Sauerstoff – ein doppelschneidiges Schwert für das Leben

Der Begriff Sauerstoff ist für uns untrennbar mit dem Leben verknüpft. Nur mit Hilfe des Sauerstoffs kann unser Körper durch Oxidationsvorgänge die großen Energiemengen produzieren, die er zur Aufrechterhaltung seiner Lebensvorgänge, insbesondere auch zu seiner Fortbewegung benötigt. Eine gute Sauerstoffversorgung ermöglicht es unseren vielen Billionen Körperzellen, ein hohes Energieniveau aufrecht zu erhalten, das für einen ungestörten Ablauf der lebenserhaltenden Stoffwechselprozesse notwendig ist. Ähnlich wie in einem Kraftwerk benötigt unser Körper aber eine ganze Reihe von Schutzmaßnahmen, damit diese Prozesse kontrolliert ablaufen können ohne die umliegenden Strukturen zu zerstören. Denn bei der Energiegewinnung entstehen als Nebenprodukte aggressive Sauerstoffverbindungen, die unschädlich gemacht werden müssen.

Der natürliche Alterungsprozess besteht darin, dass diese Schutzmechanismen gegen aggressive Sauerstoffradikale allmählich nachlassen. Dadurch kommt es zu einer langsam fortschreitenden Störung der sogenannten Mitochondrienfunktionen und einer Verringerung deren Energiegehaltes, der schließlich bei Unterschreiten bestimmter kritischer Werte im natürlichen Zelltod endet. Sauerstoff ist somit nicht nur für alle wesentlichen Lebensprozesse, sondern indirekt auch maßgeblich für deren Alterung und natürliche Beendigung verantwortlich.

Oxidativer Stress und freie Radikale – was versteht man darunter eigentlich?

In bestimmten Strukturen unserer Zellen, den Mitochondrien, werden Kohlenhydrate und Fettsäuren unter Sauerstoffverbrauch verbrannt (oxidiert), wobei Energie freigesetzt wird. Bei vollständiger Verbrennung entstehen dabei die harmlosen und unschädlichen Abfallprodukte Kohlendioxid und Wasser. Zu einem gewissen Prozentsatz (zirka 1 bis 4 %) laufen diese Reaktionen aber natürlicherweise nicht ganz vollständig ab. Dadurch entstehen instabile Sauerstoff- und Sauerstoff-Wasserstoffverbindungen wie beispielsweise das Superoxid Radikal und das Wasserstoffperoxid, die besonders in Anwesenheit von Schwermetallionen die Bildung hochreaktiver, aggressiver Verbindungen, die sogenannten freien Radikale bewirken.

Die Bildung freier Radikale ist grundsätzlich ein normaler biologischer Prozess, den unser Körper auch für sich nutzt: Immunzellen nutzen deren zellzerstörendes Potenzial zum Abtöten krank machender Keime (Viren, Bakterien). Freie Radikale aktivieren Genanteile, die für die Produktion antioxidativer Schutzenzyme zuständig sind. Und freie Radikale können nicht mehr funktionierende, körpereigene Zellen unschädlich machen, bevor diese beispielsweise entarten oder sich unkontrolliert vermehren. Gleichzeitig sorgen körpereigene Enzymsysteme und Schutzmechanismen dafür, dass freie Radikale an den Stellen, wo sie nicht gebraucht werden, unschädlich gemacht werden. Das Dilemma ist: Leider ist die Schutzkapazität des Körpers begrenzt und nimmt mit zunehmendem Alter auch noch ab. Darüber hinaus bewirken auch Erkrankungen, Lebensstilfaktoren (Rauchen, Alkohol etc.) und Umwelteinflüsse (Umweltverschmutzung, Ozonloch etc.) eine übermäßige Bildung freier Radikale. Können diese nicht mehr ausreichend neutralisiert werden, schädigen sie vorzeitig wichtige biologische Strukturen. Von oxidativem Stress spricht man, wenn mehr freie Radikale gebildet werden als der Körper neutralisieren kann. Bestimmte Blutparameter (z. B. Malondialdehyd) ermöglichen eine Beurteilung des Ausmaßes von oxidativem Stress beim Menschen. Oxidativer Stress wird heute als wesentlicher Faktor vorzeitiger Alterungs- und Erkrankungsprozesse angesehen.

Sport: Oxidativer Stress oder Schutz?

Jede sportliche Belastung, insbesondere jede intensive und jede ausdauersportliche Belastung, geht mit einer Erhöhung des Energieverbrauchs und damit auch mit einer vermehrten Verbrennung von Sauerstoff einher. Diese kann dabei auf das über 100fache im Vergleich zu körperlicher Ruhe ansteigen. Das Gleiche gilt infolgedessen auch für die Entstehung freier Radikale. Bei ungewohnten, insbesondere ungewohnt intensiven Belastungen (vor allem beim Untrainierten) ist die geringe körpereigene, antioxidative Kapazität einer solchen Belastung oft nicht gewachsen. Bestimmte Blutwerte, mit denen man das Ausmaß oxidativen Stresses im Körper messen kann, steigen dann an und bleiben für 24 bis 48 Stunden erhöht. Nicht ganz zufällig haben belastungsbedingte Beschwerden wie Entzündungen bzw. Schmerzen im Muskel- oder Sehnenbereich, Muskelkater, Gefühl der Steifigkeit, Müdigkeit, Abgeschlagenheit, Unwohlsein, Infektanfälligkeit einen ähnlichen zeitlichen Verlauf.

Der untrainierte Gelegenheitssportler – ein Risikofaktor für oxidativen Stress

Der Neueinstieg in ein Training ist also eine besonders kritische Phase, in der der Körper erhöhtem oxidativen Stress ausgesetzt ist, ohne ausreichend eigene Schutzkapazität zu besitzen. Ein moderater, behutsamer Belastungseinstieg und eine vermehrte Nahrungszufuhr oder -ergänzung mit antioxidativen Substanzen sind in einer solchen Phase besonders wichtig. Das Gleiche gilt für den sogenannten „Weekend-Warrior“ (Wochenendkämpfer): Darunter versteht man Gelegenheitssportler, die nicht regelmäßig trainieren, sich aber ab und zu –bevorzugt an Wochenenden – in ungewohnte Belastungen stürzen (Fußballspiele, Lauf-Events u. a.) und diese mit maximaler Anstrengung durchzukämpfen versuchen.

Der regelmäßig Trainierende ist vor oxidativem Stress besser geschützt

Diese negativen Veränderungen bei einmaligen und zu intensiven Belastungen führen leider immer wieder selbst bei Ärzten und Therapeuten zu der Annahme, dass Sport grundsätzlich schädlich sei. Dies ist natürlich keineswegs der Fall. Im Gegenteil! Denn untersucht man Sportler, die ein regelmäßiges, an ihre Leistungsfähigkeit angepasstes Ausdauertraining durchführen, so stellt man fest: Trainierte besitzen im Vergleich zu Untrainierten eine höhere Fähigkeit, freie Radikale unschädlich zu machen. Ferner ist die individuelle Belastungsintensität von Trainierten bei gleichen Trainingsvorgaben geringer als bei Untrainierten und damit entstehen auch weniger freie Radikale. Erkrankungen, die mit einer Erhöhung der entzündlichen und oxidativen Belastung einhergehen, treten bei diesen Personen deshalb deutlich seltener auf.

Regelmäßiges Training kann darüber hinaus die antioxidative Reservekapazität des Menschen erhöhen. Es ist inzwischen belegt, dass sich Organe mit einem hohen Energieumsatz (Muskel, Herz, Leber) an ein regelmäßiges Training durch eine Erhöhung der Aktivität antioxidativer Enzymsysteme der Gewebe anpassen. Gleichzeitig produziert der Trainierte bei gleicher Belastungsintensität weniger freie Radikale als der Untrainierte. Messungen des oxidativen Stresses während und nach Trainingsbelastungen zeigen bei diesen Personen deshalb keine oder viel geringere Anstiege als bei Untrainierten. Damit kann der Organismus die sportbedingte erhöhte Radikalbildung (die ja in der Regel nicht länger als ein bis zwei Stunden pro Tag dauert) nicht nur während der Belastung kompensieren. Er besitzt vielmehr für die übrigen 22 bis 23 Stunden des Tages eine mehrfach erhöhte Stressresistenz gegenüber sämtlichen anderen Belastungen des Alltags! Ein auf die individuelle Belastbarkeit abgestimmtes regelmäßiges Training vermindert also beim Sportler den oxidativen Stress. Es stellt damit in der Bilanz eindeutig einen Schutzfaktor und keinen Risikofaktor für oxidativen Stress dar.

