1 Einleitung Eine optimale Versorgung mit allen Nährstoffen ist

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Eine optimale Versorgung mit allen Nährstoffen ist ebenso eine notwendige Voraussetzung für die
volle Leistungsfähigkeit von Sportlern wie ein regelmäßiges und intensives Trainingsprogramm.
Diese Tatsache ist zwar den meisten Sportlern bekannt, dennoch ist die praktische Umsetzung
aufgrund von bestehenden, ungünstigen Ernährungsgewohnheiten und zugleich unzureichenden
ernährungsphysiologischen Kenntnissen oftmals ungenügend (Rokitzki et al., 1990). Eine vollwertige Ernährung hat die Aufgabe, den Bedarf essentieller Nährstoffe zu sichern und auf dieser
Basis die Gesundheit, die Regenerationsfähigkeit und damit die Leistungsfähigkeit der Sportler zu
fördern. Insbesondere bei jungen Athleten werden äußerst ungünstige Ernährungsgewohnheiten
wie z. B. ein zu hoher Zucker- und Fettkonsum, eine zu geringe Zufuhr von Spurenelementen und
essentiellen Fettsäuren sowie auch unausgewogene Energiebilanzen beobachtet, welche dem erhöhten Bedarf an Nährstoffen aufgrund der Wachstumsphase, der gesteigerten Muskelbeanspruchung und Schweißsekretion nicht gerecht werden (Zonderland et al., 1985; Reggiani et
al., 1989; Faber et al., 1990). Wegen dieser individuellen Ernährungsfehler sind oftmals Versorgungsdefizite bei einzelnen Nährstoffen zu erwarten. Deshalb ist es von größter Wichtigkeit, den
Ernährungsstatus junger Spitzensportler umfassend zu betrachten, um auf der Basis der gewonnenen Untersuchungsergebnisse, wie z. B. Körperfettanteil, Nahrungsaufnahme und Versorgung
mit einzelnen Makro- und Mikronährstoffen, gezielte und praktische Verbesserungsvorschläge für
die Nährstoffversorgung sowie auch detaillierte Informationen zu einer sportgerechten und bedarfsdeckenden Ernährung geben zu können. Durch diese Vorgehensweise kann ein erfolgsversprechender Einfluss auf das Essverhalten und damit auf den Gesundheitszustand dieser
Sportler genommen werden. Unzureichende Versorgungszustände an einzelnen Vitaminen und
Mineralstoffen führen neben spezifischen Mangelsymptomen zu massiven Einschränkungen der
individuellen Leistungsfähigkeit aufgrund gesundheitlicher Beeinträchtigungen wie z. B. durch eine
erhöhte Infektanfälligkeit, ein erhöhtes Verletzungsrisiko, Anämien u. v. m. Aber auch das Risiko
für Herz-Kreislauf-Erkrankungen kann sich aufgrund unzureichender Zufuhren von z. B. mehrfach
ungesättigten Fettsäuren oder von den Vitaminen B12 und Folsäure bereits in jungen Jahren erhöhen. Ferner gehören ausbleibende Menstruationen und Wachstumsverzögerungen zu weiteren
möglichen negativen Begleiterscheinungen aufgrund sehr intensiver Trainingsbelastungen, in Verbindung mit vitamin- und mineralstoffarmen Ernährungsweisen.
Es kann einerseits durch eine sehr selektierte Lebensmittelauswahl (z. B. bei Vegetariern, bei
wettkampfbedingter Gewichtsreduktion) bei einigen Sportlern zu vereinzelten Versorgungsdefiziten an Vitaminen oder Spurenelementen kommen und andererseits durch die hohe körperliche
Belastung eine erhöhte Ausscheidung bestimmter Spurenelemente über Urin und Schweiß stattfinden. Dies trifft ganz besonders für Zink zu. Eine Folge ist, dass aufgrund einer fleischlosen
Ernährung die Zinkzufuhr verringert ist und zudem die Resorption von Zink aus pflanzlichen Lebensmitteln durch viele Einflussfaktoren negativ beeinträchtigt wird. Daraus können niedrige Zinkkonzentrationen im Plasma resultieren (Kadrabova et al., 1995; Rauma und Mykkanen, 2000). Zu
den hemmenden Einflussfaktoren der Nahrung gehören z. B. die Phytinsäure in Vollkornpro-
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dukten, der Kalziumgehalt in Milchprodukten, aber auch Stresssituationen üben einen mindernden
Resorptionseffekt aus (Deutsche Gesellschaft für Ernährung, 2000). Durch eine geringe Zufuhr
dieses Nährstoffes einerseits und durch erschwerte Absorptionsbedingungen aufgrund verschiedener Komplexbildungen mit Zink im Körper andererseits, ergibt sich daher relativ schnell eine unzureichende Versorgungslage. Zudem enthält der Körper keine großen Zinkspeicher, die er bei
einer Mangelversorgung mobilisieren könnte. Eine kontinuierliche Zinkzufuhr ist daher notwendig.
