Fit und gesund von 1 bis Hundert mit Ernährung und Bewegung

Weltweit sind nach Ergebnissen der Global Burden of Disease Study 2,1 Milliarden Menschen übergewichtig. Seit 1980 hat sich damit dieses Problem bei Erwachsenen um 28 % und bei Kindern sogar um 47 % verstärkt (Ng et al. 2014). Nach Daten von 19,2 Millionen Personen aus 200 Ländern nahm dabei speziell die Fettleibigkeit schon seit 1975 auf dem gesamten Globus enorm zu, von 6 % auf 15 % bei Frauen und von 3 % auf 11 % bei Männern (NCD Risk Factor Collaboration 2016). Landbewohner sind von dieser Entwicklung nach den Daten von über 112 Millionen Erwachsenen stärker betroffen als die Stadtmenschen (NCD Risk Factor Collaboration 2019). Für Deutschland zeigt der Bericht der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (2019), dass 2017 in ihrem mittleren Alter 43 % der Frauen und 62 % der Männer übergewichtig waren, mit einem zu erwartenden deutlichen Anstieg dieser Werte jeweils zum Ende ihrer Berufsleben.

Das Wissen über Grundprinzipien der Ernährung ist immer von hohem Nutzen. Um davon auf Dauer auch profitieren zu können, müssen die hier mit tiefen Emotionen verbundenen Gewohnheiten mitbedacht werden. Denn Essen ist mehr als nur Nahrungsaufnahme, es ist Erinnerung, Ritual, Unterhaltung, oft Belohnung – und manchmal Qual. Gelingt es aber, erworbenes Wissen in die Bahnen der Vernunft zu lenken, hat das meist auch die gewünschten nachhaltigen Auswirkungen auf die Gesundheit.

Die heutigen Zivilisationskrankheiten haben ihren Ursprung häufig schon in der veränderten Lebenswelt der Jugendlichen. Verlust der Straßenkindheit durch den vermehrten Autoverkehr, Verschwinden sonstiger freier Bewegungsräume und die enorme Anziehungskraft der elektronischen Medien sind hierfür wichtige Ursachen. Nährstoffdefizite durch Verkennung der Bedeutung einer optimierten Mischkost und die ausgeprägte Präferenz für Fast Food verschlechtern den Gesundheitsstatus der Menschen weiter (Abb. 4.1).

Der wünschenswerte, tägliche Nahrungsanteil der Energieträger beträgt jeweils für

In den Mitochondrien der Zellen beginnt die Energiegewinnung mit einem Kreisprozess, dem Citratzyklus, für dessen Funktion der Baustein Pyruvat aus dem Abbau der Kohlenhydrate notwendig ist. Wird das Pyruvat knapp, weil beispielsweise die begrenzten Kohlenhydratspeicher durch starke körperliche Belastungen entleert sind, können Fette (und Proteine) nur noch sehr eingeschränkt verstoffwechselt werden (Kap. 7).

Selbst in völliger Ruhe benötigt der Organismus zur Aufrechterhaltung von minimalen körperlichen Aktivitäten und der Körpertemperatur sowie für die verschiedenen Zellfunktionen eine Mindestmenge an Energie. Dieser Grundumsatz macht unter Alltagsbelastungen etwa zwei Drittel des Gesamtenergieverbrauchs aus. Über 80 % davon verteilen sich allein auf

Prinzipiell entsteht die Wärme als Nebenprodukt aus der Energiegewinnung für den Grund- und Leistungsumsatz (Kap. 8 und 10). Durch ihre lenkenden Wirkungen auf den Stoffwechsel sind dabei die jodhaltigen Schilddrüsenhormone die Hauptregulatoren der Wärmeproduktion. Diese läuft überwiegend in der Muskulatur ab.

Zum Grundumsatz kommt für jede weitere Leistung, die ein Mensch vollbringt, sei es Muskeltätigkeit oder konzentrierte Gehirnarbeit, der Leistungsumsatz hinzu. Bei leichter Arbeit sind dies pro kg Körpergewicht und Stunde 0,5–1 kcal, bei mittelschwerer Arbeit 1–2 kcal, bei schwerer Arbeit 2–12 kcal und bei Schwerstarbeit deutlich mehr als 12 kcal. Im Alltagsleben finden diese Bewertungen ihren Niederschlag in den Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung. In ihnen wird die tägliche Kalorienzufuhr in Abhängigkeit von der Muskelarbeit angegeben. So betragen diese Richtwerte für Personen mit einem normalen Body-Mass-Index (BMI) und mittleren körperlichen Aktivitäten 2100 kcal pro Tag für Frauen und entsprechend 2700 kcal für Männer, jeweils für das Alter zwischen 25 und 50 Jahren (Tab. 10.1). Als Vergleichsgrößen für mittlere körperliche Aktivitäten gelten die Arbeiten von Hausfrauen, Kellnern oder Handwerkern.

Die Regulation des Energieumsatzes durch Hunger und Sättigung wird im Gehirn gesteuert. Der Hypothalamus, ein Teil des Zwischenhirns, spielt bei diesem überaus komplexen Vorgang die dominierende Rolle (Nguyen et al. 2011; Nakajima et al. 2016). Die Hormone Neuropeptid Y (NPY) und Agouti-related-Protein (AGRP) stimulieren den Appetit und drosseln den Energieverbrauch im Grundumsatz. Gegenspieler von NPY und AGRP sind das α-Melanozyten stimulierende Hormon (α-MSH) sowie das Cocaine- and amphetamine-regulated transscript (CART). Beide dämpfen den Appetit und erhöhen den Energieverbrauch. NPY/AGRP wirken also auf den Appetit wie ein Gaspedal und α – MSH/CART wie eine Bremse (Abb. 12.1).

Die meisten Menschen definieren Ernährung ziemlich archaisch nur über die Verben essen, trinken und genießen. Begriffe wie Esskultur, Kochkünste, Köstlichkeiten, schmausen oder schlemmen zeugen von dem hohen gesellschaftlichen Rang, der mit dem Nachgeben des Nahrungstriebs verbunden ist. In der Tat erhöht gutes Essen die Lebensfreude und kann, in vernünftigen Mengen genossen, allein schon über die Aufhellung der Psyche den Gesundheitszustand verbessern.

Fettsäuren sind langkettige Kohlenwasserstoffverbindungen. Ist bei ihnen die maximale Zahl der Wasserstoffatome nicht vorhanden, spricht man von ungesättigten Fettsäuren. Fehlen z. B. der in Tier- oder Pflanzenfetten häufig vorkommenden und 18 Kohlenstoffatome enthaltenden Stearinsäure 2 Wasserstoffatome, dann liegt eine Doppelbindung vor und die resultierende Säure ist die Ölsäure. Die sich von ihr ableitenden Linolsäure (Omega-6) und Linolensäure (Omega-3) haben zwei bzw. drei Doppelbindungen. Die Omega-Bezeichnungen geben an, nach welchem C-Atom sich die erste Doppelbindung befindet.

Nicht alle Fette sind für hohe Brattemperaturen von 130–180 °C geeignet. Wasser im Fett wie z. B. in der Butter verdampft bei 100 °C und beginnt dann zu spritzen. Begleitstoffe aus dem Fruchtfleisch kalt gepresster Öle können sich beim Erhitzen über 150 °C verändern und einen unangenehmen Geruch oder Geschmack entwickeln. Gute Bratfette enthalten also wenig Wasser, sind frei von Geruchs- und Geschmacksstoffen und haben einen hohen Rauchpunkt. Beispiele hierfür sind Butterschmalz, Palmfett oder raffiniertes Rapsöl.

Cholesterin ist Vorstufe für die Bildung von Vitamin-D₃ in der Haut, von Gallensäuren und Steroidhormonen in der Leber und ähnlich wie die Fettsäuren ein wesentlicher Bestandteil von Zellmembranen. Es wird zu etwa zwei Dritteln in fast allen Zellen gebildet und zu einem Drittel mit der Nahrung zugeführt. Genetische Faktoren spielen bei der Regulation der Cholesterinspiegel eine wichtige Rolle. Mehr als 120 Genorte mit biologischer und klinischer Relevanz dafür sind bisher bekannt (Blattmann et al. 2013).

Die Innenauskleidung der Gefäße, das Endothel, ist eine komplizierte Schaltstation, die Gefäßspannung, die Konzentrierung von Entzündungszellen oder die Gerinnungsabläufe moduliert und dabei Signale aus der Blutzirkulation verwendet. Eine der Ursachen für Fehlfunktionen des Endothels und damit für ein gesteigertes Arterioskleroserisiko sind hohe Spiegel des LDL – Cholesterins (Ference et al. 2017). Denn der Versuch der Makrophagen, dieses Low Density Lipoprotein-Cholesterin durch oxidative Verdauungsprozesse aus dem Bereich der Gefäßläsionen zu entfernen, geht mit einer permanenten Freisetzung sehr reaktiver Sauerstoffverbindungen einher. Diese energiereichen Radikale inaktivieren aber das vom Endothel gebildete und für die normale Gefäßfunktion bedeutende Stickstoffmonoxid (Kap. 59). Differenziert man hierbei die LDL-Moleküle zusätzlich nach ihrer Größe, dann sind es eher die ganz kleinen und ganz großen Partikel, die besonders risikoreich sind (Grammer et al. 2014).

