Kohlenhydratreich, fettreich, eiweißreich – welche Auswirkungen haben unterschiedliche Ernährungsweisen auf den Stoffwechsel?

Nutrition, eine bekannte internationale Zeitschrift auf dem Gebiet der Ernährung, hat kürzlich online einen Artikel der Forschungsgruppe von Lin Xu vom Shanghai Institute of Nutrition and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften veröffentlicht. In dieser Kurzzeitinterventionsstudie wurden zum ersten Mal systematisch die Auswirkungen verschiedener Makronährstoffverhältnisse in der Nahrung, des Body-Mass-Index (BMI) unter isoenergetischen Bedingungen sowie von Trainings- und Ruhezuständen auf den Energiestoffwechsel sowie auf klinische Indikatoren des kardiovaskulären Stoffwechsels und Metabolomprofile verglichen.

Aufgrund der raschen Veränderung des Lebensstils sind Fettleibigkeit und die damit verbundenen Herz-Kreislauf- und Stoffwechselerkrankungen zur größten Bedrohung für die wirtschaftliche Entwicklung und die nationale Gesundheit meines Landes geworden. Die Entdeckung wirksamer diätetischer Interventionsstrategien ist für die Prävention und Kontrolle solcher Krankheiten von großer Bedeutung. Die Gesamtmenge und das Verhältnis der Makronährstoffaufnahme einschließlich Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen, das individuelle Körpergewicht sowie der Ruhe-/Belastungsenergieverbrauch und der Substratstoffwechsel spielen alle eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Energiehaushalts und der kardiometabolischen Gesundheit. Durch die Anwendung der Metabolomik in Interventionsstudien können der Stoffwechselstatus und die Stoffwechselwege verschiedener Nährstoffe im Körper detaillierter und objektiver dargestellt werden. Allerdings besteht weiterhin Kontroversen über die Beziehung zwischen der gesamten Nahrungsenergie, der Zusammensetzung der Makronährstoffe und der Stoffwechselgesundheit. Auch Übergewicht und Fettleibigkeit können den basalen Energiestoffwechsel und die Substratverbrauchsrate in unterschiedlichem Ausmaß beeinflussen. Bisher fehlen insbesondere Daten aus Interventionsstudien, die die Auswirkungen unterschiedlicher Makronährstoffverhältnisse in der Nahrung, des Körpergewichts und der körperlichen Betätigung auf den Energieverbrauch, den Fettstoffwechsel und die Metabolomik systematisch untersuchen.

Für diese randomisierte, kontrollierte Kurzzeit-Diätinterventionsstudie im 3×2×2-Crossover-Design rekrutierte das Team des Forschers Lin Xu eine Gruppe männlicher Freiwilliger im Alter von 18 bis 45 Jahren, darunter 20 mit Normalgewicht und 20 mit Übergewicht/Adipositas. Ihnen wurden drei isoenergetische experimentelle Diäten mit unterschiedlichen Makronährstoffverhältnissen (viel Kohlehydrate + wenig Fett, wenig Kohlehydrate + viel Fett, viel Eiweiß + wenig Fett) in zufälliger Reihenfolge verabreicht und jede Diät wurde an zwei aufeinanderfolgenden Tagen eingenommen. Am ersten Tag (Ruhetag) wurde der Ruheenergieverbrauch mittels indirekter Kalorimetrie zu mehreren Zeitpunkten gemessen, darunter im nüchternen Zustand sowie 0, 1, 2 und 3 Stunden nach dem Essen. Am zweiten Tag (Trainingstag) wurde der Energieverbrauch in Ruhe vor dem Essen und während 30 Minuten Radtraining mittlerer Intensität nach dem Essen gemessen. An Ruhe- und Trainingstagen wurden Blutproben im nüchternen Zustand und 2 Stunden nach dem Essen entnommen. Die Auswaschphase zwischen den verschiedenen Diäten betrug 10 Tage.

Durch systematische Analyse der Daten vor und nach den drei Ernährungsinterventionen stellten die Forscher fest, dass es hinsichtlich des Gesamtenergieverbrauchs, der thermischen Wirkung der Ernährung und des subjektiven Sättigungsgefühls nach den Mahlzeiten keine signifikanten Unterschiede zwischen den drei Diäten gab; Durch mäßig intensives Training kann die Kohlenhydratoxidationsrate nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit deutlich erhöht und die Fettoxidationsrate deutlich gesenkt werden.

Der Anstieg des Blutzucker- und Insulinspiegels 2 Stunden nach der kohlenhydratreichen Mahlzeit war signifikant höher als bei den beiden anderen Mahlzeiten; der Anstieg der Triglyceride war 2 Stunden nach der fettreichen Mahlzeit am stärksten; Der Anstieg des Blutzuckerspiegels und des Gesamtcholesterins war 2 Stunden nach der proteinreichen Mahlzeit am geringsten. Sport kann die Auswirkungen einer kohlenhydratreichen Ernährung auf den Anstieg von Blutzucker und Insulin deutlich reduzieren.

Durch die Zusammenarbeit mit dem Team des Forschers Yin Huiyong bei der Durchführung nicht zielgerichteter Metabolomtests entdeckten wir 69 Effekt-Metabolommarker, die die Reaktionen auf die drei Diätpläne 2 Stunden nach den Mahlzeiten signifikant unterscheiden können. Diese Marker sind hauptsächlich in der Argininsynthese, im Cystein- und Methioninstoffwechsel sowie in den Stoffwechselwegen von Glycin, Serin und Threonin angereichert. Die Aminosäuren mit den höchsten Wirkungswerten sind Homocystein, Histidin, Tryptophan usw.

Im Vergleich zu normalgewichtigen Personen zeigten übergewichtige/adipöse Freiwillige eine niedrigere Kohlenhydratoxidationsrate, eine höhere Fettoxidationsrate, größere postprandiale Insulin- und Triglyceridanstiege sowie mehr postprandiale Metabolitveränderungen und ein höheres Ausmaß der Veränderungen. Dies lässt darauf schließen, dass übergewichtige/adipöse Personen nach einer Mahlzeit weniger gut in der Lage sind, die metabolische Homöostase wiederherzustellen als normalgewichtige Personen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gesamte Nahrungsenergie im Vergleich zu Makronährstoffen einen größeren Einfluss auf den postprandialen Energieverbrauch haben kann und dass isoenergetische Mahlzeiten mit unterschiedlichen Makronährstoffverhältnissen unterschiedliche Auswirkungen auf postprandiale kardiovaskuläre Stoffwechselindikatoren haben und durch Körpergewicht und Bewegung reguliert werden. Diese Studie bietet eine wissenschaftliche Grundlage für die Formulierung präziser Interventionspläne zur Gewichtsreduktion in der Zukunft.