„Silent Intoxication“: die Nr. 1 unter den Performance-Killern?

Eine zunehmende Zahl von Medizinern, Ernährungs- und Sportwissenschaftlern erforscht derzeit die vielfältigen Wechselwirkungen des Darms auf die Muskulatur und die der Muskulatur auf den Darm. Dabei ging es bisher weit überwiegend um Nährstoffe. Eine Kontoführung funktioniert jedoch nur mit beiden Seiten: Haben und Soll. Enzyme in der Zelle, wie insbesondere die Atmungskette der Mitochondrien, unterliegen fördernden Stoffen und Einflüssen (Synergisten oder Agonisten) und hemmenden (Antagonisten). Auch die kognitive oder sportliche Performance – jedoch ebenso die Zusammensetzung der Darmmikrobiota – hängen von beiden Arten von Einflüssen ab.

Im Metabolismus der Mikroorganismen im Darm wurden synergistische (z. B. Butyrat, Indole) und antagonistische Metabolite (z. B. Ammoniak, Indoxylsulfat) als für die sportliche Leistung relevant befunden. Nachgewiesen werden diese bspw. durch die Bestimmung von kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) bzw. urämischen Metaboliten. Man spricht in diesem Kontext inzwischen auch vom „Mikrobolom“. Es stehen dabei Stoffe der (komplexe) Kohlenhydrate verwertenden Actinobakterien den Metaboliten der proteolytischen Flora gegenüber. In molekulargenetischen Stuhlanalysen kann dies inzwischen auch gemessen werden.

Für die Abschätzung gewinnt eine Ratio zusehends an Bedeutung: das Verhältnis von Actinobakterien zu Proteobakterien. Mindestwerte für diesen Quotienten werden in der Literatur mit >0,5 angegeben. Für optimale sportliche und mentale Performance oder die „Bestnote“ für die Gesundheit sind vermutlich Zielwerte deutlich über 2 anzustreben. Die Anzahl der nachweisbaren Actinobakterien (Säurebildner) sollte folglich mindestens doppelt so hoch sein wie die der Proteobacteria.

Die Ernährung in ihrer Zusammensetzung, aber auch deren Verdauungsqualität bestimmen, welche der beiden Gruppen die Oberhand im Darm hat und wer unter dem hemmenden Einfluss der jeweils anderen Gruppe zurückgedrängt wird [1] [2] [3] [4] [5].

Nahrungskonkurrenz im Bauch

Die meisten Nährstoffe sind ausschließlich vollständig verdaut resorbierbar, z.B. Aminosäure aus Proteinen. Daher kann die Nahrung im Darm grundsätzlich 2 Wege gehen:

• über optimale Verdauung und Resorption durch die Darmwand in den Körper
• über unvollständige Verdauung zu der intestinalen Mikrobiota

Erschöpfte Personen, die sich kohlenhydratbetont ernähren und sich nicht viel Zeit zum Vorverdauen durch Kauen und Einspeicheln nehmen, füttern im Darm die Gruppen der Firmicutes und Pilze mit bis zu diesem Zeitpunkt nicht verdauten und damit nicht resorbierbaren Kohlenhydraten. Mykotoxine stellen einen großen Anteil an den ungünstigen Darmmetaboliten dar.

Eine optimale Zufuhr von komplexen Kohlenhydraten (Faserstoffe) führt dagegen intestinal zur Bildung günstiger Metabolite, insbesondere von nützlichen Short Chain Fatty Acids (SCFA), also kurzkettigen Fettsäuren wie Propionat und Butyrat durch Actinobakterien. Aus Butyrat als C4-Körper wird nach Hinzufügen einer OH-Gruppe das ß-Hydroxybutyrat, besser bekannt als Ketonkörper bei der danach benannten „ketogenen“ Ernährung. Die SCFA dienen den Darm-Mukosazellen überwiegend zur mitochondrialen Energiegewinnung. Diese Zellen können dann mit mehr ATP mehr Nährstoffe über aktive Carrier in den Körper pumpen und fördern damit schlussendlich die mentale und sportliche Vitalität. Darüber hinaus haben die SCFA als Signalgeber vermutlich zahlreiche günstige Wirkungen auf die Immun- und Stoffwechselfunktion.

