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Kohlenhydratarme Diäten dürfen nicht proteinlastig sondern müssen fettbetont sein
PROFESSOR JOHN YUDKIN
Einleitung
Wir wissen jetzt, dass unsere Ernährung kohlenhydratarm sein sollte. Allerdings wurden in den letzten zehn Jahren jede Menge Bücher mit allen möglichen Kombinationen veröffentlicht: kohlenhydratarm und proteinreich; kohlenhydratarm und fettreich oder auch kohlenhydratarm und fettreich (aber nur "gute" Fette) und andere Zusammenstellungen. Die Verwirrung entsteht durch die Frage, wodurch die Kohlenhydrate denn nun ersetzt werden sollen — Proteine oder Fett? Und wenn Fett, welches Fett? Diese Fragen und Zweifel sollen im nachfolgenden Artikel gelöst werden. Kurz gesagt lautet die Antwort: Kohlenhydrate sollten durch Fette ersetzt werden und diese Fette sollten hauptsächlich tierischer Herkunft sein.
Der Körper braucht Kohlenhydrate nur zur Energielieferung. Stehen keine Kohlenhydrate zur Verfügung, so muss die Energie aus einer anderen Quelle kommen.
Und da gibt es nur zwei Möglichkeiten: Protein oder Fett.
ATP: der Brennstoff für den Körper
Genau genommen verwenden die Körperzellen als Brennstoff weder Glukose noch Fett, sondern eine chemische Substanz mit Namen Adenosintriphosphat (ATP). Eine normale menschliche Körperzelle kann fast eine Milliarde ATP-Moleküle enthalten, die alle drei Minuten aufgebraucht und neu aufgefüllt werden[i]. Diese riesige ATP-Nachfrage und die Evolutionsgeschichte des Menschen haben dazu geführt, dass ATP vom Körper auf verschiedenen Arten hergestellt werden kann.
Sauerstoff und Mitochondrien
Ein lebender Organismus kann die zum Leben notwendige Energie auf zwei verschiedene Arten herstellen. Eine davon ist Fermentierung, ein primitiver Vorgang, der ohne Sauerstoff ablaufen kann. Hier spalten anaerobe (d.h. ohne Sauerstoff auskommende) Bakterien Glukose zur Erzeugung von Energie. Die Zellen unseres Körpers können diese Methode ebenfalls verwenden. Die andere Möglichkeit ist die aerobe (d.h. sauerstoffverwendende) Methode, die entstand, als die Erde sich abzukühlen begann und die Atmosphäre sich mit Sauerstoff anreicherte. Danach entwickelte sich ein neuer Zellentyp, die so genannte eukariotische Zelle, die Sauerstoff nutzen kann. Heute nutzen alle Organismen, die komplexer sind als Bakterien diese Fähigkeit und alle Tiere brauchen Sauerstoff zum Leben. Beim Einatmen entnehmen unsere Lungen den Sauerstoff aus der Luft und geben ihn in die Blutbahn zur Zirkulation im Körper ab. Im Körper, oder genauer in den als "Mitochondrien" bezeichneten Körperzellen, die nichts anderes sind als kleine Kraftwerke zur Gewinnung der vom Körper benötigten Energie — wird der Sauerstoff verwertet. Bei diesem, "Respiration" genannten Prozess wird der zur Verfügung stehende Brennstoff zur Herstellung von ATP oxidiert. Die Anzahl der Mitochondrien pro Zelle kann zwar schwanken, jedoch kann bis zur Hälfte des gesamten Zellvolumens aus Mitochondrien bestehen. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass die Mitochondrien hauptsächlich auf die Nutzung von Fetten ausgelegt sind.
Welcher Brennstoff ist am besten geeignet?
In diesen Zeiten der Nahrungsmittelfülle stellt sich die Frage nach der besten Energiequelle. Es gibt drei Möglichkeiten:
- Glukose, hauptsächlich aus Kohlenhydraten obwohl der Körper, wenn nötig, Glukose aus
- Protein herstellen kann;
- Fette aus der Nahrung und dem eingelagerten Körperfett;
- Ketone, die Abkömmlinge des Fettstoffwechsels
Nicht alle Zellen des Körpers verwenden den gleichen Brennstoff.
- Zellen mit vielen Mitochondrien können Fettsäuren verwenden, dazu gehören z.B. die Herzzellen. Diese Zellen können Energie aus Fettsäuren, Glukose und Ketonen gewinnen, bevorzugen jedoch, wann immer möglich, Fette.
