Tag: 3. April 2016

Unter Lipolyse versteht man hydrolytische Spaltung von Neutralfetten im Fettgewebe. Naturalfett bestellt aus eine Molekül, in dem Glycerin mit 3 Fettsäuren verestert ist (sogenannte Triacylglyceride oder Triglyceride).

Die im Fettgewebe ablaufende Lipolyse kann man in drei Schritte einteilen, wobei in jedem Schritt eine Fettsäure abgespalten wird.

Die aus der enyzmatischen Spaltung entstandenen Fettsäuren werden in das Blut abgegeben. Sie können von der Muskulatur zur β-Oxidation oder von der Leber zur Ketogenese (Bildung von Ketonkörpern im Stoffwechselzustand des Kohlenhydratmangels) aufgenommen und verstoffwechselt werden. Kurzkettige Fettsäuren können sich im Blut frei bewegen, während langkettige an Transportproteine gebunden werden. Das in der Lipolyse entstandene Glycerin wird ebenfalls von der Leber abgebaut und zur Gluconeogenese oder Fettsäuresynthese herangezogen.

Regulation

Die Lipolyse wird maßgeblich durch Insulin und Katecholamine (z. B. Adrenalin und Noradrenalin) gesteuert. Dabei wirkt das Insulin anabol (Hemmung der Lipolyse) und das Adrenalin katabol (Steigerung der Lipolyse). Diese Effekte werden vor allem durch die direkte oder indirekte Beeinflussung des Enzyms hormonsensitive Lipase (HSL) bewerkstelligt.

• Bei steigendem Energiebedarf (z. B. beim Training) ist es im Interesse des Organismus, seine Energiespeicher zu mobilisieren. Es erhöht sich dabei die Katecholaminkonzentrationen im Blutplasma. Katecholamine aktivieren bestimmte katabole Signalwege der Fettzellen. Dieses vermittelt ein intrazelluläres „Hungersignal“ und aktiviert die hormonsensitive Lipase. Die hormonsensitive Lipase reguliert die Freisetzung der Fettsäuren aus dem Fettgewebe.
• Steigt das Angebot an Kohlenhydraten und gewissen Aminosäuren im Blut an, wird Insulin abgegeben. Insulin hemmt durch intrazelluäre Signalwege unter anderem die hormonsensitive Lipase zunehmend, was zu einer Hemmung der Lipolyse führt. Gleichzeitig sorgt Insulin für einen Aufbau an Triacylglycerinen im Fettgewebe.

Welches Supplement helfen kann deine Lipolyse zu erhöhen, erfährst du im nächsten Blog.

Potenzial
Als Potenzial wird die maximale Menge an Sauerstoff bezeichnet, welche der menschliche Körper zu verwerten vermag (VO2max). Der Sauerstoff wird in den Lungen aus der Umgebungsluft ins Blut aufgenommen. Das sauerstoffreiche Blut versorgt dann über das Herz-Kreislauf-System sämtliche Organe mit Sauerstoff. In der Skelettmuskulatur wird in der Folge der Sauerstoff für die Energiebereitstellung in die Muskelzelle aufgenommen. Der Blutfluss im Herz-Kreislauf-System wird massgeblich durch die Pumpleistung des Herzens bestimmt. Diese ergibt sich aus dem Produkt der Herzfrequenz und des Schlagvolumens (Blutvolumen, welches durch einen einzelnen Herzschlag ausgeworfen werden kann). Regelmässiges, intensives Intervalltraining führt zu einer Erhöhung des Schlagvolumens und somit zur Steigerung der Herz-Pumpleistung, wodurch die Herzfrequenz bei submaximalen Belastungen und in Ruhe erniedrigt wird (tiefere Ruheherzfrequenz). In der Folge an diese Anpassung steigt auch VO2max an.
Trainingsherzfrequenz: 90 – 95 % der maximalen Herzfrequenz oder nach Borg 8 – 9

Ausschöpfung
Die Ausschöpfung gibt diejenige Intensität an, welche gerade noch als Ausdauerleistung erbracht werden kann. Gemäss Definition müssen bei dieser Leistung nach einem 10 minütigen Aufwärmen 20 Minuten bei „konstanter Blutlaktatkonzentration“ geleistet werden können (max. Laktat-Steady-State). Die Ausschöpfung bestimmt also, wie stark das Potenzial im Ausdauerbereich ausgeschöpft werden kann (%VO2max). Sie wird oft auch als “anaerobe Schwelle” bezeichnet. Je besser die aerobe Energiebereitstellung (höheres mitochondriales Volumen, bessere Kapillarisierung) ausgebildet ist, desto höher ist die Ausschöpfung. Eine Verbesserung der Ausschöpfung äussert sich dadurch, dass höhere Intensitäten im Ausdauerbereich erbracht werden können.
Trainingsherzfrequenz: 65 – 75 % der maximalen Herzfrequenz oder nach Borg 3 -5

Ermüdungsresistenz
Die Ermüdungsresistenz definiert, wie lange eine beliebige Ausdauerleistung erbracht werden kann (tlim).
Verschiedene Faktoren spielen dabei eine wichtige Rolle:

• Ein gut trainierter aerober Stoffwechsel stellt die langfristige Energiebereitstellung sicher.
• Eine effiziente Thermoregulation verhindert, dass die Körpertemperatur während dem Training zu stark ansteigt und die Leistungsfähigkeit limitiert.
• Je grösser die Glykogenspeicher in der Muskulatur sind, desto länger können intensive Ausdauerbelastungen ausgeführt werden.
• Je besser die Atmungsmuskulatur trainiert ist, desto weniger schnell ermüdet sie während intensiven Ausdauerbelastungen.
• Mentale Aspekte spielen ebenfalls eine mitentscheidende Rolle (wie lange der Belastungsabbruch bei einer ermüdenden Ausdauerbelastung hinausgezögert werden kann).

Trainingsherzfrequenz: 85 – 90 % der maximalen Herzfrequenz oder nach Borg 7 – 8

Dein Coach beratet dich gerne bei der Umsetzung.

Wie bereits dargelegt, führt ein regelmässiges und systematisch absolviertes Herz-Kreislauftraining zu einer Erhöhung der körperlichen Leistungsfähigkeit und bewirkt deutliche Anpassungen im Herz-Kreislaufsystem und in der Arbeitsmuskulatur. Dabei erfolgt die Deckung des bei körperlicher Arbeit ansteigenden Sauerstoffbedarfs über ein ausgeklügeltes Sauerstofftransportsystem. Dieses besitzt mehrere Stufen, wobei auf jeder Stufe unterschiedliche Mechanismen ablaufen und den Sauerstofftransport limitieren können. Ohne hier allzu stark ins Detail zu gehen, sind diese Stufen

1. die Lunge, respektive der pulmonale Gasaustausch,
2. das Herz und das Blut,
3. die Muskelkapillaren und schlussendlich
4. die Mitochondrien.

Komponenten der Sauerstoffaufnahme (Bassett und Howley 2000)

Vereinfacht kann man die Determinanten der Sauerstoffversorgung in eine zentrale und eine periphere Komponente unterteilen (wobei man die erste Determinante, also den pulmonalen Gasaustausch, weglässt, da er bei Gesunden und „auf Meereshöhe“ die Sauerstoffversorgung nicht limitiert). Gemäss dem bereits 1870 von Adolf Fick postulierten Gesetz gilt als zentrale Komponente des Sauerstoffverbrauchs die Herzpumpleistung (wie viele Liter Blut pumpt das Herz pro Minute) und als periphere Komponente die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (wie gross ist der Sauerstoffkonzentrationsunterschied zwischen arteriellem und venösem Blut, oder einfacher: wie viel Sauerstoff „nimmt das Organ aus dem Blut heraus“).

