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Frank DöringTU München, Institut für Ernährungsphysiologie

Die Genomfalle und ihre Folgen für die Gesundheit

Maßnahmen für Fitness und GesundheitSportgerechte ErnährungGrundlagentraining und Ernährung

Sport-induzierte Stoffwechseleffekte: Folgen fürGesundheit und leistungsgerechter Ernährung

Mehr Eiweiß für Ausdauer- und Kraftsportler?

Brauchen Sportler mehr Mikronährstoffe?

Gesunde Ernährung im Fitness- und Leistungssport

Gesundheit

Funktions-parameter

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Die Rumpfmuskulatur ist funktionell für den aufrechten Gang nicht geeignet und schon gar nicht für Büroarbeit!

„Zwei Millionen Menschen sterben jedes Jahr wegen Bewegungsmangel-Erkrankungen. Es wird von der WHO geschätzt, dass die Zivilisationsschäden, die vor allem von Rauchen, von der mangelnden Bewegung und von der Fehlernährung herrühren, bis zum Jahr 2010 72 % der Krankheiten ausmachen. Und das in entwickelten Ländern ebenso wie in sich entwickelnden Regionen dieser Welt. Diese vermeidbaren Krankheiten werden mindestens jeden sechsten Euro verschlingen, den wir in Deutschland erarbeiten“ Manfred von Richthofen, Präsident des Deutschen Sportbundes bei der Eröffnung der Bundeskonferenz Breitensport, Göttingen, 2002

Die evolutionäre Genomfalle bedingtRumpfmuskulatur- und Ausdauer-Training

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20.000.000 - 30.000.000 Jahre

10.000.000 - 15.000.000 Jahre

4.000.000 Jahre

1.000.000 Jahre

400.000 Jahre

40.000 Jahre

ca. 1.500 Generationen

ca. 20.000 Generationen

ca. 150.000 Generationen

ca. 1.200.000 Generationen

ca. 300 Generationen

10.000 JahreJetztzeiternährungAgrarproduktion/ Domestikation

Jäger/ Sammlerkulturen

Selektion des Genoms

auf Sparsamkeit und Bewegung

Das Genom des Jetztzeitmenschen ist ein Jäger-/Sammler-Genom

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Das Sparsamkeits- und Bewegungs-Genombedingt „viel Arbeit und wenig Brot“

Spezies Gewicht Energiezufuhr Bewegungkg kcal kcal

Primaten 35 1500 500Australopithecus 37 1820 670 Homo habilis 48 2380 980 Homo erectus 53 2730 1210früh Homo sapiens 57 2880 1280jetzt Jäger/Sammler 53 3000 1500jetzt Homo sapiens 100 3000 300jetzt Sportler 70 3000 500-1200

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Die Genomfalle schlägt zu: Fettsucht und die Folgen

Energiezufuhr

ca. 3000 kcal

Energieverbrauch

ca. 3000 kcal

Wirklichkeit 2003

Energiezufuhr größer Energieverbrauch

Energieverbrauch kleiner Energiezufuhr

Folgen

Diabetes Typ II, Bluthochdruck,

Gefäßerkrankungen, Herzinfarkt

Lösung

FDH und/oder LDD

% Fettsucht

Fitness/GesundheitRumpf!

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Die tägliche Minisünde wird zur Todessünde

100 kcal pro Tag (=20 g Schokolade oder 13 g Butter) mehr als der

Energieverbrauch

36.500 kcal pro Jahr

365.000 kcal pro 10 Jahre

9000 kcal=1 kg Fett

40 kg Fett in 10 Jahren!

Fettgewebshormone (z. B. Leptin und Resistin) steuern maßgeblich den

Stoffwechsel und die Fruchtbarkeit

Diabetes Typ II

Bluthochdruck

Herzinfarkt

Gefäßerkrankungen

Die Genomfalle schlägt zu: Fettsucht und die Folgen

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Welche Ernährung ist ein Ausweg aus der Genomfalle ?

Energiezufuhr

ca. 3000 kcal

Energieverbrauch

ca. 3000 kcal

Fett Alkohol

Kohlenhydrate Eiweiß

Ernährung

55-60 % 10-15 %

30 % max. 20 g

Fitness/GesundheitRumpf!

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Alkohol

Öl, Butter Getränke Obst, Gemüse

Brot, Pasta, Reis Milch, Fisch, Fleisch Getränke

Alkohol

Energiegehalt von Nährstoffen

1 g: KH=4 kcal, Eiweiß=4 kcal, Fett=9 kcal, Alkohol=7 kcal

Energiearme Kost= Wasser-, ballaststoff- undkohlenhhydrat-reiche sowie fettarme Kost

Vitamine, Mineralien„five a day“

Kohlenhydrate6-11 Portionen

pro Tag

lebensnotwendiges Fettsparsam

Eiweiß, Calcium2-4 Portionen/ Tag

Eiweiß, Vitamine, Jod,lebensnotwendiges Fett

Eiweiß

Kohlenhydrate, schnell verfügbarhäufig fettreich!!

Fleisch

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Getränke (mehr als 2 Liter)

Wasser

Saftschorlen

Früchte-/Kräutertee

Die Ernährungspyramide: Ausweg aus der Genomfalle fürNichtsportler, Fitness-Sportler, Leistungssportler

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Beispiel für eine sportgerechte und gesunde Ernährung:55 % Kohlenhydrate, 15 % Eiweiß, 30 % Fett

1. Frühstück2 Scheibe Vollkornbrot/2 Vollkornbrötchen, 30 g fettarmer, relativ eiweißreicher Aufschnitt (z.B. Lachsschinken, Käse bis 30g F.i.Tr.)

2. Zwischenmahlzeit100-150 ml fettarme Milch oder andere fettarme Milchprodukte, 100-150g Obst oder Gemüse (z.B. Fruchtmixmilch, Obst- bzw. Gemüsequark, Gemüse mit Dip)

3. Mittagessen100-120 g fettarmes Fleisch oder Geflügel oder Fisch oder 150 g Magerquark + 5g ÖlOder 2 Eier, 200g Kartoffeln oder 60g Vollkornreis oder 60g Vollkornnudeln,250g Gemüse bzw, Salat, 5g Öl

4. Zwischenmahlzeit2 Scheiben Knäckebrot, 20g fettarmer, relativ eiweißreicher Belag, Saft

4. Sport: Rumpf und Ausdauer

5. Abendessen1 Scheibe Vollkornbrot und 1 Vollkornbrötchen oder 2 Scheiben Knäckebrot, 30g fettarmer, relativ eiweißreicher Belag, Salat aus: 150-200g Gemüse der Jahreszeit bzw. Tiefkühlware; 5g Öl

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Fitness/Gesundheit

Energiezufuhr

ca. 3000 kcal

Energieverbrauch

ca. 3000 kcal

Grundumsatz 1500 kcal

Alltag/ Freizeit500 kcal

Sport1000 kcal

Aktivität: unbewußt

bewußt

Fett Alkohol

Kohlenhydrate Eiweiß

Ernährung

55-60 % 10-15 %

30 % max. 20 g

Rumpf!

Welcher Sport ist ein Ausweg aus der Genomfalle ?

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Die Schwierigkeit, 1000 kcal pro Tag durchSport zu verbrauchen

567 kcal

33 g Fett=297 kcal

9000 kcal Energieverbrauch führt zum Abbau von 1 kg

Körperfett!

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31 44 58

98% 0.1 %

Talent:

Training:

m in 12 Min.:

61 67

+30% 80-90

Anz

ahl d

er P

erso

nen

38 51

ml O2/Min./Kg

1800 2200 2600 2800 4150(w) 4800(m) Weltklasse

Der Energieverbrauch beim Sport hängt von der maximalen Sauerstoffaufnahme ab

Die maximale Sauerstoffaufnahme wird durch das Talent (Heriditäts-Wert: 0.66-0.93) maßgeblich beeinflußt kann aber durch Training um ca. 30 % gesteigert werden. Der Energieverbrauch beim Sport kann somit durch

Training um ca. 30 % erhöht werden.

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Energieverbrauch - Beispiele

70 kg, 40 ml O2/kg/Min.

60 Min., 65 % VO2max= 640 kcal

60 Min., 85 % VO2max= 811 kcal

70 kg, 50 ml O2//kg/Min.

60 Min., 65 % VO2max= 921 kcal

60 Min., 85 % VO2max= 1205 kcal

Steigerung von VO2max und Intensität führen zur Verdopplung

des Energieverbrauchs

Obwohl bei höherer Trainingsintensität weniger Fett und mehr Kohlenhydrate verbraucht werden, ist zur Gewichtsreduktion die verbrauchte Energie

entscheidend. Deshalb sollte auch im Fitness-Sport Grundlagenausdauer 1 (65 % VO2max) und 2 (85 % VO2max) trainiert werden. Für das

Grundlagenausdauer-2-Training spricht außerdem, dass dieses Training effektiv zu kardialen Anpassungen führt. Bei diesem Training spielt die

Kohlenhydratzufuhr für Fitness- und Leistungssportler eine besondere Rolle.

Ausweg aus der Genomfalle: Grundlagentraining 1+2 Hoher Kalorienverbrauch bedingt Ernährungsmaßnahmen

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Ernährungsmaßnahmen nach intensivenAusdauertraining

Nach dem Leistungstraining ist die Kohlenhydrat-(KH)-Zufuhr für die Aufrecherhaltung/ Erhöhung des Muskelglykogens besonders wichtig. Eine zweiphasige KH-Zufuhr, zunächst in Form von zuckerhaltigen Getränken (hypoton, NaCl) und dann von Form von komplexen KH, ist 0-6 Std. (alle 2 Std. 0.7-1.5 g KH/kg Körpergewicht, je 70 g KH) nach dem Training empfehlenswert. Es ist insgesamt auf eine hohe KH-Zufuhr 24 Std. (bis 10 g KH/ kg Körpergewicht, bis 700 g KH) nach dem Training zu achten. Da im Leistunstraining „Trainingsböcke“ mit Grundlagenausdauer 1 und 2 üblich sind, müssen Trainingsmaßnahmen und Ernährungsmaßnahmen aufeinander abgestimmt werden.

Fitness-Sportler oxidieren aufgrund ihres geringeren VO2max weniger g KH pro Trainingseinheit, trainieren 2-3x/Woche und nutzen einen geringen Anteil ihrer VO2max im Training aus. Da der respiratorische Quotient bei Fitness-Sportlern beim Training jedoch vergleichsweise hoch ist, kann hier mit einer gewissen Glykogenausschöpfung gerechnet werden. Die Empfehlungen zur KH-Zufuhr unmittelbar nach dem Training sind deshalb bei Fitness-Sportlern, die z. B. am Wochenende 2x trainieren, durchaus sinnvoll. Insbesondere Grundlagenausdauer-2-Training (z. B. Spinning) führt bei Fitness-Sportlern zur Glykogenausschöpfung und sollte - auch für die Fitness im Alltag - mit einer KH-reichen Kost beantwortet werden .

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Hat Sport unabhängig vom Energieverbrauch positive Auswirkungen auf Fitness und Gesundheit?

Fitness/Gesundheit

Energiezufuhr

ca. 3000 kcal

Energieverbrauch

ca. 3000 kcal

Grundumsatz 1500 kcal

Alltag/ Freizeit500 kcal

Grundlagen-ausdauer 1+2

1000 kcal

Aktivität: unbewußt

bewußt

Fett Alkohol

Kohlenhydrate Eiweiß

Ernährung

55-60 % 10-15 %

30 % max. 20 g

Rumpf!Sport?

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Bewegungsbedingte Muskelkontraktion=Sport führt zur Verbesserung der peripheren Glucoseverwertung

Ca2+

Glucose

Ca2+

Sarkoplasmatisches Retikulum

GLUT4-Pool

Muskelzelle

Ca2+ Ca2+

0

2000

1000

A CB

Diabetiker

kein Training (-)Training (+)

GLUT4

+ + +---

DiabetikerA B C

ATP-turnover

Glucose

Glykogen

Leistungspotential

Blut

Cytosol

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Leistunssteigerung durch Trainings- undErnährungsmaßnahmen?

% M

uske

lgly

koge

n

Tage

belastet, rechts belastet, links

unbelastet, links

unbelastet, rechts

60 % KH 60 % KH

Energie pro mol SauerstoffFett 5.70 mol ATP

Glykogen 6.34 mol ATP

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Trainings- und Diätregime zur Leistungssteigerung

Wettkampf14 7 3 1

normale Ernährung

langes Training

kohlenhydrat-reiche Ernährung (60 %)

mittleres Training

hartes Training reduziertes Training

2x kurzes Training

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Fitness/Leistung

Energie-/ Nährstoff-

zufuhr

Energie-/ Nährstoff-verbrauch

Fett Alkohol

Kohlenhydrate Eiweiß

Ernährung

55-60 % 10-15 %

30 % max. 20 g

Rumpf!Sport Stoffwechsel

Trainingsportartspezifisch?

Fitness-Sport: Viel Kohlenhydrate, wenig FettLeistungssport: Viel Kohlenhydrate, wenig Fett, mehr Eiweiß

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Sowohl Kraft-/Schnellkraftsportler als auchAusdauersportler benötigen mehr Eiweiß - Warum?

Hauptnährstoffe in % der Energiezufuhr

Gruppe Energiegewinn aus viel KH wenig Fett mehr Eiweiß

Kraftsport ATP, Kreatinphosphat 55 20 25

Schnellkraft Kohlenhydrate, anaerob 60 20 20

Kraftausdauer Kohlenhydrate, anaerob 60 20-25 15-20

Ausdauer Kohlenhydrate, aerob, anaerob 60 25 15-20

Spielsportarten Kohlenhydrate, aerob, anaerob 60 25 15

Nichtsportler Kohlenhydrate, Fett 55-60 30 10-15

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Fett Kohlenhydrate Eiweiß

Laktat

(sehr) viel Energie

(sehr) langsam

O2 CO2

wenig Energie

schnell

sehr wenig Energie

sehr schnell

ATP, Kreatinphosphat

Muskelaufbau

geringe Bedeutunggrößere Bedeutung

sehr große Bedeutung

Ausdauersportler benötigen mehr Eiweiß weil sie es oxidieren

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Babies und Kraft-/Schnellkraftsportler benötigenmehr Eiweiß um zu wachsen

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Empfehlungen Gewicht Richtwert

g/kg/Tag g/Tag % kg kcal/Tag

Säuglinge 2-4 Monate 1,5 10 10 6,6 500

Nichtsportler 19-25 Jahre 0,8 56 10 70 2500

Ausdauersportler 1,2-1,4 98 11 70 3500

Gewichtheber 1,4-1,8 180 21 100 3500

Portion g Protein Portion g Protein

200 g Filet 43 100 g Käse 27

0,5 Liter Milch 16 2 Eier 16

500 g Joghurt 20 200 g Fisch 40

100 g Quark 10 200 g Brot 13

Die durchschnittliche Eiweißaufnahme beträgt 100g/ Tag: Konsequenzen für Fitness- und Leistungssport

Die Zufuhr von Aminosäuren/Eiweiß unmittelbar nach einer Trainingseinheit führt zur verstärkten Muskelproteinsynthese und fördert damit die Regeneration und den Muskelaufbau

Deshalb sollte nach dem Training eine Kohlenhydrat- und Eiweiß-reiche Kost zugeführt werden.

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Fitness/Leistung

Energie-/ Nährstoff-

zufuhr

Energie-/ Nährstoff-verbrauch

Fett Alkohol

Kohlenhydrate Eiweiß

Ernährung

55-60 % 10-15 %

30 % max. 20 g

Rumpf!Sport Stoffwechsel

TrainingMikronährstoffe?

Benötigen Sportler mehr Vitamime, Mineralstoffe und Spurenelemente?

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im Vergleich zur Bevölkerung weisen Sportler vermutlich etwas häufiger einen „marginalen“ Vitaminmangel (B1, B2, B6) auf

die Ursache dafür ist unklar und kann nicht a priori auf das Training zurückgeführt werden

Führt eine erhöhte Zufuhr von Mikronährstoffen zur Leistungssteigerung?

ist für keinen Mikronährstoff belegt und nur für wenige Präparate (z. B.

Kreatin)

nur beim Ausgleich eines Mangels (z. B. Eisen) kann eine

Leistungssteigerung beobachtet werden

Benötigen Sportler mehr Mikronährstoffe?

ist nur durch wenige Studien belegt

Adaptationsphänomene nicht berücksichtigt

Studien häufig mit „young women/men“ durchgeführt

kaum, allerdings ist die vermehrte Aufnahme für viele Mikronährstoffe

ungefährlich

Die vermehrte Aufnahme von Mikronährstoffen ist für dieallermeisten Sportler unnötig

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Läufer haben möglicherweise einen erhöhten Eisenbedarf

EisenmangelAnämie, sogenannte Blutarmut

Erythrozytenzahl, Hämoglobinkonzentration

verminderter Sauerstofftransport

verminderte Leistungsfähigkeit

Ursachen für erhöhte Eisenverluste bei Läufern

mechanische Zerstörung der Erythrozyten durch die gesteigerte Auftreffkraft der Füße (Marsch-

Hämoglobinurie, 1881)

Turnover Erythrozyten + 20%

erhöhte gastrointestinale Verluste

Azidität des Blutes führt zur Instabilität der Erythrozytenmembran

Ausscheidung über Schweiß (0.02-1.2 mg/l)

(Adaptation, Fließrate, Meßmethode)

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für Ernährungsphysiologie

Empfohlene Zufuhr:

10-15 mg Eisen

750 g Fleisch

100g Leber

600g Spinat

1000g Weißmehl

350 g Vollkornmehl

350 g Nüsse

200g Hülsenfrüche

Eisen aus tierischen Lebensmitteln wird in

der Regel besser aufgenommen

Vitamin C fördert die Eisenaufnahme

Referenz- Marathonläufer

Variable bereich (n=15, 2:13 Std.)

Hämatokrit (%) 38-45 45 ± 2.1

Hämoglobin (g/dl) 14-17 16 ± 0.7

Serumeisen (µg/dl) 50-165 97 ± 39

Blut-Ferritin (mg/ml) 12 11 ± 13

freies Haptoglobin 50-139 27 ± 21

entleerte Eisenspeicher

verringerte Wiederverwertung des Eisens

Eisen-Supplementation

ist angezeigt, aber... Antioxidantien?

freies Eisen

Eisen-Supplementation zwischen Leistung und Risiko

Reaktive Sauerstoffspezies

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Die Wirkung von Eisen und Antioxidantien imKontext der Zellbiologie

Reaktive Sauerstoffspezies

- +

Eisen Sport

Eisen-angereichertes Brot?

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Komplexität von Fitness und Leistung

„Fit für die Uni?!“

Ernährung Ernährunggeringe Energieaufnahme hohe Energieaufnahmeviel KH, mehr Eiweiß wenig KH, viel Fettviel Obst und Gemüse wenig Obst und Gemüsetrainingsgerecht nicht trainingsgerechtBewegung Bewegungviel Alltagsaktivität wenig Alltagsaktivitätviel Ausdauer (1000 kcal) wenig AusdauerGrundlagenausdauer 1+2 einseitiges TrainingAufbau Rumpfmuskulatur Abbau RumpfmuskulaturLebensstil LebensstilBalance Freizeit/Beruf Balance Freizeit/Berufwenig Alkohol (20 g) viel Alkoholkein Nikotin viel NikotinEustress Distressgünstige Umwelt ungünstige Umweltpsycho-sozial, Noxen pscho-sozial, Noxengünstige Gene ungünstige Gene

+ -Balance zwischen Ernährungs- und

Trainingsmaßnahme

„Essen und Trimmen, beides muss stimmen“