- Zellen, die Fette nicht verarbeiten können müssen auf Glukose und/oder Ketone zurückgreifen. Diese Zellen enthalten ebenfalls Mitochondrien.
- Einige Zellen enthalten jedoch keine oder nur wenige Mitochondrien wie z.B. weiße Blutkörperchen, Hoden und die inneren Teile der Nieren. Rote Blutkörperchen, Augennetzhaut, Augenlinse und Augenhornhaut enthalten keine Mitochondrien. Diese Zellen sind ausschließlich auf Glukose angewiesen.
Bei Beschränkung der Kohlenhydrataufnahme werden somit zwar die gleichen Energiequellen genutzt, es muss jedoch ein größerer Anteil der Energie aus Fettsäuren und den aus Fettsäuren entstehenden Ketonen und ein geringerer Anteil aus Glukose hergestellt werden.
Glukosequellen
Zum Verständnis der Wirkungsweise einer kohlenhydratarmen Ernährung müssen wir den Vorgang der Nahrungsaufnahme genauer betrachten. Der Prozess besteht aus Essen, Verdauen, Hunger und erneutem Essen. Im Verlauf der Evolution muss es lange Zeiten mit kargem Nahrungsangebot und Hunger gegeben haben. An dieses Muster ist unser Körper angepasst und entwickelte im Lauf der Zeit entwickelten Mechanismen, um mit unter den unterschiedlichsten Bedingungen funktionieren zu können. Als erstes muss der menschliche Körper ein angemessenes Energieniveau zur Versorgung der von Glukose abhängigen wichtigen Körperteile gewährleisten. Gehirn und zentrales Nervensystem stellen einen Sonderfall dar, denn das Gehirn verbraucht, — obwohl es nur einen kleinen prozentualen Anteil am Gesamtkörpergewicht hat — zwischen zwanzig und fünfzig Prozent der Energie des Körpers im Ruhezustand.[ii] Glücklicherweise kann das Gehirn auch die aus dem Fett hergestellten Ketonkörper verwenden. Beim Fasten oder in Zeiten der Nahrungsmittelknappheit wird der Blutglukosespiegel durch Abbau von Glykogen in Leber und Muskeln und durch die Herstellung von Glukose — hauptsächlich aus Muskelprotein — die so genannte "Glukoneogenese" (wörtlich übersetzt Glukoseneuentstehung) aufrechterhalten.[iii]
Ein derartiger Verlust von Muskelgewebe ist jedoch unerwünscht, da er zur Schwächung führt. Die vom Körper benötigte Glukose sollte aus der aufgenommenen Nahrung kommen, dabei stammt ein Teil aus Kohlenhydraten, der Rest aus Nahrungseiweiß. Der Körper muss zur Erhaltung der gesunden Struktur ständig mit Eiweiß versorgt werden. Dazu genügt bereits eine vergleichsweise kleine Menge Eiweiß. 1 bis 1,5g Eiweiß pro Kilogramm fettfreier Körpermasse pro Tag genügen zur Erhaltung der Muskelmasse.[iv] Zusätzlich aufgenommenes Eiweiß kann als Glukosequelle dienen.
Eiweiß aus der Nahrung wird mit ca. 58%iger Effizienz umgesetzt, so dass aus 100 g Eiweiß durch Gluconeogenese ungefähr 58 g Glukose entstehen. [v] Bei längeren Fastenperioden kann das aus dem Abbau von Triglyzeriden im Körperfett entstandene Glycerol 20 Prozent der Glukoneogenese ausmachen. [vi] Körperfett wird in Form von Triglyzeriden, also Molekülen mit drei Fettsäuren, die mit Glycerol kombiniert sind, gespeichert. Die Fettsäuren werden direkt als Brennstoff verwendet, nachdem das Glycerol abgespalten wurde. Es geht jedoch nicht verloren. Glycerol macht gewichtsmäßig ungefähr 10 Prozent der Triglyzeride aus und zwei Moleküle Glycerol, die sich zusammentun, um ein Molekül Glukose bilden stellen eine weitere Glukosequelle dar.