Um Actinobakterien in ihrer Funktion zu unterstützen, ist ein saures Milieu im Darmlumen erforderlich. Hierbei wird ein Stuhl-pH von 6,0 als optimal angenommen, wenngleich dies meist nur durch eine konsequente Ernährungstherapie erreichbar ist. Im Vordergrund steht dabei eine ballaststoffreiche und pflanzenbasierte Nahrung mit hohen Anteilen fermentierter Nahrungsmittel [1] [2] [3] [4] [5].

Bei Eiweißüberschuss im Essen ohne ausreichende Vorbereitung im Mund werden die Proteine im Darm ebenfalls unvollständig und verzögert verdaut und resorbiert. Bevor die Proteasen Eiweiß zu Aminosäuren hydrolysieren können, beginnen die schon im oberen Dünndarm vorhandenen Proteobacteria das Eiweiß zu metabolisieren.

Anders gesagt: Werden Proteine nur inkomplett enzymatisch in Aminosäuren zerlegt, gelangen nun unverdaute Restproteine oder Peptide in den tieferen Dünndarm oder gar ins Kolon. Dort werden sie von proteolytischen Bakterien wie Proteobakterien, H2S-Bildner oder bestimmten Clostridien weiterzersetzt [4]. Diese Proteobakterien verwenden die Proteine als Nahrung und metabolisieren sie zu zelltoxischen, insbesondere Mitochondrien schädigenden Endprodukten [5]. Es herrscht also prinzipiell eine besondere Art von Konkurrenz um die Nährstoffe zwischen unseren Körperzellen und der intestinalen Mikrobiota [6].

Intestinale Toxine

Ergebnis einer Eiweiß-Fehlverdauung ist die Produktion von mittlerweile zunehmend gut erforschten enteralen Toxinen [7]. Die Quantität dieser Toxine ist umgekehrt proportional zu der Qualität der Verdauung. Je schlechter die Verdauung, desto mehr intestinale Toxine entstehen.

Wie so oft in der Forschungshistorie fanden Nephrologen relevante Toxine zuerst. Da viele dieser Metabolite über den Harn ausgeschieden werden müssen, kumulieren sie bei Niereninsuffizienz. In weiteren Untersuchungen wurde gezeigt, dass die klinische Relevanz der Toxine jedoch nicht ausschließlich auf die Personen mit eingeschränkter glomerulärer Filtrationsrate beschränkt ist. Diese Toxine werden aktuell und generell nicht nur mit chronisch entzündlichen, kognitiven wie psychiatrischen [29] und kardiovaskulären Erkrankungen assoziiert (siehe [Tab. 1]), sondern schränken offenbar auch die Leistungsfähigkeit von Sportlern ein [8] [9] [10] [11] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [28].

Zu den Zielen jeder Ernährungs- und Trainingsberatung bei chronisch erschöpften Menschen kommt ein Vermeiden von intestinalen Toxinen hinzu.

Intestinale Toxinbildung bestmöglich verhindern

Die ärztliche Praxis zeigt, dass hierzu die optimale, vitalstofferhaltende Zubereitung der Mahlzeiten wie auch die zielführende zeitliche und mengenmäßige Planung von relevanter Bedeutung ist.

Nahrungsmenge pro Zeit

Eine optimale Versorgung des Körpers mit Nährstoffen (Makro-, Mikronährstoffe und Ballaststoffe) gelingt durch die bestmögliche Auswahl, Menge und Zubereitung von Lebensmitteln. Gutes Kauen und ein achtsamer Essensvorgang sind hierbei mit entscheidend. Ein bereits im Mund in optimalem Zeitfenster zerkleinerter und mit Speichel 1 : 1 versetzter Speisebrei kann im weiteren Verlauf des Magens und Dünndarmes dann optimal verdaut werden. Wird der nach der Resorption übrig gebliebene, aus Ballaststoffen entstandene Darminhalt zeitgerecht ausgeschieden, werden Nährstoffe ohne das hinderliche Einwirken von Toxinen bestmöglich verwertet.

Nimmt der Körper mehr Nahrung auf, als er zu diesem Zeitpunkt verdauen kann, kommt es zu einer Dyspepsie oder Maldigestion.