Hohe Cholesterinspiegel begünstigen auch die Entstehung der Alzheimer-Krankheit (Ngandu et al. 2015). Diese ist weltweit die am häufigsten vorkommende Form von Demenz, an ihr leiden in Deutschland unter den insgesamt etwa 1,7 Millionen Demenzkranken ca. 1,2 Millionen Menschen (Kap. 44 und 63). Neben funktionsuntüchtigen Tau-Proteinen in den neurofibrillären Bündeln sind es besonders die Ablagerungen des 42 Aminosäuren langen ß-Amyloid-Peptids A-Beta-42, die ursächlich für die Erkrankung sind und die vor allem im Limbischen System, Neocortex und Hippocampus vorkommen (Bateman et al. 2012). Im Hippocampus werden z. B. die wichtigen Informationen vom Kurz.- ins Langzeitgedächtnis übertragen (Kap. 102). Das A-Beta-42-Peptid entsteht durch Spaltung eines membrangebundenen Amyloid-Vorläuferproteins in Gegenwart des Enzyms Gamma-Sekretase. Das „gamma-secretase-activating-protein“ steigert die Aktivität der Gamma-Sekretase (He et al. 2010), aber auch membrangebundenes Cholesterin tut dies mit der Folge, dass erhöhte Cholesterinspiegel oft mit einer vermehrten Amyloid-Plaque-Bildung einhergehen (Habchi et al. 2018).

Lipoprotein(a) ist ein Eiweiß, das den Transport von Fetten und Cholesterin im Blut ermöglicht. Es wird in der Leber gebildet und besteht aus einem LDL-Molekül, das über eine Disulfidbrücke an Apolipoprotein(a) gebunden ist. Dieser Proteinanteil hat eine außerordentlich große strukturelle Ähnlichkeit mit dem Gerinnsel auflösenden Plasminogen, ohne jedoch selbst diese wichtige Funktion ausüben zu können. Vielmehr bewirkt Lipoprotein(a) durch kompetitive Hemmung umgekehrt eine verminderte Auflösung eventuell gebildeter Blutgerinnsel in den Gefäßen. Deshalb gilt Lipoprotein(a) als eigenständiger Risikofaktor für die Entwicklung einer Arteriosklerose und muss medikamentös behandelt werden (Kamstrup et al. 2013; Saeedi und Frohlich 2016; Willeit et al. 2018; Pare et al. 2019). Lp(a) existiert in über 30 genetisch bedingten Isoformen. Die Gene bestimmen auch das Maß seiner Synthese. Dabei bleibt bei Männern die Menge an Lipoprotein(a) ein Leben lang relativ konstant, bei Frauen kann diese in der Menopause stärker ansteigen. Etwa ein Drittel der Bevölkerung hat Lp(a)-Konzentrationen im Serum oberhalb der Norm (Abb. 20.1).

Mineralstoffe werden in unserem Organismus weder produziert noch abgebaut. Sie werden über verschiedene Mechanismen ausgeschieden und müssen immer wieder mit der Nahrung zugeführt werden.

Mineralstoffe mit einem Tagesbedarf von unter 100 mg werden als Spurenelemente bezeichnet (Tab. 22.1). Zu ihnen gehört beispielsweise Eisen. Es nimmt für den Sauerstofftransport eine zentrale Stellung im Hämoglobinmolekül ein. Männer haben etwa 50 mg Eisen pro kg Körpergewicht, Frauen ca. 40 mg. Wichtige Eisenquellen sind Fleisch, Fisch und Hülsenfrüchte.

Der Tagesbedarf an Vitaminen verändert sich etwas in Abhängigkeit von Lebensalter, körperlichen Belastungen, Schwangerschaft oder Krankheiten (Tab. 23.1). Fettlösliche Vitamine können im Körper gespeichert werden. Sie benötigen bei einer medikamentösen Zufuhr für die Aufnahme im Verdauungsprozess den gleichzeitigen Verzehr von fetthaltiger Nahrung. Eine Besonderheit stellt das Vitamin D dar. Es hat den Charakter eines Hormons (Kap. 24).

Die meisten Gewebe tragen Rezeptoren für das Vitamin-D₃-Hormon und sind damit empfänglich für seine vielseitigen Steuerungssignale. Auf die Aktivität von mindestens 200 Genen hat es eine regulierende Funktion. Eine wichtige Aufgabe des Hormons liegt im Knochenstoffwechsel (Kap. 84) und in der Optimierung der neuromuskulären Koordination. Weil 1,25-Dihydroxy-Vitamin-D₃ an spezielle Zellkern-Rezeptoren koppelt, werden von ihm erhöhte Zellteilungsraten gebremst und die Zelldifferenzierung gefördert. Deshalb spielt Vitamin D vermutlich auch eine entscheidende Rolle bei der Verminderung des Risikos für viele chronische Erkrankungen. So wird in zahlreichen Studien immer wieder der Zusammenhang zwischen ausreichenden Vitamin-D₃-Spiegeln und einem geringerem Auftreten verschiedener Typen von Krebs beschrieben (Jenab et al. 2010; Schöttker et al. 2014; Yao et al. 2017; Budhathoki et al. 2018). Bei hohen Vitamin-D3-Konzentrationen ist ferner das Diabetesrisiko halbiert und der Blutdruck eher normal (Parker et al. 2010, Bröndum-Jacobsen et al. 2012). Im Immunsystem sind die Funktionen von Monozyten, Makrophagen und T-Lymphozyten optimiert (Kap. 70), die Immuntoleranz gesteigert und bei älteren Menschen die geistigen Leistungen stabilisiert (Llewellyn et al. 2010; Littlejohns et al. 2014; Miller et al. 2015; Martineau et al. 2017). Der Beweis aber, dass Vitamin D wirklich immer all diese Wirkungen verursacht, steht noch aus. Denkbar wäre, dass z. B. Krebserkrankungen die Vitamin-D-Spiegel senken, niedrige Spiegel also Folge der bösartigen Tumoren und nicht deren Ursache sind (Autier et al. 2014). So fanden sich denn auch in der in Boston laufenden VITAL-Langzeitstudie mit knapp 26.000 Teilnehmern bisher keine positiven Wirkungen einer zusätzlichen Gabe von Vitamin D bezüglich Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Manson et al. 2019). Bezogen nur auf die kardiovaskulären Risiken wird das in einer weiteren sehr großen Studie bestätigt (Barbarawi et al. 2019).

Unsere Nahrungs- und Genussstoffe bestehen neben den bekannten Hauptkomponenten häufig noch aus vielen weiteren bioaktiven Stoffen (Tab. 25.1). Ihre Anzahl wird auf etwa 100.000 Einzelsubstanzen geschätzt. Die Phytochemikalien in den verschiedenen Gemüse.- und Obstsorten entstanden in den langen Zeiträumen der Evolution, um Pflanzen bei ihrem Wachstum vor UV-Strahlungen, Schädlingen und Fehlregulierungen zu schützen.

Ballaststoffe finden sich vornehmlich in Gemüse, Obst, Getreide und Hülsenfrüchten. Für die Menschen sind sie unverdaulich. Ihr hoher Faseranteil ist aber unentbehrlich für eine normale Darmtätigkeit, denn durch Wasseraufnahme quellen sie auf und bewirken eine Anregung der Darmmotorik. Die Kontaktzeit von Schadstoffen mit der Darmwand ist dadurch verkürzt. Die Ballaststoffe binden außerdem Cholesterin und Gallensäuren und beeinflussen positiv unsere Bakterienflora im Darm (Kap. 37).

Ständig und massenhaft nehmen wir mit der Atmung, der Nahrung oder durch Körperkontakte kleinste Teilchen aus dem Mikrokosmos auf, können diese aber nur sehr bedingt erkennen - in verdorbenen Speisen etwa dank unserer Geruchs- und Geschmackssinne. Die als Antigene bezeichneten Teilchen sind jedoch eine permanente Bedrohung für die Gesundheit und unser Leben, weil sie im Organismus auf vielfältigste Art und Weise das sensible Gleichgewicht der physiologischen und biochemischen Reaktionen stören können. Es bedarf deshalb zu ihrer Kontrolle unabhängig arbeitender Abwehrmechanismen. Diese sind in unserem Immunsystem organisiert. Weil Antigene an jeder beliebigen Stelle in den Körper eindringen können oder dort entstehen, sind die rund 2 Billionen Immunzellen im gesamten Organismus verteilt. Etwa 1 % dieser Zellen patrouillieren fortwährend innerhalb unseres Körpers. Ihre Zirkulationsgeschwindigkeit ist für eine einzelne Passage durch alle Organe mit 30 Minuten beachtlich kurz. So kann die Immunabwehr jede Körperstruktur kontrollieren und alles eliminieren, was sie als fremd erkennt. Das Immunsystem bestimmt also ganz entscheidend den Grad unseres Wohlbefindens, von vollkommener Gesundheit über banale Erkältungen bis zu lebensbedrohlichen Erkrankungen wie beispielsweise solche durch das Corona-Virus.

„Eure Nahrungsmittel sollen eure Heilmittel, und eure Heilmittel sollen eure Nahrungsmittel sein“. Dieser von Hippokrates überlieferte Satz reflektiert die uralten Träume der Menschen, durch bestimmte Nahrungsmittel Krankheiten zu heilen oder gar zu vermeiden. Functional Food, in den 70er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts in Japan und den USA als Begriff etabliert, bezeichnet Lebensmittel, die mit unterschiedlichen Substanzen oder Mikroorganismen angereichert werden und deren spezifischer gesundheitsfördernder Nutzen wissenschaftlich hinreichend belegt sein muss. Sie erfreuen sich wegen des steigenden Gesundheitsbewusstseins in der Bevölkerung immer größerer Beliebtheit. Populäre Produkte sind z. B. mit Pflanzensterinen angereicherte Margarinesorten, die die Aufnahme von Cholesterin aus dem Darm blockieren und damit den LDL-Cholesterinspiegel im Blut senken können oder probiotische Milchprodukte, mit widerstandsfähigen Milchsäurebakterien versetzt, die das Immunsystem stärken und die Darmflora verbessern sollen. Zusatz von Calcium zu Obstsäften, Eier mit einem besonders hohen Gehalt an ungesättigten Fettsäuren, Brot mit Linolensäure oder die allgemeine Anreicherung von Nahrungsmitteln mit verschiedenen Vitaminen sind weitere Beispiele.

Anders als die von Menschen versprühten Pflanzenschutzmittel (Kap. 30) enthalten Pflanzen oft auch eigene Gifte. Diese Phytotoxine gehören zu den unerwünschten Bestandteilen in unserer natürlichen Nahrung. Klassische Beispiele sind Solanin in grünen Teilen von Tomaten oder in rohen Kartoffeln, Phasin in rohen Bohnen, Blausäure in Aprikosenkernen oder Cumarin im Zimt. Interessant sind ferner Sambunigrin im Holunder, Anthrachinon und Oxalsäure in rohem Rhabarber und Nikotin in grünen Teilen der Aubergine. Manche Kräutertee-Sorten sind mit den krebserregenden Pyrrolizidinalkaloiden belastet. Kein starkes Gift, aber auch problematisch ist Morphin im Mohn.

In der EU sind 320 verschiedene Zusatzstoffe für Lebensmittel zugelassen (2017). Besonders umstritten sind die häufig verwendeten Geschmacksverstärker. So wird speziell das Glutamat u. a. mit dem Entstehen der Alzheimer Krankheit, des Morbus Parkinson oder des China-Restaurant-Syndroms (Kopfschmerzen, Übelkeit, Taubheit im Nacken, Druckgefühl im Brustkorb und Brennen der Haut) in Verbindung gebracht. Weil hierzu die wissenschaftliche Datenlage aber sehr unzureichend ist, empfehlen weder nationale Fachgesellschaften noch internationale Institutionen wie die WHO ein Verbot für Glutamatzusätze (Mortensen et al. 2017). Zur Lebensmittelherstellung wird von der Industrie meist das Mononatriumglutamat eingesetzt.

Die bereits seit Jahrtausenden verwendeten Kräuter und Gewürze lassen sich aus unterschiedlichen Pflanzenteilen wie Blätter, Blüten, Früchten, Rinden, Samen oder auch aus Wurzeln gewinnen. Die Definitionsgrenze zwischen Kräutern und Gewürzen ist deshalb sehr fließend. Am häufigsten von ihnen werden heute Pfeffer, Anis, Dill, Fenchel, Kapern, Kümmel, Knoblauch, Koriander, Rosmarin und Zimt verwendet. Sehr teure Gewürze sind Vanille und Kardamom, am teuersten ist Safran. Weil letzteres nur in sehr kleinen Mengen aus den Blüten der Safran-Pflanze (Crocus sativus, ein Schwertliliengewächs) gewonnen werden kann, kosten bereits 10 g oft schon mehr als 100.- €.

Verdauungsprozesse sind zeitmäßig lange Vorgänge (Magen 2–6 Std., Dünndarm 6–8 Std., Dickdarm 10–20 Std. und Mastdarm 20–60 Std). Diese Zeiten variieren individuell und hängen sehr stark von der Nahrungszusammensetzung ab. Trotz der langen Dauer kann es passieren, dass nicht alle mit der Nahrung aufgenommenen Stoffe in unserem Körper optimal verarbeitet werden. Wenn es diesbezüglich immer wieder zu Problemen kommt, spricht man von Nahrungsmittelunverträglichkeiten. Es wird geschätzt, dass ca. 5–10 % aller Menschen in Europa und den USA an einer solchen Verwertungsintoleranz von Nahrungsmitteln leiden. Aber etwa 20 % der Menschen geben an, dass sie glauben, bestimmte Nahrungsmittel nicht zu vertragen (Gupta et al. 2019).

Im Jahr 2015 veröffentlichte die WHO einen sehr umfangreichen Bericht über die Folgen des Verzehrs von verdorbenen Speisen (WHO 2015a). An den Untersuchungen hierzu haben weltweit mehr als 100 Fachleute über 10 Jahre gearbeitet. Danach erkranken auf unserem Globus jedes Jahr rund 600 Millionen Menschen, weil sie verunreinigte Lebensmittel konsumieren. 420.000 von ihnen sterben, darunter 125.000 Kinder unter fünf Jahren. In Afrika und Südostasien sind Lebensmittelinfektionen am häufigsten. Dagegen ist in Europa das Risiko, sich eine solche zuzuziehen, deutlich geringer. Doch auch hier erkranken pro Jahr rund 23 Millionen Menschen durch verunreinigtes Essen oder kontaminierte Getränke. 5000 von ihnen sterben an den Folgen dieser Krankheiten.

Bakterien gibt es nicht nur in verdorbenen Lebensmitteln, sie sind universal verbreitet. Diese kleinen, einzelligen Strukturen können sehr viele, verschiedene Infektionskrankheiten auslösen. Manche von diesen verlaufen so schwer, dass sie im ungünstigen Fall sogar zum Tode führen. Die Pest (Bakterium Yersinia pestis), Tuberkulose (u. a. Mykobakterium tuberculosis), Typhus (Bakterium Salmonella typhi) oder blutige Durchfallerkrankungen (EHEC = enterohämorrhagische Escherichia coli) sind hierfür klassische Beispiele.

Unsere Standardnahrung kann durch vielfältige Prozesse mit Schadstoffen belastet sein. Pflanzenschutzmittel, Aflatoxine aus Schimmelpilzen, Solanin (Kap. 32), Antibiotika in der Tiermast oder Dioxine in Fleisch und Eiern sind dafür einige in der Öffentlichkeit immer wieder Besorgnis auslösende Beispiele. Offenbar weniger im Rampenlicht der Diskussionen über gesundheitsbewusste Ernährung stehen Gifte, die sich durch unsere Art der Zubereitung von Mahlzeiten bilden können, beim Erhitzen bestimmter Nahrungsmittel etwa (Parada et al. 2017; Fiolet et al. 2018) (Abb. 38.1).

Es ist hauptsächlich rotes Fleisch (Rind, Schwein, Lamm), das durch Erhitzen zur Quelle mehrerer karzinogener Stoffe wird. Neben polyzyklischen Kohlenwasserstoffen und heterozyklischen aromatischen Aminen gehören dazu auch die Nitrosamine. Zusätzlich wird zurzeit der Hypothese nachgegangen, ob ein artspezifischer Faktor speziell bei europäisch-asiatischen Milchkühen hier ebenfalls eine Rolle spielen könnte (zur Hausen und de Villiers 2015; zur Hausen et al. 2019). Mehrere Studien, u. a. auch 2 Auswertungen der prospektiven NIH-AARP-Studie aus den USA mit über 500.000 Personen im Alter von 50–71 Jahren zeigen, dass tägliches Verspeisen von bereits 50 g rotem Fleisch oder dessen Verarbeitungsprodukten wie Wurst, Schinken, Hamburger, Döner etc. das Risiko für Krebs der Speiseröhre, Lunge, Leber und des Darms erhöht (Sinha et al. 2009; Cross et al. 2007, 2010; Keszei et al. 2012; WHO 2015b). Und nach den Ergebnissen weiterer großer Studien ist der häufige Konsum von verarbeitetem rotem Fleisch auch mit einer Steigerung des Risikos für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Micha et al. 2010; Zhong et al. 2020) und bei Frauen zusätzlich mit einem Endometriose-Risiko verbunden (Yamamoto et al. 2018).

Alkohole sind chemisch Kohlenwasserstoffe, bei denen ein Wasserstoffatom durch die funktionelle Hydroxylgruppe (-OH) ersetzt ist. Für Menschen genießbar ist nur der Äthylalkohol. Er leitet sich vom Äthan ab, ist also eine 2-Kohlenstoff-Verbindung (Abb. 40.1).

Zu den Grundsätzen der Ernährung für gesunde Menschen gehören:

Frauen bestehen im mittleren Alter durchschnittlich zu ca. 55 % aus Wasser, Männer zu 60 %. Diese Werte können im höheren Alter oder bei Fettleibigen auf ~50 % sinken. Täglich verlieren wir über Haut, Nieren, Darm und Atemluft 1,5–2,5 Liter Wasser, bei körperlichen Aktivitäten, in warmer Umgebung oder bei Fieber bzw. Diarrhö deutlich mehr davon. Die Verluste werden durch Aufnahme von Wasser aus der festen Nahrung (500–700 ml pro Tag) bzw. dem Stoffwechsel (200–300 ml pro Tag) und durch Getränke ausgeglichen. Die Trinkmengen unter Alltagsbedingungen sollten dabei etwa 20 ml pro kg Körpergewicht betragen, bei Personen, die älter als 65 Jahre sind, 15 ml. Harntreibende Flüssigkeiten wie Kaffee oder Tee werden mitgezählt. Zwar hemmt das in diesen Getränken enthaltene Koffein in den Tubuli der Nieren die Natrium- und Wasserresorption, aber bei regelmäßiger Koffeinzufuhr tritt schnell ein Gewöhnungsprozess ein. Einen positiven Effekt speziell zum Trinken von Kaffee zeigen sehr große Studien mit mehreren Millionen Personen. Danach verlängern eine bis acht Tassen Kaffee pro Tag das Leben (Ding et al. 2015; Loftfield et al. 2018; van Dam et al. 2020). Ob aber der Kaffee tatsächlich lebensverlängernd wirkt oder sein Konsum nur ein Marker für eine grundsätzlich gesunde Lebensführung ist, bleibt bisher noch offen. Auf jeden Fall sollten die Trinktemperaturen immer unter 65 °C liegen, um nicht das Risiko von Speiseröhrenkrebs zu erhöhen (Okaru et al. 2018; Islami et al. 2019). Im Gegensatz zum Kaffee haben Softdrinks, einen halben Liter pro Tag getrunken, einen lebensverkürzenden Effekt (Mullee et al. 2019). Der Grund hierfür ist seit längerem bekannt, es sind die darin enthaltenden Süßungsmittel. Neben Übergewicht und Diabetes erhöhen diese auch nach den Ergebnissen der Framingham-Heart-Studie u. a. die Triglyceridspiegel und senken die Serumkonzentrationen des guten HDL-Cholesterins (Haslam et al. 2020; Kap. 18) (Abb. 42.1).

Millionen von Jahren unserer Evolution zeichneten sich durch limitierte Nahrungsressourcen aus. Nahrungsmangel war deshalb stets viel häufiger als Nahrungsüberfluss und die optimale Verwertung der Nahrung immer ein Überlebensvorteil.

Standardgröße für die Gewichtsbewertung ist der Body-Mass-Index. Er errechnet sich aus Körpermasse (kg) dividiert durch Körpergröße (m²), Tab. 44.1.

Übergewicht bewirkt eine Vergrößerung der Fettzellen. Aus dem besonders problematischen Bauchfettgewebe werden erleichtert Fettsäuren und die unterschiedlichsten Zelltypen, die speziell in diesem Fettanteil vorkommen, freigesetzt. Diese bilden ihrerseits Dutzende Hormone, Zytokine und entzündungsfördernde Botenstoffe mit jeweils weitreichenden systemischen Folgen.

In Europa leiden nach Angaben der WHO ca. 60 Millionen Erwachsene an Typ-2-Diabetes, weltweit wird diese Zahl auf etwa 422 Millionen geschätzt. In Deutschland sind dies knapp 7,5 Millionen Menschen mit etwa 500.000 Neuerkrankungen jährlich. Übergewicht bereits in der Kindheit begünstigt diese negative Entwicklung (Bjerregaard et al. 2018). In der großen Studie mit knapp 63.000 Jungen konnte allerdings auch gezeigt werden, dass ein Wiedererreichen des Normalgewichts noch vor der Pubertät diese Gefahr deutlich vermindert. Global verursachte die Massenerkrankung 2018 Kosten von rund 2 Billionen Dollar, bis 2030 könnten diese auf ca. 2,2 Billionen Dollar pro Jahr steigen (Bommer et al. 2018) (Abb. 46.1).

Der Überlebensvorteil in früheren Zeiten, große Fettreserven im Körper anlegen zu können, wandelt sich in unserer heutigen Gesellschaft mit ihren fast unbegrenzten Nahrungsressourcen in sein Gegenteil. Übergewicht und Adipositas sind Ursachen von etwa 60 sehr ernsten Folgekrankheiten. Zu ihnen gehören u. a. die Altersdemenz (Kap. 44), Arthrose im fortgeschrittenen Alter (Hunter und Bierma-Zeinstra 2019), Krebs (Kyrgiou et al. 2017; Po-Hong et al. 2019), Bluthochdruck (Jayedi et al. 2020), Diabetes, chronische Niereninsuffizienz, sowie ein gehäuftes Auftreten arteriosklerotischer Komplikationen wie Herzinfarkt und Schlaganfall (Lu et al. 2014; Chang et al. 2016; Lauby-Secretan et al. 2016; O’Donnell et al. 2016; Campbell et al. 2016; Lassale et al. 2017; Finocchiaro et al. 2018; Chang et al. 2019). Dabei steigt das Risiko speziell für koronare Herzkrankheiten nach den Studiendaten von 302.296 Personen in Europa und den USA mit Beobachtungszeiten von 6–35 Jahren um 17 %, wenn der BMI zwischen 25 und 29,9 liegt und um 45 % bei einem BMI über 30. Diese Angaben wurden bereits um die Risiken erhöhter Blutdrucke und Cholesterinwerte bereinigt (Bogers et al. 2007).

Nach Daten vieler großer Studien ist deutliches Übergewicht mit einem erhöhten Sterberisiko verknüpft (Greenberg 2013; Global BMI Mortality Collaboration 2016; Twig et al. 2016; Dobszai et al. 2019; Jayedi et al. 2020). In einer Metaanalyse aus älteren prospektiven Studien zu dieser Problematik wurden Alter, Geschlecht und Raucherstatus von 894.576 Teilnehmer gesondert berücksichtigt (Whitlock et al. 2009). Die Ergebnisse zeigten dann, dass Fettleibigkeit mit einem Body-Mass-Index zwischen 30 und 35 die Lebenserwartung um 2–4 Jahre reduziert. Und es sind gar 8–10 verlorene Lebensjahre, wenn das Gewicht der Menschen zu einem BMI zwischen 40 und 45 führt. Letztere Einschränkung der Lebenserwartung entspricht etwa dem Effekt des Rauchens. Weitere große Metaanalysen liefern ähnliche Ergebnisse. So die Auswertungen von 19 prospektiven Studien mit Daten von fast 1,5 Millionen Erwachsenen europäischer Herkunft und Beobachtungszeiten von 5–28 Jahren durch das US-National Cancer Institute (Gonzales et al. 2010) und die Messwerte von mehr als 10 Millionen Menschen aus 4 Kontinenten (The Global BMI Mortality Collaboration 2016).

Gewichtsreduktionen müssen langsam und kontinuierlich erfolgen. Denn unser Körper weiß nichts von der absichtlichen Diät. Er reagiert auf die Nahrungsverknappung wie auf eine Hungersnot und senkt erst einmal spontan den Energiebedarf für die Grundfunktionen der Organe (Kap. 8). Schnelle Gewichtsverluste halten in aller Regel nur kurz an und führen fast immer zu gesundheitsgefährdenden Gewichtsschwankungen (Bangalore et al. 2017; Kim et al. 2018b). Solche Jo-Jo-Effekte lassen sich nach den Ergebnissen großer Studien gut durch kalorienarme und etwas eiweißangereicherte Diäten minimieren (Larsen et al. 2010; Brown und Leeds 2019). Die wichtige Rolle einer leicht erhöhten Eiweißaufnahme bei Programmen zur Gewichtsabnahme wurde auch in einer Übersichtsarbeit der American Society for Nutrition beschrieben (Leidy et al. 2015).

Statistisch betrachtet verspeisen Deutsche tagtäglich 130–150 g Fett, aber je nach dem individuellen Kalorienbedarf sind nur rund 90–110 g auf Dauer gesundheitlich vertretbar. Eine solche Begrenzung einzuhalten fällt jedoch oft schwer. Denn in vielen Lebensmitteln oder im Kantinenessen ist der Fettgehalt häufig nicht deklariert. Und eine Menge Fett ist dort versteckt, wo man es gar nicht vermutet, allein bis zu 8 % im Vollkornbrot. Wir essen aber nicht nur zu viel Fett, wir verspeisen überwiegend tierisches Fett und mit den darin vorkommenden gesättigten Fettsäuren das falsche Fett.

Immer häufiger wird im Medizinbereich über Essstörungen diskutiert (Schmidt et al. 2016; Cohrdes et al. 2019). Eine solche ist z. B. die Anorexia nervosa, die eine Magersucht zur Folge hat (Eating Disorders, National Institute of Mental Health, 2015). Hier liegen psychosoziale Störungen verbunden mit leichten genetischen Veränderungen vor, die das Essverhalten der betroffenen Menschen so lenken, dass bei ihnen der Wille zur Gewichtsabnahme die zentrale Rolle im täglichen Leben spielt (Watson et al. 2019). Diese Menschen haben ein stetes Verlangen nach einer immer noch dünneren Figur und mindern deshalb fortwährend ihre Nahrungsaufnahme. Von dieser Form der Magersucht sind in Deutschland etwa 1,1 % der Frauen – zu über 90 % ältere Mädchen und junge Frauen – und 0,3 % der Männer betroffen. Dieses Verhaltensmuster der Menschen ist mit einem hohen Risiko für chronische Verläufe behaftet und bietet ernste medizinische Probleme. Zu ihnen gehören u. a. Stoffwechselstörungen, niedriger Blutdruck, Herzrhythmusstörungen und ständige Müdigkeit (Donghwi et al. 2017; Mitchell und Peterson 2020). Magersucht führt auch zu einer drastischen Schrumpfung der Hirnrinde (King et al. 2015). Bei erfolgreicher Therapie ließ sich aber eine vollständige Wiederherstellung der Schichtdicke beobachten. Anorexia athletica ist eine sportbedingte Essstörung.

Diese Ernährungsform ist eine besondere Lebensart von Menschen, mit der sie Grausamkeiten an Tieren für die Beschaffung von Nahrung und Kleidung vermeiden möchten. Vegan lebende Menschen verzichten im Vergleich zu Vegetariern auch auf tierische Produkte wie Eier und Milch. Die Bezeichnung „vegan“ wurde in England 1944 von Donald Watson geprägt.

An die Ernährungsmöglichkeiten passt sich jeder Körper anders an. Spannend wird deshalb die Zukunft, wenn sich die Nutrigenomik, ein noch relativ junger Forschungszweig, voll etabliert hat (Miae und Yangha 2015; Neeha und Kinth 2013; Reddy et al. 2018). Ziel hier ist herauszufinden, wie bestimmte Nahrungsbestandteile die individuelle Genregulation beeinflussen. Offenbar greifen Nährstoffe evolutionsbedingt in die Genaktivitäten und damit in die an sie gekoppelten Proteinbiosynthesen ein. Die veränderten Eiweißsynthesen des Individuums wiederum wirken auf seinen Stoffwechsel in Leber, Darm oder Muskel zurück, machen vielleicht krank oder sorgen umgekehrt für eine robuste Gesundheit (Sales et al. 2014).

Ein Hauptproblem heute ist der Bewegungsmangel in unserer veränderten Lebenswelt mit dem ständigen zu langem Sitzen am Arbeitsplatz und in der Freizeit (Kap. 94). Nach einer Studie der WHO ist jetzt schon ein Viertel der erwachsenen Weltbevölkerung körperlich zu wenig aktiv, in Deutschland sind es gar 42 % der Erwachsenen (Guthold et al. 2018). Immerhin ist unsere Skelettmuskulatur ja nicht nur für die Bewegung zuständig, sie ist zugleich auch ein wichtiges Stoffwechselorgan. Nach Schätzungen der WHO ist unser Lebensstil für etwa 70 % aller Krankheiten mitverantwortlich.

Die aerobe dynamische Langzeitausdauer mit gleichmäßigem Wechselspiel von Kontraktion und Entspannung der arbeitenden Muskulatur ist fast immer Grundlage für den sportlichen Erfolg, egal ob Spitzensportler um Medaillen kämpfen oder sich Breitensportler zum Vergnügen und Mehrung ihrer Fitness mühen. Es ist heute sehr populär, sich beachtenswerten Ausdauerleistungen zu unterziehen, z. B. beim Laufen, Wandern, Walking, Rad fahren, Rudern, Schwimmen, Inline-Skating, Bergwandern, Skilaufen oder Tanzen.

Nach der European Cardiovascular Disease Statistics 2019 sind in Europa allein 41 % aller Todesfälle auf Herzkrankheiten zurückzuführen. Regelmäßige körperliche Aktivitäten sind deshalb wegen der vielen positiven Effekte auf das Herz eine optimale Maßnahme der Prävention. Denn der Herzmuskel kann sich je nach Trainingsleistung von 300 g bis auf 500 g vergrößern und das Herzvolumen sich von 600 ml bis auf 1300 ml erweitern. Die Kammerwände erfahren eine Verstärkung bis zu 20 % und das Herzminutenvolumen erhöht sich von 5 Liter bis auf 20 Liter. Diese Ökonomisierung der Herzarbeit führt in der Summe zur Blutdrucksenkung und zur Abnahme der Herzfrequenz.

Die direkt nach der Nachtruhe noch im Liegen gemessene Herzfrequenz gilt als Ruhepuls. Allein schon bei seiner Betrachtung zeigt sich gut die Faszination der Herzleistung. Bei einem dauerhaften Puls von 60 Schlägen/Minute wären das bereits 31.556.952 Herzschläge/Jahr (= Sekunden unseres Gregorianischen Kalenderjahres; 365 Tage, 5 Stunden, 48 Minuten, 46 Sekunden). Bei Erwachsenen beträgt aber selbst der Ruhepuls schon etwa 70 Schläge pro Minute. Ausdauertraining führt hier zu einer Pulsverlangsamung, auf etwa 60 Schläge bei Breitensportlern, 50 Schläge bei Leistungssportlern und oft nur 35–40 Schläge bei Hochleistungssportlern. Fieber steigert die Herzfrequenz, ein Grad Temperaturerhöhung macht etwa 10 zusätzliche Herzschläge aus. Die Messung des Ruhepulses eignet sich deshalb auch als Kontrolle des aktuellen Gesundheitszustands. Ist der morgendliche Ruhepuls um mehr als 8 Schläge pro Minute erhöht, sollten körperliche Belastungen reduziert oder ganz ausgesetzt werden.

Pro Minute fließen schon in Ruhe 5 bis 6 Liter Blut durch den Körper eines Erwachsenen, das sind täglich etwa 7000 Liter. Die ständigen Bewegungen und regelmäßiger Sport gehen dann in den Arterien und Venen mit einer weiteren Erhöhung der transportierten Blutmenge einher. Die Fließeigenschaft des Blutes nimmt zu, weil die Konzentrationen von Gerinnungsfaktoren wie z. B. die des Fibrinogens unter diesen Bedingungen sinken und der Gehalt an gewebespezifischem Plasminogenaktivator steigt. Der Sauerstofftransport und die Wärmeregulation sind verbessert (Abb. 59.1).

Wichtige positive Effekte des Sports sind:

Der Blutdruck ist das Resultat aus dem geordneten Zusammenspiel von Herz und Gefäßen. Er wird hormonell über das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System reguliert und unterliegt deutlichen Schwankungen, ist z. B. bei körperlichen Belastungen höher als in Ruhe oder nachts niedriger als am Tage. Der Blutdruck besteht aus zwei Phasen, der Systole, während der sich der Herzmuskel zusammenzieht und der Diastole, in der sich der Herzmuskel entspannt. Wenn der Blutdruck im arteriellen Gefäßsystem dauerhaft erhöht ist, liegt eine arterielle Hypertonie vor, im täglichen Sprachgebrauch Bluthochdruck genannt. Laut Definition der WHO ist das der Fall bei einem systolischen Druck von mehr als 140 mmHg oder einem diastolischen Druck von mehr als 90 mmHg. Nach den Ergebnissen einer schwedischen Studie mit 1,2 Millionen Männern und einer Beobachtungszeit von 24 Jahren steht bei jungen Erwachsenen eher der diastolische Wert als Risikofaktor im Vordergrund, bei den älteren Menschen ist es der systolische Blutdruck (Sundström et al. 2011). Der Unterschied beider Risikowerte ist hier aber gering (Flint et al. 2019). Liegen kardiovaskuläre Risikofaktoren vor, sollte bereits ein hoch-normaler Blutdruck behandelt werden (Wright et al. 2015). Diese strenge Regelung gilt aber offenbar nicht für Diabetiker. Sie profitieren eher, wenn der systolische Wert nicht unter 140 mmHg abgesenkt wird (Brunström und Carlberg 2016).

Wichtige positive Effekte des Sports sind:

Schon bei moderaten körperlichen Aktivitäten ist die Gehirndurchblutung um etwa 30 % gesteigert. Anstrengende Belastungen sind der stärkste Reiz für den Erhalt der ca. 86 Milliarden Hirnzellen und für den Ausbau ihrer Funktionsfähigkeit durch Knüpfen immer neuer, vielfältiger Synapsen. Dabei hat bei Erwachsenen jede einzelne Nervenzelle im Mittel rund 1000 solcher wechselnden Kontaktstellen zu anderen Nervenzellen. Die Gesamtzahl dieser Synapsen beträgt so fast 100 Billionen. Alle Nervenbahnen eines Gehirns summieren sich zu einer Stecke von knapp 6 Millionen km. Durch sportliche Betätigungen werden Denkprozesse erleichtert, die Intelligenz sowie Lern- und Gedächtnisleistungen werden optimiert. Und der Hippocampus, zentrales Hirnareal für das Gedächtnis und die räumliche Orientierung, verliert dann altersbedingt weniger an Größe. Die positiven Effekte von Sport bleiben im Alter erhalten, vorausgesetzt, auch die Älteren sind regelmäßig und ausreichend körperlich aktiv (Northey et al. 2018) (Abb. 63.1).

Wichtige positive Effekte des Sports sind:

Der von der Natur vorgegebene Sinn des Stoffwechsels liegt in der Bereitstellung von Energieäquivalenten in Form von ATP-Molekülen (Kap. 6) und in der Synthese von Bausteinen für die Vielzahl der biochemischen Zellprozesse. Das hierfür sehr komplizierte Netzwerk von Reaktionen wird durch unterschiedliche Steuerungsmechanismen gelenkt. Wichtige Elemente bei diesen Koordinationsvorgängen sind die Hormone. Sie fungieren als körpereigene Signalstoffe, die in die Blutbahn abgegeben werden und innerhalb von Sekunden bis Stunden große biologische Wirkungen erzielen. Die Hormone werden je nach Bedarf in den sieben endokrinen Drüsen oder in speziellen Geweben gebildet. Sie wirken nur auf bestimmte Organe oder Gewebe. Allein diese jeweiligen Erfolgsorgane enthalten Rezeptoren, die Hormone binden und deren Wirkungen vermitteln. Unvorstellbare kleine Mengen von oft weniger als einem hunderttausendstel Gramm pro Liter reichen dafür aus.

Am Anfang körperlicher Belastungen erreichen Signale sowohl von den Schaltzentralen im Gehirn, speziell im Hypothalamus, als auch von den beanspruchten Muskeln das hormonelle System und setzen dessen Aktivierung in Gang. Das bedeutet in der Hypophyse Ausschüttung von ACTH (adrenocorticotropes Hormon), STH (Wachstumshormon) sowie ADH (antidiuretisches Hormon) oder im Nebennierenmark über Aktivierung des Sympathikus Sekretion der Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin.

Gerät der Organismus von Frauen vom Zustand der Ruhe in eine Belastungssituation, dann ist das je nach Grad dieser Belastung mit einer mehr oder weniger starken Veränderung des Stoffwechselmilieus verbunden. Bei muskulären Tätigkeiten ist so die sofortige Anpassung des Leistungsstoffwechsels gefordert. Aber auch andere Bereiche des Organismus sind berührt und das gilt hier in besonderem Maße für die Funktionen der Sexualhormone der Frauen (z. B. Östrogen, Progesteron), die sich in Störungen des Menstruationszyklus ausdrücken (La Vignera et al. 2018).

Die für sportliche Ausdaueraktivitäten immens wichtigen Glycogenspeicher reichen im Allgemeinen bis zu 1,5 Stunden aus. Für hohe Leistungsanforderungen müssen von den täglichen Ernährungsgewohnheiten abweichende Wege beschritten werden. Dazu gehört einmal eine leichte Steigerung des Kohlenhydratanteils in der Nahrung auf 60–65 %, um die Glycogenreserven konstant zu halten. Gilt es darüber hinaus, sich auf ganz besondere Aufgaben vorzubereiten, z. B. auf einen Marathonlauf, kann versucht werden, durch spezielle Diäten die Kohlenhydratspeicher in Leber und Muskeln zu erhöhen. Das gelingt recht gut, wenn man sich nach einigen Tagen mit relativ eiweiß- und fettreicher Ernährung dann 4 Tage vor dem sportlichen Ereignis entweder einer erschöpfenden Belastung aussetzt oder einen Fastentag einlegt und sich darauf folgend 3 Tage lang überwiegend von schwerer aufschließbaren Kohlenhydraten wie Reis, Getreide, Gemüse und Obst ernährt.

Wichtige positive Effekte des Sports sind:

Unter diesen Bedingungen kommt es in den ersten etwa 20 Minuten zum Anstieg von natürlichen Killerzellen und einem geringeren Monozytenanstieg. Die NK-Zellen werden nicht in größerer Zahl gebildet, sondern erfahren eine vermehrte Ablösung von den inneren Gefäßwänden. Stimulans hierfür ist der das Herzzeitvolumen steigernde Katecholamineinfluss. Nach dem Belastungsende durchschreitet ihre Zahl das Ausgangsniveau nach unten und bleibt für wenige Stunden auf einem etwas niedrigeren Level. In Ruhe steigen die NK-Zellzahlen wieder und sind bei regelmäßigem Ausdauertraining mittlerer Intensität dauerhaft erhöht. Die Granulozytenzahl nimmt dagegen erst nach einer guten Stunde zu, ihre Vermehrung hält dafür aber ca. 24 Stunden an und ihr Aktivierungszustand ist erhöht (Abb. 71.1).

Bei anstrengenden Ausdauerübungen steigt die Ausschüttung von Cortisol um das 2- bis 3-Fache an und überlagert dann die Wirkung der Katecholaminfreisetzung. Die Zahl der NK-Zellen wird dadurch bis zum 9-Fachen des Ausgangswertes angehoben und stürzt nach Belastungsende für mehrere Stunden auf etwa 50 % des Ursprungswertes ab. Zusätzlich ist ihre zytotoxische Aktivität, gesteuert von dem jetzt von den Monozyten vermehrt produzierten Prostaglandin E2, eingeschränkt (Abb. 72.1).

Moderat betriebenes Ausdauertraining im aeroben Bereich fördert die Leistungs- und Regenerationsbereitschaft der Immunabwehr (Abb. 73.1).

Vom Überlastungssyndrom sind üblicherweise meist unerfahrene Sporttreibende mit einem hohen Ehrgeizpotenzial betroffen. Zunächst fällt den Betroffenen ihre rapide nachlassende körperliche Leistungsfähigkeit auf. Dann folgen gesundheitliche Beeinträchtigungen, die erhebliche Ausmaße annehmen können.

Die bisher bekannten physiologischen Grundlagen machen einen positiven Einfluss des Ausdauertrainings auf die Risikosenkung von Tumorerkrankungen wahrscheinlich. Dafür sprechen z. B. die unter gemäßigten körperlichen Belastungen vermehrte Mobilisierung der natürlichen Killerzellen mit einer damit verbundenen höheren zytotoxischen Gesamtkapazität wie auch die unter diesen Bedingungen verbesserte Phagozytosefähigkeit der Granulozyten (Kap. 71). Dadurch können die in unserem Körper ständig entartenden Zellen vom Immunsystem leichter beseitigt werden.

Sowohl die Tumorerkrankungen selbst als auch die notwendigen Chemotherapien oder Bestrahlungen führen bei der Mehrzahl der Patienten zu erheblichen körperlichen Leistungseinbußen und zu permanenter Müdigkeit. Harmlose alltägliche Verrichtungen werden zu quälenden Belastungen, ein Zustand, der Monate manchmal sogar Jahre anhalten kann. Die rasche Erschöpfbarkeit verleitet regelmäßig zur Schonung. Körperliches Training beginnt, wenn überhaupt, meist erst viele Wochen nach Abschluss der Therapie. Damit geht wertvolle Zeit der Rehabilitation verloren.

Je nach Intensität und Dauer der Kontraktionsarbeit der Muskulatur werden unterschiedliche Qualitätsansprüche an die Energieversorgung gestellt. Sofort und ohne Sauerstoffbedarf stehen zunächst die im Muskel gespeicherten, aber nur in geringen Konzentrationen vorhandenen Adenosintriphosphat-Moleküle zur Verfügung. Ihre Bedeutung besteht darin, dass sie, gewissermaßen aus dem Stand, große Leistungen ermöglichen (Kap. 6 und 78).

Sich ausgesprochen langsam bewegen, um möglichst viel Fett abzubauen, ist eine häufig praktizierte Übung von Sporttreibenden in Fitnessstudios. Aber ein solches „Fettverbrennungstraining“ macht physiologisch keinen Sinn, weil der Kohlenhydratabbau zeitlich immer der Verstoffwechselung der Fette vorangeht. Für die geringere energetische Flussrate von Fettsäuren ist deren energetisches Äquivalent verantwortlich. Bezogen auf einen Liter Sauerstoff beträgt nämlich die Energieausbeute der Fette trotz ihres mehr als doppelt so hohen Energiegehalts nur 4,7 kcal, die der Kohlenhydrate aber 5,1 kcal (Kap. 5). Dieser bei gleichem Sauerstoffverbrauch knapp 10 % höhere Energiegewinn aus Kohlenhydraten und deren schnellerer Abbauweg begründen die Vorrangstellung der Kohlenhydrate am Energieumsatz.

Körperliche Leistungen gehen immer mit einer erhöhten Wärmeentwicklung einher, weil die chemische Energie der Nahrungsstoffe lediglich mit einem Wirkungsgrad von gut 40 % in Arbeit umgewandelt werden kann (Kap. 6). Da wir nur in einem eng geregelten Temperaturbereich überlebensfähig sind, muss das Zuviel an Wärme umgehend wieder abgeführt werden. Bei körperlichen Anstrengungen oder hohen Umgebungstemperaturen spielen Strahlung oder Konvektion hierfür nur eine untergeordnete Rolle. Wichtiger sind dann vielmehr die Gefäßerweiterungen und die Schweißproduktion in den 2–4 Millionen ekkrinen Schweißdrüsen mit angeschlossener Verdunstungskühlung. Auf Letztere entfallen unter diesen Umständen bis zu 70 % der Wärmeabgabe. Pro Stunde können 1–2, in extremen Situationen bis 2,5 Liter Schweiß gebildet werden. Etwa die Hälfte des produzierten Schweißes verdunstet und entzieht pro Liter dem Körper bei trockener bis mäßig wasserdampfhaltiger Luft Wärme in der Größenordnung von 575 kcal.

Barfuß oder mit dünnem Schuhwerk laufende Menschen setzen eher mit dem Vor- oder Mittelfuß auf. Erst durch die heute verbreiteten gepolsterten Laufschuhe wurden viele Jogger zu Fersenläufern und sind dadurch vermehrt Überlastungsschäden ausgesetzt (Liebermann et al. 2010; Almeida et al. 2015; van der Worp et al. 2016). Durch die Polsterung sind die Kollisionskräfte auf den Vorfuß geringer als jene auf die Ferse.

Die enormen Belastungen von Gelenken, Muskeln und Bindegeweben bei der Fortbewegung zeigen auf, welche große Bedeutung dem Schuhwerk zukommt. Ein falscher Schuh kann schnell Beschwerden verursachen, ebenso aber kann bei laufbedingten Schmerzen ein Wechsel der Laufschuhe Wunder bewirken. Leider gibt es nicht den Einheitsschuh für jeden Läufertypen. Gewicht, eventuelle Fuß- und Beinfehlstellungen oder falsche Fußführung sind Beispiele, warum immer die individuelle Auswahl getroffen werden muss. Grundsätzlich sollte ein Laufschuh den Fuß in seinen natürlichen Bewegungsabläufen so wenig wie möglich behindern. Eine flexible Sohle gewährleistet ein optimales Abrollen des Schuhs und damit eine gute Kraftübertragung vom Fuß auf den Boden. Steife Sohlen hebeln dagegen den Fuß und können zu Überlastungsschäden führen, weil vermehrt Arbeit auf die Zehen übertragen wird.

Wichtige positive Effekte von Kraft- und

Der Knochen ist ein hoch stoffwechselaktives Gewebe. Die in ihm ablaufenden biochemischen Prozesse zielen alle auf die Aufrechterhaltung einer ausreichenden organischen Grundsubstanz und deren normaler Mineralisierung. Das Knochengrundgerüst besteht zu 90 % aus dem Protein Kollagen, daneben noch aus Osteocalcin und mehreren anderen Eiweißen. Die Mineralisierung erfolgt vorwiegend durch Einlagerung von Calciumsalzen, die dem Knochen seine Stabilität geben (Abb. 84.1).

Osteoporose ist eine systemische Skeletterkrankung. Sie zeichnet sich durch eine niedrige Knochenmasse und Verlust der Mikroarchitektur aus (Baum und Peters 2008; Compston et al. 2013). Die maximale Knochenmassedichte im Leben erreicht der knochengesunde Mensch im jungen Erwachsenenalter etwa mit 20–25 Jahren. Besonders hoch ist sie dann nach einer optimalen Ernährung mit Calcium und Vitamin-D_3, häufiger Sonnenbestrahlung und viel Bewegung. Mit steigendem Lebensalter nimmt das Risiko, an einer Osteoporose zu erkranken, deutlich zu. Weitere Risikofaktoren sind familiäre Vorbelastungen, Bewegungsmangel, calciumarme Kost, hohe Protein- bzw. Phosphatzufuhr, Nikotin- bzw. Alkoholmissbrauch, Untergewicht (Compston et al. 2014), bei Frauen eine frühe Menopause oder Medikamente wie Glucocorticoide, Laxanzien, Antiepileptika und Schilddrüsenhormone (Abb. 85.1).

Ausdauer, mehr aber noch Kraftsport führen zu Muskelwachstum und Kraftzuwachs.

Die meisten Muskeln sind funktionell als Paar angelegt. Wenn ein Muskel beispielsweise eine Beugung durchführt (Agonist), dann kann diese durch seinen Gegenspieler (Antagonist) in Form der Streckung wieder rückgängig gemacht werden. Dabei hängt die vom betreffenden Nerv-Muskel-System ausgeübte Kraft von Anzahl, Querschnitt und Struktur der einzelnen Muskelfasern ab. Auch die optimale Koordination der jeweils zusammenwirkenden Muskeln und die effiziente Energiebereitstellung spielen eine wichtige Rolle (Abb. 87.1).

Ein ausgewogenes Muskeltraining sollte 2- bis 4-mal pro Woche erfolgen und sich an Belastungen orientieren, die im Sport und Alltag verlangt werden. Von den einzelnen Übungen werden jeweils 3–5 Serien bestritten. Es ist sinnvoll, die Anstrengungen immer wieder zu variieren und die Übungsreihenfolge zu ändern, um neue Trainingsreize zu setzen. Dabei empfiehlt es sich, Belastungen bezüglich Umfang und Intensität nur moderat zu steigern. Wenn man an aufeinander folgenden Tagen trainiert, ist es vernünftig, mit anderen Muskelgruppen als am Vortag zu arbeiten. Um akute Verletzungen zu vermeiden, werden die Krafteinsätze in gleichmäßigem Tempo langsam durchgeführt. Ruckartige Bewegungen können sehr schnell Muskulatur und Bindegewebe schädigen.

Muskelabbau durch körperliche Inaktivitäten (Kap. 86) macht nicht nur schlapp und möglicherweise krank, sondern auch dick. Dazu folgende Beispielrechnung:

Die Muskeln werden entwicklungsgeschichtlich in phasische, tonische und gemischte Muskeln unterteilt. Rein phasische Muskeln übernahmen ursprünglich die Bewegungsarbeit und neigen zur Abschwächung. Die tonischen Muskeln hatten nur Haltearbeit zu leisten und neigen zur Verkürzung. Die gemischte Form findet sich heute in der menschlichen Skelettmuskulatur (Tab. 90.1). Das Überwiegen der Faserart entscheidet dabei, ob der Muskel eher als phasisch oder als tonisch eingeordnet werden muss.

Starke Kraftübungen sind in Bezug auf die Gesundheit nicht risikofrei. Der Hauptgrund hierfür ist die Pressatmung beim Arbeiten mit hohen Gewichten. Die Ausatmungsbewegung erfolgt in diesem Fall gegen geschlossene Atemwege, es bauen sich im Brustraum erhöhte Drucke von 100–200 mmHg auf. Die Wirbelsäule wird zwar dadurch stabilisiert und die Muskulatur findet einen festeren Ansatz. Gleichzeitig werden jedoch innere Venen abgedrückt und die Hals- und Stirnvenen stark gestaut. Die Gesichtsfarbe verändert sich zum Rot als Zeichen des ansteigenden Blutdrucks. Armbelastungen führen dabei zu höheren Amplituden als Kraftübungen mit den Beinen. Diese Abläufe sind für gesunde Menschen ungefährlich. Bei Risikopersonen mit einem vorgeschädigten Herz-Kreislauf-System können sie aber Herzrhythmusstörungen oder Schlaganfälle auslösen. Eine sportärztliche Beratung vor Aufnahme eines Krafttrainings ist für solche Personen Pflicht.

Die Beweglichkeit wird durch die beiden Komponenten Gelenkigkeit und Dehnfähigkeit bestimmt. Für erstere ist die individuelle Ausprägung der Gelenke und Bandscheiben verantwortlich und für die Dehnfähigkeit sind es die Muskeln, Bänder und Sehnen. Bei Kindern ist normalerweise eine sehr gute Beweglichkeit vorhanden, aber ohne Training ist sie schon bei Jugendlichen deutlich eingeschränkt und nimmt mit steigendem Alter weiter ab. Frauen sind wegen ihrer etwas geringeren Muskelmasse meist beweglicher als Männer. Eine gute Beweglichkeit spricht für eine optimale Entspannungsfähigkeit der Muskulatur. Die Belastungsverträglichkeit ist erhöht. Kraft und Beweglichkeit sollten möglichst parallel trainiert werden (Abb. 92.1).

Die vorangegangenen Kapitel zeigen auf, welche positiven gesundheitlichen Effekte durch regelmäßige sportliche Betätigungen zu erzielen sind. Ausdauerbetonte Aktivitäten wirken besonders gesundheitsfördernd und lebensverlängernd (Schnohr et al. 2013, 2015; Gebel et al. 2015; Mok et al. 2019; Stamatakis et al. 2019). Größere sportliche Leistungen erhöhen dabei den Gesundheitseffekt (Kap. 56). Das bestätigen auch die Ergebnisse einer großen Studie mit 661.137 Personen (Arem et al. 2015a). Dauerhaft extreme Anstrengungen sind aber zu vermeiden.

Ob Churchill beim Hantieren an einem klemmenden Fenster wirklich vom mordenden Sport sprach, ist nicht sicher belegt. Aber Sport assoziierte Todesfälle sind leider Wirklichkeit (Abb. 95.1).

Drohende oder bereits bestehende Gewebeschäden werden durch spezielle Sinnesfühler für Schmerzen erkannt. Diese sog. Nozizeptoren finden sich als Enden der dünnen A- und C-Nervenfasern in allen Organen außer im Zentralnervensystem. Über diese Fasern gelangen Schmerzreize zunächst zu den Wide dynamic range – Neuronen im Hinterhorn des Rückenmarks und werden von dort über Zwischenneurone zum Gehirn weitergeleitet. Hier erst entsteht der Sinneseindruck „Schmerz“. Bleiben Schmerzen unbehandelt, geraten die WDR – Neurone unter Dauerbeschuss ständiger Impulse und die beschriebenen Abläufe schaukeln sich auf. Die Leitung von Schmerzsignalen wird durch Neubildung von Rezeptoren und Ionenkanälen vervielfacht. Auch zuvor unterschwellige Aktionspotenziale werden jetzt registriert, sogar Spontanentladungen dieser Nervenzellen ohne Schmerzmeldungen der betroffenen Nozizeptoren sind möglich. Aus allem resultiert eine verstärkte Schmerzwahrnehmung.

