Essentielle Fettsäuren: Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren, Funktionen und Lebensmittel

Essentielle Fettsäuren sind mehrfach ungesättigte Fettsäuren (MUFS), die der menschliche Organismus für strukturelle und regulatorische Funktionen benötigt, jedoch nicht selbst synthetisieren kann. Ursache ist das Fehlen der Enzyme, die Doppelbindungen jenseits der Delta-9-Position in eine Fettsäurekette einführen können. Die für den Menschen im engeren ernährungsphysiologischen Sinne essentiellen Fettsäuren sind daher die Omega-3-Fettsäure Alpha-Linolensäure (ALA; 18:3 n-3) und die Omega-6-Fettsäure Linolsäure (18:2 n-6). Beide müssen regelmäßig mit der Nahrung zugeführt werden.

Aus Alpha-Linolensäure können durch enzymatische Desaturierung (Einbau zusätzlicher Doppelbindungen) und Elongation (Verlängerung der Kohlenstoffkette) die langkettigen Omega-3-Fettsäuren Eicosapentaensäure (EPA; 20:5 n-3) und Docosahexaensäure (DHA; 22:6 n-3) gebildet werden. Die Umwandlungskapazität ist jedoch begrenzt und insbesondere für Docosahexaensäure gering. Eine direkte Zufuhr von Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure kann deshalb in bestimmten Lebensphasen, bei spezifischen Ernährungsformen und in definierten klinischen Situationen von besonderer Bedeutung sein.

Linolsäure bildet die Ausgangsverbindung der Omega-6-Fettsäurefamilie. Sie kann unter anderem in Gamma-Linolensäure (GLA; 18:3 n-6) und anschließend in Dihomo-Gamma-Linolensäure sowie Arachidonsäure umgewandelt werden. Gamma-Linolensäure ist somit nicht selbst essentiell, besitzt jedoch als Zwischenprodukt des Omega-6-Fettsäurestoffwechsels eine eigenständige physiologische und ernährungsmedizinische Relevanz.

Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren sind Bestandteile von Membranphospholipiden und Vorstufen zahlreicher biologisch aktiver Lipidmediatoren (aus Fettsäuren gebildete Botenstoffe). Sie beeinflussen unter anderem Membraneigenschaften, Signalübertragung, Entzündungsregulation, Gefäßfunktion, Blutplättchenaktivität, Immunantwort sowie die Entwicklung und Funktion des Nervensystems. Die Wirkungen der einzelnen Fettsäuren unterscheiden sich dabei deutlich. Eine pauschale Einteilung in ausschließlich entzündungshemmende Omega-3-Fettsäuren und entzündungsfördernde Omega-6-Fettsäuren wird den komplexen Stoffwechselwegen nicht gerecht.

Definition

Mehrfach ungesättigte Fettsäuren besitzen mindestens zwei Doppelbindungen in ihrer Kohlenstoffkette. Dadurch können sich die Fettsäuren in Zellmembranen weniger dicht aneinanderlagern als gesättigte Fettsäuren. Dies trägt zur Fluidität (Beweglichkeit) der Membranen bei und beeinflusst die Funktion von Membranproteinen, Rezeptoren, Ionenkanälen und Enzymen. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren dienen zudem als Ausgangssubstanzen für zahlreiche biologisch aktive Lipidmediatoren (aus Fettsäuren gebildete Botenstoffe).

Die Bezeichnungen Omega-3 und Omega-6 beziehen sich auf die Position der ersten Doppelbindung, gezählt von der endständigen Methylgruppe der Fettsäurekette. Bei Omega-3-Fettsäuren befindet sich diese an der dritten, bei Omega-6-Fettsäuren an der sechsten Kohlenstoffposition. Diese Position ist biologisch bedeutsam, weil sie bestimmt, von welchen Enzymen die Fettsäure erkannt und zu welchen langkettigen Fettsäuren und Lipidmediatoren sie weiterverarbeitet werden kann. Die daraus entstehenden Stoffwechselprodukte unterscheiden sich unter anderem in ihren Wirkungen auf Entzündungsregulation, Gefäßfunktion, Blutplättchenaktivität und Immunantwort.

Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren können innerhalb ihrer jeweiligen Fettsäurefamilie verlängert und mit zusätzlichen Doppelbindungen versehen werden. Eine Umwandlung von Omega-6- in Omega-3-Fettsäuren oder umgekehrt ist beim Menschen jedoch nicht möglich, da die hierfür erforderlichen Enzyme fehlen.