Dyspepsie als Ursache für Erschöpfung?

Fehlt die Zeit für die mechanische Zerkleinerung, die adäquate Menge des Speichels, die Temperatur oder das (saure) Magen- und Darmmilieu für die Verdauung auch nur in geringer Dimension, kommt es zur Fehlverdauung wie auch bei Überschreitung der aktuell verfügbaren Verdauungsenzym-Kapazität durch zu viel Nahrung pro Mahlzeit. Das bedeutet: Wenn man mehr isst, als man gerade zu 100 % verdauen kann, kommt es konsekutiv zu unverdauten Resten im Darm [12] und damit zur Dyspepsie bzw. Maldigestion.

Zur Versorgung der Muskulatur und zu deren Aufbau werden bei älteren Menschen und Sportlern oft größere Mengen von Proteinen in der Nahrung gebraucht. Dabei überschreitet entsprechend häufiger die Menge der Proteine die Menge der aktuell verfügbaren Verdauungsenzyme. Schnell heruntergeschlungene eiweißhaltige Mahlzeiten oder Shakes mit hohem Proteingehalt führen also häufiger und stärker zur Fäulnis-Dyspepsie als langsam und sehr gut gekaute und eingespeichelte Nahrungsbissen.

Hier findet man auch eine vermutlich sehr wesentliche, jedoch bisher weit unterschätzte Ursache für z. B. das Erschöpfungssyndrom [9]. Eine rezente, wegweisende Arbeit aus China fokussiert eines der Urprobleme für die Leistungsfähigkeit der Muskulatur und des Nervensystems: die Fehlverdauung der Proteine. „Als Reaktion auf Veränderungen in den Nahrungsproteinkomponenten gibt es signifikante Veränderungen in den mikrobiellen Metaboliten, einschließlich kurzkettiger Fettsäuren (SCFAs), Ammoniak, Amine, Gase wie Wasserstoff, Sulfid und Methan. Diese Substanzen können als Zytotoxine, Genotoxine und Karzinogene eingeordnet werden und sind mit der Entwicklung von Darmkrebs und entzündlichen Darmerkrankungen verbunden“ [6].

Darmpassage

Auch die Unterstützung der Darmpassage [13] gelingt über die Förderung der Actinobakterien, deren Energiestoff Butyrat und damit über die Ansäuerung des Milieus im Stuhl. Hierzu eignet sich nutritiv neben Ballaststoffen insbesondere die Verwendung von fermentiertem Gemüse, (Bitter-)Kräutern und Gewürzen.

Anhand der Funktion des Darmes und der Stuhlbeschaffenheit kann bereits die Verdauungsqualität abgeleitet werden. Ziele bei der Darmpflege des erschöpften Menschen sind:

• 1- bis 2-mal tägliche Entleerung sehr weichen Stuhls
• Bristol Stool Scale Typ 4 und 5 [14]
• Wassergehalt im Stuhl 80–87 %
• pH-Wert des Stuhls 6,0 ± 0,2 – der pH-Wert kann mithilfe von Messstreifen einfach zur Orientierung gemessen werden

In der Therapiesteuerung gilt das Prinzip der optimalen Verdauungsqualität mit zeitgerechter Stuhlentleerung. Schon eine geringe Verzögerung der Darmpassage begünstigt deutlich die Toxinbildung und derer Konzentration durch die Wasserrückresorption im Kolon.

„Silent Inflammation“ als Vitalitätskiller

Der Nachweis für die Richtung der Kausalität wurde mittlerweile in Studien wiederholt bestätigt: Silent Intoxication verursacht zum großen Teil die Silent Inflammation [7].

Sport wirkt entzündungsfördernd und entzündungshemmend. Regelmäßige körperliche Aktivität senkt langfristig die Entzündungsaktivität im Organismus.