Die Fick’sche Formel lautet folgendermassen (in Klammern die Abkürzungen und Masseinheiten):

Sauerstoffverbrauch (VO2 in ml/min) = Herzminutenvolumen (Q in l/min) x arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (avDO2 in ml/dl)

Das Herzminutenvolumen wiederum errechnet sich als Produkt aus Schlagvolumen (Vs in ml) und Herzfrequenz (fH in Schlägen pro Minute).
Also: wie viel Blut wirft das Herz pro Herzschlag aus x wie häufig schlägt das Herz pro Minute.

Zentral vs. peripher (Fick 1870)

Fassen wir zusammen: Die zentrale Komponente des Sauerstoffverbrauchs hängt von der Herzfrequenz und dem Schlagvolumen ab, die periphere Komponente von der Sauerstoffausschöpfung.

Da sich das Schlagvolumen mit spezifischem Training vergrössert, das Herzminutenvolumen (und auch der Sauerstoffbedarf) aber bei submaximaler Leistung in etwa gleich bleiben, messen wir nach einer Trainingsphase bei gleicher Leistung eine tiefere Herzfrequenz. Es ist somit das Schlagvolumen, welches sich durch Training erhöht (verbesserte Funktionalität der Herzkontraktion und grösserer Herzmuskel). Bei gleich bleibender maximaler Herzfrequenz steigt somit die maximale Blutförderkapazität des Herzens (das maximale Herzminutenvolumen) an. Gleichzeitig sinkt die Ruheherzfrequenz, weil das Herz für den Transport derselben Menge Blut aufgrund des grösseren Schlagvolumens weniger häufig schlagen muss.

Mit Training verbessert sich jedoch nicht nur die zentrale Komponente, sondern auch die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz und somit die Sauerstoffausschöpfung aus dem Blut. Diese Verbesserung findet v.a. aufgrund der verbesserten Kapillarisierung (höheres Kapillarvolumen im Gewebe, z.B. mehr Kapillaren pro Muskelfaser) und des erhöhten mitochondrialen Volumens statt (mehr oder grössere Mitochondrien). In der Peripherie verbessert sich somit die Feinverteilung des Sauerstoffs sowie auch dessen Nutzung.

Interessanterweise können nun die zentrale und die periphere Komponente der Sauerstoffaufnahme mehr oder weniger spezifisch trainiert werden. Anders gesagt existieren Trainingsmethoden, welche die beiden Komponenten relativ selektiv beanspruchen und in der Folge verbessern. Vor diesem Hintergrund ist auch die anfangs gemachte Aussage über den Nutzen von HIIT zu sehen. Um die Trainingsanwendung dieser physiologischen Fakten zu vereinfachen, haben wir das 3-Komponentenmodell der Herz-Kreislaufleistungsfähigkeit entwickelt. Dieses besteht aus den Komponenten Potenzial, Ausschöpfung und Ermüdungsresistenz und ist im Folgenden dargestellt.

Fassen wir zusammen: Die zentrale Komponente des Sauerstoffverbrauchs hängt von der Herzfrequenz und dem Schlagvolumen ab, die periphere Komponente von der Sauerstoffausschöpfung.

Da sich das Schlagvolumen mit spezifischem Training vergrössert, das Herzminutenvolumen (und auch der Sauerstoffbedarf) aber bei submaximaler Leistung in etwa gleich bleiben, messen wir nach einer Trainingsphase bei gleicher Leistung eine tiefere Herzfrequenz. Es ist somit das Schlagvolumen, welches sich durch Training erhöht (verbesserte Funktionalität der Herzkontraktion und grösserer Herzmuskel). Bei gleich bleibender maximaler Herzfrequenz steigt somit die maximale Blutförderkapazität des Herzens (das maximale Herzminutenvolumen) an. Gleichzeitig sinkt die Ruheherzfrequenz, weil das Herz für den Transport derselben Menge Blut aufgrund des grösseren Schlagvolumens weniger häufig schlagen muss.

Mit Training verbessert sich jedoch nicht nur die zentrale Komponente, sondern auch die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz und somit die Sauerstoffausschöpfung aus dem Blut. Diese Verbesserung findet v.a. aufgrund der verbesserten Kapillarisierung (höheres Kapillarvolumen im Gewebe, z.B. mehr Kapillaren pro Muskelfaser) und des erhöhten mitochondrialen Volumens statt (mehr oder grössere Mitochondrien). In der Peripherie verbessert sich somit die Feinverteilung des Sauerstoffs sowie auch dessen Nutzung.

Interessanterweise können nun die zentrale und die periphere Komponente der Sauerstoffaufnahme mehr oder weniger spezifisch trainiert werden. Anders gesagt existieren Trainingsmethoden, welche die beiden Komponenten relativ selektiv beanspruchen und in der Folge verbessern. Vor diesem Hintergrund ist auch die anfangs gemachte Aussage über den Nutzen von HIIT zu sehen. Um die Trainingsanwendung dieser physiologischen Fakten zu vereinfachen, haben wir das 3-Komponentenmodell der Herz-Kreislaufleistungsfähigkeit entwickelt. Dieses besteht aus den Komponenten Potenzial, Ausschöpfung und Ermüdungsresistenz und ist im Folgenden dargestellt.

Fassen wir zusammen: Die zentrale Komponente des Sauerstoffverbrauchs hängt von der Herzfrequenz und dem Schlagvolumen ab, die periphere Komponente von der Sauerstoffausschöpfung.

Da sich das Schlagvolumen mit spezifischem Training vergrössert, das Herzminutenvolumen (und auch der Sauerstoffbedarf) aber bei submaximaler Leistung in etwa gleich bleiben, messen wir nach einer Trainingsphase bei gleicher Leistung eine tiefere Herzfrequenz. Es ist somit das Schlagvolumen, welches sich durch Training erhöht (verbesserte Funktionalität der Herzkontraktion und grösserer Herzmuskel). Bei gleich bleibender maximaler Herzfrequenz steigt somit die maximale Blutförderkapazität des Herzens (das maximale Herzminutenvolumen) an. Gleichzeitig sinkt die Ruheherzfrequenz, weil das Herz für den Transport derselben Menge Blut aufgrund des grösseren Schlagvolumens weniger häufig schlagen muss.

Mit Training verbessert sich jedoch nicht nur die zentrale Komponente, sondern auch die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz und somit die Sauerstoffausschöpfung aus dem Blut. Diese Verbesserung findet v.a. aufgrund der verbesserten Kapillarisierung (höheres Kapillarvolumen im Gewebe, z.B. mehr Kapillaren pro Muskelfaser) und des erhöhten mitochondrialen Volumens statt (mehr oder grössere Mitochondrien). In der Peripherie verbessert sich somit die Feinverteilung des Sauerstoffs sowie auch dessen Nutzung.

Interessanterweise können nun die zentrale und die periphere Komponente der Sauerstoffaufnahme mehr oder weniger spezifisch trainiert werden. Anders gesagt existieren Trainingsmethoden, welche die beiden Komponenten relativ selektiv beanspruchen und in der Folge verbessern. Vor diesem Hintergrund ist auch die anfangs gemachte Aussage über den Nutzen von HIIT zu sehen. Um die Trainingsanwendung dieser physiologischen Fakten zu vereinfachen, haben wir das 3-Komponentenmodell der Herz-Kreislaufleistungsfähigkeit entwickelt. Dieses besteht aus den Komponenten Potenzial, Ausschöpfung und Ermüdungsresistenz und ist im Folgenden dargestellt.