Argumente für die Gewinnung von Energie aus Fett und Ketonen
Die meisten Leute stellen sich unter einer kohlenhydratarmen Diät eine eiweißbetonte Ernährungsform vor. Das ist ein Irrtum. Alle traditionellen, fleischbasierten Ernährungsformen — von Tier oder Mensch — enthalten einen höheren Fett- als Proteinanteil, wobei das Verhältnis ungefähr 80% Kalorien aus Fett und 20% Kalorien aus Protein beträgt. Auch bei einer modernen kohlenhydratarmen Ernährung sollte der Brennstoff hauptsächlich aus Nahrungs- und Körperfett bestehen. Aus der Praxis wissen wir, dass bei einer kohlenhydratarmen Diät mehr freie Fettsäuren im Blut vorhanden sind als bei einer herkömmlichen Diät.[vii] [viii]
Aus Fett wird allerdings eine weiterer, wichtiger Sekundärbrennstoff, die "Ketonkörper" hergestellt. Ketone wurden erstmals Mitte des 19. Jahrhunderts im Urin von Diabetikern nachgewiesen. Fast fünfzig Jahre lang hielt man sie für anormale, unerwünschte Nebenprodukte einer unvollständigen Fettoxidierung. Anfang des 20. Jahrhunderts erkannt man, dass es sich um normale, zirkulierende Metaboliten der Leber handelte, die von den Körpergeweben prompt verwertet werden. Ketone sind eine wichtiges Substitut für Glukose. Bei längeren Hungerperioden werden Fettsäuren durch den Abbau von im Körperfett gespeicherten Triglyzeriden hergestellt.[ix] Bei einer kohlenhydratarmen Diät werden die Fettsäuren aus dem Fett in der Nahrung, oder — falls nicht genügend Fett aufgenommen wird — aus Körperfett hergestellt. Freie Fettsäuren werden in der Leber zu Ketonen umgebaut und liefern dann Energie für alle Zellen mit Mitochondrien. Innerhalb der Zelle dienen Ketone zur Herstellung von ATP. Im Gegensatz zur Glukose, zu deren Verwertung Bakterien erforderlich sind können Ketone direkt verwertet werden. Die Reduzierung des Kohlenhydratanteil in der Nahrung stimuliert die Synthese von Ketonen aus Körperfett[x] — einer der Gründe, weshalb es wichtig ist, die Kohlenhydrate zu beschränken. Ein weiterer Grund: werden weniger Kohlenhydrate und Proteine verzehrt, so trägt das zur Senkung des Insulinspiegels im Blut bei. Dadurch sinken die mit Insulinresistenz und metabolischem Syndrom in Zusammenhang stehenden Risiken.
Durch die Bildung von Ketonkörpern und eine Umstellung auf die Verwertung von Fettsäuren als primäre Energiequelle braucht der Körper insgesamt weniger Glukose. Auch bei Sportarten mit hohem Energieverbrauch hat die kohlenhydratarme Ernährung so genannten "glucoprotektive" Wirkungen. Das bedeutet, dass die bei kohlenhydratarmer Ernährung entstehende Ketose in der Lage ist, eine große Anzahl metabolischer Anforderungen zur Aufrechterhaltung der Körperfunktionen und der Gesundheit zu erfüllen, ohne dafür das Eiweiß aus dem Muskelgewebe anzugreifen — der so genannte muskelschonende Effekt. Ketone sind auf die bevorzugte Energiequelle für die hochaktiven Gewebe von Herz und Muskeln.[xi]
Letztendlich steht somit Gehirn und anderen glukoseabhängigen Geweben mehr Glukose zur Verfügung.
Argumente gegen Energiegewinnung aus Protein
Wir wissen also jetzt, dass die vom Körper benötigte Energie aus Fett aus der Nahrung entweder direkt in Form von Fettsäuren oder als Ketonkörper bereitgestellt werden kann. Die Konsequenzen von Fettverzehr für die Gesundheit wird allerdings immer wieder diskutiert. Wäre es da nicht besser und sicherer, mehr Eiweiß zu essen?
Eine einfache Sache spricht dagegen: Der Körper kann zwar Eiweiß als Energiequelle nutzen, aber langfristig ist das keineswegs gesund. Alle Kohlenhydrate bestehen aus drei Bausteinen: Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Auch die Fette sind so zusammengesetzt. Eiweiß allerdings enthält zusätzlich Stickstoff und andere Elemente, die bei Einsatz von Eiweiß zur Energiegewinnung eliminiert werden müssen. Das ist nicht nur Verschwendung sondern kann für den Körper, insbesondere für Leber und Nieren, eine Belastung bedeuten.
