Bei sportlicher Aktivität wird in der Muskulatur Energie verbraucht, welche dem Körper in Form von Nahrungskalorien wieder zur Verfügung gestellt werden muss. Ein arbeitender Muskel besitzt im Vergleich zum Ruhezustand einen circa 300fach höheren Energieumsatz. Sportlich Aktive haben demzufolge einen höheren Energiebedarf.

Um den belastungsbedingten Mehrbedarf auszugleichen und sportliche Höchstleistungen vollbringen zu können, sollte die Sportlerernährung der Sportart entsprechend und abwechslungsreich sein und aus einer vollwertigen Mischkost bestehen. Die Hauptenergielieferanten für die körperliche Leistungsfähigkeit sind Kohlenhydrate, Fette und Proteine [1].

Der Kohlenhydratanteil sollte zwischen 60 und 70 % liegen und den höchsten Anteil der Nahrungsenergie ausmachen. Es ist dem Sportler zu raten, bevorzugt komplexe Kohlenhydrate – Getreideprodukte, Nudeln, Vollkornreis, Kartoffeln und Brotwaren – zu sich nehmen.

Die Maximierung der Speicher in Muskulatur und Leber steht hier im Vordergrund, da diese im Körper begrenzt sind. Die Speicher haben eine maximale Füllmenge von etwa 300-750 Gramm, dass heißt sie können circa 1200-3000 Kalorien aufnehmen. Ein aufgefüllter Speicher reicht für 60-90 Minuten Belastung.

Kohlenhydrate spielen in der Sportlerernährung eine wichtige Rolle, da sie den Brennstoff für die Muskulatur, für das Gehirn und für die roten Blutkörperchen darstellen.

Ein Gramm Kohlenhydrate liefert 4 Kalorien und pro Liter Sauerstoff etwa 9 % mehr Energie als Fett [1].Eine unzureichende Kohlenhydratzufuhr vermindert die Konzentration und kann Übelkeit und Schwindel zur Folge haben [1].

Die Fettzufuhr sollte nicht über 30 % liegen. Fette sind Träger fettlöslicher Vitamine – Vitamin A, E, D, K –, welche nur in Verbindung mit Fett aufgenommen werden. Fette sind wichtig für die Wärmeisolation – Unterhautfettgewebe. Mit 9 Kalorien in einem Gramm Fett stellen sie eine konzentrierte Energiequelle dar und gelten daher als Langzeit-Brennstoff unserer Muskulatur. Die Fettspeicherung ist im Gegensatz zur Speicherung nahezu unbegrenzt. Zu viel Fett beeinflusst den Kohlenhydratstoffwechsel ungünstig und belastet den Stoffwechsel, da es für einen längeren Zeitraum im Magen verweilt.
Des Weiteren setzt ein zu hoher Fettanteil in der Nahrung vor allem bei Ausdauersport die Leistungsfähigkeit herab. Demzufolge sollte aus ernährungsmedizinischer und leistungsphysiologischer Sicht darauf geachtet werden, dass nicht zu hohe Mengen Fett in der Sportlerernährung verzehrt und bevorzugt pflanzliche Fette konsumiert werden. Pflanzliche Fette, wie Olivenöl, Sonnenblumen- und Erdnussöl, sind Träger essentieller Fettsäuren, die sich positiv auf den Cholesterinspiegel auswirken [2].

Proteine sind in der Ernährung von Sportlern sehr wichtig, da sie zum Aufbau der Muskulatur, von Hormonen, Immunproteinen und zur Bildung von Enzymen, die den Stoffwechsel regulieren, benötigt werden. Eiweiße sollten in der Nahrung einen Anteil von 10-20 % einnehmen [2].

Es gibt keine konkreten Speicher, wie bei Kohlenhydraten oder Fetten. Vielmehr sind Muskulatur und Leber, aber auch Eiweißbestandteile des Blutes Eiweißträger.

Protein trägt nur in einem sehr geringen Umfang zur Energiebereitstellung bei. Bei ungenügender Kohlenhydratzufuhr oder leeren speichern infolge hoher sowie langer Belastungsintensitäten, werden jedoch die Eiweißreserven zur Bereitstellung von Energie benötigt. Dauern sportliche Betätigungen besonders lang an, können bis zu 5-15 % Protein in Form von Aminosäuren verbrannt werden. Zur Energiegewinnung werden besonders die Aminosäuren Valin, Leucin und Isoleucin herangezogen. Hormonelle Veränderungen im Körper tragen ebenfalls zum vermehrten Verbrauch von Aminosäuren bei [2].

Der Körper ist in der Lage, Eiweiße in Kohlenhydrate umzuwandeln. Werden zu geringe Mengen Kohlenhydrate über die Nahrung aufgenommen, kommt es zur vermehrten Umwandlung körpereigener Eiweiße in Kohlenhydrate. Dadurch können sich jedoch Proteindefizite entwickeln. Proteinmangel mindert die körperliche Leistungsfähigkeit und schmälert die Immunreaktion [2]. Proteinverluste treten ebenso vermehrt auf, wenn neben hoher Muskelbeanspruchung zu wenig Eiweiß über die Nahrung zugeführt wird [2].

Training bewirkt abbauende Prozesse in unserem Körper, wodurch eine ständige Versorgung mit essentiellen Aminosäuren, die Grundbausteine der Proteine, wichtig ist. Die Aminosäuren Valin, Leucin, Isoleucin, Threonin, Methionin, Phenylalanin, Tryptophan und Lysin können vom Körper nicht gebildet werden, was die Zufuhr über die Nahrung dringend notwendig macht.

Geeignete Eiweißquellen sind fettarme Milchprodukte, mageres Fleisch, Fisch sowie Hülsenfrüchte. Tierisches Protein ist im Gegensatz zu pflanzlichem Eiweiß qualitativ hochwertiger und deckt den Proteinbedarf des menschlichen Körpers besser ab. Die verschieden biologische Wertigkeit liegt an den in unterschiedlichen Mengen enthaltenden essentiellen Aminosäuren. Auf pflanzliches Protein muss aber nicht verzichtet werden. Die essentiellen Aminosäuren tierischer und pflanzlicher Lebensmittel lassen sich so ergänzen, dass eine ebenfalls hohe biologische Wertigkeit erreicht werden kann. Günstige Kombinationen sind Kartoffeln mit Ei oder Milchprodukten und Getreide mit Ei, Milchprodukten oder Hülsenfrüchten [1].

Bei intensivem Muskelaufbau sind nicht mehr als 0,2-0,3 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht zusätzlich notwendig [2]. Durch eine überhöhte Proteinzufuhr über die Nahrung kann der Muskelaufbau jedoch nicht gesteigert werden. Zu viel Protein kann das Auftreten von Stoffwechselerkrankungen wie zum Beispiel Gicht begünstigen [1]. Bei übermäßigen Eiweißmengen werden die Nieren aufgrund einer erhöhten Harnstoffausscheidung erheblich belastet. Nierenschäden können die Folge sein [1] [2].

Innerhalb der einzelnen Sportphasen, wie Ausdauerbelastungen, Kraft-Ausdauersport, Schnellkraft- und Spielsport sowie Kraft- und Kampfsport, kommt es zu unterschiedlichen Nährstoffverteilungen.

Ausdauersportler, wie Läufer und Schwimmer, brauchen zur Aufrechterhaltung ihres Speichers einen hohen Anteil an Kohlenhydraten. Proteine dagegen machen den geringsten Gehalt in der Nahrung aus. Bevorzugen Sportler eher die Kraftkomponente, wie Gewichtheben und Kugelstoßen, sollte der Proteinanteil in der Ernährung bis zu 20 % betragen, um das Muskelwachstum zu unterstützen.

Nährstoffverteilung in der Sport-Ernährung [1]

Leistungssport und Energiebereitstellung

Für die Tätigkeit der Muskeln wird Energie gebraucht, welche die körpereigene Verbindung Adenosintriphosphat (ATP) liefert. Um ATP zu erhalten, müssen aufgenommene Nähr- und Vitalstoffe, wie Kohlenhydrate, Fette und Proteine, umgewandelt werden. Mit der Hilfe von Adenosintriphosphat kann der Körper die lebensnotwendige Energie aus den Vitalstoffen nutzen.

Eine weitere energiereiche Verbindung stellt das Kreatinphosphat (KrP) dar.

Bei erhöhtem Energiebedarf, kann KrP schnell in ATP umgewandelt werden. Demzufolge kann das Kreatinphosphat längerfristig Energie speichern, während Adenosintriphosphat ein eher kurzfristiger Energiespeicher ist [1].

Während einer Sportler trainiert und die Muskeln arbeiten, wird ATP gespalten und somit die für den Muskel notwendige Energie bereitgestellt. Da die verfügbare Menge des ATP in der Muskulatur begrenzt ist, muss ATP kontinuierlich neu gebildet werden. Die ATP-Synthese erfolgt auf vier verschiedenen Wegen [2].

Kreatinphosphatspaltung
Da bei hohen Leistungen – kurze, sehr intensive Belastungen, hoher Krafteinsatz – die muskuläre Energiebereitstellung mittels Sauerstoff nicht ausreicht, wird die Energie antioxidativ und damit anaerob hergestellt. Während Kurzsprints, Würfen oder Sprüngen kommt es zu einem erhöhten Energiebedarf und der Körper stellt ATP infolge der KrP-Spaltung sehr schnell, jedoch in sehr geringen Mengen, zur Verfügung. Die Energie steht somit nur für begrenzte Zeit bereit – Sekunden bis wenige Minuten.
Sowohl Kurzzeit- als auch Langzeitbelastungen reduzieren die verfügbare Menge des Kreatinphosphates. Es ist somit notwendig, den muskulären Speicher an Kreatinphosphat über eine ausreichende Nahrungszufuhr zu erhöhen, um die Leistungsfähigkeit zu verlängern. Insbesondere sollten Fisch – Hering, Lachs, Thunfisch – und Fleisch – Schweinefleisch, Rindfleisch – aufgrund ihres hohen Kreatingehalts in ausreichenden Mengen konsumiert werden [1].