Zink erfüllt im Stoffwechsel spezifische Funktionen als Bestandteil oder Aktivator von zahlreichen
Enzymen des Protein-, Kohlenhydrat-, Fett- und Nukleinsäurestoffwechsels sowie auch von Hormonen und Rezeptoren. Wegen seiner herausragenden Funktion als Baustein von mehr als 300
Enzymen und Strukturproteinen kommt dem Spurenelement Zink in der Sportlerernährung eine
Sonderrolle zu (Kieffer, 1990; Berg und Keul, 1990 b; Haralambie, 1981). Berg et al. (1990 b) zeigten bei Leistungssportlern einen eindeutigen Zusammenhang von geringen Serum-Zinkwerten und
erniedrigten Enzymaktivitäten z. B. von der Alkalischen Phosphatase im Plasma (Samman et al.,
1996). Die Autoren bewerteten dies als generelle Zink-Unterversorgung bei Leistungssportlern.
Gerade unter den Gesichtspunkten des Leistungssports ist die Regulation des Zinkstoffwechsels
besonders zu beachten, da Zink bei der im Leistungssport üblichen psychischen und physischen
Mehrbelastung anders als unter Normalbedingungen in größeren Mengen über den Schweiß und
Urin dem Organismus verloren gehen kann. Daraus ergeben sich die nachteiligen Effekte wie
Wachstumsverzögerungen, verzögerte Wundheilung, eine erhöhte Infektanfälligkeit und Leistungseinbußen (Daly et al., 1990; Newsholme, 1993; Watson, 1984). Die Beeinträchtigung des
Immunsystems ist beim Mangel am Spurenelement Zink bekannt (Schroten, 1993). Aus Untersuchungen mit Mäusen weiß man, dass eine suboptimale Zinkzufuhr bereits nach 30 Tagen zu
einem 30 bis 80 %igen Verlust der Abwehrkapazität führt (Fraker et al., 2000). Diese Ergebnisse
zeigen, dass das Funktionieren des Immunsystems eng an den Versorgungszustand mit Zink verknüpft ist.
Abbildung 1 gibt einen Überblick über die zellulären Bestandteile des Immunsystems. Das
Immunsystem besteht aus unspezifischen Abwehrzellen (angeborenen), die zugleich die erste
Verteidigungslinie des Körpers darstellen, und aus spezifischen (erworbenen). Während die
Immunzellen der angeborenen Abwehr (Granulozyten, Monozyten, Natürliche Killerzellen) gegen
viele verschiedene Antigene wirksam werden können, können die der erworbenen Abwehr
(Lymphozyten mit T- und B-Lymphozyten, T-Helfer- und Zytotoxischen T-Zellen) nur gegen jeweils
spezifische Antigene vorgehen. Die Monozyten sind wie die Granulozyten phagozytierende Zellen,
die zugleich ein Bindeglied zwischen der unspezifischen und spezifischen zellulären Immunabwehr darstellen. Sie sind für die Funktion des spezifischen Immunsystems aufgrund einer durch
Antigenpräsentation eingeleiteten Aktivierung dieser unverzichtbar. Während die T-Lymphozyten
in Form der T-Helferzellen sowohl regulatorische, als auch in Form der Zytotoxischen T-Zellen
zerstörende Funktionen haben können, können sich die B-Lymphozyten unter der Mithilfe von THelferzellen zu Plasmazellen differenzieren und in diesem aktivierten Zustand Antikörper (Immunglobuline) produzieren. Diese binden nach Freisetzung an ihr Antigen und neutralisieren so z. B.
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Viren oder markieren Bakterien für die Phagozytose. Werden die T-Lymphozyten durch antigenpräsentierende Zellen wie z. B. Monozyten aktiviert, können sie durch die Produktion bestimmter
Zytokine gezielten Einfluss auf die immunologischen Prozesse nehmen. Im spezifischen Immunsystem finden Anpassungsvorgänge statt, die eine verbesserte und stark zielgerichtete Immunreaktion ermöglichen. Trotz seiner höheren Effizienz kann das adaptive Immunsystem das angeborene nicht ersetzen, da es im Gegensatz zu diesem nach einer Infektion etwa 5 bis 10 Tage
braucht, um wirksam zu werden.
