pH-WertSäure-Basen-Haushalt und Gelenkerkrankungen

Ein ausgeglichener Säure-Basen-Haushalt ist wichtig, weil Abweichungen Auswirkungen auf die Enzymaktivitäten oder die Struktur von Zellmembranen haben. Die Bedeutung eines ausgeglichenen pH-Wert zeigt sich auch bei Problemen im Gelenkbereich. 

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pH Wert Teststreifen mit roter Verfärbung
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Der pH-Wert des gesunden Menschen ist immens wichtig. Schon geringe Abweichungen führen zu massiven Störungen im Stoffwechsel, die unter Umständen lebensbedrohlich sind.

Beim gesunden Menschen hat das Blut einen pH-Wert von 7,4. Der Blut-pH wird normalerweise durch umfangreiche Puffersysteme innerhalb sehr enger Grenzen – zwischen 7,35 und 7,45 – nahezu konstant gehalten. Neben den Puffereigenschaften des Blutes sowie der extra- und intrazellulären Kompartimente sind der Gasaustausch in den Lungen und die Ausscheidungsmechanismen der Nieren wesentliche Bestandteile dieses Regulationssystems, die alle miteinander in einem funktionellen Gleichgewicht stehen.

Säurebelastung

In wachsendem Umfang erkennt man, dass unsere gegenwärtigen Lebensbedingungen sich erheblich von denen unterscheiden, die während der Zeit vorherrschten, in der sich die Menschheit entwickelte. Neben einer deutlich anderen Zusammensetzung von Makronährstoffen besteht ein wichtiger Unterschied zwischen der Ernährung der Steinzeit und der Gegenwart in der Zufuhr von Säuren und Basen. Während des weitaus überwiegenden Teils der Evolutionsgeschichte wurde mit der täglichen Nahrung ein Basenüberschuss zugeführt, während die durchschnittliche gegenwärtige Ernährung jedoch einen Säureüberschuss aufweist [1]. Als Folge kann sich durch diese Art der Ernährung eine leichte, aber langfristig mit gesundheitlichen Problemen verbundene sog. „geringgradige latente Übersäuerung“ oder „latente Azidose“ entwickeln.

Hauptursache für die Säurebelastung ist nicht die geschmacklich feststellbare Säure, vielmehr verzehren wir Lebensmittelbestandteile, die erst bei ihrem Abbau Säure entstehen lassen. Insbesondere sind es die in Proteinen enthaltenen Aminosäuren Methionin und Cystein, bei deren Abbau Schwefel freigesetzt wird, der nur als Sulfat ausgeschieden werden kann.

Die Säurelast aus dem Verzehr von Proteinen kann durch basische Lebensmittelbestandteile neutralisiert werden. Bei ausreichendem Konsum dieser Lebensmittel ist die Zufuhr von sauren Bestandteilen unproblematisch. Unter der Voraussetzung funktionierender Nieren können wir uns zudem im Säure-Basen-Gleichgewicht halten, da ein Säureüberschuss mit dem Urin ausgeschieden werden kann. Allerdings nimmt mit zunehmendem Alter die Nierenfunktion ab; Erwachsene verlieren ca. 1 % Nierenkapazität pro Lebensjahr [2]. Die nachlassende Nierenfunktion wird durch eine Säurebelastung zusätzlich verstärkt [3]. Als Folge erhöht sich das Risiko einer chronischen Niereninsuffizienz. Untersuchungen aus den USA zeigen, dass bereits jeder 8. davon betroffen ist. Mit zunehmendem Alter erhöht sich somit das Risiko einer latenten Azidose bei gleichbleibender alimentärer Säurebelastung.

Eine akut hohe Säurebelastung kann zusätzlich zur renalen Säureausscheidung mit den vorhandenen Puffersystemen des Blutes kompensiert werden. Dauert diese Belastung an, werden aus dem Skelettsystem Basen freigesetzt, die die Pufferkapazität des Blutes auffüllen. Langfristig beeinträchtigt eine chronische Säurebelastung dadurch die Knochenfestigkeit, und das Risiko für Osteoporose steigt [4].

Grundsätzlich gilt, dass eine Säurebelastung im Blut sofort kompensiert wird. Anders sieht die Situation im Bindegewebe aus: Aufwendige Untersuchungen konnten zeigen, dass im extrazellulären Bereich oft deutlich messbare Ansäuerungen hervorgerufen werden können. Bereits moderate körperliche Belastung führte im extrazellulären Bereich der Wadenmuskulatur bei jungen gesunden Probanden zu deutlichen Änderungen des pH-Wertes [5]. Durch kurzfristige (5 min) körperliche Aktivität sank der pH-Wert unter 7, und es dauerte ca. 20 Minuten, bis der normale pH von 7,4 wiederhergestellt war. Vergleichende Untersuchungen zeigten aber auch, dass bei Personen, die zusätzlich mit Basen supplementiert wurden (durch Gabe von Citraten), die Änderungen des pH-Wertes bei gleicher Belastung nur sehr gering waren [6]. Daraus ergibt sich, dass bei Basenmangel bereits normale körperliche Aktivität ausreicht, um eine Ansäuerung im Zwischenzellbereich hervorzurufen. Dies geschieht, ohne dass Änderungen der Säurekonzentration im Blut messbar waren.

Auswirkungen auf Gelenke

Ein Zusammenhang zwischen Gelenkerkrankungen und Säure-Basen-Haushalt ist durch die Verstärkung des Schmerzgeschehens bei lokaler Azidose gegeben. Gelenkbeschwerden sind in erheblichem Umfang durch Schmerzen charakterisiert; der Schmerzmittelverbrauch bei betroffenen Patienten ist beträchtlich. Bereits eine geringfügige extrazelluläre Azidose führt jedoch zu deutlicher Verstärkung der Schmerzintensität, da Schmerzrezeptoren auf extrazelluläre Ansäuerung mit erhöhter Aktivität reagieren.

Eine in Japan durchgeführte Studie mit Studenten zeigte, dass bereits kleine pH-Änderungen Auswirkungen auf das Schmerzempfinden haben [7]. Den Studenten wurde eine Kochsalzlösung mit unterschiedlichen pH-Werten unter die Haut injiziert. Die Probanden bewerteten die Schmerzintensität anhand einer Skala von 0–10, wobei 0 für keine Schmerzen und 10 für die höchste vorstellbare Schmerzintensität stand. Bereits eine kleine Änderung des pH-Wertes von 7,4 auf 7,0 erhöhte das Schmerzempfinden signifikant. Wie beschrieben, sind dies Änderungen der pH-Werte, die im extrazellulären Raum unserer Muskeln durchaus auftreten können. Vergleichbare Ergebnisse waren auch schon früher von einer Arbeitsgruppe aus Schweden berichtet worden [8].

Eine lokale Azidose kann bei Gelenkerkrankungen die Schmerzintensität verstärken, da Schmerzrezeptoren mit erhöhter Aktivität reagieren.

Säureempfindliche Natriumkanäle

In den letzten Jahren wurden die für unser Schmerzempfinden verantwortlichen Rezeptoren entdeckt. Eine besondere Untergruppe dieser Rezeptoren reagiert empfindlich auf eine extrazelluläre Ansäuerung. Es handelt sich dabei um säureempfindliche Natriumkanäle (acid-sensing ion channels, ASICs) in den Nervenendigungen [9]. Bei einem pH-Wert von 7,4 sind die Kanäle normalerweise geschlossen, das heißt, Schmerz wird nicht empfunden. Bei zunehmender Säurekonzentration bindet die Säure an die Kanalproteine, wodurch eine Strukturänderung hervorgerufen wird und die Kanäle sich öffnen. Natrium gelangt in die Zelle und löst im Nerv ein „Schmerzsignal“ aus, das ans Gehirn gesendet wird. Natürlich wird weltweit intensiv an diesen ASICs geforscht, um neue Schmerzmittel zu entdecken.

Allerdings ist es auch möglich, die extrazelluläre Pufferkapazität so weit zu erhöhen, dass die extrazelluläre Säure neutralisiert wird und damit das Öffnen der Schmerzkanäle unterbleibt. Eine Basensupplementierung besitzt somit automatisch eine Wirkung auf unser Schmerzempfinden.

Auch ohne das Wissen um das Vorhandensein und die Bedeutung von ASICs wurde der Wirkung von Basensupplementen auf das Schmerzgeschehen schon früh in klinischen Untersuchungen nachgegangen. Bereits in den 1960er Jahren untersuchte man an der schwedischen Universität von Umea den Zusammenhang zwischen peripheren Schmerzen – ob durch Krankheit oder chemische Substanzen verursacht [8]. Der gemeinsame metabolische Nenner war jeweils eine erhöhte Wasserstoffionenkonzentration (also Säurekonzentration) im extrazellulären Raum. Diese Erkenntnis veranlasste die Forscher zu testen, ob sich eine Basensubstitution bei Patienten mit nicht lokalisierbaren Schmerzsymptomen günstig auswirkt. Diffuse Schmerzzustände, als „Varialgie“ bezeichnet, wie sie oft bei orthopädischen und rheumatischen Erkrankungen auftreten, haben ihre Erklärung möglicherweise in einer allgemeinen Stoffwechselstörung, die einen lokalen und variierenden Anstieg der Wasserstoffionenkonzentration bewirkt. Diese schmerzhaften Zustände haben keine typische Lokalisation, sondern sind hauptsächlich durch die Variabilität des Schmerzes charakterisiert.

