Sekundäre Pflanzenstoffe: Klassifikation, Bioverfügbarkeit, Funktionen und gesundheitliche Bedeutung

Sekundäre Pflanzenstoffe sind eine umfangreiche und chemisch heterogene Gruppe pflanzlicher Verbindungen, die im Unterschied zu Kohlenhydraten, Proteinen (Eiweiß), Fetten und Nukleinsäuren nicht unmittelbar dem primären Energie- und Baustoffwechsel der Pflanze zugeordnet werden. Sie entstehen im sogenannten Sekundärstoffwechsel und erfüllen zahlreiche ökologische und regulatorische Aufgaben. Dazu gehören der Schutz vor Fraßfeinden, Krankheitserregern, oxidativem Stress und ultravioletter Strahlung, die Abwehr konkurrierender Pflanzen, die Regulation von Wachstum und Reifung sowie die Anlockung von Bestäubern und Tieren, die zur Samenverbreitung beitragen.

Die Abgrenzung zwischen primären und sekundären Pflanzenstoffen ist funktionell und nicht absolut. Zahlreiche Verbindungen des Sekundärstoffwechsels sind für die Anpassungsfähigkeit und das Überleben einer Pflanze von großer Bedeutung. Ihre Bildung ist jedoch häufig auf bestimmte Pflanzenarten, Gewebe, Entwicklungsstadien oder Belastungssituationen begrenzt. Konzentration und Zusammensetzung können daher selbst innerhalb derselben Pflanzenart erheblich variieren.

Für den Menschen gehören sekundäre Pflanzenstoffe nicht zu den essentiellen Nährstoffen im klassischen Sinne. Für sie sind weder ein physiologischer Bedarf noch spezifische Mangelerkrankungen definiert. Dennoch werden sie als bioaktive Nahrungsbestandteile mit ernährungsphysiologischer und präventivmedizinischer Bedeutung eingestuft. Sie können die Aktivität von Enzymen, Rezeptoren, Transportproteinen, Transkriptionsfaktoren und zellulären Signalwegen beeinflussen. Darüber hinaus können sie mit der intestinalen Mikrobiota (Gesamtheit der Mikroorganismen im Darm), dem Gallensäurestoffwechsel und der intestinalen Barrierefunktion (Schutz- und Kontrollfunktion der Darmwand, die das Eindringen schädlicher Stoffe und Krankheitserreger begrenzt und zugleich die Aufnahme von Nährstoffen ermöglicht) interagieren.

In Pflanzen wurden mehrere Zehntausend sekundäre Metaboliten beschrieben. Über die gewöhnliche Ernährung nimmt der Mensch schätzungsweise mehrere Tausend unterschiedliche Verbindungen und deren Abbauprodukte auf. Nur ein Teil dieser Substanzen ist hinsichtlich Resorption (Aufnahme), Metabolismus (Stoffwechsel), biologischer Wirkung und Sicherheit ausreichend untersucht. Besonders gut erforschte Gruppen sind Polyphenole, Carotinoide, Glucosinolate, schwefelhaltige Verbindungen, Phytosterine, Saponine, Monoterpene und Phytoöstrogene.

Die gesundheitliche Bewertung sekundärer Pflanzenstoffe erfordert eine klare Unterscheidung zwischen dem Verzehr natürlicher pflanzlicher Lebensmittel und der Einnahme isolierter oder hochkonzentrierter Verbindungen. Ergebnisse aus Zellkultur- oder Tierexperimenten lassen sich aufgrund unterschiedlicher Konzentrationen, Stoffwechselwege und Expositionsbedingungen nicht unmittelbar auf den Menschen übertragen. Auch Beobachtungsstudien können in der Regel nicht eindeutig klären, ob festgestellte gesundheitliche Zusammenhänge auf einzelne Pflanzenstoffe, die gesamte Lebensmittelmatrix oder den insgesamt günstigeren Lebensstil von Personen mit hohem Pflanzenverzehr zurückzuführen sind.

Klassifikation sekundärer Pflanzenstoffe

Eine allgemein verbindliche Klassifikation sekundärer Pflanzenstoffe besteht nicht. Die Einteilung kann nach chemischer Grundstruktur, Biosyntheseweg, biologischer Funktion oder pflanzlicher Herkunft erfolgen. Zusätzlich werden teilweise funktionelle Gruppen verwendet, die chemisch unterschiedliche Verbindungen zusammenfassen. Phytoöstrogene stellen beispielsweise keine einheitliche chemische Stoffklasse dar, sondern umfassen pflanzliche Verbindungen mit struktureller oder funktioneller Ähnlichkeit zu körpereigenen Östrogenen.

Die folgende Übersicht ordnet die wichtigsten Gruppen, Untergruppen und ausgewählten Vertreter sekundärer Pflanzenstoffe hierarchisch ein:

• Carotinoide: Fettlösliche Pflanzenfarbstoffe mit antioxidativen und signalmodulierenden Eigenschaften; einzelne Vertreter besitzen Provitamin-A-Aktivität
  • Beta-Carotin: Orangefarbener Pflanzenstoff und wichtige Vorstufe von Vitamin A
  • Lutein: Gelblicher Pflanzenstoff, der vor allem in grünem Blattgemüse vorkommt und Bestandteil des Makulapigments der Netzhaut ist
  • Lycopin: Roter Pflanzenfarbstoff, der insbesondere in Tomaten und daraus hergestellten Produkten enthalten ist
  • Zeaxanthin: Gelblicher Pflanzenstoff, der gemeinsam mit Lutein in der Makula der Netzhaut angereichert wird
• Polyphenole: Große Gruppe überwiegend wasserlöslicher Pflanzenstoffe, die zahlreiche zelluläre Signalwege, Entzündungsprozesse und die Gefäßfunktion beeinflussen können
  • Phenolsäuren: Verbindungen wie Kaffee-, Ferula- und Gallussäure, die vor allem in Kaffee, Vollkorngetreide, Obst und Gemüse vorkommen
  • Curcuminoide: Gelbe Farbstoffe aus Kurkuma, zu denen insbesondere Curcumin gehört
  • Flavonoide: Umfangreiche Polyphenolgruppe, die in zahlreichen Gemüse- und Obstarten, Tee, Kakao, Kräutern und Gewürzen enthalten ist
    • Anthocyane: Rote, blaue und violette Pflanzenfarbstoffe aus Beeren, Trauben, Kirschen und Rotkohl
    • Flavanole: Verbindungen wie Catechin und Epicatechin, die insbesondere in Tee, Kakao, Äpfeln und Trauben vorkommen
    • Flavanone: Vor allem in Zitrusfrüchten enthaltene Verbindungen wie Hesperidin und Naringin
    • Flavone: Verbindungen wie Apigenin und Luteolin, die unter anderem in Petersilie, Sellerie und Kräutern vorkommen
    • Flavonole: Verbindungen wie Quercetin und Kämpferol, die beispielsweise in Zwiebeln, Äpfeln, Beeren und Kohl enthalten sind
  • Phytoöstrogene: Funktionelle Gruppe pflanzlicher Verbindungen, die mit Östrogenrezeptoren interagieren können
    • Isoflavone: Vor allem in Sojabohnen und Sojaprodukten vorkommende Phytoöstrogene wie Genistein und Daidzein
    • Lignane: Pflanzenstoffe aus Leinsamen, Sesam und Vollkorngetreide, die durch die intestinale Mikrobiota in Enterolignane umgewandelt werden
    • Stilbene: Polyphenole wie Resveratrol, die unter anderem in Trauben, Beeren und Erdnüssen vorkommen.

Nicht alle sekundären Pflanzenstoffe sind gesundheitsfördernd. Zu den sekundären Metaboliten gehören auch potentiell toxische Verbindungen wie bestimmte Alkaloide, Pyrrolizidinalkaloide, cyanogene Glycoside, Furanocumarine und Glykoalkaloide. Die Bezeichnung „sekundärer Pflanzenstoff“ enthält daher keine automatische Aussage über Nutzen, Unbedenklichkeit oder Eignung für eine Supplementierung.

Definition und physiologisch relevante Verbindungen

Bei der wissenschaftlichen Einordnung sekundärer Pflanzenstoffe ist zunächst zwischen einer chemisch eindeutig definierten Einzelverbindung, einer Gruppe strukturell verwandter Substanzen und einem komplex zusammengesetzten pflanzlichen Extrakt zu unterscheiden. Diese Differenzierung ist entscheidend, da chemische Struktur, Stoffwechsel, Bioverfügbarkeit und biologische Zielstrukturen innerhalb einer Stoffgruppe erheblich variieren können.

Die Bezeichnung „Polyphenole“ umfasst beispielsweise mehrere Tausend Verbindungen mit unterschiedlichen physikochemischen Eigenschaften, Resorptionswegen und Wirkmechanismen. Ein für Quercetin, Epigallocatechingallat oder Anthocyane beobachteter Effekt kann daher nicht ohne Weiteres auf sämtliche Polyphenole übertragen werden. Ebenso lassen sich Ergebnisse zu einer isolierten Einzelverbindung nicht unmittelbar auf ein polyphenolreiches Lebensmittel oder ein nicht standardisiertes Pflanzenextrakt übertragen.