Die biologische Wirkung wird nicht allein durch die Zugehörigkeit zur Omega-3- oder Omega-6-Reihe bestimmt, sondern durch die konkrete Fettsäure, ihre Kettenlänge, die Zahl und Position ihrer Doppelbindungen, ihre Konzentration in den Geweben sowie die daraus gebildeten Stoffwechselprodukte.

Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Alpha-Linolensäure und Linolsäure können vom Menschen nicht synthetisiert werden. Nach der Aufnahme konkurrieren beide Fettsäuren teilweise um dieselben Desaturasen und Elongasen (Enzyme zum Einbau von Doppelbindungen und zur Verlängerung der Fettsäurekette). Die Umwandlungsrate wird unter anderem durch die Zufuhr der jeweiligen Ausgangsfettsäuren, genetische Varianten der beteiligten Enzyme, Alter, Geschlecht, hormonelle Einflüsse und den Ernährungszustand beeinflusst.

Die Bildung von Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure aus Alpha-Linolensäure ist quantitativ begrenzt. Während Eicosapentaensäure in geringem Umfang gebildet werden kann, ist die endogene Synthese von Docosahexaensäure besonders niedrig. Alpha-Linolensäure kann daher nicht in jeder klinischen Situation als vollständig gleichwertiger Ersatz für direkt zugeführte Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure angesehen werden.

Die Resorption der Fettsäuren erfolgt überwiegend im Dünndarm. Nach Emulgierung der Nahrungsfette durch Gallensäuren und enzymatischer Spaltung durch Lipasen werden die Fettsäuren in gemischte Mizellen (kleine Transportstrukturen im Darmlumen) aufgenommen und zu den Enterozyten (Darmschleimhautzellen) transportiert. Dort werden sie erneut zu komplexen Lipiden verestert und vorwiegend in Chylomikronen eingebaut. Der Transport erfolgt zunächst über die Lymphe und anschließend über das Blut.

Nach der Aufnahme in die Gewebe werden die Fettsäuren zur Energiegewinnung oxidiert, in Triglyceriden gespeichert oder in die Phospholipide der Zellmembranen eingebaut. Docosahexaensäure ist besonders stark in den Membranen des Gehirns und der Netzhaut angereichert. Eicosapentaensäure und Arachidonsäure dienen vor allem als Ausgangssubstanzen für die Bildung verschiedener Lipidmediatoren.

Funktionen

Essentielle und langkettige mehrfach ungesättigte Fettsäuren übernehmen strukturelle, energetische und regulatorische Funktionen. Als Bestandteile von Membranphospholipiden beeinflussen sie die Fluidität (Beweglichkeit) und Organisation biologischer Membranen sowie die Funktion von Rezeptoren, Ionenkanälen und membrangebundenen Enzymen.

Eicosapentaensäure, Docosahexaensäure, Dihomo-Gamma-Linolensäure und Arachidonsäure sind Vorstufen von Oxylipinen (oxidativ gebildete Lipidmediatoren). Hierzu gehören unter anderem Prostaglandine, Thromboxane, Leukotriene, Resolvine, Protectine und Maresine. Diese Substanzen sind an der Regulation von Entzündungsreaktionen, Gefäßtonus, Blutplättchenfunktion, Immunantwort und Rückbildung entzündlicher Prozesse beteiligt.

Docosahexaensäure besitzt eine besondere Bedeutung für die Entwicklung und Funktion des zentralen Nervensystems und der Netzhaut. Eicosapentaensäure beeinflusst insbesondere den Lipoprotein- und Triglyceridstoffwechsel sowie die Bildung verschiedener Lipidmediatoren. Alpha-Linolensäure erfüllt ihre Funktion als essentielle Fettsäure, Energieträger und Ausgangssubstanz der langkettigen Omega-3-Fettsäuren.

Gamma-Linolensäure wird nach ihrer Bildung oder Aufnahme überwiegend zu Dihomo-Gamma-Linolensäure verlängert. Aus dieser können Lipidmediatoren entstehen, deren Wirkung sich teilweise von den aus Arachidonsäure gebildeten Verbindungen unterscheidet. Der klinische Nutzen einer gezielten Gamma-Linolensäure-Supplementierung ist jedoch indikationsabhängig und nicht für alle beworbenen Anwendungsgebiete ausreichend belegt.