Wie im vorangegangenem Kapitel beschrieben, können Verletzungen oder Überlastungsschäden beim Sport zu längeren Schmerzperioden, oft kombiniert mit Schonhaltungen und weiteren, veränderten Schmerzzuständen führen. Auch im täglichen Leben gibt es häufig Schmerzprobleme. Diese treten beispielsweise bei Erkältungen auf oder auch bei den verschiedensten Verdauungsstörungen. Lästige Kopfschmerzen sind nicht selten und ebenso sind es Schmerzen durch Fehlhaltungen bei zu langem Sitzen. Viele weitere Schmerzarten sind bekannt. Die heute dafür erhältlichen Schmerzmittel sollen die Schmerzempfindungen unterdrücken, ohne dabei die sensorische Wahrnehmung zu beeinflussen. Weil viele Schmerzmittel wie z. B. Acetylsalicylsäure, Diclofenac, Ibuprofen oder Paracetamol rezeptfrei zu erwerben sind, verordnen sich die Betroffenen dann diese Medikamente schnell mal selbst, ohne dabei die möglichen Nebenwirkungen im Blick zu haben. So geht inzwischen schon jedes zweite dieser Medikamente ohne Rezept über die Theke. Etwa 1,6 Millionen Menschen in Deutschland sind abhängig von Schmerzmitteln. Im Alltagsleben muss eben alles gut funktionieren und im Sport soll stets die Leistungsfähigkeit bedacht werden. Wenn das Schmerzempfinden jedoch einige Tage andauert oder dessen Ursprung nicht zuzuordnen ist, sollte unbedingt der ärztliche Rat gesucht werden.

Nach ungewohnten oder besonders intensiven sportlichen Übungen stellen sich häufig Schmerzen in der beanspruchten Muskulatur ein. Die betroffenen Muskeln werden als kraftlos, hart und druckempfindlich wahrgenommen. Als Ursache für den Muskelkater (ehemals Muskelkatarrh) gelten Einrisse bei einem Teil der Muskelfasern speziell im Bereich der Z-Scheiben. Durch die leicht geschädigten Muskelfasern dringt langsam Wasser ein, die Fasern schwellen an und diese Dehnungen lösen Schmerz aus. Zusätzlich führen die Dehnungen zu Gefäßeinengungen mit Verschlechterungen der Durchblutung und weiterer Schmerzsteigerung. So dauert es 1–3 Tage, bis das Schmerzempfinden seinen Höhepunkt erreicht und dann langsam wieder abklingt. Als Folge des Abbaus der zerstörten Fasern kommt es zu sterilen Entzündungen. Die jetzt einsetzenden Reparaturmechanismen hinterlassen einen etwas stärkeren Muskel. Nach etwa 3 erhöhten Beanspruchungen hat sich der betroffene Muskel so an die neuen Anforderungen angepasst, dass der „Katarrh“ ausbleibt (Abb. 98.1).

Sie sind notwendig, damit sportliche Aktivitäten nicht die Gesundheit gefährden und besonders angeraten (Abb. 99.1)

92 % der Weltbevölkerung lebt nach Schätzungen der WHO (2018) in Bereichen zu hoher Luftverschmutzung. Besonders problematisch sind hier die Feinstäube. Solche mit einer Partikelgröße unter 10 Mikrometer (PM₁₀) werden von der Lunge aufgenommen, was sich zu einer durchschnittlichen Resorption von 5–7 Gramm pro Jahr addieren kann. Zum Vergleich: ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von 40–100 Mikrometer. Sehr tückisch verhalten sich die 1–2,5 (PM 2,5) kleinen Teilchen, die bis in die Lungenbläschen vordringen (Wei et al. 2019). Dort werden sie zwar abgebaut, die Ausscheidungsprozesse können aber mehrere Monate dauern. In der Zwischenzeit führen diese Feinstäube zu einer vermehrten Ausschüttung von entzündungsfördernden Botenstoffen. Sie bewirken damit arteriosklerotische Prozesse (Adar et al. 2013; Kaufman et al. 2016; Münzel et al. 2018), altersabhängige Makuladegenerationen (Chua et al. 2021) sowie chronische Veränderungen der Atemwege, die ungünstigenfalls in Asthma oder gar in Lungenkrebs übergehen (Chen und Goldberg 2009; Andersen et al. 2011; Raaschou-Nielsen et al. 2013) (Abb. 100.1).

Unser lebensnotwendiges Sauerstoffmolekül ist aus zwei Sauerstoffatomen (O₂) zusammengesetzt, in dem für die Atmung schädlichen Ozonmolekül sind drei Sauerstoffatome aneinander gebunden (O₃). Verantwortlich für erhöhte Konzentrationen von bodennahem Ozon bei sonnigem, warmen Wetter ist eine starke Verkehrsdichte, denn für die Ozonbildung ist Stickstoffdioxid erforderlich (NO₂ + O₂ => NO + O₃) und dieses NO₂ stammt überwiegend aus den Verbrennungsprozessen in den Kraftfahrzeugen. Schwächt sich abends die Sonneneinstrahlung ab, zerfällt ein Teil der Ozonmoleküle in einer Rückreaktion wieder (NO + O₃ => NO₂ + O₂). Das hierfür notwendige Stickstoffmonoxid - auch wieder aus den Autoabgasen – fällt jetzt aber in geringerer Menge an, weil der Straßenverkehr abends und nachts meist stark zurück geht.

Das Gehirn braucht ausreichend Schlaf. In dieser scheinbaren Ruhephase ist es aber sehr aktiv und regelt wichtige Körperfunktionen wie Herzrhythmus, Atmung, den Stoffwechsel oder das Immunsystem. Die 4 Schlafstadien im Elektroenzephalogramm sind die Einschlafphase (~10 % der Nacht), der leichte Schlaf (~50 % der Nacht), der Übergang in den Tiefschlaf mit anschließendem Tiefschlaf (~20 % der Nacht) und der Traumschlaf, auch als REM-Schlaf bezeichnet (~20 % der Nacht). Ein uralter Schutzmechanismus bewirkt, dass wir nachts mehrmals kurzfristig wach werden. Sind solche normalen Schlafunterbrechungen aber sehr häufig und längerdauernd, dann können sie zu Herzrhythmusstörungen führen (Christensen et al. 2018).

Sport wird nicht in verrauchten Hinterzimmern getrieben. Aber gerade am Tabakrauch lässt sich besonders gut darstellen, wie sehr die Menschen unter dem Gesundheitsaspekt immer auf reine Luft angewiesen sind (Strandberg et al. 2008; Yeh et al. 2010). Denn Tabakqualm ist an vielen Orten die bedeutsamste Noxe der Innenraumluft. Er besteht aus dem Nebenstromrauch der glimmenden Zigarette und dem von Rauchern ausgeatmeten Hauptstromrauch. Diese Luftverschmutzungen enthalten neben Feinstäuben (Kap. 100) mehr als 9000 verschiedene Substanzen, von denen mindestens 250 giftig sind. Über 70 dieser giftigen Inhaltsstoffe sind krebsverursachend (Alexandrov et al. 2016). Die zahlreichen Substanzen können miteinander in Wechselwirkung treten und sich dadurch gegenseitig verstärken. Die große Lungenoberfläche von bis zu 140 m² fördert nachhaltig die Aufnahme all dieser schädlichen Substanzen.

Das Klima auf unserer Erde wird entscheidend durch wichtige Treibhausgase wie Luftfeuchtigkeit, Kohlendioxid (CO₂), Lachgas (N₂O) oder Methan (CH₄) geprägt. Sie absorbieren die Sonnenstrahlung und damit wird die untere Atmosphäre so erwärmt, dass menschliches Leben überhaupt erst möglich ist. Ohne diese natürlichen Treibhausgase wäre die mittlere Temperatur auf unserem Globus um etwa 32 Grad C niedriger.

Abwechslungsreiche Ernährung und viel Bewegung sind entscheidende Faktoren für eine gesunde Lebensweise. Durch reichlichen Verzehr von Gemüse, Obst und Vollkornprodukten sowie sparsamen Verbrauch von Fleisch und Fleischprodukten, durch Vermeidung von Fettleibigkeit, mit körperlichen Aktivitäten von mindestens 2,5 Stunden pro Woche sowie dem Nichtrauchen und der Zurückhaltung beim Alkoholkonsum sinkt nach den Daten großer internationaler Studien das Risiko für schwere Erkrankungen wie Diabetes, Krebs, Herzinfarkt und Schlaganfall um mehr als die Hälfte. 40-Jährige, die sich so verhalten, werden 14 Jahre (Frauen) bzw. 17 Jahre (Männer) älter als der Durchschnitt der diesbezüglich ungesund lebenden Personen (Li et al. 2014). Diese deutlich längere Lebenserwartung durch ein vernünftiges Verhalten wurde speziell auch für die US-amerikanische Bevölkerung bestätigt (Li et al. 2018b).