Die Gratwanderung des Leistungssportlers

Differenzierter muss die Situation beim Wettkampfsportler betrachtet werden. Er richtet sein Training weniger nach gesundheitlichen Aspekten aus, sondern unterstellt es hauptsächlich dem Ziel der Leistungsoptimierung. Dazu wird er in Training und vor allem auch im Wettkampf regelmäßig bis an die Grenzen seiner Belastbarkeit für Umfang und Intensität gehen und diese auch immer wieder überschreiten.

Wie bereits erwähnt, passt der Körper seine antioxidative Kapazität beim Trainierten an die Trainingsbelastungen an. Deshalb ist auch beim Leistungssportler im Trainingsalltag keine wesentliche Beeinträchtigung des Organismus durch vermehrten oxidativen Stress zu erwarten. Anders sieht es aus, wenn wiederholte, hochintensive, erschöpfende Belastungen trainiert werden oder Belastungen mit extremen Umfängen (Marathon, Ultraläufe, Ultratriathlon) bestritten werden. Unter diesen Bedingungen ist auch beim gut trainierten Sportler ein erhöhter oxidativer Stress nachweisbar. Bei Ultrabelastungen sind diese Störungen mehrere Tage lang nachweisbar und gehen auch mit einer entsprechenden Beeinträchtigung des Immunsystems einher. Allerdings kann eine erhöhte Zufuhr antioxidativer Substanzen mit der natürlichen Nahrung oder als Nahrungsergänzung (Vitamin C, E, Beta-Carotin u. a.) in diesen Situationen den Anstieg des oxidativen Stresses vermindern.

Untersuchungen an regelmäßigen Teilnehmern des Comrades-Marathons, eines 90-km-Ultralaufs in Südafrika, haben gezeigt, dass das jahrelange Trainieren exzessiver Umfänge auf höchstem altersentsprechenden Leistungsniveau ein vorzeitiges Altern von Strukturen der Muskelzellen bewirken kann. Die Durchsicht der Altersklassenrekordhalter zeigte dabei, dass ein Läufer offensichtlich nur eine begrenzte Anzahl von Jahren ein solch hohes Niveau in der Weltspitze halten kann, egal in welchem Alter er dabei einsteigt. Chronischer, belastungsbedingter oxidativer Stress, der auch bei optimalen Adaptationen offensichtlich nicht vollständig kompensiert werden kann, muss als Ursache für diese Befunde mit in Betracht gezogen werden.

Ernährung – Chance und Risiko

Die Ernährung hat eine alles überragende Stellung. Je nach Zusammensetzung, Qualität und Schadstoffbelastung kann sie einerseits selbst zur größten Belastung des Organismus werden oder andererseits den größten Beitrag zur Unterstützung der antioxidativen Kapazität liefern.

Die typisch westliche Ernährungsweise gehört heute unnötigerweise leider in die erste Kategorie. Überkalorische Nahrung mit ungünstigem Fettprofil, hohem Anteil raffinierter Kohlenhydrate mit hoher glykämischer Last einerseits und die Vernachlässigung der Zufuhr von Gemüsen, Salaten und Obst andererseits begünstigt nicht nur die Entstehung von Übergewicht und Fettleibigkeit. Sie fördert per se Entzündungsprozesse und eine vermehrte Bildung freier Radikale und ist somit Risikofaktor für die Entstehung von Krankheiten. Gekoppelt mit Rauchen, übermäßigem Genuss alkoholischer Getränke oder einer hohen Schadstoffbelastung der Lebensmittel ist sie ein wahrer Vitamin- und Antioxidanzien-Killer.

In einer solch ungünstigen Stoffwechselsituation befinden sich alleine in Deutschland mehrere Millionen Menschen! Ihr notwendiger Bedarf an antioxidativen Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen liegt dadurch über den üblichen Empfehlungswerten der Ernährungsgesellschaften, ihre tatsächliche Zufuhr dagegen weit darunter. Ohne Nahrungsumstellung oder eine gezielte Nahrungsergänzung entstehen bei diesen Menschen zwangsläufig erhebliche Defizite.

Umgekehrt trägt eine Ernährungsweise, die den Energieverbrauch nicht übersteigt, reich an Gemüsen, Salaten und Obst sowie pflanzlichen Ölen ist, auf raffinierte Kohlenhydrate und kohlenhydratdichte Lebensmittel zugunsten hochwertiger Eiweißquellen (z. B. frischer Kaltwasserseefisch, mageres Fleisch, Milchprodukte, Hülsenfrüchte) verzichtet und auf eine we-nig schadstoffbelastete Herkunft achtet, ganz wesentlich dazu bei, die antioxidative Kapazität des Körpers zu stärken und die oxidative Belastung zu senken. Nicht ganz zufällig geht eine solche Ernährungsweise mit niedrigeren Entzündungsparametern im Blut einher!

Lebensverlängerung durch Nahrungsbeschränkung

Welch große Bedeutung die Überernährung an sich, also die Zufuhr zu vieler Nahrungskalorien, in der Entstehung oxidativen Stresses hat, ist bislang vielen Menschen nicht bewusst. Die bereits erwähnten Beispiele von Erkrankungen, Lebensstilfaktoren (Rauchen!) und extremeren Belastungen zeigen aber, dass die körpereigenen Enzymsysteme kurz- oder langfristig leicht überfordert werden können. Gleichzeitig sind weite Teile der Bevölkerung von einer hochwertigen Nahrungszufuhr meilenweit entfernt. Diese Tatsachen rechtfertigen den Einsatz von antioxidativen Nahrungsergänzungsmitteln insbesondere dann, wenn die Betroffenen erkrankt sind oder an ihren Lebensstilfaktoren keine Änderungen vornehmen können oder wollen.

Zusammenfassung: Sport und Ernährung – die wichtigsten Faktoren für unsere Gesundheit

Sport und Ernährung können sich sowohl in positivem als auch im negativem Sinne in der oxidativen Stressbelastung des Körpers verstärken: Körperliche Inaktivität führt zu einer verminderten, antioxidativen Enzymkapazität. Ungewohnte, unvernünftige Belastungen und Überernährung bei minderwertiger Nahrungsqualität in Verbindung mit Stress, Rauchen und Alkohol sind unter diesen Umständen die lebensstilbedingten Hauptverursacher unnötigen oxidativen Stresses. Sie liefern damit einen wesentlichen Beitrag zur vorzeitigen Entstehung von Alterungsprozessen und chronischen Erkrankungen.

Angepasstes regelmäßiges Training erhöht dagegen die Aktivität körpereigener antioxidativer Enzymsysteme und senkt die Bildungsrate freier Radikale bei einer gegebenen körperlichen Belastung im Vergleich zum Untrainierten. Eine kalorienarme, ballaststoff-, vitamin- und spurenelementreiche Ernährung ohne toxische Belastungen vermindert die Bildung freier Radikale und sorgt für eine ausreichende Zufuhr antioxidativ wirksamer Nährstoffe. Unter dem Motto „40 Jahre lang wie 40 bleiben“ können mit dieser Strategie nicht nur die körperliche Fitness lange Zeit aufrecht erhalten werden, sondern vor allem auch vorzeitige Alterungsprozesse und eine Vielzahl von Befindlichkeitsstörungen und Erkrankungen vermieden werden.

Dr. med. Jürgen Zapf
ZaGoMed – Gesellschaft für präventive Gesundheitsleistungen und Sportmedizin
Bayreuth