Leukozyten
Granulozyten
Lymphozyten
T-Lymphozyten
T-Helferzellen
Monozyten
B-Lymphozyten
Natürl. Killerzellen
Zytotoxische T-Zellen
Aktivierte T-Zellen
*
LGL
*Große, granuläre Lymphozyten
Zytokine z. B.
,TNF-α , IL-2
IFN-γ,
UnspezifischeAbwehr (angeboren)
Abb. 1:
Antikörper
z. B. IgG, IgM
Spezifische Abwehr (adaptiv)
Die zellulären, spezifischen und unspezifischen Bestandteile des Immunsystems.
Als eine der Ursachen für die negative Beeinträchtigung des Immunsystems im Falle einer unzureichenden Zinkversorgung kann eine eingeschränkte Proteinsynthese angesehen werden, da Zink
von mehr als 300 Enzymen ein wichtiger Cofaktor ist und somit vielfältig in allgemeine zelluläre
Funktionen wie z. B. Signaltransduktion, Transkription und Replikation eingreift (Coleman, 1992;
Vallee und Falchuk, 1993). Außerdem werden bei Zinkmangel vermehrt Glukokortikoide ausgeschüttet, welche für den Untergang von einigen Zellen verantwortlich gemacht werden und zugleich die Neubildung von lymphoiden Zellpopulationen einschränken (DePasquale-Jardieu und
Fraker, 1980). Eine verringerte Zinkversorgung des Körpers verursacht signifikante Veränderungen endokriner Funktionen, so dass es über diese physiologischen Veränderungen zu einem
Ungleichgewicht bezüglich der Immunabwehr, insbesondere bei der Lymphopoese kommen kann.
Es gibt zwar einige Untersuchungen zum Spurenelement Zink und seiner Bedeutung im Immunsystem, doch handelt es sich dabei größtenteils um Tierversuche. Ferner gibt es auch Humanstudien zu diesem Thema, dennoch wurden oftmals Personen mit gravierenden Zinkmangelzuständen wie z. B. Patienten mit Acrodermatitis Enteropathica oder mit Sichelzellanämie sowie
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auch Risikogruppen, zu welchen Rekonvaleszente, Senioren, Schwangere, Stillende oder
Diabetiker zählen, ausgewählt. Auch Sportler können aufgrund der gegenüber Nichtsporttreibenden erhöhten Zinkverluste über Urin (1,0 mg/d – 1,8 mg/d gegenüber 0,5 mg/d - 0,8 mg/d) und
Schweiß (0,5 mg/d - 2,0 mg/d gegenüber 0,3 mg/d - 0,7 mg/d) zu dieser Gruppe gerechnet werden
(Berg et al., 1996). Eine im Juni 2000 durchgeführte internationale Konferenz der neugebildeten
International Zinc Nutrition Consultative Group (IZINCG) in Stockholm zeigt, dass Zink immer
noch ein sehr aktuelles Thema in der menschlichen Ernährung ist. Ziel dieser Vereinigung ist es,
eine bessere Zinkversorgung für anfällige Menschen zu ermöglichen. Nach Aussagen der IZINCG
leidet die Hälfte der Weltbevölkerung unter Zinkmangel. Dabei ist aber weniger der schwere Zinkmangel, sondern vielmehr der „milde“, zu welchem es im Gegensatz zu der schweren Form immer
noch keine klar definierten Diagnoseparameter gibt, in der Bevölkerung weit verbreitet. Auch die
in der Literatur berichteten Einflüsse von Zink auf das Immunsystem des Menschen sind teilweise
sehr unterschiedlich.
In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen mit insgesamt 99 jungen Leistungssportlern
und -sportlerinnen verschiedener Ausdauer-, Kampf-, Kraft- und Technisch-Kompositorischer
Sportarten des Olympiastützpunktes Halle/Saale durchgeführt. Die Athleten nahmen regelmäßig
an Landesmeisterschaften, Deutschen Meisterschaften, zum Teil auch an Junioren-Europa- und
Junioren-Weltmeisterschaften teil. Die Studie unterteilte sich in zwei Untersuchungsabschnitte.