Mangelsymptome

Ein klinisch ausgeprägter Mangel an essentiellen Fettsäuren ist unter üblichen Ernährungsbedingungen selten. Er kann jedoch bei langfristig extrem fettarmer Ernährung, schwerer Mangelernährung, ausgeprägter Fettmalabsorption (unzureichender Aufnahme von Nahrungsfetten), lang dauernder parenteraler Ernährung (künstliche Ernährung unter Umgehung des Magen-Darm-Trakts, meist direkt über die Vene) ohne ausreichende Lipidzufuhr oder bei hohen gastrointestinalen Verlusten (Ausscheidung über den Magen-Darm-Trakt) auftreten.

Mögliche Manifestationen sind eine trockene, schuppende Dermatitis (entzündliche Hautveränderung), Alopezie (Haarausfall), verzögerte Wundheilung, erhöhte Infektanfälligkeit, Wachstumsstörungen, Thrombozytopenie (Verminderung der Blutplättchen) und neurologische Auffälligkeiten. Die Symptome sind unspezifisch und müssen im Zusammenhang mit Ernährung, Grunderkrankung, klinischem Verlauf und gegebenenfalls dem Fettsäuremuster im Plasma oder in Zellmembranen beurteilt werden.

Risikogruppen

Ein erhöhtes Risiko für eine unzureichende Versorgung besteht insbesondere bei Patienten mit schwerer Mangelernährung, chronischer Fettmalabsorption, exokriner Pankreasinsuffizienz (unzureichender Bildung von Verdauungsenzymen durch die Bauchspeicheldrüse), Cholestase (Störung des Galleabflusses), Kurzdarmsyndrom oder ausgedehnten Dünndarmresektionen. Auch nach bestimmten gastrointestinalen oder adipositaschirurgischen Eingriffen kann die Aufnahme von Nahrungsfetten beeinträchtigt sein.

Bei langfristiger enteraler oder parenteraler Ernährung muss die tatsächliche Zufuhr essentieller Fettsäuren anhand der verwendeten Produkte und der verabreichten Mengen überprüft werden. Ein Risiko besteht insbesondere, wenn lipidfreie oder stark fettreduzierte Ernährungslösungen über längere Zeit eingesetzt werden.

Besondere Anforderungen bestehen während Schwangerschaft, Stillzeit, Säuglingsalter und früher Kindheit, da Docosahexaensäure für die Entwicklung von Gehirn und Netzhaut relevant ist. Bei veganer Ernährung wird Alpha-Linolensäure über pflanzliche Lebensmittel aufgenommen, während die direkte Zufuhr von Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure ohne Mikroalgenprodukte gering sein kann.

Nebenwirkungen

Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren aus üblichen Lebensmittelmengen sind im Allgemeinen gut verträglich. Unerwünschte Wirkungen treten überwiegend bei konzentrierten und hochdosierten Präparaten auf. Zu den häufigsten Beschwerden gehören Aufstoßen, Übelkeit, Völlegefühl, weicher Stuhl und Diarrhoe (Durchfall).

Hohe Dosierungen von Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure können die Blutplättchenfunktion beeinflussen. Unter bestimmten hochdosierten Omega-3-Therapien wurde zudem ein erhöhtes Auftreten von Vorhofflimmern beobachtet. Dosierungen mit pharmakologischer Wirkung sind daher von einer ernährungsphysiologischen Zufuhr zu unterscheiden und sollten indikationsbezogen ärztlich überwacht werden.

Interaktionen (Wechselwirkungen)

Alpha-Linolensäure und Linolsäure konkurrieren innerhalb ihres Stoffwechsels teilweise um dieselben Enzyme. Eine hohe Zufuhr einer Fettsäurefamilie kann dadurch die Umwandlung der jeweils anderen Fettsäurefamilie beeinflussen. Für die ernährungsmedizinische Bewertung ist jedoch nicht allein das rechnerische Verhältnis zwischen Omega-6- und Omega-3-Fettsäuren ausschlaggebend. Entscheidend sind insbesondere die absolute Zufuhr von Alpha-Linolensäure, Linolsäure, Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure sowie deren Lebensmittelquellen.

Bei hochdosierter Einnahme von Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure sind mögliche additive Wirkungen mit Antikoagulanzien (gerinnungshemmende Arzneimittel) und Thrombozytenaggregationshemmern (Arzneimittel zur Hemmung der Blutplättchenfunktion) zu berücksichtigen. Das individuelle Blutungsrisiko hängt von der Dosierung, der Begleitmedikation, bestehenden Gerinnungsstörungen und geplanten operativen Eingriffen ab.