Auch die chemische Bindungsform innerhalb des Lebensmittels beeinflusst die Bioverfügbarkeit. Sekundäre Pflanzenstoffe können frei, an Zucker gebunden, verestert, polymerisiert oder an Bestandteile der pflanzlichen Zellwand gekoppelt vorliegen. Ihre Freisetzung und Resorption werden dadurch ebenso bestimmt wie durch die Lebensmittelmatrix, die Zubereitung und die Aktivität von Verdauungsenzymen und intestinaler Mikrobiota. Nach der Aufnahme entstehen durch enzymatische Spaltung, mikrobielle Umwandlung und den menschlichen Stoffwechsel zahlreiche Metaboliten (Stoffwechselprodukte). Die im Blut und in den Geweben tatsächlich vorkommenden Verbindungen unterscheiden sich deshalb häufig deutlich von den ursprünglich mit der Nahrung aufgenommenen Pflanzenstoffen.

Für die Bewertung experimenteller und klinischer Studien müssen zudem Pflanzenart, Sorte, verwendeter Pflanzenteil, Anbau- und Erntebedingungen, Extraktionsverfahren, Standardisierung, Dosierung und chemische Reinheit berücksichtigt werden. Auch Extrakte mit identischer Pflanzenbezeichnung können erheblich unterschiedliche Konzentrationen und Stoffprofile aufweisen. Ergebnisse verschiedener Präparate sind daher nur dann vergleichbar, wenn Zusammensetzung, Gehalt der Leitsubstanzen und Herstellungsverfahren hinreichend charakterisiert sind.

Synthese

Sekundäre Pflanzenstoffe werden von der Pflanze selbst gebildet. Als Ausgangsstoffe dienen einfache Verbindungen aus ihrem grundlegenden Stoffwechsel, beispielsweise Zucker, Fettsäuren und Aminosäuren. Über verschiedene aufeinanderfolgende enzymatische Reaktionen entstehen daraus die zahlreichen sekundären Pflanzenstoffe.

Zu den wichtigsten Bildungswegen gehört der Shikimisäureweg. Über diesen bildet die Pflanze zunächst aromatische Aminosäuren wie Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan. Diese Aminosäuren dienen anschließend als Ausgangsstoffe für zahlreiche Polyphenole, Alkaloide und weitere stickstoffhaltige Verbindungen. Aus Phenylalanin entstehen beispielsweise Phenolsäuren, Flavonoide, Anthocyane, Stilbene und Lignane.

Terpenoide und Carotinoide werden aus kleinen, wiederholt miteinander verbundenen Grundbausteinen aufgebaut. Je nach Anzahl und Anordnung dieser Bausteine entstehen unterschiedliche Stoffgruppen. Zu ihnen gehören unter anderem Monoterpene, Diterpene, Triterpene und Tetraterpene. Die Carotinoide zählen zu den Tetraterpenen.

Andere sekundäre Pflanzenstoffe entstehen aus Aminosäuren. Dazu gehören die Glucosinolate, die vor allem in Kohlgewächsen vorkommen. Schwefelhaltige Verbindungen aus Knoblauch, Zwiebeln und weiteren Lauchgewächsen werden überwiegend aus schwefelhaltigen Aminosäuren gebildet.

Welche sekundären Pflanzenstoffe eine Pflanze bildet und in welcher Menge sie vorkommen, ist teilweise genetisch festgelegt. Zusätzlich beeinflussen Umweltbedingungen die Bildung. Dazu gehören Licht und ultraviolette Strahlung, Temperatur, Wasser- und Nährstoffversorgung, Bodenbeschaffenheit, Schädlingsbefall und Verletzungen der Pflanze. Auch Pflanzenart, Sorte, Pflanzenteil, Reifegrad, Erntezeitpunkt und Lagerung verändern den Gehalt.

Der menschliche Organismus kann die meisten sekundären Pflanzenstoffe nicht selbst herstellen und nimmt sie überwiegend über pflanzliche Lebensmittel auf. Nach der Aufnahme können Verdauungsenzyme, Leberenzyme und die intestinale Mikrobiota (Gesamtheit der Mikroorganismen im Darm) die Verbindungen weiter verändern. Dabei entstehen Metaboliten (Stoffwechselprodukte), deren biologische Wirkung stärker, schwächer oder anders sein kann als die Wirkung des ursprünglich aufgenommenen Pflanzenstoffs.

Resorption, Transport und Verteilung

Die Bioverfügbarkeit sekundärer Pflanzenstoffe unterscheidet sich erheblich zwischen den einzelnen Stoffgruppen. Sie hängt davon ab, wie gut die Verbindungen während der Verdauung aus der Lebensmittelmatrix (Zusammenspiel und Struktur aller Bestandteile eines Lebensmittels) freigesetzt, im Darm aufgenommen und anschließend im Körper umgewandelt werden.

Fettlösliche Verbindungen wie Carotinoide werden gemeinsam mit Nahrungsfetten aufgenommen. Eine geringe Menge Fett in der Mahlzeit sowie Zerkleinern und moderates Erhitzen können ihre Freisetzung und Resorption verbessern. Gleichzeitig können Licht, Sauerstoff, lange Lagerung und intensive Erhitzung empfindliche Pflanzenstoffe abbauen.

Viele Polyphenole werden nur zu einem geringen Teil in ihrer ursprünglichen Form aufgenommen. Ein größerer Anteil gelangt in den Dickdarm und wird dort durch die intestinale Mikrobiota (Gesamtheit der Mikroorganismen im Darm) in kleinere Metaboliten (Stoffwechselprodukte) umgewandelt. Nach der Resorption werden viele Verbindungen zusätzlich in Darmwand und Leber verändert, bevor sie über das Blut zu verschiedenen Geweben transportiert oder über Niere und Galle ausgeschieden werden.

Die individuelle Bioverfügbarkeit wird unter anderem durch die chemische Form des Pflanzenstoffs, die Zusammensetzung der Mahlzeit, die Zubereitung, die Darmfunktion und die intestinale Mikrobiota bestimmt. Daher können bei gleicher Zufuhr erhebliche Unterschiede zwischen einzelnen Personen bestehen.

Funktionen

Sekundäre Pflanzenstoffe wirken nicht als einheitliche Stoffgruppe. Die beschriebenen Effekte unterscheiden sich je nach chemischer Struktur, Konzentration, Metabolit, Gewebe, Expositionsdauer und physiologischem Kontext. Zahlreiche Wirkmechanismen wurden bisher überwiegend experimentell untersucht. Klinische Effekte beim Menschen sind nur für einzelne Verbindungen oder definierte Lebensmittel ausreichend belegt.

Die frühere Einordnung sekundärer Pflanzenstoffe als vorwiegend direkte Antioxidantien greift zu kurz. Viele Polyphenole erreichen im menschlichen Plasma und Gewebe nur Konzentrationen im nano- bis niedrigen mikromolaren Bereich. Diese Konzentrationen liegen häufig deutlich unter denjenigen, die in Zellkulturversuchen für eine direkte Radikalfängereigenschaft erforderlich sind. Zudem werden die freien Ausgangsverbindungen nach der Resorption rasch metabolisiert.

Wahrscheinlicher ist, dass zahlreiche Pflanzenstoffe als Signalmoleküle oder milde zelluläre Stressoren wirken. Sie können adaptive Schutzmechanismen aktivieren, ohne selbst in hohen Konzentrationen im Gewebe vorzuliegen. Dieses Prinzip wird als Hormesis bezeichnet, also als Aktivierung zellulärer Anpassungsreaktionen durch einen niedrig dosierten Reiz.

Zu den wissenschaftlich untersuchten Wirkbereichen gehören insbesondere:

• Aktivierung körpereigener Schutzsysteme gegen oxidativen Stress
• Modulation entzündungsfördernder und entzündungshemmender Prozesse
• Beeinflussung von Zellwachstum, Zelldifferenzierung und programmiertem Zelltod
• Regulation des Fett- und Glucosestoffwechsels
• Unterstützung der Schleimhautabwehr und der intestinalen Barrierefunktion (Schutz- und Kontrollfunktion der Darmwand)
• Bindung an Hormonrezeptoren, insbesondere durch bestimmte Phytoöstrogene
• Beeinflussung der Bildung und des Abbaus von Entzündungsmediatoren
• Modulation von Enzymen und Transportproteinen, die am Arzneimittelstoffwechsel beteiligt sind

Welche dieser Wirkungen tatsächlich relevant ist, hängt von der jeweiligen Verbindung, ihrer Dosis, ihrer Bioverfügbarkeit und dem Zielgewebe ab. Viele Mechanismen sind bislang vor allem experimentell nachgewiesen. Ihre klinische Bedeutung beim Menschen ist nicht für alle sekundären Pflanzenstoffe abschließend geklärt.

Carotinoide können physikalisch und chemisch mit reaktiven Sauerstoffspezies interagieren. Einige Carotinoide besitzen zusätzlich Provitamin-A-Aktivität und können enzymatisch zu Retinoiden umgewandelt werden. Andere übernehmen spezifische Funktionen in Geweben. Lutein und Zeaxanthin absorbieren kurzwelliges Licht und sind Bestandteile des Makulapigments.

Glucosinolate werden nach Zerstörung pflanzlicher Zellen durch das Enzym Myrosinase oder durch mikrobielle Enzyme zu Isothiocyanaten, Nitrilen und Indolverbindungen umgewandelt. Art und Menge der entstehenden Produkte hängen von der Pflanzenart, der Zubereitung, der Enzymaktivität und dem Darmmikrobiom ab. Isothiocyanate können unter anderem Enzyme der zellulären Stressantwort und des Fremdstoffmetabolismus modulieren.

Phytosterine ähneln strukturell dem Cholesterin. Sie konkurrieren im Darmlumen mit Cholesterin um die Einlagerung in gemischte Mizellen und vermindern dadurch dessen intestinale Resorption. Die systemische Aufnahme von Phytosterinen bleibt normalerweise gering, da spezifische Transportproteine einen großen Teil wieder in das Darmlumen oder über die Galle ausscheiden.

Einige sekundäre Pflanzenstoffe besitzen antimikrobielle Eigenschaften. Diese können sich gegen Bakterien, Pilze oder Viren richten, sind jedoch stark konzentrationsabhängig. Bei Aufnahme über Lebensmittel ist häufig eher von einer Modulation mikrobieller Gemeinschaften als von einer direkten antimikrobiellen Therapie auszugehen.

Die Wechselwirkung mit der intestinalen Mikrobiota ist bidirektional. Mikroorganismen verändern sekundäre Pflanzenstoffe und erzeugen neue Metaboliten. Umgekehrt können Pflanzenstoffe und deren Metaboliten Wachstum, Stoffwechselaktivität und ökologische Zusammensetzung der Mikrobiota beeinflussen. Die klinische Bedeutung einzelner Veränderungen ist jedoch häufig noch nicht abschließend geklärt.

Für eine pflanzenbetonte Ernährung zeigen epidemiologische Untersuchungen konsistente Zusammenhänge mit einem geringeren Risiko zahlreicher nichtübertragbarer Erkrankungen. Daraus lässt sich jedoch nicht ableiten, dass hochdosierte isolierte Pflanzenstoffe dieselben Effekte erzielen. Die gesundheitliche Wirkung pflanzlicher Lebensmittel beruht wahrscheinlich auf dem Zusammenwirken von sekundären Pflanzenstoffen, Ballaststoffen, Vitaminen, Mineralstoffen, ungesättigten Fettsäuren, Proteinbestandteilen und der Lebensmittelstruktur.

Mangelsymptome

Für sekundäre Pflanzenstoffe sind keine spezifischen Mangelerkrankungen definiert. Es bestehen keine allgemein anerkannten klinischen Grenzwerte, anhand derer ein Mangel diagnostiziert werden könnte. Eine geringe Aufnahme einzelner Pflanzenstoffe führt daher nicht zu einem klar abgrenzbaren Mangelsyndrom wie bei Vitamin- oder Mineralstoffmangel.

Eine dauerhaft geringe Zufuhr sekundärer Pflanzenstoffe weist häufig auf einen niedrigen Verzehr von Gemüse, Obst, Hülsenfrüchten, Nüssen, Samen und Vollkornprodukten hin. Damit verbunden ist meist zugleich eine geringere Zufuhr von Ballaststoffen, Vitaminen, Mineralstoffen und weiteren bioaktiven Lebensmittelbestandteilen. Gesundheitliche Nachteile lassen sich daher nicht isoliert dem Fehlen eines einzelnen Pflanzenstoffs zuordnen.

Plasma- oder Urinkonzentrationen einzelner Verbindungen können die kurzfristige Aufnahme abbilden, eignen sich jedoch nur eingeschränkt zur Beurteilung einer langfristigen Versorgung. Sie werden durch den Zeitpunkt der letzten Mahlzeit, die Bioverfügbarkeit, den Stoffwechsel, die Nierenfunktion und die individuelle Mikrobiota beeinflusst.

Risikogruppen

Von einer niedrigen Zufuhr sekundärer Pflanzenstoffe sind vor allem Personen betroffen, deren Ernährung dauerhaft arm an pflanzlichen Lebensmitteln oder stark einseitig zusammengesetzt ist. Die klinische Relevanz ergibt sich dabei weniger aus dem Fehlen einer isolierten Verbindung als aus der eingeschränkten Vielfalt und Qualität der gesamten Ernährung.

Mögliche Risikokonstellationen sind:

• Stark fleisch- und hochverarbeitete Ernährung mit geringem Verzehr von Gemüse, Obst, Hülsenfrüchten und Vollkornprodukten
• Restriktive Diäten und ausgeprägte Lebensmittelselektion
• Kau- und Schluckstörungen, die den Verzehr fester pflanzlicher Lebensmittel erschweren
• Chronische gastrointestinale Erkrankungen mit eingeschränkter Nahrungsmittelauswahl oder Resorption
• Kurzdarmsyndrom (unzureichende Resorptionsfläche nach ausgedehnter Dünndarmentfernung), intestinale Insuffizienz und schwere Malabsorption
• Exokrine Pankreasinsuffizienz (unzureichende Bildung oder Abgabe von Verdauungsenzymen der Bauchspeicheldrüse) mit gestörter Fettverdauung und verminderter Aufnahme lipophiler Verbindungen
• Gastrointestinale oder adipositaschirurgische Eingriffe mit veränderter Nahrungspassage, Verdauung oder Resorptionsfläche
• Multimorbidität (gleichzeitiges Vorliegen mehrerer chronischer Erkrankungen), Gebrechlichkeit und eingeschränkte Selbstversorgung
• Enterale Ernährung (Sondennahrung), wenn die verwendete Sondennahrung nur ein begrenztes Spektrum pflanzlicher bioaktiver Verbindungen enthält
• Parenterale Ernährung (Zufuhr von Nährstoffen unter Umgehung des Magen-Darm-Trakts direkt über die Vene), bei der sekundäre Pflanzenstoffe üblicherweise nicht Bestandteil der intravenösen Nährstoffzufuhr sind

Für diese Personengruppen existieren keine allgemein anerkannten Zielwerte für einzelne sekundäre Pflanzenstoffe. Eine isolierte Supplementierung ist daher nicht automatisch indiziert. Vorrangig sind die klinische Beurteilung der Ernährungssituation, die Sicherstellung der Energie- und Nährstoffversorgung sowie eine möglichst vielfältige, verträgliche Lebensmittelauswahl.

Nebenwirkungen

Bei Verzehr üblicher Mengen traditioneller pflanzlicher Lebensmittel sind die meisten ernährungsphysiologisch relevanten sekundären Pflanzenstoffe gut verträglich. Diese Einschätzung darf jedoch nicht auf isolierte Substanzen, hochkonzentrierte Extrakte oder pharmakologisch wirksame Zubereitungen übertragen werden.

Die Dosis-Wirkungs-Beziehung kann nicht linear sein. Niedrige, lebensmittelübliche Konzentrationen können adaptive oder regulatorische Effekte auslösen, während hohe Konzentrationen Enzyme hemmen, Membranen schädigen, prooxidativ wirken oder die Aufnahme anderer Nährstoffe beeinträchtigen können.

Mögliche unerwünschte Wirkungen umfassen:

• Gastrointestinale Beschwerden wie Übelkeit, Bauchschmerzen, Blähungen oder Diarrhoe (Durchfall)
• Beeinträchtigungen der Resorption von Eisen, Zink oder anderen Mineralstoffen durch hohe Konzentrationen bestimmter Polyphenole oder weiterer bindender Substanzen
• Hormonähnliche Wirkungen hochdosierter Phytoöstrogene
• Beeinflussung der Schilddrüsenfunktion durch sehr hohe Mengen bestimmter Glucosinolat-Abbauprodukte bei gleichzeitig unzureichender Jodversorgung
• Lebertoxische oder nephrotoxische Wirkungen einzelner hochdosierter Extrakte
• Prooxidative Effekte bei hohen Konzentrationen und ungünstigen Stoffwechselbedingungen
• Allergische oder pseudoallergische Reaktionen
• Veränderungen der Blutgerinnung, des Blutdrucks oder des Glucosestoffwechsels

Besondere Vorsicht ist bei Produkten geboten, deren genaue chemische Zusammensetzung nicht standardisiert ist. Pflanzenextrakte können neben den gewünschten Verbindungen weitere pharmakologisch aktive oder toxische Bestandteile enthalten. Zusätzlich sind Verunreinigungen, fehlerhafte Deklarationen, Schwermetalle, Pflanzenschutzmittelrückstände oder Beimischungen nicht deklarierter Arzneistoffe möglich.

Interaktionen (Wechselwirkungen)

Sekundäre Pflanzenstoffe können mit Arzneimitteln, Mikronährstoffen und anderen Lebensmittelbestandteilen interagieren. Klinisch relevante Wechselwirkungen beruhen auf pharmakokinetischen Mechanismen, die Aufnahme, Verteilung, Metabolismus oder Ausscheidung eines Arzneimittels verändern, oder auf pharmakodynamischen Mechanismen, bei denen sich biologische Wirkungen addieren oder gegenseitig abschwächen.

Furanocumarine aus Grapefruit können bestimmte Enzyme des Cytochrom-P450-Systems und intestinale Transportproteine beeinflussen. Dadurch kann die systemische Verfügbarkeit einzelner Arzneimittel erhöht oder vermindert werden. Die klinische Bedeutung hängt vom betroffenen Arzneimittel, dessen therapeutischer Breite, der konsumierten Menge und der individuellen Enzymaktivität ab.

Pharmakodynamische Interaktionen sind unter anderem bei Pflanzenstoffen mit gerinnungshemmenden, blutdrucksenkenden, blutzuckersenkenden, sedierenden (beruhigenden) oder immunmodulierenden Eigenschaften möglich. Besondere Vorsicht ist bei Arzneimitteln mit enger therapeutischer Breite, Antikoagulanzien (Blutverdünner), Immunsuppressiva, Zytostatika (Arzneimittel, die das Wachstum und die Teilung von Zellen hemmen und vor allem in der Krebstherapie eingesetzt werden), Antiepileptika und bestimmten Psychopharmaka erforderlich.

Auch Interaktionen mit Mikronährstoffen sind relevant. Polyphenole können Nicht-Häm-Eisen im Darmlumen binden und dessen Aufnahme vermindern. Phytosterine können bei hoher Zufuhr die Plasmakonzentrationen einzelner Carotinoide geringfügig senken. Antinutritive Verbindungen können die Bioverfügbarkeit von Mineralstoffen oder Proteinen beeinflussen. Zubereitungsverfahren wie Einweichen, Keimen, Fermentieren und Erhitzen können einen Teil dieser Effekte reduzieren.

Versorgungssituation

Für sekundäre Pflanzenstoffe bestehen keine umfassenden nationalen Referenzwerte. Die Versorgung kann daher nicht analog zur Versorgung mit Vitaminen oder Mineralstoffen anhand einer empfohlenen Zufuhrmenge beurteilt werden.

Die in Ernährungsstudien ermittelte Aufnahme ist mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. Der Gehalt sekundärer Pflanzenstoffe variiert nach Sorte, Reifegrad, Anbau, Lagerung und Zubereitung. Lebensmitteldatenbanken erfassen häufig nur ausgewählte Verbindungen. Zudem ist die Analyse komplexer Pflanzenstoffe methodisch anspruchsvoll, und unterschiedliche Messverfahren können zu abweichenden Ergebnissen führen.

Als indirekter Marker kann die Vielfalt pflanzlicher Lebensmittel herangezogen werden. Eine abwechslungsreiche Ernährung mit unterschiedlichen Gemüse- und Obstarten, Hülsenfrüchten, Vollkornprodukten, Nüssen, Samen, Kräutern und Gewürzen erhöht die Wahrscheinlichkeit, ein breites Spektrum sekundärer Pflanzenstoffe aufzunehmen.

Die bloße Menge des Pflanzenverzehrs bildet die Exposition jedoch nur unvollständig ab. Unterschiedliche Pflanzenfamilien besitzen charakteristische Stoffprofile. Kreuzblütler liefern beispielsweise Glucosinolate, Lauchgewächse schwefelhaltige Verbindungen, rote und violette Früchte Anthocyane und Tomaten vor allem Lycopin.

Sicherheitsbewertung

Die Sicherheitsbewertung sekundärer Pflanzenstoffe muss substanz-, dosis- und produktbezogen erfolgen. Für die meisten Verbindungen existieren keine tolerierbaren oberen Zufuhrmengen. Das Fehlen eines festgelegten Höchstwerts ist nicht mit einem Nachweis unbegrenzter Sicherheit gleichzusetzen. Häufig fehlen ausreichend hochwertige Daten, um einen belastbaren Grenzwert abzuleiten.

Bei der Bewertung sind folgende Aspekte zu berücksichtigen:

• Chemische Identität und Reinheit der Verbindung
• Konzentration und Standardisierung des Präparats
• Täglich zugeführte Dosis
• Dauer und Häufigkeit der Einnahme
• Bioverfügbarkeit und der präsystemische Metabolismus
• Mögliche Kumulation (Anreicherung) in Geweben
• Leber- und Nierenfunktion
• Komorbiditäten (Begleiterkrankungen) und Multimorbidität
• Schwangerschaft, Stillzeit, Kindheit und höheres Lebensalter
• Begleitmedikationen und mögliche Interaktionen
• Die Qualität der toxikologischen und klinischen Daten

Lebensmittelübliche Mengen können in der Regel anders bewertet werden als isolierte oder hochkonzentrierte Präparate. Innerhalb einer natürlichen Lebensmittelmatrix werden zahlreiche Verbindungen gemeinsam aufgenommen, häufig in niedrigeren Konzentrationen und mit begrenzter Bioverfügbarkeit. Extrakte können dagegen Konzentrationen erreichen, die über eine übliche Ernährung nicht oder nur schwer erzielt werden können.

Auch eine vermeintlich antioxidative Wirkung ist kein ausreichender Sicherheitsnachweis. Redoxaktive Verbindungen können abhängig von Konzentration, Sauerstoffpartialdruck, Metallionen und zellulärem Milieu antioxidativ oder prooxidativ wirken. Experimentelle Wirksamkeit und klinische Sicherheit müssen deshalb getrennt beurteilt werden.