Laktatbildung
Die muskuläre Energiebereitstellung erfolgt aerob und damit mittels ausreichender Sauerstoffversorgung. Die Nähr- und Vitalstoffe werden oxidativ verwertet.
Während maximaler, hochintensiver Belastungen – Mittelstreckenläufe – wird der Kohlenhydratspeicher herangezogen und es kommt zur Glukoseoxidation. Glykogen, die Speicherform der Glukose, wird unter schneller ATP-Bereitstellung abgebaut. Die vermehrt stattfindende Glykolyse führt zu einer erhöhten Milchsäureproduktion und damit zum Anstieg der Laktatmenge in der Muskelzelle. Dadurch kommt es zu einer pH-Verschiebung innerhalb der Zelle – Abnahme des pH-Wertes im Blut – und zu einer Übersäuerung des Muskels (Lactatazidose). Zum einen hemmt die Milchsäure die Kontraktion des Muskels und zum anderen die Enzyme zur muskulären Energiegewinnung. In der Folge ermüdet der Muskel, woraus ein Leistungsabfall resultiert. Die körperliche Belastung muss letztendlich abgebrochen werden [3].

Vollständige Verbrennung
Die muskuläre Energiebereitstellung erfolgt ebenfalls aerob und damit mittels ausreichender Sauerstoffversorgung. Während lang anhaltende, maximaler, hochintensiver Belastungen – lange Langlaufstrecken je nach Intensität – wird Glykogen komplett verbrannt und wird zu Kohlendioxid und Wasser. Der Energieträger ATP wird mit langsamer Geschwindigkeit und in hohen Mengen gebildet, damit in der Zeit der Belastung die Leistungsfähigkeit möglichst hoch gehalten wird.

Die Glykogenspeicher sind sehr begrenzt und stehen für nur etwa 90 Minuten intensiver Belastungen zur Verfügung.
Sind die Glykogenreserven im Muskel aufgebraucht, vermindert sich die Leistungsfähigkeit [2]. Diese Energiebereitstellung läuft schneller ab als die Fettverbrennung und liefert in Bezug auf die aufgenommene Menge Sauerstoff etwa 9 % mehr Energie als der Abbau von Fettsäuren [2].

Vollständige Fettverbrennung
Bei länger dauernden, niedrigen oder mittleren Belastungsintensitäten – längere Langlaufstrecken je nach Intensität – deckt der Organismus seinen Energiebedarf zu mehr als 60 % durch die komplette Verbrennung von Fettsäuren zu Kohlendioxid und Wasser [3].

Aufgrund einer ausreichenden Versorgung mit Sauerstoff, erfolgt die Energiebereitstellung aerob. Die ATP-Bereitstellung läuft infolge länger dauernder niedriger Bewegungen mit mäßiger Geschwindigkeit ab. Die nur langsam verfügbaren Fette werden überwiegend verbrannt.
Die Gesamtmenge an gebildetem ATP sowie der verfügbare Anteil der Fette ist nahezu unbegrenzt, wodurch die Leistungsfähigkeit lange aufrecht erhalten bleibt.

Wird der Körper damit nicht überanstrengt und über einen längeren Zeitraum mit geringer Intensität belastet, verbessert das die Ausdauer, stabilisiert das Immunsystem und gewährleistet einen großen Anteil Fettverbrennung. Nur wenn eine ausreichende Sauerstoffversorgung gewährleistet ist, kann auch effektiv Fett verbrannt werden [2].

In der Regel laufen alle Formen der ATP-Synthese parallel ab, jedoch mit unterschiedlichen Anteilen. Welche ATP-Neubildung vorrangig ist, hängt von der Art, der Intensität und der Dauer der Belastung ab.
Je intensiver die Belastung – zum Beispiel je schneller ein Sportler läuft – umso weniger Fettsäuren und umso mehr Glykogen werden verbrannt [1].

Neben den individuellen Vitalstoffverteilungen in den unterschiedlichen Sportarten, variiert auch der zusätzliche Energieverbrauch.

Zusätzlicher Energieverbrauch bei unterschiedlichen Sportarten [1]

Literatur

1. Biesalski, H. K.; Köhrle, J.; Schümann, K.
   Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Kapitel 51, 326-342
   Georg Thieme Verlag; Stuttgart/New York 2002
2. Biesalski, H. K., Fürst, P., Kasper, H., Kluthe, R., Pölert, W., Puchstein, Ch., Stähelin, H., B.
   Ernährungsmedizin. Kapitel 18, 231-237
   Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999
3. Eschenbruch, B.
   Wasser und Mineralstoffe in der Ernährungsmedizin. Kapitel 4, 88-89
   Umschau Zeitschriftenverlag Breidenstein GmbH; Frankfurt am Main 1994