Mehrfach ungesättigte Fettsäuren sind aufgrund ihrer Doppelbindungen oxidationsanfällig. Qualität, Lagerung und Oxidationsstabilität von Ölen und Supplementen sind deshalb für die Sicherheits- und Wirksamkeitsbewertung relevant.

Sicherheitsbewertung

Die Sicherheitsbewertung muss zwischen der üblichen Aufnahme von Lebensmitteln, einer ernährungsphysiologischen Supplementierung und pharmakologisch wirksamen Dosierungen unterscheiden. Zu berücksichtigen sind die jeweilige Fettsäure, Tagesdosis, Einnahmedauer, Produktqualität, Oxidationsgrad, Begleiterkrankungen und Arzneimitteltherapien.

Eine hohe Zufuhr ist nicht grundsätzlich mit einem zusätzlichen gesundheitlichen Nutzen verbunden. Insbesondere hochdosierte Präparate mit Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure sollten nur bei nachvollziehbarer Indikation eingesetzt werden. Präparate mit Gamma-Linolensäure sind ebenfalls indikationsbezogen zu bewerten, da sich Ergebnisse aus einzelnen Anwendungsgebieten nicht auf andere Erkrankungen übertragen lassen.

Zufuhr

Die Zufuhr von Alpha-Linolensäure und Linolsäure wird in Referenzwerten üblicherweise als Anteil an der täglichen Energiezufuhr angegeben. Davon zu unterscheiden sind Empfehlungen zur direkten Aufnahme der langkettigen Omega-3-Fettsäuren Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure.

Der individuelle Bedarf und die geeignete Zufuhrform hängen von Alter, Lebensphase, Ernährungsweise, Resorptionsleistung, Grunderkrankungen und therapeutischer Zielsetzung ab. Bei Personen ohne regelmäßigen Verzehr fettreicher Meeresfische können Mikroalgenöle eine direkte Quelle für Docosahexaensäure und je nach Produkt auch Eicosapentaensäure darstellen.

Eine therapeutische Hochdosisbehandlung, beispielsweise bei ausgeprägter Hypertriglyceridämie (erhöhte Triglyceridkonzentration im Blut), ist nicht mit einer üblichen Nahrungsergänzung gleichzusetzen. Sie erfordert eine definierte Dosierung, geeignete Arzneimittel oder Präparate und eine ärztliche Verlaufskontrolle.

Lebensmittel

Alpha-Linolensäure ist insbesondere in Leinöl, Leinsamen, Chiasamen, Walnüssen, Walnussöl, Rapsöl und Hanfsamen enthalten. Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure kommen vor allem in fettreichen Meeresfischen wie Hering, Makrele, Sardine und Lachs vor. Mikroalgenöle stellen eine direkte vegetarische und vegane Quelle für langkettige Omega-3-Fettsäuren dar.

Linolsäure ist in zahlreichen pflanzlichen Ölen, Nüssen und Samen enthalten. Bedeutende Quellen sind unter anderem Sonnenblumenöl, Distelöl, Sojaöl, Maiskeimöl, Sesam, Sonnenblumenkerne und verschiedene Nüsse. Gamma-Linolensäure findet sich in relevanten Konzentrationen vor allem in Borretschöl, Nachtkerzenöl und dem Samenöl der Schwarzen Johannisbeere.

Bei der Beurteilung einer Lebensmittelquelle sind nicht nur der absolute Fettsäuregehalt, sondern auch Portionsgröße, Verzehrshäufigkeit, Fettsäureprofil, Verarbeitung und Oxidationsstabilität zu berücksichtigen. Öle mit einem hohen Gehalt mehrfach ungesättigter Fettsäuren sind besonders empfindlich gegenüber Licht, Sauerstoff und hohen Temperaturen und müssen entsprechend gelagert und verwendet werden.

Essentielle Fettsäuren im DocMedicus Vitalstoff-Lexikon

Das DocMedicus Vitalstoff-Lexikon bietet vertiefende Fachinformationen zu den physiologisch und ernährungsmedizinisch relevanten Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren. Die einzelnen Beiträge behandeln Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung, Funktionen, Mangelsymptome, Risikogruppen, Nebenwirkungen und Interaktionen. Darüber hinaus werden die Sicherheitsbewertung, eine bedarfsgerechte oder therapeutisch relevante Zufuhr sowie geeignete Lebensmittelquellen dargestellt.

Ausführliche Informationen sind in folgenden Beiträgen verfügbar: