WOZU BRAUCHT DER KÖRPER ÜBERHAUPT ZUCKER?
Damit der Körper »rundläuft«, das Herz schlägt, der Atem fließt, der Stoffwechsel funktioniert, damit wir uns bewegen, denken und sprechen können, braucht er wie eine Maschine »Treibstoff«. Diese Energie erhält er über die Nahrung, genauer gesagt über die Nährstoffe darin: Fette, Proteine und Kohlenhydrate. Dabei hat Fett den höchsten Brennwert (Energiegehalt). Ein Gramm hat etwa neun Kilokalorien. Proteine (Eiweiß) und Kohlenhydrate haben mit rund vier Kilokalorien pro Gramm weniger als die Hälfte an Brennwert.
Fehlen bestimmte Fette und bestimmte Eiweißbestandteile in der Nahrung, kann der Mensch nicht überleben. Allein von den 20 Aminosäuren, so nennt man die kleinsten Bausteine des Eiweißes, sind acht essenziell. Das heißt, der Körper kann sie nicht selbst herstellen, sondern wir müssen sie ihm regelmäßig mit der Nahrung zuführen. Die acht essenziellen Aminosäuren sind: Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin. Zwei weitere Aminosäuren, Arginin und Histidin, müssen zumindest phasenweise aufgenommen werden, etwa während des Heranwachsens oder um von Krankheiten genesen zu können. Sie werden daher als semiessenzielle Aminosäuren bezeichnet.
Auch bei den Fetten gibt es zwei essenzielle Fettsäuren, die wir unserem Organismus regelmäßig von außen zuführen müssen: die Omega-3- und die Omega-6-Fettsäuren.
All diese essenziellen Stoffe sind fürs Überleben genauso notwendig wie Vitamine und Mineralstoffe. Anders als diese sogenannten Mikronährstoffe braucht der Körper sie sogar in relativ großen Mengen.
EIN WERTVOLLER NÄHRSTOFF
Den Großteil seiner entwicklungsgeschichtlichen Existenz über bestand die Nahrung des Menschen aus eiweiß-, fett- und ballaststoffreichen Mahlzeiten. Wildfleisch und Fisch waren ebenso wie Nüsse und grüne Pflanzen reich an natürlichen Omega-3-Fettsäuren und (lebens)wichtigen Aminosäuren. Ackerbau dagegen betreibt die Menschheit gerade einmal seit maximal 10000 Jahren – das ist im Vergleich zur Menschheitsgeschichte ein Wimpernschlag. In Mitteleuropa bei unseren germanischen und keltischen Vorfahren wurde der Ackerbau sogar erst viel später eingeführt. Entsprechend »neu« ist die Umstellung auf eine kohlenhydratreiche Ernährungsweise und unser Stoffwechsel hat sich immer noch nicht daran angepasst. Er ist vielmehr bis heute auf den ursprünglichen Lebensstil und die spezifische eiweiß-, fett- und ballaststoffreiche Zusammensetzung der Nahrungsmittel abgestimmt. Während bei Südeuropäern eine genetisch-biochemische Anpassung des Stoffwechsels an Getreideprodukte und damit verbundene hohe Zuckermengen stattgefunden hat, ist dies bei Mittel- und Nordeuropäern weit weniger der Fall. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen lebensnotwendigen Fetten und Eiweißen könnten wir daher bei der Nahrungsauswahl auf »normale« Kohlenhydrate wie Traubenzuckerstärke jederzeit komplett verzichten. Sie sind im Grunde genommen ein nicht lebensnotwendiger Luxus.
Allerdings gilt das nur für Zucker als Nahrungsmittel. Im menschlichen Körper selbst ist Zucker, genauer gesagt Glukose, der wichtigste Stoff überhaupt. Er nimmt im Stoffwechsel die zentrale Rolle ein. Das bedeutet: Zucker ist zwar in der Nahrung nicht essenziell, im Körper aber sehr wohl. Mehr noch: Er muss rund um die Uhr in ausreichender Menge vorhanden sein. Aus diesem Grund verfügt der Körper zum einen über eigene »interne« Zuckerspeicher, zum anderen kann er auch Fett und Eiweiß teilweise in Zucker umbauen. Schließlich ist Zucker nicht nur eine schnell verfügbare Energiequelle. Er spielt auch eine wichtige Rolle im Baustoffwechsel und für das Gerüst der Zellen. Er ist Signalträger und wichtig für die zelluläre Reparatur.
Zucker macht stark
In allen Situationen, in denen Energie freigesetzt werden muss, ohne dass dabei schädliche Nebenprodukte entstehen, ist Glukose die ideale Energieform. Daher lieben unser Gehirn und unsere Nerven Zucker so sehr. Darüber hinaus ist Glukose aber auch ein idealer Treibstoff für unsere Muskeln, weil aus ihm sehr schnell Energie für die Muskelarbeit freigesetzt werden kann. Ein weiteres Plus: Im Gegensatz zu Fettsäuren, dem Hauptbestandteil von Fetten, die für die Energiefreisetzung »verbrannt« werden müssen, kann Glukose als Energieträger auf zwei völlig verschiedenen Wegen genutzt werden: durch Verbrennung oder durch Vergärung. Bei unseren Jäger- und Sammlervorfahren war dies bei der Jagd oder der Flucht ein enormer Vorteil – und somit entscheidend über Leben und Tod.
Um Energie zu »verbrennen«, braucht es Sauerstoff. Weil aber Zucker in den Muskeln auch dann noch als Treibstoff genutzt werden kann, wenn kein Sauerstoff mehr verfügbar ist, konnten unsere Vorfahren schneller und länger rennen, wilden Raubtieren entkommen oder länger und stärker gegen Feinde kämpfen. Glukose ist somit die Basis der sogenannten Kampf- und Fluchtreaktion.