Das Potential

Als Potenzial wird die maximale Menge an Sauerstoff bezeichnet, welche der menschliche Körper zu verwerten vermag (VO2max). Der Sauerstoff wird in den Lungen aus der Umgebungsluft ins Blut aufgenommen. Das sauerstoffreiche Blut versorgt dann über das Herz-Kreislauf-System sämtliche Organe mit Sauerstoff. In der Skelettmuskulatur wird in der Folge der Sauerstoff für die Energiebereitstellung in die Muskelzelle aufgenommen. Der Blutfluss im Herz-Kreislauf-System wird massgeblich durch die Pumpleistung des Herzens bestimmt. Diese ergibt sich aus dem Produkt der Herzfrequenz und des Schlagvolumens (Blutvolumen, welches durch einen einzelnen Herzschlag ausgeworfen werden kann). Regelmässiges, intensives Intervalltraining führt zu einer Erhöhung des Schlagvolumens und somit zur Steigerung der Herz-Pumpleistung, wodurch die Herzfrequenz bei submaximalen Belastungen und in Ruhe erniedrigt wird (tiefere Ruheherzfrequenz). In der Folge an diese Anpassung steigt auch VO2max an.

Die Ausschöpfung

Die Ausschöpfung gibt diejenige Intensität an, welche gerade noch als Ausdauerleistung erbracht werden kann. Gemäss Definition müssen bei dieser Leistung nach einem 10 minütigen Aufwärmen 20 Minuten bei „konstanter Blutlaktatkonzentration“ geleistet werden können (max. Laktat-Steady-State). Die Ausschöpfung bestimmt also, wie stark das Potenzial im Ausdauerbereich ausgeschöpft werden kann (%VO2max). Sie wird oft auch als “anaerobe Schwelle” bezeichnet. Je besser die aerobe Energiebereitstellung (höheres mitochondriales Volumen, bessere Kapillarisierung) ausgebildet ist, desto höher ist die Ausschöpfung.  Eine Verbesserung der Ausschöpfung äussert sich dadurch, dass höhere Intensitäten im Ausdauerbereich erbracht werden können.    

Die Ermüdungsresistenz

Die Ermüdungsresistenz definiert, wie lange eine beliebige Ausdauerleistung erbracht werden kann (tlim). Verschiedene Faktoren spielen dabei eine wichtige Rolle:

• Ein gut trainierter aerober Stoffwechsel stellt die langfristige Energiebereitstellung sicher.    
• Eine effiziente Thermoregulation verhindert, dass die Körpertemperatur während dem Training zu stark ansteigt und die Leistungsfähigkeit limitiert.
• Je grösser die Glykogenspeicher in der Muskulatur sind, desto länger können intensive Ausdauerbelastungen ausgeführt werden.
• Je besser die Atmungsmuskulatur trainiert ist, desto weniger schnell ermüdet sie während intensiven Ausdauerbelastungen.
• Mentale Aspekte spielen ebenfalls eine mitentscheidende Rolle (wie lange der Belastungsabbruch bei einer ermüdenden Ausdauerbelastung hinausgezögert werden kann).

Trainingsanpassungen in allen erwähnten Punkten führen dazu, dass die Dauer, während der eine submaximale Leistung erbracht werden kann, verlängert wird.

Mit dem Meta Training trainierst du diese 3 leistungslimitierenden Komponenten der Ausdauerleistungsfähigkeit gezielt. Lass dich von deinem COACH beraten.

1.   Einleitung

Unabhängig davon, ob es sich um Nervenzellen, die elektrische Impulse übertragen, oder Muskelzellen, die mechanische Arbeit leisten, handelt, benötigt jede Zelle im menschlichen Körper Energie. Diese Energie ist innerhalb der Zellen in Form von Adenosintriphosphat (ATP) gespeichert und wird bei der Aufspaltung von ATP in Adenosindiphosphat (ADP) und freies Phosphat (P_i) frei. Da nur ein sehr begrenzter Vorrat an ATP in den Muskeln gespeichert wird, muss ständig für Nachschub gesorgt werden, indem ATP aus ADP und P_i regeneriert wird. Diese Regeneration erfolgt über 3 verschiedene Systeme, welche in ihrer Ausprägung auf die Eigenschaften der Muskelfasern (im Wesentlichen die MyHC-Isoform, „also den Muskelfasertyp“) abgestimmt sind. Die Systeme sind

• das phosphagene System (höchste metabolische Leistung aber geringste Kapazität
• das glykolytische System (niedrigere metabolische Leistung aber höhere Kapazität als das phosphagene System)
• die mitochondriale Atmung (niedrigste metabolische Leistung, jedoch mit Abstand grösste Kapazität)
  

2.   Das phosphagene System

Die ATP-Resynthese über das phosphagene System findet im Zellplasma statt und umfasst zwei chemische Reaktionen, über welche die Muskelfaser relativ schnell ATP rückgewinnen kann (Kreatinkinase- und Adenylatkinase-Reaktion). 85% der ohnehin bescheidenen Systemkapazität sind durch die Grösse der intrazellulären Phosphokreatin-Speicher (PCr) limitiert, 15% entfallen auf die Energiegewinnung durch die Adenylatkinase-Reaktion.

• Die Kreatinkinase (Enzym) katalysiert die Reaktion von ADP und PCr zu ATP und Kreatin (Kreatinkinase-PCr-System)
• Die Adenylatkinase (Enzym) lässt aus 2 Teilen ADP 1 Teil ATP und 1 Teil AMP (Adenosinmonophosphat) entstehen

AMP und dessen Abbauprodukte spielen als intrazelluläre Signalmoleküle eine zentrale Rolle. Beispielsweise stimuliert AMP indirekt den Transport von Glucose und Fettsäuren in die Muskelzellen sowie die Verstoffwechslung dieser Energieträger in den Mitochondrien. Zudem stimuliert es indirekt die Aufspaltung von Glycogen. Schlussendlich steht es im Zusammenhang mit der mitochondrialen Biogenese und die intrazellulären Konzentrationen von ADP und Kreatin stimulieren die mitochondriale Atmung. Somit beeinflussen die Abbauprodukte der ATP-Aufspaltung und die Komponenten des phosphagenen Systems direkt die beiden anderen Energiebereitstellungssysteme. Da das phosphagene System bereits von Beginn weg von den anderen beiden Systemen unterstützt wird, kann es über 20 s lang massgeblich zur Energiebereitstellung beitragen. Wäre es auf sich alleingestellt, wären die PCr-Speicher bereits nach 10 s erschöpft. Mithilfe des phosphagenen Systems puffern wir im Alltag schnelle und kurzzeitige Änderungen des ATP-Bedarfs (z. B. sich von einem Stuhl erheben, vom Gehen zum Sprinten, etc.) ab. Das phosphagene System ist in den Typ II im Vergleich zu den Typ I Muskelfasern besonders gut ausgeprägt.