Übermäßige Aufnahme von Stickstoff führt innerhalb von kurzer Zeit zur Hyperammonämie, d.h. zu einem starkem Anstieg von Ammoniak im Blut — mit toxischer Wirkung für das Gehirn. Eine ganze Reihe menschlicher Kulturen ernährt sich ausschließlich von tierischen Produkten — allerdings immer mit hohem Fettanteil.[xii] [xiii] Eine Ernährung nur mit magerem Fleisch wird nicht vertragen und führt innerhalb von nur drei Tagen zur Übelkeit; nach einer Woche bis zehn Tagen treten Hungersymptome und Ketose auf, nach zwölf Tagen kommt es zu schwerer Entkräftung und nach einigen Wochen kann sogar der Tod eintreten. Erhöht man jedoch den Fettanteil, so ergibt sich eine lebenslange gesunde Ernährungsform.
Eine der bestdokumentiertesten Studien ist die des Arktisforschers Vilhjalmur Stefansson und eines Kollegen[xiv], die sich über ein Jahr nur von Fleisch ernährten, um festzustellen, ob diese Ernährungsform gesund war. Alles lief bestens, bis die Probanden gebeten wurden, nur noch mageres Fleisch zu essen. Dr. McClelland, der leitende Wissenschaftler schrieb dazu:
'Auf unsere Bitte hin, verzehrte er nur noch mageres Fleisch, obwohl er bereits bei seinem Aufenthalt im Norden festgestellt hatte, dass sehr mageres Fleisch manchmal Verdauungsstörungen hervorrief. Am dritten Tag litt er an Übelkeit und Durchfall. Als er wieder fettes Fleisch bekam, erholte er sich innerhalb von zwei Tagen vollständig. '
Vor dieser klinischen Studie hatte Stefansson bereits fast zwanzig Jahre bei den kanadischen Inuit gelebt und sich nur von Fleisch ernährt. Nachteilige Wirkungen traten weder bei ihm noch bei seinem Team auf.
Kohlenhydratarme, fettreiche Diäten und Gewichtsverlust
Ein weiterer Aspekt: Wenn Sie an Gewicht abzunehmen wünschen, wollen Sie natürlich Körperfett verlieren. Dazu muss der Körper von der Glukoseverwertung auf Fett- (und dazu gehört Körperfett) verwertung umgestellt werden — ein weiterer Grund, die Kohlenhydrate nicht durch Proteine zu ersetzen, da Protein ebenfalls zu Glukose umgewandelt wird.
Eigentlich ist es logisch — die Natur speichert überschüssige Energie in unserem Körper als Fett und nicht als Protein. Es ist deshalb viel einleuchtender, den Brennstoff einzusetzen den die Natur für uns vorgesehen hat. Und das ist Fett.
Wie viel Kohlenhydrate, Fett und Proteine brauchen wir denn nun?
Die im Verlauf des letzten Jahrhunderts gesammelten klinische Erfahrung und Studien mit kohlenhydratarmen Diäten deuten darauf hin, dass jeder Mensch einen Grenzwert an Nahrungskohlenhydraten hat, bei dem der Wechsel von der Glukose- zur Fett- und Ketonverbrennung stattfindet. Dieser Wert kann zwischen 65 und 180 g KH pro Tag liegen.[xv] Bleibt die Kohlenhydrataufnahme unter diesem Wert, wird Körperfett abgebaut um das Gehirn und andere Zellen, die normalerweise Glukose verwenden, zu versorgen. In frühen Studien zur Behandlung von Adipositas wurde die KH-Aufnahme auf 10% der Gesamtkalorien beschränkt. Bei einer Aufnahme von 2000 Kcal beläuft sich das auf 50 bis 60 g KH pro Tag.
Bei Diabetikern kann dieser Wert aufgrund der bestehenden Insulinresistenz noch niedriger sein. Bei Typ-2-Diabetikern sollte der Wert pro Tag bei 50 g liegen; Typ-1-Diabetiker sollten nicht mehr als 30g KH verzehren.
Der polnische Arzt Jan Kwasniewski, der seit 30 Jahren Patienten mit ganz verschiedenen Krankheiten mit kohlenhydratarmer Diät behandelt, empfiehlt ein Gewichtsanteilsverhältnis von einem Teil Kohlenhydrate zu zwei Teilen Protein und drei bis vier Teilen Fett. Ich sehe keinen Grund, ihm da zu widersprechen. Bei 2000 Kalorien bedeutet das:
- 10 -15% Kalorien aus Kohlenhydraten
- 20 — 30 % Kalorien aus Eiweiß
- 60 — 70% Kalorien aus Fett
Anders ausgedrückt heißt das fünfzig bis fünfundsiebzig Gramm Kohlenhydrate und der Rest in Form von Fleisch, Fisch, Eiern, Käse und deren natürlichen Fetten.