In einer Studie mit 100 Patienten wurde untersucht, wie sich eine Basensubstitution mit einer Mischung verschiedener organischer Mineralstoffsalze bei gleichzeitiger Reduzierung der Verwendung sauer wirkender Arzneimittel (z. B. Azetylsalizylsäure) auswirkt [10]. Nach einer Einnahmedauer von 2–6 Monaten wiesen 69 % der Patienten eine wesentliche Besserung auf, bis hin zur vollständigen Remission der Schmerzen.

In einer weiteren Studie an 50 Patienten mit Varialgie, die ebenfalls Basensupplemente erhielten, zeigte sich bei genauerer Untersuchung der einzelnen Patienten, dass insbesondere diejenigen eine besondere Besserung verzeichneten, bei denen sich der pH-Wert im Urin am stärksten zum Basischen hin verschoben hatte [11]. Patienten ohne Änderung des Urin-pH verzeichneten keine Besserung. Diese Untersuchungen wurden in einer schwedischen Fachzeitschrift veröffentlicht – und leider international nicht beachtet. Erst beinahe 50 Jahre später wurden sie durch Online-Veröffentlichung der Originalarbeiten wiederentdeckt.

Ohne Kenntnis dieser Ergebnisse untersuchten wir ca. 30 Jahre später, ob Patienten mit chronischen Rückenschmerzen ohne Beteiligung der Wirbelsäule von einer 4-wöchigen Therapie mit basischen Mineralstoffen profitieren könnten [12]. Wir quantifizierten die Schmerzen der Patienten mit Hilfe des Arhuser Rückenschmerzindex, einer validierten Methode zur Bewertung des Patientenstatus. Er besteht aus einem Fragebogen zu Rückenschmerzen und Schmerzen in den Extremitäten, zur Verwendung von Schmerzmitteln sowie zum Grad der Beeinträchtigung in täglichen Verrichtungen. Am Ende des Versuchszeitraums von einem Monat war offensichtlich, dass allein durch die Supplementierung mit alkalischen Mineralien die Schmerzen der Patienten um mehr als 50 % abgenommen hatten. Auch die Beeinträchtigung von Beweglichkeit und der Invaliditätsindex verbesserten sich deutlich. Der Verbrauch von nicht steroidalen, entzündungshemmenden Antirheumatika (NSAR) konnte ebenfalls gesenkt werden, sodass sich in der Summe eine deutliche Reduzierung des Arhuser Rückenschmerzindex ergab.

Eine hohe Basenzufuhr ist bei Erkrankungen im Bindegewebe von großer Wichtigkeit.

Der positive Einfluss einer Basentherapie (Citratsupplementierung) auf Bindegewebsstrukturen zeigte sich auch in einer Pilotstudie bei Sehnenansatzreizungen [13]. Nach 8-wöchiger Einnahme zusätzlich zur Standardtherapie (Physiotherapie, Schmerzmitteleinnahme) traten bei den Probanden mit Citratsupplementierung eine hochsignifikante Verbesserung der Schmerzsymptomatik, ein deutlicher Rückgang des NSAR-Verbrauchs sowie eine Reduktion der physiotherapeutischen Behandlungen ein. Durch die Supplementierung kann eine ernährungsbedingte und sportassoziierte Azidose des Gewebes ausgeglichen und der negative Einfluss saurer Metaboliten auf Bindegewebsstrukturen und zelluläre Prozesse vermindert werden. Zusätzlich scheint sich eine Alkalisierung positiv auf die Schmerzrezeptoren auszuwirken, indem die säureinduzierte Schmerzauslösung vermindert wird.

Das Risiko für Schmerzentstehung ist insbesondere immer dann gegeben, wenn eine ernährungsbedingte Säurebelastung mit einer erhöhten Säureproduktion im Stoffwechsel zusammenkommt. Dies ist der Fall, wenn die Zellen nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden und als Folge der anaeroben Glykolyse die Laktatkonzentration steigt. Normalerweise kann diese Säurebelastung im Gewebe durch das vorhandene Pufferreservoir abgefangen werden. Im bereits säurebelasteten Organismus geschieht dies jedoch nicht mehr in ausreichendem Umfang, und Schmerzen werden ausgelöst. Eine Basentherapie setzt somit die Schwelle für die Schmerzentstehung herauf.

