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Frank DöringTU München, Institut für Ernährungsphysiologie
Die Genomfalle und ihre Folgen für die Gesundheit
Maßnahmen für Fitness und GesundheitSportgerechte ErnährungGrundlagentraining und Ernährung
Sport-induzierte Stoffwechseleffekte: Folgen fürGesundheit und leistungsgerechter Ernährung
Mehr Eiweiß für Ausdauer- und Kraftsportler?
Brauchen Sportler mehr Mikronährstoffe?
Gesunde Ernährung im Fitness- und Leistungssport
Gesundheit
Funktions-parameter
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Die Rumpfmuskulatur ist funktionell für den aufrechten Gang nicht geeignet und schon gar nicht für Büroarbeit!
„Zwei Millionen Menschen sterben jedes Jahr wegen Bewegungsmangel-Erkrankungen. Es wird von der WHO geschätzt, dass die Zivilisationsschäden, die vor allem von Rauchen, von der mangelnden Bewegung und von der Fehlernährung herrühren, bis zum Jahr 2010 72 % der Krankheiten ausmachen. Und das in entwickelten Ländern ebenso wie in sich entwickelnden Regionen dieser Welt. Diese vermeidbaren Krankheiten werden mindestens jeden sechsten Euro verschlingen, den wir in Deutschland erarbeiten“ Manfred von Richthofen, Präsident des Deutschen Sportbundes bei der Eröffnung der Bundeskonferenz Breitensport, Göttingen, 2002
Die evolutionäre Genomfalle bedingtRumpfmuskulatur- und Ausdauer-Training
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20.000.000 - 30.000.000 Jahre
10.000.000 - 15.000.000 Jahre
4.000.000 Jahre
1.000.000 Jahre
400.000 Jahre
40.000 Jahre
ca. 1.500 Generationen
ca. 20.000 Generationen
ca. 150.000 Generationen
ca. 1.200.000 Generationen
ca. 300 Generationen
10.000 JahreJetztzeiternährungAgrarproduktion/ Domestikation
Jäger/ Sammlerkulturen
Selektion des Genoms
auf Sparsamkeit und Bewegung
Das Genom des Jetztzeitmenschen ist ein Jäger-/Sammler-Genom
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Das Sparsamkeits- und Bewegungs-Genombedingt „viel Arbeit und wenig Brot“
Spezies Gewicht Energiezufuhr Bewegungkg kcal kcal
Primaten 35 1500 500Australopithecus 37 1820 670 Homo habilis 48 2380 980 Homo erectus 53 2730 1210früh Homo sapiens 57 2880 1280jetzt Jäger/Sammler 53 3000 1500jetzt Homo sapiens 100 3000 300jetzt Sportler 70 3000 500-1200
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Die Genomfalle schlägt zu: Fettsucht und die Folgen
Energiezufuhr
ca. 3000 kcal
Energieverbrauch
ca. 3000 kcal
Wirklichkeit 2003
Energiezufuhr größer Energieverbrauch
Energieverbrauch kleiner Energiezufuhr
Folgen
Diabetes Typ II, Bluthochdruck,
Gefäßerkrankungen, Herzinfarkt
Lösung
FDH und/oder LDD
% Fettsucht
Fitness/GesundheitRumpf!
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Die tägliche Minisünde wird zur Todessünde
100 kcal pro Tag (=20 g Schokolade oder 13 g Butter) mehr als der
Energieverbrauch
36.500 kcal pro Jahr
365.000 kcal pro 10 Jahre
9000 kcal=1 kg Fett
40 kg Fett in 10 Jahren!
Fettgewebshormone (z. B. Leptin und Resistin) steuern maßgeblich den
Stoffwechsel und die Fruchtbarkeit
Diabetes Typ II
Bluthochdruck
Herzinfarkt
Gefäßerkrankungen
Die Genomfalle schlägt zu: Fettsucht und die Folgen
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Welche Ernährung ist ein Ausweg aus der Genomfalle ?
Energiezufuhr
ca. 3000 kcal
Energieverbrauch
ca. 3000 kcal
Fett Alkohol
Kohlenhydrate Eiweiß
Ernährung
55-60 % 10-15 %
30 % max. 20 g
Fitness/GesundheitRumpf!
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Alkohol
Öl, Butter Getränke Obst, Gemüse
Brot, Pasta, Reis Milch, Fisch, Fleisch Getränke
Alkohol
Energiegehalt von Nährstoffen
1 g: KH=4 kcal, Eiweiß=4 kcal, Fett=9 kcal, Alkohol=7 kcal
Energiearme Kost= Wasser-, ballaststoff- undkohlenhhydrat-reiche sowie fettarme Kost
Vitamine, Mineralien„five a day“
Kohlenhydrate6-11 Portionen
pro Tag
lebensnotwendiges Fettsparsam
Eiweiß, Calcium2-4 Portionen/ Tag
Eiweiß, Vitamine, Jod,lebensnotwendiges Fett
Eiweiß
Kohlenhydrate, schnell verfügbarhäufig fettreich!!
Fleisch
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Getränke (mehr als 2 Liter)
Wasser
Saftschorlen
Früchte-/Kräutertee
Die Ernährungspyramide: Ausweg aus der Genomfalle fürNichtsportler, Fitness-Sportler, Leistungssportler
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Beispiel für eine sportgerechte und gesunde Ernährung:55 % Kohlenhydrate, 15 % Eiweiß, 30 % Fett
1. Frühstück2 Scheibe Vollkornbrot/2 Vollkornbrötchen, 30 g fettarmer, relativ eiweißreicher Aufschnitt (z.B. Lachsschinken, Käse bis 30g F.i.Tr.)
2. Zwischenmahlzeit100-150 ml fettarme Milch oder andere fettarme Milchprodukte, 100-150g Obst oder Gemüse (z.B. Fruchtmixmilch, Obst- bzw. Gemüsequark, Gemüse mit Dip)
3. Mittagessen100-120 g fettarmes Fleisch oder Geflügel oder Fisch oder 150 g Magerquark + 5g ÖlOder 2 Eier, 200g Kartoffeln oder 60g Vollkornreis oder 60g Vollkornnudeln,250g Gemüse bzw, Salat, 5g Öl
4. Zwischenmahlzeit2 Scheiben Knäckebrot, 20g fettarmer, relativ eiweißreicher Belag, Saft
4. Sport: Rumpf und Ausdauer
5. Abendessen1 Scheibe Vollkornbrot und 1 Vollkornbrötchen oder 2 Scheiben Knäckebrot, 30g fettarmer, relativ eiweißreicher Belag, Salat aus: 150-200g Gemüse der Jahreszeit bzw. Tiefkühlware; 5g Öl
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Fitness/Gesundheit
Energiezufuhr
ca. 3000 kcal
Energieverbrauch
ca. 3000 kcal
Grundumsatz 1500 kcal
Alltag/ Freizeit500 kcal
Sport1000 kcal
Aktivität: unbewußt
bewußt
Fett Alkohol
Kohlenhydrate Eiweiß
Ernährung
55-60 % 10-15 %
30 % max. 20 g
Rumpf!
Welcher Sport ist ein Ausweg aus der Genomfalle ?
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Die Schwierigkeit, 1000 kcal pro Tag durchSport zu verbrauchen
567 kcal
33 g Fett=297 kcal
9000 kcal Energieverbrauch führt zum Abbau von 1 kg
Körperfett!
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31 44 58
98% 0.1 %
Talent:
Training:
m in 12 Min.:
61 67
+30% 80-90
Anz
ahl d
er P
erso
nen
38 51
ml O2/Min./Kg
1800 2200 2600 2800 4150(w) 4800(m) Weltklasse
Der Energieverbrauch beim Sport hängt von der maximalen Sauerstoffaufnahme ab
Die maximale Sauerstoffaufnahme wird durch das Talent (Heriditäts-Wert: 0.66-0.93) maßgeblich beeinflußt kann aber durch Training um ca. 30 % gesteigert werden. Der Energieverbrauch beim Sport kann somit durch
Training um ca. 30 % erhöht werden.
