Kohlenhydrate in der Ernährung - Freund oder Feind?

Kohlenhydrate werden oft als vergleichsweise uninteressante Nährstoffe betrachtet. In Nährstoffempfehlungen stellen sie meist das kürzeste Kapitel. Dagegen erhalten Kohlenhydrate in der öffentlichen Diskussion große Aufmerksamkeit. Dem Verzehr von Zuckern werden überwiegend nachteilige Effekte zugeschrieben, kohlenhydratarme „Low Carb”-Diäten und so genannte „GLYX”-Diäten geistern als wahre Wunderdiäten durch die Gazetten. Ob Kohlenhydrate in der Ernährung als Freund oder als Feind einzustufen sind, wurde bei einer wissenschaftlichen Fachtagung der Deutschen Gesellschaft für Ernährungsmedizin e. V. (DGEM) eingehend diskutiert. In dem hier vorgelegten Supplementband wird die überwiegende Zahl der Tagungsbeiträge publiziert.

Eine Auswertung der aktuell verfügbaren Daten der Einkommens- und Verbrauchsstichproben zeigt, dass der Kohlenhydratverzehr seit 1988 leicht angestiegen ist, die Zufuhr liegt aber weiterhin noch immer unterhalb der als empfehlenswert angesehenen Menge von mindestens 50 % der Energiezufuhr. Nach der Agrarstatistik liegt der Zuckerverzehr seit über 30 Jahren mehr oder weniger unverändert bei etwa 34 kg pro Kopf und Jahr, während der Verzehr von Getreide und Kartoffeln abgenommen hat. Mit steigendem Einkommen werden signifikant weniger stärkehaltige Lebensmittel verzehrt, während der Verzehr von Mono- und Disacchariden ansteigt.

Die meisten Menschen empfinden den Geschmackseindruck süß als angenehm. Diese Vorliebe variiert allerdings zwischen Individuen. Als eine Ursache haben neuere Untersuchungen Variationen von Geschmacksgenen aufgezeigt, die unterschiedliche Vorlieben für süße Speisen und Zucker zur Folge haben. Aber auch erworbene Faktoren scheinen eine Rolle zu spielen. So führte die Aufnahme von Saccharose bei Tieren zu Reaktionen, die einen endogenen Belohnungsmechanismus in Gang setzen. Bei Menschen weisen erste Befunde mit funktioneller Kernspintomographie auf das Vorliegen vergleichbarer Prozesse hin.

Für die Energiedichte der Nahrung, ausgedrückt z. B. in Kilokalorien pro 100 g Lebensmittel, spielen Kohlenhydrate ebenso wie Proteine eine geringere Rolle. Entscheidend für die Energiedichte sind in erster Linie der Wasser- und der Fettgehalt der Nahrung. Eine sehr hohe Energiedichte von mehr als 500 kcal/100 g weisen wasserarme und fettreiche Lebensmittel auf, während Lebensmittel mit einer geringeren Energiedichte (weniger als 90 kcal/100 g) in der Regel reich an Wasser sind und meist vermehrt Kohlenhydrate und Ballaststoffe enthalten. Eine geringere Energiedichte der Nahrung hat einen positiven Einfluss auf die Sättigung, verringert den Fettanteil der Gesamtenergiezufuhr und kann zur Prävention und Therapie von Übergewicht und Adipositas beitragen.

Die energetisch nutzbaren Kohlenhydrate haben keinen nährstoffspezifischen Effekt auf die akute Nahrungsaufnahme und Sättigung. Für den Sättigungseffekt einer Mahlzeit ist vor allem die Nahrungsmenge ausschlaggebend. Die mit einer Mahlzeit zugefügte Energiemenge hat hingegen keinen entscheidenden Einfluss. Allerdings haben kohlenhydratreiche Lebensmittel in der Regel eine geringere Energiedichte, sodass sie pro Kalorie im Mittel eine stärkere Sättigung erzielen als energiedichte, fettreiche Lebensmittel. Dieser Effekt muss bei der Interpretation von Vergleichsstudien zum Sättigungsgrad verschiedener Nährstoffe bzw. Lebensmittel berücksichtigt werden.

Angesichts der weltweit auftretenden Zunahme von Übergewicht und seiner Folgekrankheiten wird unter den Ursachen neben einer zu geringen körperlichen Aktivität auch das Verhältnis der Makronährstoffe in der Ernährung diskutiert. In epidemiologischen Kohortenstudien und in Interventionsstudien zeigt ein niedrigerer Fettgehalt der Nahrung einen Nutzen sowohl für die Gewichtsstabilisierung als auch für die Gewichtsreduktion, während die Art der verzehrten Kohlenhydrate von nachrangiger Bedeutung war. Das von der Europäischen Kommission geförderte Forschungskonsortium DiOGenes untersucht derzeit den Einfluss der einzelnen Nährstoffe auf die Entwicklung von Übergewicht, wobei vor allem die Rolle von Proteinen und verschiedenen Kohlenhydraten evaluiert wird.

Einige Studien - vor allem aus den USA - liefern Hinweise darauf, dass ein regelmäßiger hoher Konsum gesüßter, überwiegend CO₂-haltiger Getränke (Softdrinks) mit einer Gewichtszunahme verbunden ist. Amerikanische Softdrinks enthalten zur Süßung vorwiegend aus Mais hergestellte, fruktosereiche Zuckerlösungen, während in Europa Saccharose zur Süßung von Getränken verwandt wird. In prospektiven Kohortenstudien und vor allem Interventionsstudien sollten die Auswirkungen des regelmäßigen Verzehrs gesüßter Getränke näher untersucht werden.

Kohlenhydrate sind für den Menschen nicht im eigentlichen Sinne essenziell, und kohlenhydrathaltige Lebensmittel sind auch keine guten Quellen für die meisten Mikronährstoffe, mit Ausnahme von Magnesium, Zink und Vitamin B₆. Allerdings sind kohlenhydrathaltige Lebensmittel vielfach gute Lieferanten für Ballaststoffe und in Form von Obst und Gemüse auch für sekundäre Pflanzenstoffe. Zu den nicht oder schwer digestiblen Kohlenhydraten gehören Ballast- und Faserstoffe, resistente Stärken und bestimmte Saccharide und ihre Polymere, die vor allem im Gastrointestinaltrakt physiologisch wirksam werden, das Wachstum anaerober Dickdarmbakterien fördern und anscheinend zur langzeitigen Risikominderung für verschiedene Krankheiten beitragen können. Allerdings können bei der Fermentation gebildete Metabolite auch eine nachteilige Wirkung beim Reizdarmsyndrom hervorrufen.

Krankheiten im Zusammenhang mit der Nahrungszufuhr von Zuckern entstehen, wenn entweder die Spaltung der Zucker im Dünndarm, ihr transepithelialer Transport in die Zirkulation, ihre Metabolisierung in der Leber oder der Transport in das ZNS gestört sind. Klinisch manifestieren sich Störungen der Digestion und Absorptionsstörungen wie z. B. ein kongenitaler Laktasemangel nach Zufuhr des entsprechenen Zuckers mit sauren, z. T. wässrigen Durchfällen, Meteorismus, Bauchschmerzen, im Säuglingsalter auch durch Dehydratation und Gedeihstörung. Metabolische Erkrankungen sind u. a. durch schwere Leberstörungen bis zur akuten Leberinsuffizienz mit letalem Ausgang gekennzeichnet. Mit Ausnahme der adulten Form der Hypolaktasie manifestieren sich die verschiedenen Formen im frühen Kindesalter mit Einführung des entsprechenden Zuckers in die Ernährung. Von den primär genetischen Formen sind sekundäre Formen als Folge einer Mukosaschädigung zu trennen, besonders der sekundäre Disaccharidasemangel, z. B. bei Zöliakie oder nach Gastroenteritis, die in jedem Lebensalter auftreten. Die Therapie besteht in der je nach Restaktivität des Enzyms mehr oder weniger strengen Meidung des entsprechenden Zuckers. Angeborene Störungen des Glukosetransportes in das Zentralnervensystem lassen erkennen, dass Glukose eine essenzielle Bedeutung als Energieträger für den physiologischen Hirnstoffwechsel zukommt.

Zuckerallergien kommen nicht vor, denn kurzkettige Kohlenhydrate können nicht als Antigene fungieren. Nur Polysaccharide ab einer gewissen Größe oder als Bestandteil von Protein-Kohlenhydrat-Verbindungen können allergische Reaktionen auslösen. Zur Aufklärung eines postulierten Zusammenhangs zwischen auffälligem Verhalten von Kindern und Nahrungsbestandteilen und Nahrungszusatzstoffen wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, bei denen sich keine Nachweise auf den Einfluss von Zucker auf eine Hyperaktivität von Kindern fanden.

Der Blutzuckeranstieg nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit kann durch den glykämischen Index (GI) und die daraus abgeleitete glykämische Last (GL) beschrieben werden. GI und GL werden durch eine Fülle von Einzelaspekten des Kohlenhydratträgers und die weiteren während einer Mahlzeit verzehrten Lebensmittel beeinflusst. Auch individuelle Unterschiede sowie Unterschiede zwischen gesunden Testpersonen und Patienten verändern den postprandialen Blutzuckeranstieg. Deshalb ist der Blutzuckerverlauf nach einer zusammengesetzten Mahlzeit nur bedingt vorhersehbar. Die Evidenz für einen Zusammenhang zwischen GI bzw. GL der Ernährungsweise und dem Risiko von Wohlstandserkrankungen wie Adipositas, Diabetes und koronarer Herzerkrankung wird derzeit als eher begrenzt bewertet. Abzuwarten bleiben die Ergebnisse weiterer, langfristig angelegter Studien und eine Überprüfung der praktischen Umsetzbarkeit GI-basierter Ernährungskonzepte.

Die Manifestation des Typ-2-Diabetes hängt von genetischen Prädispositionsfaktoren und von exogenen Einflüssen wie körperlicher Aktivität und Ernährungsweise ab. Eine dominante Rolle spielt das Körpergewicht bzw. die Körperfettmasse. Es wird diskutiert, ob unter den Nahrungsfaktoren dem Fett- oder dem Kohlenhydratverzehr eine wichtigere pathophysiologische Rolle zukommt. Die nicht zuletzt von der Kohlenhydratzufuhr beeinflusste Höhe des postprandialen Blutzuckeranstiegs scheint das Risiko für Typ-2-Diabetes zu beeinflussen, wobei dieser Effekt allerdings weitaus geringer ist als der eines zu hohen Körpergewichts. Somit lässt sich offenbar durch Gewichtsnormalisierung ein erheblich größerer präventiver Effekt als durch gezielte Modifikation des Kohlenhydratverzehrs erzielen.

Die Gesundheit der Zähne und des Zahnhalteapparates wird hauptsächlich durch die drei Krankheitsbilder Karies, Zahnfleischerkrankungen und Erosion bedroht. Bei den verschiedenen Erkrankungen des Zahnhalteapparates spielt die Ernährungsweise und die Zusammensetzung der Nahrung im Vergleich zur Mundhygiene offenbar eine untergeordnete Rolle. Auch bei den beiden anderen Krankheitsbildern ist das individuelle Verhalten von entscheidender Bedeutung. Zucker und kohlenhydrathaltige Lebensmittel sind nur einer von vielen Faktoren bei der Entstehung von Karies. Die Häufigkeit des Zähneputzens mit einer fluoridhaltigen Zahnpasta ist für die Verhinderung von Karies in der Bevölkerung offenbar ein weitaus wichtigerer Faktor als die Variation der Nahrungszusammensetzung. In den letzten drei Jahrzehnten ist die Karieshäufigkeit bei europäischen Kindern deutlich zurückgegangen, ohne dass der Zuckerkonsum abgenommen hat. Allerdings haben gleichzeitig Schmelzerosionen bei Kindern sehr stark zugenommen. Auslösende Faktoren sind der Angriff von Säuren insbesondere aus Lebensmitteln und Getränken an der Zahnoberfläche, besonders nach der für den Kariesschutz notwendigen Entfernung der Zahnbeläge mit ihren puffernden Eigenschaften. Hier spielt wie bei Karies die Länge der Remineralisierungsphase eine Rolle, sodass die Häufigkeit der Säureattacken von entscheidendem Einfluss für die Erosionsentwicklung ist.

Erhöhte Blutzuckerwerte sind ein typischer Befund bei kritisch kranken Patienten, die aus einer schwerwiegend gestörten Stoffwechselsituation mit meist gleichzeitig vorliegender Dyslipidämie und Proteinkatabolismus resultieren. Die stressinduzierte Hyperglykämie ist mit deutlich erhöhter Sterblichkeit assoziiert, wobei der Schweregrad der Hypoglykämie und der Insulinresistenz mit dem Mortalitätsrisiko assoziiert sind. Eine große, prospektiv randomisierte Interventionsstudie bei chirurgischen Intensivpatienten zeigte, dass die Normalisierung der stressbedingt auftretenden hohen Blutzuckerspiegel durch konsequente Insulingabe die Morbidität und Sterblichkeit um etwa die Hälfte reduzierte. Diese eindrucksvollen Ergebnisse wurden in zwei weiteren Studien bei chirurgischen Intensivpatienten sowie bei einer heterogenen Patientenpopulation einer gemischt internistisch-chirurgischen Intensivstation bestätigt. Der klinische Nutzen der Insulingabe scheint sowohl durch eine Verhütung nachteiliger Wirkungen erhöhter Blutzuckerspiegel als auch durch direkte, von der Blutzuckerregulation unabhängige Insulinwirkungen bedingt zu sein. Die Prävention stark erhöhter Blutzuckerwerte führte zu einem Schutz der Ultrastruktur und Funktion von Mitochondrien. Von der Blutzuckerregulation nicht direkt abhängig führte Insulin zu einer partiellen Korrektur der Dysli-pidämie und des Katabolismus und bewirkte eine Entzündungshemmung und Verbesserung von Immunfunktionen. Diese wichtigen Beobachtungen haben weltweit zu einem Überdenken der Therapiekonzepte in der Intensivmedizin und zur Durchführung weiterer kontrollierter Studien zu diesen Fragen geführt.

Kohlenhydrate sind von besonderer Bedeutung für die sportliche Leistungsfähigkeit, da sie den günstigsten Wirkungsgrad aller Energieträger aufweisen: die Energieausbeute bezogen auf den verbrauchten Sauerstoff ist um 12 - 13 % größer als bei der Fettverbrennung. Deshalb sollte vor körperlichen Höchstleistungen durch diätetische Maßnahmen dafür gesorgt werden, dass die Kohlenhydratspeicher maximal gefüllt sind. Vor und während der Belastung aufgenommene Kohlenhydrate werden bevorzugt verwertet. Eine Konstanz des Blutzuckerspiegels spielt eine entscheidende Rolle, um den Ermüdungszeitpunkt hinauszuschieben. Es ist daher sinnvoll, dass vor allem bei entleerten Glykogenspeichern die Glukoseversorgung der Muskulatur durch orale Kohlenhydratzufuhr sichergestellt wird. Zur Wiederherstellung der körperlichen Leistungsfähigkeit ist die rasche Wiederauffüllung der Glykogenspeicher direkt nach Beendigung der körperlichen Aktivität bzw. zwischen den Belastungseinheiten von großer Bedeutung. In den ersten Stunden nach der Belastung kann die Resynthese des Glykogens durch eine gezielte Auswahl vor allem niedermolekularer bzw. rasch resorbierbarer Kohlenhydrate positiv beeinflusst werden.

Nahrungsfaktoren können auch Auswirkungen auf die kognitive Leistungsfähigkeit haben. Einer hohen Kohlenhydratzufuhr bei gleichzeitiger geringer Proteinzufuhr werden beruhigende und anxiolytische Effekte zugeschrieben, während eine niedrige Kohlenhydrat- bei hoher Proteinaufnahme aktivierend wirken und eine Verbesserung der Reaktionszeit zur Folge haben soll. Interventionen mit einem Anstieg eines niedrigen Blutglukosespiegels bewirken eine Verbesserung von Gedächtnisleistungen und Reaktionszeit, während das Absinken des Blutzuckerspiegels mit einer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit einhergeht.

Bei der Herstellung von Nahrungsmitteln wird Zucker nicht nur wegen seiner sensorischen Eigenschaften, sondern auch wegen vielfältiger anwendungstechnischer Eigenschaften eingesetzt. Durch Einsatz geeigneter Technologien können Lebensmittel durch die Verwendung von Zuckern ganz unterschiedliche physikalische Eigenschaften erzielen, von kristallin über glasartig, schaumig, pastös, gelartig, bis hin zu fluiden Konsistenzen. Der Geschmack von Zuckern kann durch Konzentration und Temperatur beeinflusst werden und er lässt sich mit anderen Geschmacksrichtungen kombinieren, sodass in Produkten durch Verwendung von Zuckern nicht nur süßer, sondern auch saurer, bitterer oder würziger Geschmack erzeugt werden kann.

Die hier zusammengestellten Ergebnisse der wissenschaftlichen DGEM-Fachtagung zu Kohlenhydraten in der Ernährung zeigen, dass Nahrungskohlenhydrate nicht einseitig als „Freund” oder als „Feind” bewertet werden können oder sollten, sondern ebenso wie die anderen Nährstoffe in Abhängigkeit von Art, Menge und Umständen der Zufuhr sowie den Bedingungen des verzehrenden Individuums ganz unterschiedliche physiologische Wirkungen erzielen können. Ein bevorzugter Verzehr von Lebensmitteln mit hohem Gehalt an digestiblen und nichtdigestiblen Kohlenhydraten wird jedoch weiterhin als gesundheitsfördernd und wünschenswert angesehen. Auch wenn der Kohlenhydratverzehr im Laufe der letzten zwei Jahrzehnte leicht zugenommen hat, liegt die Aufnahme in unserer Bevölkerung auch heute noch unter dem erwünschten Beitrag von mindestens 50 % der Energiezufuhr. Eine weitere Information und Motivation der Menschen zu einer ausgewogenen und kohlenhydratreichen Ernährungsweise ist also unbedingt anzustreben.