsäuren, vor allem Arachidonsäure, Ausgangspunkt für die Bildung pro-inflammatorischer Eicosanoide, während Omega-3-Fettsäuren, vor allem Eicosapentaensäure, wenig inflammatorische beziehungsweise antiinflammatorische Eicosanoide bilden.

Abb. 2 Klassifizierung von Fettsäuren
Eine umfassende Charakterisierung des Fettsäurestatus erfolgt durch eine Fettsäureanalyse, bei der in unserem Labor insgesamt fünfzehn gesättigte, einfach ungesättigte und mehrfach ungesättigte Fettsäuren gemessen werden. Abb. 3 stellt einen Auszug aus einem Fettsäurestatus dar, in dem die Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren dargestellt sind sowie verschiedene Quotienten. Die Quotienten stellen die Relationen verschiedener Fettsäuregruppen zueinander dar und sind hinsichtlich ihrer diagnostischen Relevanz besonders wichtig.

  • Der Quotient Omega-6: Omega-3-Fettsäuren stellt das Verhältnis dieser beiden wichtigen Fettsäuregruppen dar. Nach Angabe der Deutschen Gesellschaft für Ernährung sollte die Aufnahme von Omega-6- zu Omega-3-Fettsäuren in einem Verhältnis von 5:1 stehen. Der Mittelwert in der deutschen Bevölkerung liegt bei 10:1. Wir nehmen also zu viel Omega-6- bzw. zu wenig Omega-3-Fettsäuren auf.
  • Der Quotient AA/EPA: Während Arachidonsäure (AA) Ausgangspunkt für die Bildung proinflammatorischer Eicosanoide ist, ist Eicosapentaensäure (EPA) Ausgangspunkt für die Bildung nicht- beziehungsweise anti-inflammatorischer Eicosanoide. Das Verhältnis dieser beiden Fettsäuren zueinander stellt also einen Biomarker der Entzündungsbereitschaft dar.
  • Der Omega-3-Index ist die Relation der längerkettigen Omega-3-Fettsäuren EPA + DHA zu allen untersuchten Fettsäuren. Niedrige Werte müssen im Sinne eines erhöhten kardiovaskulären Risikos interpretiert werden.

Omega-3-Fettsäuren im Leistungssport

Abb. 3 Teilbefund Fettsäureprofil, Bedeutung der Quotienten
In der Sportmedizin werden insbesondere die anti-inflammatorischen Wirkungen längerkettiger Omega-3-Fettsäuren (EPA und DHA in Form von Fischöl) ausgenutzt. Eine randomisierte, placebokontrollierte Crossover-Studie an Sportlern unter intensivem Laufbandtraining ergab, dass die mit Omega-3-Fettsäuren (Fischöl) supplementierte Gruppe im Gegensatz zur Placebogruppe keinen Anstieg von Entzündungsmarkern wie CRP und TNF- alpha unter der Belastung aufwies (10). In einer weiteren randomisierten doppelblinden Crossover-Studie bei Eliteathleten konnte die trainingsinduzierte Bronchokonstriktion mit Abfall von FEV1 durch Gabe von 5,4 g Fettsäuren für drei Wochen verhindert werden (11). Gleichzeitig wurde der in der Placebogruppe nachgewiesene Anstieg von Entzündungsmarkern wie LTE4, LTB4, TNF-alpha und IL-1-beta in der Verumgruppe nicht festgestellt. Diese Daten zeigen eine ausgeprägt anti-inflamma¬torische Wirkung längerkettiger Omega-3-Fettsäuren bei Leistungssportlern mit einem protektiven Effekt gegenüber einer trainings-induzierten Bronchokonstriktion.

Fazit

Moderne laboranalytische Methoden ermöglichen eine umfassende diagnostische Abklärung von Mikronährstoffdefiziten bei Leistungsportlern, lassen eine gezielte, individuell optimierte Substitution zu und dienen gleichzeitig der Erfolgskontrolle der durchgeführten Substitutionsmaßnahmen. Einer solchen optimierten Mikronährstoffsubstitution dürfte daher die Zukunft gehören im Hinblick auf eine Reduktion der Verletzungshäufigkeit, einer Optimierung des Gesundheitszustandes, einer verbesserten Regeneration und gegebenenfalls auch einer Leistungsoptimierung.

Die Literaturliste können Sie unter info@thesportgroup.de anfordern.

 

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Die Autoren


Dr. rer. nat. Wolfgang Bayer
absolvierte das Studium der Chemie an den Universitäten Freiburg und Tübingen. Seit 1978 in der Leitung des Labors Dr. Bayer, das seit 2012 dem synlab-Verbund angehört, tätig. Gründungsherausgeber der Zeitschrift Ernährung und Medizin. Zahlreiche Publikationen und Bücher.

 


Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Karlheinz Schmidt hat Chemie und Humanmedizin studiert. Er ist Facharzt für Labormedizin und leitender Arzt im Labor Dr. Bayer im synlab-Verbund. Professur für Experimentelle Medizin an der Universität Tübingen. Karlheinz Schmidt ist Gründungsherausgeber der Zeitschrift Ernährung und Medizin.

info@labor-bayer.de

www.labor-bayer.de

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