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Ballast mit erstaunlicher Wirkung

PHARMAZIE

 

KOHLENHYDRATE

Ballast mit erstaunlicher Wirkung

von Gunter Metz, Blaubeuren

Nicht nutritive Kohlenhydrate bietet die pflanzliche Nahrung reichlich. Ballaststoffe und Phytinsäure sind die bekanntesten. Aber auch ausgefallenere Substanzen wie Glucarate oder Oligogalacturonsäuren geraten zunehmend ins Rampenlicht.

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Die Hauptmasse der pflanzlichen Aufbaumaterie entfällt auf die Kohlenhydrate: Sie spielen eine zentrale Rolle als Gerüst- und Speicherstoffe, Primärmetaboliten und Heteroside mit spezielleren Eigenschaften.

Der Wert der Ballaststoffe wurde früh erkannt. Sie könnten also als Phytamine der ersten Stunde gelten. Ihr Brennwert ist zwar unbedeutend, sie übernehmen aber im Verdauungstrakt wichtige Aufgaben. Ihren Schutzmechanismus entfalten die Ballaststoffe gezielt an der Eingangspforte von Resorption und Metabolisierung.

Fermentierbar oder nicht?

Das US-amerikanische Expert Panel of Dietary Fiber definiert Ballaststoffe als exogene Pflanzenbestandteile der Nahrung, die gegen Verdauung durch menschliche Enzyme resistent sind. Dazu zählen nicht stärkehaltige Polysaccharide wie Zellulose, Hemizellulose, Pektin, Gummi und Schleimprodukte, ebenso Nichtpolysaccharide wie Lignine.

Die meisten Ballaststoffe sind nicht wasserlöslich. Wichtiger für ihre Eigenschaften sind jedoch weniger Kriterien der Löslichkeit, als vielmehr die Fermentierbarkeit durch Colonbakterien. Beispielsweise sind Pektin, Haferkleie oder Guargummi in hohem Maß fermentierbar, Zellulose oder Weizenkleie aber kaum.

Es ist ein Manko der oben genannten Definition, dass die Fermentierbarkeit nicht berücksichtigt wurde. Ballaststoff ist aber nicht gleich Ballaststoff, wie dies nivellierend oft dargestellt wird.

Die Fermentierbarkeit führt zu unterschiedlichen Effekten, die von der Zusammensetzung der Ballaststoffe in der Nahrung ebenso bestimmt werden wie von deren Herkunft. Gerade diese Faktoren einer bereits chemisch sehr heterogenen Gruppe machen die Beurteilung des protektiven Effekts in Studien kompliziert.

Widersprüchliche Effekte

Für den antikarzinogenen Mechanismus der Ballaststoffe gibt es verschiedene plausible Thesen. Zu den Hauptwirkungen zählen die Bindung von Karzinogenen und Veränderungen des enterohepatischen Kreislaufs von Metaboliten.

Ein wichtiges Merkmal ist dabei der Volumeneffekt: Die Stuhlmenge wächst, die Gallensäuren- und Karzinogenkonzentrationen sinken durch Verdünnung und mehr Fett- und Gallensäuren werden durch freigesetztes Calcium gebunden.

Im Tierexperiment zeigen hohe Ballaststoffanteile im Futter einen dualen Effekt auf die Karzinogenese: Einmal einen protektiven Einfluss, der der Verdünnung von Karzinogenen und Promotoren entspricht, zum anderen eine fördernde Wirkung durch Irritation der Darmoberfläche, die durch erhöhte Zellteilungsrate die Karzinogenese favorisiert.

Dieser duale Effekt wird hauptsächlich von Art und Herkunft der Ballaststoffe bestimmt. So konnte gezeigt werden, dass Zellulose und Weizenkleie die Gallensäuren-Konzentration senken, Mais- und Haferkleie dagegen die Konzentration erhöhen. Auch bezüglich des Karzinogens und der Applikation bestehen experimentell gravierende Abhängigkeiten.

Bei Ratten, die Weizenkleie und karzinogene Substanzen erhielten, wurde die Tumorinzidenz im Colon nicht beeinflusst. Verabreichte man den Tieren jedoch die Kleie erst nach der Gabe von Karzinogenen, änderte sich die Inzidenz. Auch bei nitrosierenden Karzinogenen, die keine metabolische Aktivierung benötigen, zeigten verschiedene Ballaststoffe erhebliche Wirkungsunterschiede. Im Vergleich zu Zellulose und Weizenkleie erhöhten Ballaststoffe aus der Luzernart Alfalfa die Tumorinzidenz im Colon. Antikarzinogene Effekte zeigten dagegen Weizenkleie und Faserstoffe aus Zitrusfrüchten, allerdings bei Gabe eines anderen Karzinogens (1).