Zufuhr

Für die meisten sekundären Pflanzenstoffe bestehen keine verbindlichen Empfehlungen für eine tägliche Einzelzufuhr. Ernährungsempfehlungen beziehen sich daher auf Lebensmittelgruppen und Ernährungsmuster. Vorrangig ist eine vielfältige pflanzenbetonte Ernährung und nicht die möglichst hohe Aufnahme einer einzelnen isolierten Verbindung.

Eine große Pflanzenvielfalt ermöglicht die Aufnahme unterschiedlicher chemischer Stoffgruppen. Dabei ist nicht erforderlich, jedes pflanzliche Lebensmittel roh zu verzehren. Rohkost und erhitzte Lebensmittel ergänzen sich. Während Hitze bestimmte empfindliche Verbindungen abbauen kann, verbessert sie bei anderen Stoffen durch Auflösung der Zellstrukturen die Biozugänglichkeit.

Die Wirkung eines sekundären Pflanzenstoffs kann zudem von der Zusammensetzung der Mahlzeit abhängen. Fett verbessert die Aufnahme lipophiler Carotinoide. Fermentation kann Bindungsformen verändern und neue Metaboliten erzeugen. Zerkleinern aktiviert bei Kreuzblütlern die Myrosinase und beeinflusst die Bildung von Glucosinolat-Abbauprodukten.

Hochdosierte Nahrungsergänzungsmittel sind nicht als gleichwertiger Ersatz für Gemüse, Obst oder andere pflanzliche Lebensmittel anzusehen. Sie enthalten meist nur eine begrenzte Auswahl von Substanzen, weisen eine veränderte Bioverfügbarkeit auf und bilden die komplexe Lebensmittelmatrix nicht ab.

Lebensmittel

Sekundäre Pflanzenstoffe kommen in nahezu allen pflanzlichen Lebensmitteln vor. Art und Konzentration unterscheiden sich erheblich nach Pflanzenart, Sorte und Pflanzenteil. Hohe Konzentrationen finden sich häufig in Schalen, äußeren Blättern, Samen und oberflächennahen Gewebeschichten, da diese Bereiche besonders stark Umweltfaktoren, ultravioletter Strahlung und Krankheitserregern ausgesetzt sind.

Wichtige Lebensmittelgruppen sind:

• Gemüse einschließlich Kohl-, Lauch-, Blatt- und Wurzelgemüse.
• Obst, insbesondere Beeren, Äpfel, Zitrusfrüchte, Trauben und Steinobst.
• Hülsenfrüchte wie Bohnen, Linsen, Erbsen, Kichererbsen und Sojabohnen.
• Vollkorngetreide und daraus hergestellte Produkte.
• Nüsse und Samen.
• Kräuter und Gewürze.
• Tee, Kaffee und Kakao.
• Pflanzenöle und weitere pflanzliche Fettquellen.

Verarbeitung und Zubereitung können Gehalt, chemische Form und Bioverfügbarkeit verändern. Waschen, Schälen und Entfernen äußerer Blätter können den Gehalt einzelner Verbindungen vermindern. Mechanisches Zerkleinern kann Enzyme und Substrate zusammenbringen und dadurch neue bioaktive Abbauprodukte erzeugen. Kochen kann Enzyme inaktivieren, gleichzeitig aber Zellstrukturen aufschließen und die Freisetzung lipophiler Verbindungen verbessern.

Fermentation verändert sekundäre Pflanzenstoffe durch mikrobielle Enzyme. Dabei können komplexe Verbindungen abgebaut, Glycoside gespalten oder neue Metaboliten gebildet werden. Auch Lagerung, Licht, Sauerstoff und Temperatur beeinflussen die Stabilität.

Die Beurteilung eines Lebensmittels sollte nicht ausschließlich anhand des absoluten Gehalts eines einzelnen Pflanzenstoffs erfolgen. Portionsgröße, Verzehrshäufigkeit, Lebensmittelmatrix, Zubereitung und individuelle Bioverfügbarkeit bestimmen, welchen Beitrag ein Lebensmittel tatsächlich zur Exposition leistet.

Sekundäre Pflanzenstoffe im DocMedicus Vitalstoff-Lexikon

Das DocMedicus Vitalstoff-Lexikon bietet vertiefende Informationen zu Definition, Synthese, Resorption, Funktionen, Mangelsymptomen, Risikogruppen, Nebenwirkungen, Interaktionen, Versorgungssituation, Sicherheitsbewertung, Zufuhr und Lebensmittelquellen sekundärer Pflanzenstoffe.

Die Einzelbeiträge zu Carotinoiden, Polyphenolen und weiteren Stoffgruppen finden sich im DocMedicus Vitalstoff-Lexikon – Sekundäre Pflanzenstoffe.