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Energieverbrauch - Beispiele
70 kg, 40 ml O2/kg/Min.
60 Min., 65 % VO2max= 640 kcal
60 Min., 85 % VO2max= 811 kcal
70 kg, 50 ml O2//kg/Min.
60 Min., 65 % VO2max= 921 kcal
60 Min., 85 % VO2max= 1205 kcal
Steigerung von VO2max und Intensität führen zur Verdopplung
des Energieverbrauchs
Obwohl bei höherer Trainingsintensität weniger Fett und mehr Kohlenhydrate verbraucht werden, ist zur Gewichtsreduktion die verbrauchte Energie
entscheidend. Deshalb sollte auch im Fitness-Sport Grundlagenausdauer 1 (65 % VO2max) und 2 (85 % VO2max) trainiert werden. Für das
Grundlagenausdauer-2-Training spricht außerdem, dass dieses Training effektiv zu kardialen Anpassungen führt. Bei diesem Training spielt die
Kohlenhydratzufuhr für Fitness- und Leistungssportler eine besondere Rolle.
Ausweg aus der Genomfalle: Grundlagentraining 1+2 Hoher Kalorienverbrauch bedingt Ernährungsmaßnahmen
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Ernährungsmaßnahmen nach intensivenAusdauertraining
Nach dem Leistungstraining ist die Kohlenhydrat-(KH)-Zufuhr für die Aufrecherhaltung/ Erhöhung des Muskelglykogens besonders wichtig. Eine zweiphasige KH-Zufuhr, zunächst in Form von zuckerhaltigen Getränken (hypoton, NaCl) und dann von Form von komplexen KH, ist 0-6 Std. (alle 2 Std. 0.7-1.5 g KH/kg Körpergewicht, je 70 g KH) nach dem Training empfehlenswert. Es ist insgesamt auf eine hohe KH-Zufuhr 24 Std. (bis 10 g KH/ kg Körpergewicht, bis 700 g KH) nach dem Training zu achten. Da im Leistunstraining „Trainingsböcke“ mit Grundlagenausdauer 1 und 2 üblich sind, müssen Trainingsmaßnahmen und Ernährungsmaßnahmen aufeinander abgestimmt werden.
Fitness-Sportler oxidieren aufgrund ihres geringeren VO2max weniger g KH pro Trainingseinheit, trainieren 2-3x/Woche und nutzen einen geringen Anteil ihrer VO2max im Training aus. Da der respiratorische Quotient bei Fitness-Sportlern beim Training jedoch vergleichsweise hoch ist, kann hier mit einer gewissen Glykogenausschöpfung gerechnet werden. Die Empfehlungen zur KH-Zufuhr unmittelbar nach dem Training sind deshalb bei Fitness-Sportlern, die z. B. am Wochenende 2x trainieren, durchaus sinnvoll. Insbesondere Grundlagenausdauer-2-Training (z. B. Spinning) führt bei Fitness-Sportlern zur Glykogenausschöpfung und sollte - auch für die Fitness im Alltag - mit einer KH-reichen Kost beantwortet werden .
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Hat Sport unabhängig vom Energieverbrauch positive Auswirkungen auf Fitness und Gesundheit?
Fitness/Gesundheit
Energiezufuhr
ca. 3000 kcal
Energieverbrauch
ca. 3000 kcal
Grundumsatz 1500 kcal
Alltag/ Freizeit500 kcal
Grundlagen-ausdauer 1+2
1000 kcal
Aktivität: unbewußt
bewußt
Fett Alkohol
Kohlenhydrate Eiweiß
Ernährung
55-60 % 10-15 %
30 % max. 20 g
Rumpf!Sport?
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Bewegungsbedingte Muskelkontraktion=Sport führt zur Verbesserung der peripheren Glucoseverwertung
Ca2+
Glucose
Ca2+
Sarkoplasmatisches Retikulum
GLUT4-Pool
Muskelzelle
Ca2+ Ca2+
0
2000
1000
A CB
Diabetiker
kein Training (-)Training (+)
GLUT4
+ + +---
DiabetikerA B C
ATP-turnover
Glucose
Glykogen
Leistungspotential
Blut
Cytosol
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Leistunssteigerung durch Trainings- undErnährungsmaßnahmen?
% M
uske
lgly
koge
n
Tage
belastet, rechts belastet, links
unbelastet, links
unbelastet, rechts
60 % KH 60 % KH
Energie pro mol SauerstoffFett 5.70 mol ATP
Glykogen 6.34 mol ATP
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Trainings- und Diätregime zur Leistungssteigerung
Wettkampf14 7 3 1
normale Ernährung
langes Training
kohlenhydrat-reiche Ernährung (60 %)
mittleres Training
hartes Training reduziertes Training
2x kurzes Training
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Fitness/Leistung
Energie-/ Nährstoff-
zufuhr
Energie-/ Nährstoff-verbrauch
Fett Alkohol
Kohlenhydrate Eiweiß
Ernährung
55-60 % 10-15 %
30 % max. 20 g
Rumpf!Sport Stoffwechsel
Trainingsportartspezifisch?
Fitness-Sport: Viel Kohlenhydrate, wenig FettLeistungssport: Viel Kohlenhydrate, wenig Fett, mehr Eiweiß
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Sowohl Kraft-/Schnellkraftsportler als auchAusdauersportler benötigen mehr Eiweiß - Warum?
Hauptnährstoffe in % der Energiezufuhr
Gruppe Energiegewinn aus viel KH wenig Fett mehr Eiweiß
Kraftsport ATP, Kreatinphosphat 55 20 25
Schnellkraft Kohlenhydrate, anaerob 60 20 20
Kraftausdauer Kohlenhydrate, anaerob 60 20-25 15-20
Ausdauer Kohlenhydrate, aerob, anaerob 60 25 15-20
Spielsportarten Kohlenhydrate, aerob, anaerob 60 25 15
Nichtsportler Kohlenhydrate, Fett 55-60 30 10-15
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Fett Kohlenhydrate Eiweiß
Laktat
(sehr) viel Energie
(sehr) langsam
O2 CO2
wenig Energie
schnell
sehr wenig Energie
sehr schnell
ATP, Kreatinphosphat
Muskelaufbau
geringe Bedeutunggrößere Bedeutung
sehr große Bedeutung
Ausdauersportler benötigen mehr Eiweiß weil sie es oxidieren
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Empfehlungen Gewicht Richtwert
g/kg/Tag g/Tag % kg kcal/Tag
Säuglinge 2-4 Monate 1,5 10 10 6,6 500
Nichtsportler 19-25 Jahre 0,8 56 10 70 2500
Ausdauersportler 1,2-1,4 98 11 70 3500
Gewichtheber 1,4-1,8 180 21 100 3500
Portion g Protein Portion g Protein
200 g Filet 43 100 g Käse 27
0,5 Liter Milch 16 2 Eier 16
500 g Joghurt 20 200 g Fisch 40
100 g Quark 10 200 g Brot 13
Die durchschnittliche Eiweißaufnahme beträgt 100g/ Tag: Konsequenzen für Fitness- und Leistungssport
Die Zufuhr von Aminosäuren/Eiweiß unmittelbar nach einer Trainingseinheit führt zur verstärkten Muskelproteinsynthese und fördert damit die Regeneration und den Muskelaufbau
Deshalb sollte nach dem Training eine Kohlenhydrat- und Eiweiß-reiche Kost zugeführt werden.
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Fitness/Leistung
Energie-/ Nährstoff-
zufuhr
Energie-/ Nährstoff-verbrauch
Fett Alkohol
Kohlenhydrate Eiweiß
Ernährung
55-60 % 10-15 %
30 % max. 20 g
Rumpf!Sport Stoffwechsel
TrainingMikronährstoffe?
Benötigen Sportler mehr Vitamime, Mineralstoffe und Spurenelemente?