3   Das glykolytische System

Das glykolytische System umfasst den biochemischen Prozess der Glykolyse. Diese findet wie die Prozesse des phosphagenen Systems im Zellplasma statt. Ausgangspunkt der Glykolyse ist

Glucose-6-phosphat, welches sowohl aus freier Glucose (Blutzucker aus Nahrungsaufnahme, aufgespaltenem Leberglycogen oder Gluconeogenese in der Leber aus Aminosäuren), oder aus dem direkten Abbauprodukt von Muskelglycogen stammen kann. Wie auch das phosphagene System, ist das glykolytische System in den Typ II Muskelfasern besser als in den Typ I Muskelfasern ausgeprägt, wobei die Typ II Muskelfasern auch über grössere Glycogenspeicher als die Typ I Muskelfasern verfügen und besser Glycogen aufspalten können. Typ II Muskelfasern sind somit darauf ausgelegt, ATP via glykolytisches System „aufzubereiten“. Intensive Muskelbeanspruchungen wie z.B. Muskeltraining führen deshalb dazu, dass aufgrund der Rekrutierung der grossen motorischen Einheiten primär die Glycogenspeicher der Typ II Muskelfasern entleert werden, während Ausdauertraining vorwiegend die Glycogenspeicher der Typ I Fasern entleert.

Am Ende der 10 Schritte der Glykolyse steht das Molekül Pyruvat. Dieses kann nun entweder im Zellplasma zu Lactat umgewandelt oder in den Citratcyklus in den Mitochondrien eingeschleust werden.

Wird das aus der Glykolyse stammende Pyruvat zu Lactat umgewandelt, so spricht man von anaerober Glykolyse. Dies, nicht weil kein Sauerstoff vorhanden wäre, sondern weil bei diesen Reaktionen ganz einfach kein Sauerstoff benötigt wird. Die Umwandlung von a) Pyruvat zu Lactat und b) umgekehrt wird durch unterschiedliche Formen des Enzyms Lactat-Dehydrogenase katalysiert, wobei beispielsweise in Typ II Muskelfasern a) und in Typ I Muskelfasern b) vorherrscht. Vereinfacht gesagt, produzieren also die glykolytischen Muskelfasern Lactat und geben dieses ans Blut ab. In der Folge nehmen die oxidativen Muskelfasern das Lactat auf, bauen es zu Pyruvat um und oxidieren dieses. Auch andere Organe nehmen Lactat aus dem Blut auf und verwenden das energiereiche Molekül als Ausgangsstoff für Stoffwechselprozesse (Leber: Gluconeogenese und Energieproduktion; Herz, Gehirn, Nieren: Energieproduktion). Lactat ist somit entgegen der weit verbreiteten Meinung kein Abfallprodukt des anaeroben Stoffwechsels. Es gelangt über spezifische Transporter immer in Kombination mit einem Proton aus der glykolytischen Muskelzelle ins Blut (auch die Aufnahme in die oxidativen Muskelfasern erfolgt über Transporter).

Wird das Pyruvat nicht zu Lactat umgewandelt, gelangt es ins Mitochondrium und wird via Pyruvat-Dehydrogenase zu Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) umgewandelt. Acetyl-CoA stellt den Ausgangsstoff für die aerobe Energiebereitstellung im Mitochondrium dar. Deshalb spricht man in diesem Fall von aerober Glykolyse („unter Gebrauch von Sauerstoff“, nicht „bei Vorhandensein von Sauerstoff“). Zusätzlich zur Herstellung von Acetyl-CoA aus Pyruvat kann Acetyl-CoA in den Mitochondrien auch über den Prozess der β-Oxidation aus Fettsäuren hergestellt werden. Die Fettsäuren gelangen aus dem Blut via Fettsäuretransporter in die Muskelfasern, wobei Typ I Muskelfasern besser mit diesen Transportern als Typ II Muskelfasern ausgestattet sind. Im Zellplasma der Muskelfasern werden die Fettsäuren aktiviert und daraufhin in die Mitochondrien transportiert. Zu diesem Zweck werden Sie kurzfristig an Carnitin gebunden. Carnitin nimmt daher im Fettstoffwechsel die Rolle eines Shuttles ein. Ohne Carnitin könnte kein Fett verstoffwechselt werden. Weiter puffert Carnitin Acetyl-CoA ab, sofern bei hoher Muskelbeanspruchung mehr Acetyl-CoA entsteht, als kurzfristig in den Citratzyklus eingespeist werden kann. Ein Rückstau an Acetyl-CoA hemmt die Oxidation von Fettsäuren und erhöht die Produktion von Lactat.

4   Die mitochondriale Atmung

Im Inneren der Mitochondrien entsteht nun aus den aktivierten Fettsäuren via β-Oxidation Acetyl-CoA. Dieses wird nun im Citratzyklus genauso wie das Acetyl-CoA aus Pyruvat weiterverstoffwechselt und im Endeffekt aus ADP und P_i ATP regeneriert. Im Citratzyklus entstehen aus Acetyl-CoA Kohlendioxid (CO₂; diffundiert ins Blut und wird über die Lungen abgeatmet) und Reduktionsäquivalente

(Moleküle, die Wasserstoff- und/oder Elektronen übertragen). Die Reduktionsäquivalente wandern dann entlang der inneren Mitochondrienmembran von Proteinkomplex zu Proteinkomplex und werden schlussendlich auf Sauerstoff übertragen, wobei Wasser und Wärme freigesetzt wird. Bei diesem komplexen Vorgang entsteht ein elektrochemisches Potenzial, dessen Energie für die ATP-Resynthese benutzt wird. Der mitochondriale Sauerstoffverbrauch bestimmt somit den Sauerstoffbedarf des Körpers.

Allgemeine Informationen

Energie(-bereitstellung) ist eine Grundlage des Lebens. Damit der Körper einwandfrei funktioniert, muss eine ausreichende Energiezufuhr über die Ernährung sichergestellt sein. Die Angabe des Energiegehalts der Nahrung erfolgt in Joule (J) bzw. Kilojoule (kJ). Um zu grosse Werte bei der Angabe in Joules zu vermeiden, kürzt man diese gerne ab: 1’000’000 J = 1000 kJ = 1 Megajoule (MJ). Der Gebrauch der Einheit „Kalorie“ bzw. „Kilokalorie“ ist veraltet und heute weltweit nicht mehr gestattet, in der Schweiz besteht das Verbot sogar seit 1977. Von der veralteten Kalorie in Joule umzurechnen ist sehr einfach, man multipliziert die Kalorienangaben ungefähr mit vier.  Umgekehrt teilt man Joule-Angaben durch vier um Kalorienangaben zu erhalten (ganz genau sind die Faktoren: 1kJ = 0.24 kcal bzw. 1 kcal = 4.18 kJ).

Energielieferanten

Kohlenhydrate, Fette und Proteine sind die drei Nährstoffe, welche als Energieträger für den gesunden Menschen von Bedeutung sind. Ein zusätzlicher Energielieferant ist Alkohol, wobei jedoch seine mengenmässige Bedeutung im gesunden Menschen nicht hoch ist. Nachfolgend ist der Energiegehalt der verschiedenen Nährstoffe aufgelistet.