Die zunächst pro-, dann antiinflammatorische Wirkung des Sports ist wesentlich auf IL-6 [21] und IL-8 zurückzuführen [22]. Nach intensiver Muskelarbeit ist der messbare und kurzzeitige Anstieg des IL-6 und IL-8 im Blut überwiegend auf die Freisetzung aus der Muskulatur zurückzuführen [22]. IL-6 und IL-8 wirken dabei zunächst partiell proinflammatorisch (Stimulation der Akute-Phase-Reaktion, Anstieg von CRP), hemmen aber die Bildung von TNF-alpha und fördern die Sekretion von entzündungshemmenden Zytokinen wie IL-10 und IL-1ra [21] [23]. Interleukin-10 besitzt eine potente entzündungshemmende Wirkung [24] und wird verstärkt sezerniert in Phasen körperlicher Aktivität [25]. Muskuläre Zytokine scheinen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel zu spielen, bei der Orchestrierung des Zusammenspiels zwischen Zytokinen und Stoffwechsel ist Bewegung von großer Bedeutung.

Ein weiteres Myokin, das Interleukin-15 (IL-15), ist wegen seiner potenziellen Rolle beim Wachstum der Skelettmuskulatur in den Fokus gerückt. In menschlichen Skelettmuskelzell-Kulturen induziert IL-15 die Akkumulation von Myosin (schwere Ketten) in differenzierten Muskelzellen, was darauf hindeutet, dass IL-15 als anaboler Faktor beim Muskelwachstum wirkt [26].

Darm und Sport

Neuere Arbeiten zeigen, dass körperliches Training, z.B. Schwimmen, offensichtlich eine Reduktion der Inflammation und gleichzeitig eine Aktivierung natürlicher Killerzellen (Makrophagen) bewirkt [27].

Damit kommt ein „Cross-Link“ zwischen Darm und Muskel ins Spiel. Nur ein optimal gepflegter Bauch kann eine optimale Vitalität gewährleisten. Schon geringere Dysbalancen im Verdauungssystem können die muskuläre und neurologische Leistungsfähigkeit einschränken. Umgekehrt kann passend dosiertes Training aber auch die Qualität der Darmflora günstig beeinflussen [19][28].

Regeneration und Darmgesundheit

Auch in Bezug auf die Regenerationsfähigkeit des Körpers und insbesondere des Nervensystems bestätigen neuere Arbeiten die Vorteile einer gesunden Säuerungsflora:

• Psychobiotische Diät verbessert die Stresstoleranz: Für Stressabbau, Regeneration, letztlich alle Gehirnprozesse inkl. psychischer Gesundheit und kognitiver Funktionen werden durch die Manipulation der Mikrobiota Vorteile für die Gehirnfunktion erzielt. Als optimale Ernährung hat sich hier die „psychobiotic diet“ (high in prebiotic/fibre and fermented foods) erwiesen [29].
• Präbiotikainduzierte Schlafverbesserungen hängen mit mehreren fäkalen Metaboliten zusammen: Reduziert man toxische bakterielle Metabolite im Darm durch faserstoffreiche Ernährung, kommt es zu einer verbesserten Regeneration im Schlaf [30].
• Ballaststoffreiche und/oder Ernährung mit fermentierten Lebensmitteln (high-fiber diet and high fermented food diet) erhöhen die Vielfalt des Mikrobioms und reduzieren Entzündungsmarker sowie die „silent inflammation“: Durch die Förderung von Actinobakterien (Butyrat) und Hemmung von Proteobakterien (proteolytische Toxine) wird das Milieu für die vielen kleinen Darm-Bakteriengruppen (Diversität) optimiert. Damit werden die „silent intoxication“ wie auch die hauptsächlich daraus entstehende „silent inflammation“ reduziert [31].

Fazit

Bestmögliche Vitalität und Gesundheit gelingen nur bei:

• optimaler Lebensmittelauswahl mit Schwerpunkt auf Vielfalt, Qualität und Fermentiertem
• schonender Zubereitung der Mahlzeiten
• Vorbereitung der Speise im Mund (kauen und einspeicheln)
• adäquater Verdauung im Magen und Darm
• zeitgerechter, ideal konsistenter Entsorgung der Verdauungsreste
• günstiger Ratio der Actinobakterien gegenüber den Proteobakterien
• Zufuhr von Faserstoffen für die Butyrat-Produktion zur Verhinderung der Toxinbildung

Die Beseitigung bzw. Vermeidung jeglicher Fehlverdauung bzw. eine optimale Bauchbalance stellt eine „conditio sine qua non“ bei der Therapie von chronischen Erschöpfungszuständen dar.