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im Vergleich zur Bevölkerung weisen Sportler vermutlich etwas häufiger einen „marginalen“ Vitaminmangel (B1, B2, B6) auf
die Ursache dafür ist unklar und kann nicht a priori auf das Training zurückgeführt werden
Führt eine erhöhte Zufuhr von Mikronährstoffen zur Leistungssteigerung?
ist für keinen Mikronährstoff belegt und nur für wenige Präparate (z. B.
Kreatin)
nur beim Ausgleich eines Mangels (z. B. Eisen) kann eine
Leistungssteigerung beobachtet werden
Benötigen Sportler mehr Mikronährstoffe?
ist nur durch wenige Studien belegt
Adaptationsphänomene nicht berücksichtigt
Studien häufig mit „young women/men“ durchgeführt
kaum, allerdings ist die vermehrte Aufnahme für viele Mikronährstoffe
ungefährlich
Die vermehrte Aufnahme von Mikronährstoffen ist für dieallermeisten Sportler unnötig
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Läufer haben möglicherweise einen erhöhten Eisenbedarf
EisenmangelAnämie, sogenannte Blutarmut
Erythrozytenzahl, Hämoglobinkonzentration
verminderter Sauerstofftransport
verminderte Leistungsfähigkeit
Ursachen für erhöhte Eisenverluste bei Läufern
mechanische Zerstörung der Erythrozyten durch die gesteigerte Auftreffkraft der Füße (Marsch-
Hämoglobinurie, 1881)
Turnover Erythrozyten + 20%
erhöhte gastrointestinale Verluste
Azidität des Blutes führt zur Instabilität der Erythrozytenmembran
Ausscheidung über Schweiß (0.02-1.2 mg/l)
(Adaptation, Fließrate, Meßmethode)
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für Ernährungsphysiologie
Empfohlene Zufuhr:
10-15 mg Eisen
750 g Fleisch
100g Leber
600g Spinat
1000g Weißmehl
350 g Vollkornmehl
350 g Nüsse
200g Hülsenfrüche
Eisen aus tierischen Lebensmitteln wird in
der Regel besser aufgenommen
Vitamin C fördert die Eisenaufnahme
Referenz- Marathonläufer
Variable bereich (n=15, 2:13 Std.)
Hämatokrit (%) 38-45 45 ± 2.1
Hämoglobin (g/dl) 14-17 16 ± 0.7
Serumeisen (µg/dl) 50-165 97 ± 39
Blut-Ferritin (mg/ml) 12 11 ± 13
freies Haptoglobin 50-139 27 ± 21
entleerte Eisenspeicher
verringerte Wiederverwertung des Eisens
Eisen-Supplementation
ist angezeigt, aber... Antioxidantien?
freies Eisen
Eisen-Supplementation zwischen Leistung und Risiko
Reaktive Sauerstoffspezies
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Die Wirkung von Eisen und Antioxidantien imKontext der Zellbiologie
Reaktive Sauerstoffspezies
- +
Eisen Sport
Eisen-angereichertes Brot?
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Komplexität von Fitness und Leistung
„Fit für die Uni?!“
Ernährung Ernährunggeringe Energieaufnahme hohe Energieaufnahmeviel KH, mehr Eiweiß wenig KH, viel Fettviel Obst und Gemüse wenig Obst und Gemüsetrainingsgerecht nicht trainingsgerechtBewegung Bewegungviel Alltagsaktivität wenig Alltagsaktivitätviel Ausdauer (1000 kcal) wenig AusdauerGrundlagenausdauer 1+2 einseitiges TrainingAufbau Rumpfmuskulatur Abbau RumpfmuskulaturLebensstil LebensstilBalance Freizeit/Beruf Balance Freizeit/Berufwenig Alkohol (20 g) viel Alkoholkein Nikotin viel NikotinEustress Distressgünstige Umwelt ungünstige Umweltpsycho-sozial, Noxen pscho-sozial, Noxengünstige Gene ungünstige Gene
+ -Balance zwischen Ernährungs- und
Trainingsmaßnahme
„Essen und Trimmen, beides muss stimmen“