In der Literatur finden sich nach wie vor unzählige (meistens fragliche) Verhältnisse in Bezug auf die Verteilung der Energielieferanten in der Ernährung. Diese Empfehlungen richten sich in der Regel an körperlich moderat aktive Menschen und lehnen sich häufig an die lange Zeit „gültigen“ Empfehlungen zur Reduktion des Fettanteils (v.a. gesättigte Fettsäuren) an. Gleichsam beinhalten diese Empfehlung nicht selten relativ tiefe Proteinmengen, welche sich am effektiven Bedarf von inaktiven Menschen orientieren. Dabei wird nicht berücksichtigt, dass auch höhere Mengen an Protein problemlos oder gar sinnvoll sein und biologische Wirkung entfalten können. Empfehlungen mit tiefen Fett- und Proteinmengen führen automatisch zu einer hohen Kohlenhydratzufuhr. Viele Ernährungsorganisationen unterstützen deshalb trotz gegensätzlichen Studiendaten nach wie vor kohlenhydratreiche und fettarme Ernährungsweisen. Dies, obwohl es unterdessen solide Evidenz dafür gibt, dass die Zufuhr von Kohlenhydraten bei körperlich Inaktiven gesenkt und die Protein- und Fettzufuhr erhöht werden werden sollte.

Die aktuelle Empfehlung zur Energiezufuhr für gesunde Erwachsene mit geringer körperlicher Aktivität nach DACH (Referenzwerte für den deutschsprachigen Raum) sowie eine alternative Makronährstoffverteilung gemäss aktuell diskutierten Tendenzen in der Ernährungswissenschaft ist nachfolgend aufgelistet.

Im Gegensatz zu inaktiven Menschen benötigen Sportlerinnen und Sportlern je nach ausgeübter Sportart eine erhöhte Kohlenhydratzufuhr, wobei diese bei sportlich aktiven Menschen keine gesundheitlichen Risiken birgt.

Energieangaben: relativ oder absolut?

Die meisten Ernährungs- und Gesundheitsorganisationen geben die Empfehlungen für die Zufuhr der Makronährstoffe als % der Gesamtenergiezufuhr an. Solange die Zielgruppe der Empfehlung einen homogenen Energieverbrauch aufweist, sind solche Angaben umsetzbar. Für Sportlerinnen und Sportler machen aber relative Angaben in % der Gesamtenergiezufuhr aber wenig Sinn. Denn der Energiebedarf im Sport kann in Abhängigkeit der Sportart und des Leistungsniveaus stark variieren. Aus diesem Grund arbeiten die Empfehlungen in der Sporternährung mit absoluten Werten, also g des Nährstoffes pro kg Körpermasse, wobei auch hier die Praxistauglichkeit eingeschränkt ist (besser ist die Arbeit mit Lebensmittelyramiden). Absolute Werte sind nachfolgend dargestellt.

Energiebedarf

Etwas vereinfacht dargestellt machen der Grundumsatz und der Energiebedarf für körperliche Aktivität gemeinsam den gesamten Energiebedarf aus. Der Grundumsatz entspricht der minimal benötigten Energiemenge zur Aufrechterhaltung aller lebensnotwendigen Stoffwechselfunktionen (auch Verdauung = „thermogener Effekt der Nahrung) eines gesunden Menschen, der sich seit mindestens acht Stunden in absoluter Ruhe befindet, wach ist und seit 10 bis 12 Stunden nichts gegessen hat. Der Arbeitsumsatz widerspiegelt dem Energieverbrauch durch körperliche Arbeit und hängt von der Art der Arbeit, der Intensität und der Aktivitätsdauer ab. Zusätzlich hängt der Gesamtenergieumsatz auch mit verschiedenen Faktoren wie bspw. Wachstum, Schwangerschaft, Stillzeit, Verhalten, Krankheit, Stress oder Umwelt zusammen.

Der Grundumsatz

Bei körperlich wenig aktiven Personen macht der Grundumsatz den grössten Teil des gesamten Energieverbrauchs aus (ca. 60%). Er wird von verschiedenen Faktoren wie bspw. Geschlecht, Alter, Körpermasse und -oberfläche oder Genetik bestimmt, wobei bei der Körpermasse vor allem die fettfreie Körpermasse entscheidend ist (ein grosser Teil des Energieverbrauchs in der fettfreien Masse wird für die Muskelproteinsynthese benötigt). Im Alter nimmt die fettfreie Körpermasse ab. Da Männern über mehr Muskelmasse als Frauen verfügen, ist deren Grundumsatz rund 10% tiefer als bei Männern. Es existieren zwar viele Formeln zur Berechnung des Grundumsatzes, sie nähern sich jedoch nur grob an den tatsächlichen Grundumsatz an (individuelle Abweichungen davonliegen bei -30 bis +40%). Einzig eine Messung des Grundumsatzes mittels Kalorimetrie führt zu einem sicheren Resultat.

Der Arbeitsenergieverbrauch

Energie wird bei jeder körperlicher Aktivität (jede Muskelkontraktion) benötigt. Bei einer berufstätigen Person, die lange sitzt und sich in der Freizeit wenig bewegt, macht dieses geringe Aktivitätsniveau etwa 20 bis 30% des Grundumsatzes aus (zusätzlicher Energieverbrauch zum Grundumsatz). Da der Gesamtenergiebedarf als Mehrfaches des Grundumsatzes ausgedrückt werden kann, multipliziert man den Grundumsatz bei inaktiven Personen mit 1.2, resp. 1.3 (100 % Grundumsatz plus 20-30% für die körperliche Aktivität). Dieser Faktor wird als Physical Activity Level (PAL) bezeichnet. Eine Übersicht mit PAL-Werten ist unten dargestellt.

Energiebilanz

Die Energiebilanz entspricht der Differenz zwischen Energieaufnahme und –verbrauch. Sind Energieaufnahme und -verbrauch gleich hoch, so spricht man von einer Nullbilanz oder von einer ausgeglichenen Energiebilanz. Über einen längeren Zeitraum führt eine positive Bilanz zu einer Gewichtszunahme, da der Überschuss an Energie zwingendermassen im Körper gespeichert wird. Umgekehrt führt eine langfristig negative Energiebilanz zu einer Abnehme der Körpermasse. Die wesentlichen Beeinflusser der Energiebilanz sind somit die Nahrungsaufnahme und der Energieverbrauch. Da jedoch auch die Verteilung der Energieträger einen Einfluss auf den Energieverbrauch hat, scheint auch die Art der Zufuhr eine (kleine) Rolle zu spielen.

Energiebedarf für den Sport

Angenäherte Werte für unterschiedliche Sportarten und –intensitäten finden sich unter https://sites.google.com/site/compendiumofphysicalactivities/.

Energiespeicher

Der Körper kann Energie nur in Form von Fetten oder Kohlenhydraten speichern. Fett stellt dabei für den Körper die ideale Speichersubstanz dar. Es kann auf kleinstem Raum viel Energie speichern, da Fett erstens mehr als doppelt so viel Energie pro Gramm als Kohlenhydrate enthält und zudem nahezu wasserfrei gelagert werden kann. Bei der Speicherung der Kohlenhydrate muss fast das Doppelte des Speichergewichts an Wasser mit eingelagert werden. Zudem sind die Kohlenhydratspeicher sehr begrenzt. 

Allgemeine Informationen

Auch Nahrungsbestandteile, die der menschliche Körper nicht verdauen kann, können der Gesundheit nutzen. Hielt man Nahrungsfasern (Ballaststoffe) früher für wertlos und überflüssig, gehören diese natürlichen Quellstoffe aus heutiger Sicht zur gesunden Ernährung dazu. Nahrungsfasern sind Substanzen in pflanzlichen Lebensmitteln, die der menschliche Dünndarm nicht verwerten kann. Weil körpereigene Enzyme diese Substanzen nicht abbauen können, werden diese unverdaut mit dem Stuhl wieder ausgeschieden. (Nur im Dickdarm können Darmbakterien diese Substanzen in geringen Mengen umsetzen, die freiwerdenden Abbauprodukte, z.B. kurzkettige Fettsäuren, können vom Menschen resorbiert und verwertet werden. Trotzdem ist der Energiegewinn durch Nahrungsfasern schon aufgrund der geringen zugeführten Menge zu vernachlässigen. Wichtiger ist das Aufquellen der im Darm verbliebenen Nahrungsfasern, wodurch die Peristaltik, also die Darmbewegung, angeregt und damit der Transport des Darminhalts gefördert wird. Bei allen Nahrungsfasern handelt es sich um Gerüst- oder Stützsubstanzen von Pflanzen. Dazu gehören sowohl Polysaccharide (z.B. Zellulose, Hemizellulose), als auch Lignin, Pektin, Agar-Agar und Guar.

Nahrungsfaserreiche Lebensmittel

Nahrungsfasern kommen bei den Westeuropäern viel zu kurz: Die Menschen in den westlichen Industrienationen ernähren sich meist von zu viel gereinigtem Weizenmehl und essen zu wenig Obst, Gemüse und Vollkornprodukte. 18 bis 20 g Ballaststoffe nimmt der Deutsche durchschnittlich am Tag zu sich. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt jedoch, täglich mindestens 30 g Ballaststoffe über nahrungsfaserreiche Lebensmittel aufzunehmen! Um diesen Bedarf zu decken, sollten nahrungsfaserreiche Lebensmittel fester Bestandteil des täglichen Speiseplans sein. Dazu gehören Leinsamen- und Vollkornbrot sowie Erbsen, Linsen, Bohnen, Sprossen und Rosenkohl. Auch Vollkornnudeln, Vollkornzwieback, Früchtebrot, Back und Beerenobst sind reich an Ballaststoffen. 30 g Nahrungsfasern stecken beispielsweise in etwa 350 g Vollkornbrot. Wer täglich ein bis zwei Stück Obst (möglichst mit Schale) isst, eine Portion Salat von ungefähr 75 g und etwa 200 g Gemüse, hat seinen Tagesbedarf an Nahrungsfasern gedeckt.

Wirkung

Hinsichtlich ihrer Wirkung unterscheiden Ernährungswissenschaftler lösliche von unlöslichen Nahrungsfasern: Lösliche Nahrungsfasern wie Guar, Pektin und Agar-Agar sind besonders in Obst und Gemüse sowie in Hafer enthalten. Im Dickdarm binden sie sich an Gallensäuren, die dadurch mit dem Stuhl ausgeschieden werden. Um neue Gallensäuren zu bilden, verwertet der Körper Cholesterin und folglich sinkt der Cholesterinspiegel im Blut. Außerdem entstehen beim bakteriellen Abbau dieser Nahrungsfasern im Dickdarm bestimmte Spaltprodukte, welche die Cholesterinsynthese in der Leber hemmen. Gerade bei der Ernährung von Diabetikern spielen lösliche Nahrungsfasern eine wichtige Rolle: Nach einer Mahlzeit verhindern sie ein zu rasches Ansteigen der Blutzuckerwerte. Unlösliche Nahrungsfasern wie Lignin, Zellulose und Hemizellulose stecken vor allem in den Randschichten von Getreidekörnern, also in Vollkorngetreide und Vollkornprodukten. Im Dickdarm binden sie Wasser und quellen auf. Zusätzlich bilden sie die Nahrungsgrundlage der Bakterien im Darm, die sich vermehren können und große Mengen an Stoffwechselprodukten herstellen. Auf diese Weise füllt sich der Darm und das wiederum regt die Darmbewegung an. Der Stuhl wird insgesamt lockerer und schneller ausgeschieden. Nahrungsfaserreiche Ernährung fördert eine geregelte Verdauung, senkt das Dickdarmkrebsrisiko leicht und schützt so vor einer Reihe weiterer Erkrankungen des Enddarms (z.B. Hämorrhoiden). Nachteilig kann sich möglicherweise auswirken, dass Nahrungsfasern die Aufnahme von Mineralstoffen in den Körper hemmen. Wer sich mit Vollkornprodukten ernährt, dessen Körper erhält normalerweise trotzdem mehr als genug Mineralstoffe.

Allgemeine Informationen

Kohlenhydrate, zu denen u. a. Zucker und Stärke gehören, sind nicht essentiell, können also vom Körper selbst (z. B. aus Aminosäuren) hergestellt werden. Sie dienen als am leichtesten verfügbare Energiequelle. Ihr Energiegehalt liegt wie jener der Eiweisse bei 17 kJ/g (= 4 kcal/g). Kohlenhydrate machen den weitaus grössten Anteil der organischen Materie auf der Erdoberfläche aus. Kohlenhydrate bestehen also wie die Fette aus den elementaren Bausteinen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) (Verhältnis 1:2:1). Sie sind aber wasserlöslich. Im Gegensatz zu den Eiweissen haben sie keinen Stickstoffanteil (N).

Je nach Anzahl der Zuckerbausteine unterscheidet man die Einfachzucker (Monosaccharide), die Mehrfachzucker (Oligosaccharide) aus zwei bis neun Einfachzuckereinheiten und die Vielfachzucker (Polysaccharide). Von den Mehrfachzuckern sind die Zweifachzucker (Disaccharide) aus zwei Zuckereinheiten ernährungsphysiologisch besonders wichtig.

Zu den Einfachzuckern gehören Glukose, Fruktose, Galaktose, sie sind z.B. in Obst und in Honig enthalten. Sie stellen die Einzelbausteine für die Zwei- und Mehrfachzucker dar. Zu den Zweifachzuckern gehört z.B. der Milchzucker (Laktose) aus je einem Molekül Glukose und einem Molekül Galaktose, für den bei manchen Menschen besonders im asiatischen Raum eine Unverträglichkeit besteht. Auch der z.B. in Bier enthaltene Malzzucker (Maltose) aus zwei Glukosemolekülen sowie der im handelsüblichen Haushaltszucker enthalte Rohr- oder Rübenzucker (Saccharose) aus Glukose und Fruktose sind Zweifachzucker. Die Vielfachzucker (Polysaccharide) schliesslich stellen die Speicherform von Zucker im Organismus dar. Es handelt sich um hochkomplexe Moleküle aus z.T. über 1000 Einfachzuckerbausteinen. In Pflanzen wie Kartoffeln, Reis und Getreide befindet sich dabei im „Zuckerspeicher“ die Stärke, im tierischen und menschlichen Organismus Glykogen, welches deshalb oft auch als „tierische Stärke“ bezeichnet wird.

Kohlenhydrate in Nahrungsmitteln

Kohlenhydrate sind fast nur in pflanzlichen Nahrungsmitteln zu finden. Einfachzucker wie Glukose, Fruktose und Galaktose sind v.a. in Obst, Honig und Milchprodukten enthalten. Wichtige in der Nahrung enthaltene Zweifachzucker sind der Milchzucker (Laktose), der z.B. im Bier befindliche Malzzucker (Maltose) und der Rohr- oder Rübenzucker (Saccharose), welcher den handelsüblichen Haushaltszucker darstellt. Komplexe Vielfachzucker finden sich in Form von Stärke vor allem in Kartoffeln, Reis und Getreide. Viele Nahrungsfasern (Ballaststoffe wie z. B. Zellulose, s. u.) gehören ebenfalls zu den Kohlenhydraten.

Verdauung und Aufnahme

Kohlenhydrate nimmt man nur in Form von Monosacchariden (Glucose, Fructose und Galactose) im Dünndarm auf. Deswegen werden vorher alle grösseren Kohlenhydrat-Komplexe in diese drei Monosaccharide aufgespalten. Dies erfolgt im Dünndarm mit Hilfe von Enzymen, die aus der Bauchspeicheldrüse stammen. Das sind körpereigene Katalysatoren, welche jede bio- chemische Reaktion steuern. Einmal aufgenommen, werden Galactose und Fructose zum grössten Teil in der Leber zu Glucose umgebaut, während Glucose direkt dem Stoffwechsel dient. Die Körperzellen nehmen einen Teil der Glucose auf, bauen ihn ab und speichern die verbleibenden Teile in Form von Glycogen in Muskeln und Leber, wo sie erst später zur Energiegewinnung gebraucht werden.

Funktionen im Körper

Kohlenhydrate können in geringer Menge im Körper gespeichert werden. Die Kohlenhydrate stellen die am leichtesten zugängliche Energiequelle für den Körper dar. Dabei werden Einfachzucker mit Hilfe des Sauerstoffs der Luft oxidiert („verbrannt“), wobei Energie in Form von Wärme und Kraft freigesetzt wird. Der Körper speichert Kohlenhydrate bei einem Überangebot in der Nahrung in Form des wasserlöslichen Vielfachzuckers Glykogen, dem Gegenstück zum pflanzlichen Speicherstoff Stärke. Die Hauptspeicherorte sind dabei die Leber und der Muskel. Das Glykogen der Leber (ca. 150 g) dient dabei in erster Linie der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels, das Muskelglykogen (200-300 g) als Energiereserve. Ist man während einer kurzen bis mittleren Dauer, also etwa einem Bereich von bis zu zwei Stunden, intensiv körperlich aktiv, sind gefüllte Glycogenspeicher von tragender Bedeutung. Diese sind jedoch bei grosser Aktivität nach kurzer Zeit aufgebraucht und deshalb müssen die Glycogenspeicher täglich wieder aufgefüllt werden. Nur so können regelmässige und intensive Aktivitäten erbracht werden. Die empfohlene Zufuhr an Kohlenhydraten aufzunehmen ist im Sport also äusserst wichtig.

Der Körper versucht den Blutzucker (Menge von Einfachzucker im Blut) in engen Grenzen konstant zu halten, um die Energieversorgung der Zellen sicherzustellen. Ein Beispiel für eine Störung dieses Regulationsmechanismus ist die Zuckerkrankheit Diabetes mellitus. Betroffene müssen deshalb die Kohlenhydratmengen, die sie zu sich nehmen, kontrollieren.

Bedarf

Kohlenhydrate sind ein wichtiger Grundnahrungsstoff, wobei sie rein mengenmässig gesehen den Hauptteil unserer Ernährung darstellen: 50 bis 60 % des täglichen Energiebedarfs sollten den Fachgesellschaften nach durch Kohlenhydrate gedeckt werden. Besser als eine solche prozentuale Angabe ist jedoch die Empfehlung in Absolutzahlen wie beim Protein in Gramm pro kg Körpergewicht täglich. Wie viele Kohlenhydrate täglich zugeführt werden müssen, hängt stark von der körperlichen Aktivität ab. Ist diese gering, wird für einen gesunden Erwachsenen eine Tagesmenge von 3-4 g pro kg Körpergewicht empfohlen. Mit jeder Stunde an intensiver körperlicher Aktivität nimmt die empfohlene Menge um etwa 1g pro kg KM bis zu einem Maximum von 10 g pro kg Körpergewicht, z. B. bei Triathleten auf Spitzenniveau zu.

Fehlversorgung

Eine zu geringe Kohlenhydratzufuhr kann in gewisser Weise durch Nahrungsfette ausgeglichen werden. Fehlen sowohl Kohlenhydrate als auch Fette als Energielieferanten, so wird Eiweiss anstelle der normalen Energieträger abgebaut. Länger andauernde Mangelzustände können so z.B. zum Abbau von Muskulatur führen. Eine ausreichende Kohlenhydratzufuhr hat hingegen eine eiweisssparende Wirkung.

Übermässige Kohlenhydratzufuhr hingegen wird auf Dauer, wenn die normale Speicherform ausgeschöpft ist, also die Glykogenvorräte aufgefüllt sind, in Körperfett umgewandelt und im Fettgewebe gespeichert. Gewichtszunahme ist die Folge.

Allgemeine Informationen

Fette werden auch Lipide genannt. Mit einer Energiedichte von 38 kJ/g (= 9 kcal/g) ist Fett der wichtigste Energielieferant und -träger. Fette bestehen wie die Kohlenhydrate aus den elementaren Bausteinen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O), im Gegensatz zu den Eiweissen haben sie keinen Stickstoffanteil (N). Bei den Nahrungsfetten handelt es sich in erster Linie um Triacylglycerole und Cholesterin. Fette sind nicht wasserlöslich. Die Triacylglycerole machen den Grossteil aller Nahrungsfette aus und bestehen aus Glyzerin, einem dreiwertigen Alkohol, und Fettsäuren, wobei jeweils drei Fettsäuren mittels Veresterung einem Molekül Glyzerin angelagert sind. Sie sind das Speicherfett, welches die Depots im Körper auffüllt und auch im Pflanzenöl oder an Fleischstücken zu sehen ist.

Jedes dieser Fette wird durch eine unterschiedliche Fettsäurezusammensetzung charakterisiert. Fettsäuren sind organische Säuren (Kohlenwasserstoffverbindungen), die man aufgrund der Länge der Kohlenstoffkette in kurz-, mittel- und langkettige Fettsäuren einteilen kann.  Zum anderen unterscheidet man anhand der Anzahl von Doppelbindungen in der Fettsäurekette zwischen gesättigten Fettsäuren, die keine Doppelbindung aufweisen (z.B. Stearinsäure, Palmitinsäure), und einfach bzw. mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit einer (z.B. Ölsäure) oder mehr (z.B. Linolsäure) Doppelbindungen. Mit steigender Anzahl von Doppelbindungen steigt die Reaktionsfreudigkeit des Stoffes, da die Bindungsmöglichkeiten nicht alle genutzt werden.

Dies ist auch der Grund dafür, weshalb Fette mit einem grossen Anteil reaktionsfreudiger ungesättigter Fettsäuren schneller verderben („ranzig“ werden). Auch gesättigte Fettsäuren werden dem Kör- per über die Nahrung zugeführt oder von diesem selbst gebildet. Sie wandern normalerweise schnell ins Fettdepot. Bei einer erhöhten Fettzufuhr (gesättigte Fettsäuren) verschlechtern sich die Blutfettwerte und das Risiko von Gefässkrankheiten und Diabetes Typ II wird erhöht. Die Trans-Fettsäuren besitzen sogar ein noch grösseres negatives Potential als die gesättigten Fettsäuren. Einfach und mehrfach ungesättigte Fettsäuren lagern ebenfalls im Fettdepot, gelten jedoch im Rahmen des Fettabbaus als leichter zu mobilisieren.

Einfach ungesättigte  Fettsäuren  lagern ebenfalls im Fettdepot, mehrfach ungesättigte Fettsäuren jedoch nicht.

Essentielle Fettsäuren

Einige der mehrfach ungesättigten Fettsäuren wie die Linolsäure und die Eicosapentaensäure (EPA) sowie Docosahexaensäure (DHA) bzw. deren Vorstufe alpha-Linolensäure können vom menschlichen Organismus nicht selber synthetisiert, müssen also mit der Nahrung zugeführt werden. Man spricht daher von essentiellen Fettsäuren.