Die Zielsetzung des ersten Teils war es, die Ernährungssituation und den Ernährungszustand von
jungen Leistungssportlern im Alter von 11 bis 22 Jahren zu ermitteln. Die Athleten sollten dazu
über sieben Tage Ernährungsprotokolle führen, um das Nahrungsangebot und die Aufnahme einzelner Nährstoffe erfassen zu können. Die Protokolle wurden bezüglich der Zufuhr von Energie,
Makronährstoffen (Kohlenhydrate, Fett, gesättigte, einfach ungesättigte, mehrfach ungesättigte
Fettsäuren und Eiweiß), Ballaststoffen, Cholesterin sowie auch von ausgewählten Vitaminen
(Vitamin A, ß-Karotin, Vitamin E, B12, Folsäure) und Mineralstoffen (Kalzium, Magnesium, Eisen
und Zink) mit einer speziellen Ernährungssoftware (Prodi 4.5/03 expert) ausgewertet. Es sollten
erste Informationen über bestehende Ernährungsgewohnheiten dieser Leistungssportler gewonnen
und Fragen zur Quantität und Qualität der Nahrungsaufnahme junger Athleten beantwortet
werden. Außerdem wurde die zusätzliche Aufnahme von Zusatzpräparaten durch einzelne
Athleten dokumentiert und bei der Bewertung der zugeführten Nährstoffe berücksichtigt. Da aus
den ausgewerteten Ernährungsprotokollen eine Unterversorgung an bestimmten Nährstoffen
ermittelt werden konnte, wurden anschließend klinisch-chemische Untersuchungen von Blutproben
dieser Sportler durchgeführt, um weitere Auskünfte über den tatsächlichen Versorgungszustand
der Sportler zu erhalten. Es wurden neben klinisch-relevanten Parametern wie z. B. den Konzentrationen von Hämoglobin, Kreatinin, der Schilddrüsenhormone T4, fT4 und T3 und der Enzymaktivität der Glutathionperoxidase, auch ernährungs-relevante Parameter wie z. B. die Fettsäurezusammensetzung der Membranphospholipide in den Erythrozyten, die Konzentrationen von
Cholesterin, Triglyceriden, Vitamin A, E, B12, Folsäure, Homocystein als Marker für den VitaminB12- und Folsäurestatus sowie auch von Zink im Plasma bestimmt. Der Fettsäurestatus, insbeson-
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dere der Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, wurde anhand der Fettsäurezusammensetzung der Membranphospholipide in den Erythrozyten der Sportler charakterisiert.
Der zweite Teil der Untersuchung beschäftigte sich mit einer sechswöchigen Zinksupplementierung von 2 × 10 mg am Tag als Zink-DL-Aspartat-Filmtablette (Köhler Pharma GmbH, AlsbachHähnlein, Deutschland) bei insgesamt 36 Athleten im Alter von 12 bis 23 Jahren. Die Sportler übten verschiedene Ausdauer- und Kraftsportarten aus. Die Zielsetzung des zweiten Teils der vorliegenden Studie war es, durch zusätzliche Zinkgaben einen möglichen Einfluss auf ausgewählte
hämatologische Parameter sowie auch auf Parameter des Zink- und Immunstatus der Athleten zu
ermitteln. Es wurde in diesem Teil der Arbeit der Einfluss einer Zinkgabe auf folgende Parameter
untersucht: Hämatologische Parameter (Hämatokrit, Hämoglobinkonzentration im Vollblut, mittlere
korpuskuläre Hämoglobinkonzentration, C-reaktives Protein, Haptoglobinkonzentration im Plasma
sowie die Hämolyseresistenz der Erythrozyten in hypotonen NaCl-Lösungen), Parameter des Zinkstatus (Zinkkonzentration, Zink-Bindungskapazität und die Aktivität der Alkalischen Phosphatase
im Plasma) und Parameter des Immunstatus (Serumkonzentrationen der Immunglobuline IgG und
IgM, Leukozytenzahlen und deren Subpopulationen Granulozyten, Monozyten und Lymphozyten,
die Lymphozytensubpopulationen T-Zellen, LGL (große granuläre Lymphozyten), Aktivierte T-Zel+
len (HLA-DR ), B-Zellen, Natürliche Killerzellen, die T-Zellen-Subpopulationen T-Helferzellen
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(CD4 ), Zytotoxische T-Zellen (CD8 ) und das Verhältnis von CD4 /CD8 ). Zusätzlich wurde zur
Beurteilung der Funktionstüchtigkeit der T-Zellen eine Stimulierung dieser Zellen in vitro zur Produktion der Zytokine INF-γ, TNF-α und IL-2 durchgeführt. Es sollte untersucht werden, ob die Zytokinbildung der T-Zellen durch Zink beeinflusst werden kann und ob bzw. wie dadurch die Immunantwort moduliert werden kann.