Mikronährstoffe im Leistungssport

Auch im Breitensport werden derartige Supplemente immer häufiger eingenommen. Aus präventivmedizinischer Sicht ist dies durchaus zu begrüßen. Denn auch Breitensportler zählen zu den Bevölkerungsgruppen, die ohnehin nicht immer eine optimale Versorgungslage mit Mikronährstoffen wie Selen, Eisen, Jod, B-Vitaminen und Vitamin E aufweisen. Eine unzureichende Versorgung mit Mikronährstoffen äußert sich beim sportlich Aktiven in einer geringeren Leistungs- und Regenerationsfähigkeit sowie einer erhöhten Infektanfälligkeit (Tab. 1). Sportler verlieren durch den hohen Energieumsatz, die vermehrte Schweißsekretion und Ausscheidung über die Nieren zum Teil erhebliche Mengen an Elektrolyten (v. a. Natrium) und Spurenelementen. Bereits breitensportliche Belastungen mit einer Schweißproduktion von etwa einem Liter pro Stunde führen zu merklichen Verlusten an Kupfer, Zink und Eisen. Nach intensivem Training oder nach Wettkämpfen kann es auch noch Tage später zu einer vermehrten Ausscheidung kommen. Körperliche Anstrengungen, Schweißverluste und oxidativer Stress können daher schnell in einem Mikronährstoffengpass münden [1].

Mikronährstoffverluste über den Schweiß, Urin und Stuhl

Mikronährstoffe, vor allem die Mineralien und Elektrolyte, werden je nach Art, Dauer und Intensität der körperlichen Belastung vermehrt über den Stuhl, den Urin und vor allem über den Schweiß ausgeschieden [8, 9, 10]. Die mittleren Flüssigkeitsverluste bei Langzeitbelastungen in milden Umgebungsbedingungen liegen bei etwa 1 Liter pro Stunde. Die Schwankungsbreiten der Schweißraten bewegen sich hierbei unter vergleichbaren Bedingungen zwischen 0,5 und 1,7 Litern pro Stunde. Unter extremen Umständen (z. B. große Hitze, hohe Luftfeuchtigkeit) und bei sehr leistungsstarken Athleten können stündliche Schweißraten von bis zu 3 Litern und mehr auftreten [11]. Die Flüssigkeitsverluste während eines Fußball- oder Hockeyspiels können bei hohen Temperaturen 4 bis 5 Liter erreichen.

Pro Liter Schweiß verliert der Körper um die 1000 mg Natrium sowie kleinere Mengen an Kalium, Calcium, Magnesium, Zink, Iod (30 – 50 μg/l), Eisen und Kupfer (siehe Tab. 2). Davon können auch die wasserlöslichen Vitamine (z. B. Vitamin B₁) und einige Aminosäuren betroffen sein. Eine genaue Kalkulation der Mineralstoff- und Spurenelementverluste über den Schweiß ist jedoch schwierig, da diese durch individuelle Adaptationsphänomene als auch die Intensität und Art der Belastung beeinflusst werden.

Elektrolyte und Mineralstoffe im Sport (Auswahl)

Die Elektrolyte Natrium, Kalium, Magnesium und Chlorid sind von elementarer Bedeutung für die Muskelarbeit, den Energiestoffwechsel, die Wärmeregulation und den Flüssigkeitshaushalt. Je nach Umgebungstemperatur, Art und Intensität der Belastung – vor allem im Ausdauerbereich – können Wasserverluste von bis zu 3 Litern pro Stunde und mehr auftreten. Bei schweißtreibender sportlicher Aktivität ist eine leistungsgerechte Elektrolytversorgung deshalb besonders wichtig.

Natrium. Im Sport verliert der Körper mit dem Schweiß größere Mengen an Natrium (durchschnittlich etwa 2,5 g NaCl/Liter), das er für die Muskelkontraktion und die Regulation des Wasserhaushaltes unbedingt braucht. Der Natriumverlust unterliegt allerdings selbst bei vergleichbaren äußeren Bedingungen großen interindividuellen Schwankungen. Hitzeungewohnte Personen können bis zu 4,5 g NaCl pro Liter Schweiß (= 1,8 g Natrium/l) und mehr verlieren. Bei Extremausdauerbelastungen können über den Schweiß bei einem Wettkampf bis zu 10 g Natrium ausgeschieden werden. Die Natriumkonzentration im Blut betragt 135 bis 145 mmol/l. Ein Abfall des Natriumblutspiegels unter 135 mmol/l wird als Hyponatriämie bezeichnet. Eine Hyponatriämie (< 135 mmol/l) ist eine häufige und ernstzunehmende Komplikation bei ultralangen Belastungen. So wird bei Finishern des Neuseeland-Marathons und des Hawai-Ironman-Triathlons die Häufigkeit einer belastungsbedingten Hyponatriämie mit 23 bzw. 29% angegeben [12]. Zu den unspezifischen Symptomen einer leichten Hyponatriämie (130 – 134 mmol/l) zählen: Erschöpfung, Muskelkrampfe, -schwäche, Unwohlsein, Erbrechen, Kopfschmerzen, Müdigkeit.

Kalium. Sportler haben gegenüber nicht Sport treibenden Menschen einen erhöhten Kaliumbedarf, da mit dem Schweiß nennenswerte Mengen an Kalium (um die 300 mg pro Liter) verloren gehen. Unter der körperlichen Belastung kommt es zu einer Verschiebung der Kaliumionen von intrazellulär nach extrazellulär, d. h. die Kaliumkonzentration im Blut steigt an. Zusätzlich wird reichlich Kalium beim Abbau von Glykogen in der Muskulatur freigesetzt. In der Belastungs- und Nachbelastungsphase verliert der Sportler dadurch vermehrt Kalium über die Niere. Ein Magnesiummangel führt ebenfalls zu erhöhten Kaliumverlusten im Urin. Eine Unterversorgung mit Kalium kann sich beim Sportler durch eine verminderte körperliche Belastbarkeit, Schwächegefühle, schlechte Ausdauerleistung und verzögerte Regeneration äußern.

Kalium wird zusammen mit Glykogen in die Muskulatur eingelagert (pro g Glykogen etwa 19,5 mg Kalium) und deshalb vor allem in der Regenerationsphase zur Glykogenspeicherung benötigt. Der Kaliumanteil in Sportgetränken sollte bei etwa 100 bis 250 mg pro Liter Getränk liegen. Auch Apfelsaftschorle ist relativ kaliumreich. Da während der Belastung der Kaliumspiegel im Blut ansteigt, sollte in dieser Phase nicht zu viel Kalium (> 300mg/l Sportgetränk) ergänzt werden. Ein zu hoher Kaliumspiegel (Hyperkaliämie) beeinträchtigt die körperliche Leistungsfähigkeit und ist mit einem erhöhten Risiko für Herzrhythmusstörungen verbunden. Nach der Belastung sollten kaliumreiche Lebensmittel wie Kartoffeln, Gemüse und Reis verzehrt werden.

Magnesium. Die Häufigkeit eines Magnesiummangels bei Sportlern wird nach den Ergebnissen verschiedener Studien auf bis zu 65% geschätzt. Vorzeitige Ermüdung, Muskelschwäche, geringe Belastbarkeit, Neigung zu schmerzhaften Muskel- und Wadenkrämpfen, Muskelverhärtungen, Lidzucken, verschlechterte Regeneration und Trainingsanpassung sind typische Symptome eines Magnesiummangels [13]. Ist es erst einmal zu einem Magnesiummangelsyndrom gekommen, kann es längere Zeit in Anspruch nehmen, bis der zelluläre Magnesiumstatus wieder ausgeglichen ist. Für Leistungssportler kann das im Extremfall das Ende der Wettkampfsaison bedeuten. Die hohen physischen und psychischen Belastungen, denen Sportler unterliegen, fordern die Entwicklung eines Magnesiummangels. Zu den Hauptursachen für einen unzureichenden Magnesiumstatus beim Sportler zählen vor allem ein erhöhter Bedarf, eine zu geringe Magnesiumaufnahme mit der Nahrung sowie ein gesteigerter Magnesiumverlust über den Schweiß und den Urin. Die hohe Stoffwechselaktivität im Sport ist mit einem erhöhten Magnesiumbedarf verbunden, da Anpassungsreaktionen des Körpers auf die erhöhte Belastung sowie Reparatur- und Regenerationsprozesse den Magnesiumhaushalt stark beanspruchen. An Magnesium sollte vor allem bei Ausdauer- und Schnellkraftausdauersportarten wie Schwimmen, Rudern, Radfahren oder Triathlon gedacht werden. Ohne Magnesium ist eine gute Ausdauerleistung und Fitness überhaupt nicht möglich. Magnesiummangel führt zu Übererregbarkeitszuständen, die sich klinisch als Muskelkrämpfe äußern können. Viele Athleten, die zu Muskelkrämpfen neigen, profitieren von der zusätzlichen Einnahme von Magnesium.

Beim Sport wird die Magnesiumfreisetzung aus dem Gewebe zudem durch Stressreaktionen verstärkt. Denn körperlicher und psychischer Stress in Belastungssituationen bewirken eine vermehrte Ausschüttung von Stresshormonen, die den ATP-Verbrauch und damit die Freisetzung des intrazellulären Magnesiums verstärken. Auch eine Laktatazidose, die bei intensiver Belastung im Grenzbereich der körperlichen Leistungsfähigkeit unter Beteiligung des anaeroben Stoffwechsels entsteht, fordert intrazelluläre Magnesiumverluste und damit auch die vermehrte Ausscheidung des Mineralstoffs über den Urin [14, 15]. Wie tierexperimentelle Untersuchungen gezeigt haben, können durch die Gabe von Orotsäure zelluläre Stoffwechselprozesse gefördert, der Energiestoffwechsel verbessert und der ATP-Gehalt gesteigert werden. Dadurch wird auch die Voraussetzung für eine intrazelluläre Magnesium- Fixierung geschaffen und Magnesiumverlusten entgegengewirkt.

In der Gießener Triathlonstudie konnte der Einfluss von Magnesiumorotat auf die Leistungsfähigkeit eindrucksvoll belegt werden: 23 Triathleten erhielten in der doppelblinden, randomisierten Untersuchung über einen Zeitraum von einem Monat entweder Magnesiumorotat oder Placebo. Die mit Magnesiumorotat behandelten Sportler konnten ihre Leistungsfähigkeit im Schwimmen (500 Meter), auf dem Fahrrad (20 Kilometer) und beim Laufen (5000 Meter) im Mittel um 12% steigern. Der Energiestoffwechsel wurde positiv beeinflusst und die Stressreaktionen des Körpers reduziert. "Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Gabe von Magnesiumorotat bei den Triathleten zu einer Adaptation des Energiestoffwechsels an eine verbesserte Energieausbeute führt", schlussfolgerte der Studienleiter Dr. Sighard Golf von der Justus-Liebig-Universität Gießen. Nach Magnesiumorotat-Gabe wurde die Glucose besser verwertet und dadurch weniger Insulin benötigt, mit der Konsequenz, dass für die aufzubringende Leistung weniger Sauerstoff benötigt wurde.

Eisen. Eisenmangel ist einer der häufigsten diagnostizierten Mineralstoffmängel in der sportmedizinischen Praxis. Aufgrund erhöhter Eisenverluste über den Magen-Darm-Trakt (intestinale Mikrohämorrhagien), mit dem Schweiß und Urin haben Sportler einen erhöhten Eisenbedarf, der nicht immer durch eine ausgewogene fleischhaltige Ernährung gedeckt wird. Neben vegetarisch sich ernährenden Sportlern haben insbesondere Ausdauersportlerinnen sowie jugendliche Sportler(innen) menstruations- und wachstumsbedingt ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung eines Eisenmangels. Mit der Menstruation gehen etwa 25 bis 60 ml Blut verloren, wodurch 12,5 bis 30 mg Eisen im Monat ausgeschieden werden. Eine Unterversorgung mit Eisen beeinträchtigt die Funktion einer Reihe von energieliefernden Enzymen und schränkt darüber hinaus die Sauerstofftransportkapazität und Sauerstoffverwertung ein. Dadurch sinken vor allem die Trainingsanpassung und die Ausdauerleistungsfähigkeit [1]. Das Spurenelement Kupfer ist durch seine Bedeutung für die oxidative Phosphorylierung und die Bildung neuer Blutkörperchen (Erythropoese) sehr eng mit dem Eisenstoffwechsel verbunden.

Bei Langstreckenläufern treten Eisenverluste vor allem über den Schweiß und belastungsbedingte Blutverluste im Gastrointestinaltrakt auf. 1 ml Blut enthält etwa 0,5 mg Eisen, so dass Blutverluste zu ausgeprägtem Eisenmangel führen. Der gastrointestinale Blutverlust wird durch die oft praktizierte Einnahme von Schmerzmitteln wie nichtsteroidalen Antirheumatika gefördert. Nach intensiven Ausdauerbelastungen sind auf diesem Weg Eisenverluste von bis zu 2 mg pro Tag möglich. Ferner verlieren Sportler Eisen mit dem Schweiß. Auch die nach hochintensiven Dauerläufen beobachtete mechanische Zerstörung roter Blutkörperchen unter der Fußsohle kann zum Eisenverlust beitragen [16, 17]. Eisenmangel führt beim Sportler zu vorzeitiger Erschöpfung, Blutarmut (Anämie), verstärkter Atmung unter Belastung, beeinträchtigter aerober Kapazität, erhöhtem Puls, chronischer Müdigkeit, erhöhten Laktatwerten, schlechter Ausdauerleistung und Infektanfälligkeit (z. B. häufige Infekte der oberen Atemwege) [18]. Die gezielte individuelle Supplementierung von Eisen nach Laboranalytik (> Ferritin, Zielwert: 70 – 140 µg/l) kann bei Sportlern mit unzureichendem Eisenstatus die Ausdauerkapazität deutlich verbessern [1, 19, 20].

Vitamine

Der Vitaminbedarf ist im Sport aufgrund des gesteigerten Energieumsatzes erhöht. Das betrifft vor allem die für die Energieproduktion aus Kohlenhydraten so wichtigen B-Vitamine. Das bestätigen auch Untersuchungen an Sportlern, bei denen eine unzureichende Versorgung anhand von Blutparametern, insbesondere bei Thiamin und Vitamin B₆ , festgestellt wurde. Infolge der geringen Speicherfähigkeit des Körpers für die wasserlöslichen Vitamine können bereits nach kurzer Zeit erste Mangelerscheinungen auftreten. Eine Unterversorgung mit Vitaminen äußert sich beim Sportler rasch durch unspezifische Symptome wie eingeschränkte Leistungsfähigkeit, verlängerte Regenerationszeiten, leichte Ermüdbarkeit, erhöhte Infektanfälligkeit, schlechte Trainingsanpassung. Erhöhte Homocysteinspiegel im Plasma sind beim Sportler mit einer schlechteren Regeneration und geringeren Stressresistenz assoziiert.

Neben Vitamin B₁, Vitamin B₂, Niacin, Vitamin B₆, Folsäure und Vitamin B₁₂ bestehen häufig Probleme in der Versorgung mit Vitamin D und E, insbesondere bei Sportlern mit niedrig-kalorischen Diäten (z. B. Ballett, Turnen). Kraftsportler sind oft nur unzureichend mit Vitamin B₆ (Mehrbedarf durch höhere Proteinzufuhr) und Ausdauersportler mit Vitamin B₁ (Verlust über den Schweiß) versorgt [1, 21, 22]. Aufgrund des gesteigerten aeroben Stoffwechsels und der hohen Sauerstoffbelastung ist auch der Bedarf an antioxidativ wirksamen Vitaminen (z. B. Vitamin A, Vitamin C, Tocopherole und Tocotrienole) und Carotinoiden erhöht.

Der Vitamin D-Status (25-OH-D-Spiegel im Serum, Zielwert: 40 – 60 ng/ml) sollte grundsätzlich bei Sportlern kontrolliert und durch gezielte Supplementierung kompensiert werden, da das Sonnenvitamin nicht nur einen immunstabilisierenden Effekt hat, sondern auch die Muskelkoordination und Muskelkraft unterstützt [22, 24].

Mikronährstoffe im Profi-Fußball

Um den richtigen Bedarf an Mikronährstoffen von Fußballspielern unter Trainings- und Punktspielbedingungen zu ermitteln und gesundheitliche Schäden wie Muskelverkrampfungen, Zerrungen und körperliche Leistungseinbußen vorzubeugen, wurde bei 19 Fußballspielern einer Bundesliga-Mannschaft (HSV) die individuelle Mikronährstoffversorgung labordiagnostisch erfasst. Durch die Laboranalyse vor Saisonbeginn (im Juli) und eine Kontrolle im 1. und 2. Drittel der Bundesligasaison sollten die Vitamin-, Mineralstoff- und Spurenelement-Supplementierung individuell reguliert werden.

Alle Spieler waren dem gleichen Trainingsplan unterworfen und wurden mit der gleichen Kost ernährt. Die fur Leistungssportler übliche hochkalorische Kost (ca. 4000 kcal) bestand hauptsächlich aus Rindfleisch als Proteinlieferant sowie aus einer ausgewogenen Menge an Kohlenhydraten, Fetten und Ballaststoffen. Als flüssige Nahrung wurde hauptsächlich Mineralwasser und nach jedem Training ein Mineralgetränk zum Ausgleich der Schweißverluste getrunken. Es fand sonst keine Supplementierung statt. Zur Erfassung des Mikronährstoff-Status wurden die Vitamine (Abb. 2) im Vollblut sowie die Mineralstoffe und Spurenelemente (Abb. 3) im Serum, Erythrozyten und Urin bestimmt.

Die erste Laboruntersuchung vor dem Saison-Beginn zeigte vor allem bei den 19 Fußballspielern eine Unterversorgung an.

• Vitaminen: A, B₁, B₁₂, Niacin und Vitamin E,
• Mineralstoffen: Natrium, Calcium und Magnesium,
• Spurenelementen: Kupfer, Selen und Zink.

Bei den Mineralstoffen war auffällig, dass die Unterversorgung vor allem in den Zellen (rote Blutköperchen) auftrat. Auf der Basis der Laborergebnisse erhielt jeder Fußballer zielgerichtet gemäß seinen aus den Laboruntersuchungen ermittelten Defiziten eine individuelle Supplementierung der unterversorgten Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente (Tab. 3).

Die individuell verordneten Mikronährstoffe wurden mit Ausnahme von Natrium zur Erleichterung der oralen Zufuhr und somit Erzielung einer besseren Compliance von einer Apotheke verkapselt. Die erste Kontrolluntersuchung (1. KM) nach drei Monaten Spielzeit ergab, dass die Supplementierung bei vielen Spielern eine Verbesserung des Mikronährstoff-Status erbrachte. Bei den Vitaminen B₁, B₁₂ sowie bei Kupfer und Calcium war dagegen die verordnete tägliche Dosis offensichtlich nicht ausreichend. Die Konsequenz war, dass bei den betroffenen Spielern die Tagesdosis an Vitamin B₁ von 50 auf 100 mg, an Vitamin B₃ von 200 auf 500 mg und an Kupferglukonat von 2 auf 4 mg gemäß den Laborergebnissen erhöht wurde. Die Tatsache, dass selbst nach der regelmäßigen individuellen Ergänzung von Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen immer noch ein Teil der Spieler bei der zweiten Kontroll-Untersuchung nach sechs Monaten an einigen Mikronährstoffen unterversorgt war, zeigt den deutlichen Mehrbedarf unter der starken körperlichen und psychischen Belastung im Leistungssport.

Im Vergleich zu den Bundesligasaisons aus den Jahren davor (1983/84, 1984/85, 1985/86) traten in der aktuellen Saison unter der individuellen Supplementierung von Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen 85% weniger Oberschenkelhalszerrungen, 75% weniger grippale Infekte und 50% weniger Bänderrisse (z. B. Kreuzband) auf! Außerdem waren die Regenerationsphasen der Spieler auffällig kurz und die mentale Verfassung in der Mannschaft stabil und ausgeglichen.

Autor
Uwe Gröber, Akademie für Mikronährstoffmedizin, Essen,
www.mikronaehrstoff.de

DAZ 2012, Nr. 23, S. 86