Der Körper ist in der Lage aus diesen Fettsäuren so genannte Gewebshormone (Eicosanoide) zu synthetisieren. Hierbei handelt es sich um Mediatoren mit vielfältigen Wirkungen u. a. auf Blutdruck, Hormonhaushalt, Entzündungsprozesse, Immunsystem, Blutplättchenverklumpung und Kreislauf sowie als Vermittler bestimmter Hormonwirkungen („second messenger“).

Vorkommen

Wichtige Fettlieferanten sind Öle, Milch und Milchprodukte, Butter, Margarine, Fleischwaren und Nahrungsmittel mit so genanntem verstecktem Fett wie etwa Süssigkeiten. Der Fettanteil bei (Muskel)Fleisch ist hingegen gering und ausser dem sichtbaren enthält es kaum Fett.

Es ist nicht sinnvoll die Fette und Fettsäuren anhand ihres pflanzlichen oder tierischen Ursprungs zu beurteilen, die Art der Fettsäure zu bestimmen ist viel entscheidender. Grund: Während die Fette tierischen Ursprungs in der Regel hauptsächlich gesättigte und einfach ungesättigte Fettsäuren enthalten, findet man bei bestimmten Pflanzen aber auch bei Fisch grosse Anteile mehrfach ungesättigter Fettsäuren. Darüber hinaus kann man nach der Zustandsform zwischen flüssigen (z.B. Öle), halbfesten (z.B. Butter, Schmalz) und festen Fetten (z.B. Kernfett, Talk) unterscheiden. Allgemein gilt: Flüssige Fette haben einen hohen Anteil an kurzkettigen und ungesättigten Fettsäuren, feste hingegen weisen einen grossen Anteil langkettiger und gesättigter Fettsäuren auf. Schliesslich kann man unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitung zwischen naturbelassenen Nahrungsfetten wie beispielsweise kaltgepressten Ölen aus Disteln oder Oliven und bearbeiteten Nahrungsfetten unterscheiden. Zu letzteren gehören raffinierte Fette wie Speiseöl oder gehärtete Fette wie beispielsweise Erdnuss- oder Kokosfett.

Cholesterol dient als Baustoff der Zellwände, im Nervensystem und von Hormonen. Ist die Sonneneinstrahlung auf die Haut gross, bildet sich aus Cholesterol Vitamin D. Gemäss heutigem Wissensstandards wird der Einfluss von Nahrungscholesterol auf Blutfette und -cholesterol als nicht sehr stark eingeschätzt. Eine zu hohe Zufuhr an gesättigten und Trans-Fettsäuren haben einen weitaus grösseren negativen Einfluss. Cholesterol ist fast nur in tierischen Nahrungsmitteln enthalten. Es wird eine Tageszufuhr von unter 300 mg empfohlen.

Verdauung, Aufnahme und Funktionen im Körper

In grossen Mengen werden die Triacylglycerole nur im Dünndarm verdaut. Dort werden sie durch Enzyme der Bauchspeicheldrüse gespalten, bis zuletzt einzelne Fettsäuren und Restteile der Fette für die Aufnahme bereit stehen. Langkettige Fettsäuren und freies Nahrungscholesterin werden hingegen mit Hilfe der Gallensäuren in die Darmzellen aufgenommen. Aus den einzelnen Bruchstücken werden dort wieder Triacylglycerole hergestellt, welche dann zusammen mit Cholesterin verpackt als so genannte Lipoproteine über die Lymphe ins Blut abgegeben und schliesslich zur Leber transportiert werden. Um den Transport der wasserunlöslichen Fette ins Blut zu ermöglichen, müssen diese in eine wasserlösliche Hülle aus Proteinen verpackt werden.

Im Körper übernehmen Fettsäuren und Fett sehr viele Aufgaben. Am Bekanntesten ist diejenige als Energiereserve im Fettgewebe bzw. als Energielieferant. Im Vergleich zu den Kohlenhydraten können Fette in unbegrenzten Mengen gespeichert werden. Die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K sind ebenfalls in Fett enthalten, wie auch Geschmacks – und Aromastoffe oft fettlöslich sind. Daher die grosse Beliebtheit von Speisen, die aus Fett hergestellt werden.

• Depotfett dient als Speicher und ist einem ständigen Ab- und Wiederaufbau unterworfen. Ferner weist das Depotfett Drüsenfunktionen auf, d. h. die Fettzellen bilden in Abhängigkeit von ihrem Füllungszustand Signal- und Botenstoffe (Adipokine wie z. B. das Leptin), die Auswirkungen auf den Stoffwechsel haben. Ist der Fettanteil im Körper hoch, so sind durch die vermehrte Freisetzung von Adipokinen ungünstige Effekte wie z. B. vermehrte Entzündungsneigung und hohe Insulinspiegel zu erwarten.
• Der Abpolsterung und Fixierung der Organe dient hingegen das Organfett.
• Jede Zellwand in unserem Körper besitzt Fettsäuren, welche nebenbei auch noch unzählige Funktionen im Energie- und Immunstoffwechsel ausüben.

Vorkommen und Funktion von Fetten im menschlichen Organismus im Überblick:

• Im weissen Fettgewebe: Depot- oder Speicherfett sowie essentielles Baufett (z. B. Gehirn, Nierenlager)
• Im so genannten braunen Fettgewebe (nur kleiner Anteil, meist zwischen den Schulterblättern und in der Nähe der Aorta im Brustkorb lokalisiert): Wärmeregulation
• Mechanischer Schutz von Organen z.B. Nierenfett
• Hautschutz gegen äussere Einflüsse
• Vehikel für die Aufnahme von fettlöslichen Vitaminen (A, D, E, K, Provitamin Karotin) sowie von Aroma- und Geschmacksstoffen
• Quelle für z.T. essentielle Fettsäuren, die für den Aufbau der Zellen bzw. Zellmembranen und für verschiedene Stoffwechselvorgänge benötigt werden. Sie steuern die Resorption (Aufnahme) der Fette aus dem Darm, regulieren den Fettstoffwechsel und helfen, einen er- höhten Cholesterinspiegel zu senken.

Zufuhr

Ein gesunder Erwachsener sollte täglich etwa 1 g pro kg Körpermasse (KM) Fett zu sich nehmen, um sicherzustellen, dass ausreichend lebensnotwendige essentielle Fettsäuren aufgenommen werden. Keine Zufuhr von Fetten über einen längeren Zeitraum führt zu lebensbedrohenden Komplikationen. Bei körperlich aktiven Menschen sollte die Fettzufuhr pro Tag 1 bis 3 g pro kg KM betragen, wobei sie bei extremen Ausdauerbelastungen sogar noch höher sein kann.

Etwa 10% der Gesamtenergiezufuhr setzt sich aus langkettigen gesättigten Fettsäuren plus Trans-Fettsäuren zusammen (etwa ein Drittel der Fettzufuhr), etwa 7 % aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren (bei einem Verhältnis der n-6 und n-3 Fettsäuren von maximal 5 zu 1) und die restlichen 10 bis 15 % aus einfachen ungesättigten Fettsäuren.

Um die Empfehlungen zu den Fettsäuren zu berücksichtigen, ist es einfach und sinnvoll die Ernährungspyramide zu befolgen.

Etwa 2kg Fett im Vergleich zu ebenfalls 2kg Muskelmasse.