Klinische Untersuchungen

Dass tatsächlich bei Patienten mit Arthritis eine lokale Azidose vorhanden ist, zeigten pH-Messungen in der Kniegelenksflüssigkeit von Patienten mit verschiedenen Arthritisformen. Insbesondere bei Rheumapatienten war die Azidose ausgeprägt [14], [15]. Das bedeutet, dass unter diesen Umständen die Schwelle zur Auslösung von Schmerzen eher erreicht wird, als das normalerweise der Fall ist. Da bei Rheumapatienten gerade die Schmerzproblematik im Vordergrund der Beschwerden steht, bietet sich auch hier eine Basentherapie an.

In Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Budapest führten wir an einer dortigen spezialisierten Rheumaklinik eine Untersuchung zur Wirksamkeit eines Basenpräparats bei Patienten mit chronischer rheumatoider Arthritis durch. Die Ergebnisse zeigten, dass die Einnahme des Basenpräparats eine erhebliche Verminderung der Schmerzprobleme mit sich brachte [16]. Die Lebensqualität der Patienten verbesserte sich – gegenüber Patienten der Kontrollgruppe ohne Supplementierung – wesentlich und auch die Einnahme von schmerz- und entzündungshemmenden Medikamenten konnte durch die Basentherapie reduziert werden. Zusätzlich zeigte sich, dass die Basentherapie die Bildung der körpereigenen Endorphine deutlich anregte. Die Herstellung oder der Abbau dieser auch als „Glückshormone“ bezeichneten Substanzen wird offensichtlich durch das Säure-Basen-Gleichgewicht beeinflusst.

Die positive Wirkung einer Basensubstitution bei Patienten mit Osteoarthritis der Hand zeigte sich auch in einer placebokontrollierten Cross-over-Studie [17]. Im Vergleich zu Placebo war die Einnahme eines Basenpräparats auf Citratbasis über 28 Tage mit einer signifikanten Reduktion der Schmerzen, Empfindlichkeit und Steifheit der Interphalangeal- und Metakarpophalangealgelenke der Hand verbunden. Die systemische Alkalisierung spiegelte sich in einer signifikanten und anhaltenden Erhöhung des Urin-pH-Wertes wider.

Neben der Stimulierung von Schmerzrezeptoren durch Säure zeigten weitere Untersuchungen, dass eine Azidose ganz allgemein einen bedeutenden entzündungsfördernden Effekt hat [18], [19]. Die Verringerung oder Vermeidung der Azidose durch ausreichende Basenzufuhr wird sich dann auch generell positiv auf das Entzündungsgeschehen auswirken.

Eine weitere Verbindung zwischen Azidose und Gelenkerkrankungen ergibt sich aus der Beeinflussung des Magnesiumstatus durch erhöhte alimentäre Säurezufuhr. Je höher die Säurebelastung, desto höher auch der Verlust von Magnesium über den Urin. Magnesiummangel ist weit verbreitet [20]. Epidemiologische Untersuchungen zeigten eine deutliche Verbindung zwischen nahrungsbedingter Magnesiumzufuhr und Osteoarthritis des Knies: Je geringer die Zufuhr, desto ausgeprägter die Osteoarthritis [21], [22]. Entsprechende Befunde fand man auch für den Zusammenhang zwischen Chondrokalzinose und Magnesiumzufuhr [21], [23]. Im Tierversuch zeigte eine diätetische Magnesium-Supplementierung knorpelschützende Wirkungen [24]. Es ist somit wahrscheinlich, dass ein erhöhter Magnesiumverlust bei Azidose zu Problemen im Bereich der Gelenke beitragen kann und eine gute Magnesiumversorgung Gelenkproblemen vorbeugt.

Basensupplementation

Nicht jeder will oder kann seine Ernährung erheblich ändern, um eine Azidose zu vermeiden. Eine Möglichkeit des Säureausgleichs besteht dann darin, Basensupplemente zu sich zu nehmen. Dabei gilt es jedoch einiges zu beachten: Grundsätzlich sind verschiedene Basensalze im Handel erhältlich. Grob kann man zwischen karbonat- und bikarbonathaltigen Basenpräparaten im Gegensatz zu Basenpräparaten mit organischen Anionen, insbesondere Citraten, unterscheiden. Die Einnahme der ersteren führt dazu, dass bereits im Magen eine Neutralisierung dieser basischen Salze mit der Magensalzsäure stattfindet, mit der Folge, dass der Magen-pH sich zum Basischen hin verschiebt. Um den sauren Magen-pH wiederherzustellen, produziert die Magenschleimhaut wiederum Säure. Eine entsprechende Menge von Bikarbonat wird dann auf die Blutseite abgegeben. Daraus ergeben sich ein schneller Effekt der Neutralisierung der Magensäure und gleichzeitig eine schnelle Abgabe von Bikarbonat ins Blut. Das hat wiederum zur Folge, dass aufgrund der höheren Blutkonzentration von Bikarbonat dieses sofort über die Niere ausgeschieden wird. Ein größerer Anteil der zugeführten basischen Kapazität geht somit schnell über den Urin verloren. Ein weiterer ungünstiger Effekt bei der Einnahme karbonat- und bikarbonathaltiger Basenpräparate ist die Neutralisierung der Magensäure. Als Folge kann die Freisetzung von Mikronährstoffen aus der zugeführten Nahrung beeinträchtigt werden. Damit diese Säurewirkung nicht behindert wird, dürfen karbonat-/bikarbonathaltige Basenpräparate nicht gleichzeitig mit den Mahlzeiten eingenommen werden. Gerade bei älteren Menschen ist die Magensäureproduktion jedoch oft schon so gering, dass die Einnahme dieser Basenpräparate die vorhandene Magensäure unwirksam macht.

Die physiologisch sinnvollere Basensupplementierung findet in Form von Citraten statt. Citrate sind die Basen, die normalerweise auch in der Nahrung enthalten sind. Sie beeinflussen den Magen-pH nur in geringem Umfang und können deshalb auch zu den Mahlzeiten eingenommen werden, außerdem führen sie nicht zum Aufstoßen. Der basische Effekt der Citrate kommt erst zum Tragen, wenn sie – vorwiegend in der Leber – metabolisiert werden, wobei Bikarbonat entsteht, das ins Blut abgegeben wird. Hierdurch wird kontinuierlich dafür gesorgt, dass die Blutpufferkapazität erhalten bleibt. Für eine Basensubstitution sollten daher unbedingt Präparate auf Citratbasis gewählt werden (z. B. Basica).

Anmerkung

Eine Messung des Blut-pH wird aufgrund der intensiven Pufferung keine deutliche Aussage zur latenten Azidose zulassen. Oft wird der pH-Wert des Urins zur Beurteilung des Säure-Basen-Status herangezogen. Dies ist jedoch nur bedingt sinnvoll, denn 99 % der Säure wird gebunden – überwiegend an Ammoniak – aus dem Körper entfernt. Nur die freie Säure lässt sich mit einem pH-Teststäbchen messen. Hinzu kommt, dass es über den Tag verteilt zu erheblichen physiologischen Schwankungen des Urin-pH kommen kann. So ist der Morgenurin üblicherweise sauer (pH 5–6), während nach den Mahlzeiten ein basischerer Urin produziert wird. Ein Sander-Test berücksichtigt die tageszeitlichen Schwankungen und kann Hinweise auf eine fehlende Regulationsfähigkeit liefern.

Eine genauere Untersuchung der Säurebelastung erfordert das Sammeln des 24-Stunden-Urins, in dem dann der Gesamtsäuregehalt (mittels Titration) gemessen werden muss – diese Methode ist leider für Routineuntersuchungen zu aufwendig. Ein weiterer Hinweis auf das Vorliegen einer Säurebelastung kann eine geringe Citratkonzentration im Urin sein.

Der Säure-Basen-Status lässt sich am besten durch die langfristige Säurebelastung mit der Nahrung beurteilen. Dazu ist es notwendig, zu wissen, wie sich einzelne Lebensmittel auf den Säure-Basen-Haushalt auswirken. Mittels der PRAL-Lebensmitteltabellen (potential renal acid load = potenzielle Säurebelastung der Nieren) lässt sich die Säurelast der Nahrung bewerten.

Weitere Informationen finden Sie hier: www.saeure-basen-forum.de

Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Vormann
ist promovierter Ernährungswissenschaftler und habilitierte im Fach Biochemie am Institut für Molekularbiologie und Biochemie der Freien Universität Berlin, wo er zum Professor ernannt wurde. 

Interessenkonflikt: Die Autoren geben an, dass sie in den letzten 3 Jahren beratend tätig waren für die Fa. Protina.

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