In gefährlichen Situationen bereitet unser Gehirn den Körper auf solche Situationen vor, indem es in den Nebennieren die Ausschüttung des Stresshormons Adrenalin auslöst, was wiederum zur Freisetzung von Glukose aus den körpereigenen Zuckerspeichern führt – und damit den nötigen Treibstoff zur Verfügung stellt, um optimal kämpfen oder fliehen zu können.
Die aufgenommene Glukose kann je nach Bedarf und aktueller Situation entweder verbrannt oder vergoren werden. Wenn genügend Sauerstoff in den Skelettmuskeln vorhanden ist, wird der Zucker verbrannt. Dabei wird in den Mitochondrien, so heißen die kleinen »Kraftwerke« im Inneren der Zellen, Wasserstoff zu Wasser umgewandelt und so Energie freigesetzt. Diese Energie wird ATP genannt und ist die Grundlage für alle Prozesse, die rund um die Uhr im Körper ablaufen – vom Zellwachstum über die Zellteilung bis zur Muskelbewegung.
Dabei entsteht als Abfallprodukt Kohlendioxid, das aber einfach ausgeatmet wird. Werden dagegen Aminosäuren, also Eiweißbausteine, als Treibstoff verwendet, so fällt neben dem ungiftigen Wasser und dem Kohlendioxid immer auch das giftige Abfallprodukt Ammoniak (NH3 ) an, das über den Darm oder die Nieren ausgeschieden werden muss.
UMSCHALTUNG AUF HÖCHSTLEISTUNG
Der Wechsel vom aeroben in den anaeroben Bereich hat große Konsequenzen für die Fettverbrennung und damit auch für das Körpergewicht. Trainiert man nämlich so intensiv, dass die Muskeln gezwungen sind, im anaeroben Bereich zu arbeiten, können sie nur noch Glukose als Treibstoff verwenden. Die Nutzung von Fettsäuren als Treibstoff ist dann unmöglich. Für alle, die Fett abbauen möchten, ist es daher wichtig, im aeroben Bereich zu trainieren.
Des Weiteren führt ein späterer Übergang von aeroben in anaeroben Stoffwechsel zu einer erhöhten Ausdauerleistung, weil diese ganz entscheidend von der aeroben Leistungsfähigkeit bestimmt wird. Wenn Sie kurzfristig sehr schnell rennen, etwa bei einem 100-Meter-Sprint, ist die Muskelleistung jedoch kurzfristig so hoch, dass gar nicht genug Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung gestellt werden kann, um die erforderliche Energie freizusetzen. Hier hilft die Vergärung von Glukose, um mit in den Muskeln gespeicherter Glukose weiterhin Energie freizusetzen. Die Gesamtmenge an Energie ist damit die Summe aus der Energie, die mit und ohne Sauerstoff (aerob und anaerob) freigesetzt wird. Letztendlich ähnelt ein 100-Meter-Sprint sehr einer urzeitlichen Flucht- oder Kampfsituation, weil wir kurzfristig mehr Energie freisetzen müssen, als wir es über Sauerstoff alleine könnten. Würden unsere Skelettmuskeln nicht über die Fähigkeit verfügen, zwischen den beiden Programmen zur Energiegewinnung hin und her zu schalten, könnten wir kurzfristig nicht so schnell rennen. Sauerstoff wäre dann der alleinige begrenzende Faktor für die Energiefreisetzung. Eine derartige Leistungseinschränkung hätte früher zur einer langsameren Geschwindigkeit bei der Flucht geführt und unseren Vorfahren vielleicht das Leben gekostet – so wie sie heute den Sprinter den Sieg kosten kann.
Aerobe und anaerobe Energiegewinnung
Die Verbrennung ist eine effektive Form der Energiefreisetzung. Sie hat jedoch den Nachteil, dass dabei durch die Mitochondrien äußerst schädliche Radikale gebildet werden, die unsere DNA schädigen und uns schneller altern lassen. Um ausreichend Energie freisetzen zu können, braucht es zudem jede Menge Sauerstoff – der Grund, warum wir ständig ein- und ausatmen müssen. Ohne Atemluft bricht der Stoffwechsel unseres Organismus bereits nach kürzester Zeit zusammen. Erhöht sich die Aktivität der Skelettmuskeln, zum Beispiel beim Sport, steigt der Sauerstoffbedarf für die Verbrennung immer mehr an. Weil ab einem bestimmten Punkt die Sauerstoffmenge nicht mehr ausreicht, wechselt der Stoffwechsel vom aeroben (sauerstoffabhängigen) in den anaeroben (sauerstoffunabhängigen) Bereich und die Skelettmuskeln schalten auf die Vergärung von Glukose zu Milchsäure, weil so auch ohne Sauerstoff Energie aus Glukose freigesetzt werden kann. Voraussetzung für diesen »Turbo« ist, dass genug Glukose als Treibstoff vorhanden ist.
Die Verfügbarkeit von Zucker in den Muskeln stellte damit schon zu Urzeiten einen ganz entscheidenden Überlebensfaktor dar: Sobald nicht mehr genug Sauerstoff für die Arbeit der Skelettmuskeln zur Verfügung stand, schaltete sich das Notprogramm »Vergärung« ein – eine sauerstoffunabhängige Energiegewinnung, die quasi als Turbogang zusätzliche Energiereserven bereitstellt. Diese Dualität der Energiefreisetzung haben sich unsere Skelettmuskelzellen bis heute erhalten.
Die Vergärungsreaktion in den Skelettmuskelzellen wird erst dann wieder gestoppt,...