Potential für andere Krankheiten
Die traditionelle Ernährung der Inuit (Eskimos) enthält überhaupt keine Kohlenhydrate. Bemerkenswert ist, dass die von Dr. Vilhjalmur Stefansson und Dr. Hugh Sinclair in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts beschriebene Ernährung den in jüngster Zeit bei Adipositas-Studien eingesetzten experimentellen kohlenhydratarmen Diäten in Bezug auf die prozentuale Zusammensetzung sehr ähnlich ist. [xvi] Die Inuit ernährten sich von Seehund, Wal, Lachs und sehr begrenzt von Beeren und dem teilweise verdauten Mageninhalt der Tiere. Bei dieser Diät waren die Werte von Blutcholesterin und freien Fettsäuren hoch, aber — und dies ist viel wichtiger — die Triglyzeridwerte waren niedrig. [xvii] [xviii] Interessant ist auch, dass die Inuit bei Forschern und Wissenschaftlicher auf großes Interesse stießen, da sie praktisch keine der bei uns üblichen Krankheiten wie Fettleibigkeit, koronare Herzkrankheit und Diabetes mellitus aufwiesen. [xix] [xx]
Literatur
[i]. Alberts B. Molecular Biology of the Cell, edn 4. New York: Garland Science; 2002: p 93.
[ii]. Cahill GF. Survival in starvation. Am J Clin Nutr 1998; 68:1-2.
[iii]. Exton JH. Gluconeogenesis. Metabolism 1972; 21:945-990.
[iv]. Volek JS, Sharman MJ, Love DM, et al. Body composition and hormonal responses to a carbohydrate-restricted diet. Metabolism 2002; 51:864?870
[v]. Krebs HA. The metabolic fate of amino acids. In Mammalian Protein Metabolism, vol 1, Munro HN, Allison JB, eds. New York: Academic Press, 1964:164
[vi]. Vazquez JA, Kazi U. Lipolysis and gluconeogenesis from glycerol during weight reduction with very low calorie diets. Metabolism 1994; 43:1293?1299.
[vii]. Phinney SD, Bistrian BR, Wolfe RR, Blackburn GL. The human metabolic response to chronic ketosis without caloric restriction: physical and biochemical adaptation. Metabolism 1983; 32:757?768.
[viii]. Bisshop PH, Arias AM, Ackermans MT, et al. The effects of carbohydrate variation in isocaloric diets on glycogenolysis and gluconeogenesis in healthy men. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85:1963?1967.
[ix]. Cahill GF Jr. Starvation in man. N Engl J Med 1970; 19:668-675.
[x]. Klein S, Wolfe RR. Carbohydrate restriction regulates the adaptive response to fasting. Am J Physiol 1992; 262:E631?E636.
[xi]. Neely JR, Morgan HE. Relationship between carbohydrate and lipid metabolism and the energy balance of heart muscle. Annu Rev Physiol 1974; 36:413?459.
[xii]. Speth, John D. and Katherine A. Spielmann 1982 Energy source, protein metabolism, and hunter-gatherer subsistence strategies. Journal of Anthropological Archaeology 2:1-31.
[xiii]. Noli & Avery. Protein poisoning and Coastal Subsistence. J Archaeol Sci. 1988; 15:395-401
[xiv]. McClelland, et al. Clinical Calorimetry: XLV, XLVI, XLVII. Prolonged Meat Diets...... J Biol Chem 1930-31; 87:651, 87:669, 93:419
[xv]. Klein S, Wolfe RR. Op cit.
[xvi]. Stefansson V. The Fat of the Land. Macmillan Press, New York, 1957.; Sinclair HM: The diet of Canadian Indians and Eskimos. Proc Nutr Soc 1952, 12:69?82.
[xvii]. Bang HO, Dyerberg J, Nielsen AB: Plasma lipid and lipoprotein pattern in Greenlandic West-Coast Eskimos. Lancet 1971; I:1143?1146.
[xviii]. Feldman SA, Ho KJ, Lewis LA, et al. Lipid and cholesterol metabolism in Alaskan arctic Eskimos. Arch Pathol 1972; 94:42?58.
[xix]. Bjerregaard P, Dyerberg J: Mortality from ischaemic heart disease and cerebrovascular disease in Greenland. Int J Epidem 1988, 17:514?519.
[xx]. Sagild U, Littauer J, Jespersen CS, Andersen S: Epidemiological studies in Greenland 1962?1964. I. Diabetes mellitus in Eskimos. Acta Med Scand 1966, 179:29?39.
Übersetzung aus dem Englischen: Ruth Kritzer, Germersheim
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