In weiteren Experimenten an Ratten wurde die Entwicklung von Colonneoplasmen und die Tumorzahl durch Zellulose signifikant gesenkt, aber nicht von Pektin. Auch Lignin wirkte stärker antikarzinogen als Zellulose.

Fermentierbare Faserstoffe besitzen einige Vorteile: So setzen sie durch bakterielle Fermentation kurzkettige Fettsäuren frei. Butyrat selbst wirkt antineoplastisch. Zudem steigt der pH-Wert, die intestinale Funktion wird verbessert, Entzündungen vorgebeugt und die Heilung stimuliert (2).

Vollkornprodukte sind beste Lieferanten

Hohe Ballaststoffgehalte sind in Gemüse, Früchten, Nüssen, Samen und vor allem in unraffinierten Getreideprodukten enthalten. Bei der Herstellung von Getreidemehl wird beim Mahlprozess die Kleie, also die Frucht- und Samenschale, sowie die eiweißreiche Aleuronschicht abgetrennt. Sie enthält etwa 63 Prozent Kohlenhydrate, wovon mehr als 80 Prozent auf Pentosane, Hemizellulosen und Zellulose entfallen.

Unter den Kleiesorten hat sich Weizenkleie als Diätetikum und Zusatz zur ballastarmen Kost etabliert, ebenfalls zu kalorienarmen Kuren. Auf Grund des bakteriellen Abbaus der Pentosane treten anfangs unerwünschte Nebenwirkungen wie Meteorismus und krampfartige Schmerzen auf, die jedoch nach wenigen Tagen verschwinden.

Kleiekuren sind zur Krebsprävention wenig geeignet. Optimal ist dagegen der tägliche Verzehr möglichst unterschiedlicher Ballaststofflieferanten. Damit steht nicht nur das komplette Wirkspektrum zur Verfügung, auch ungünstige Eigenschaften einiger Vertreter werden kompensiert. Mit einer ausgewogenen ballastreichen Ernährung lassen sich auch erhöhte Cholesterolspiegel senken.

Klinische Effekte sehr variabel

Völker, die viele Ballaststoffe konsumieren, erkranken seltener an Colonkrebs als solche, die sich faserstoffarm mit raffinierten Kohlenhydraten ernähren. Diese epidemiologischen Beobachtungen gelten nicht allein für Vegetarier, sie wurden auch weltweit für Bevölkerungsgruppen erhoben, die sehr fettreich essen, gleichzeitig aber viel Vollkornprodukte zu sich nehmen.

Die klinischen Daten sind jedoch recht inhomogen. Einen Risikoschutz vor Colonkrebs zeigten neun von dreizehn Fallkontroll-Studien, davon fielen fünf deutlich aus. Zwei Studien ergaben keine Effekte und zwei deuteten sogar auf ein erhöhtes Risiko (3). Eine weitere Metaanalyse ergab beim Vergleich der Gruppen mit höchster und niedrigster Ballaststoffaufnahme eine Risikohalbierung (4).

Eine Langzeitstudie über sechs Jahre an Frauen deutet eindeutig auf einen Risikoschutz durch Ballaststoffe aus Früchten hin, jedoch nicht für solche anderer Herkunft (5). Auf Krebsarten außerhalb des Gastrointestinaltrakts scheint der Effekt der Ballaststoffe weniger ausgeprägt. In einer Metaanalyse sank das Brustkrebsrisiko moderat um 15 Prozent (6). Jedoch könnten Frauen ihr Risiko für koronare Herzkrankheiten um 37 Prozent mindern, vorausgesetzt, sie nehmen täglich 10 g Ballaststoffe zu sich und zwar hauptsächlich über Cerealien (7).

Von Ballaststoffen profitieren auch Menschen die unter Colitis ulcerosa leiden. Hierbei hat sich die Gabe einer Kombination aus resistenter Stärke mit Flavonoiden wie Rutin bewährt. Der so erhöhte Butyratspiegel wirkt protektiv auf chronische Darmentzündungen. Der präbiotische Effekt der Butyrat- und Laktatbildner unterdrückt gleichzeitig das Wachstum pathogener Darmbakterien.

Trotz der unterschiedlichen Studienergebnisse spricht mehr dafür, dass Ballaststoffe gesundheitlich von Nutzen sind und vor Krebs im Magen-Darmtrakt schützen können. Daher sollte der tägliche Speiseplan Vollkornprodukte und Cerealien, viel Gemüse und Früchte, ebenso Nüsse und Samen enthalten. Die Verwendung von Vollkornmehl statt weißer Sorten ist ein erster wichtiger Schritt.

Problemfall Phytinsäure

Eine Nutzenbetrachtung der Ballaststoffe wäre ohne Berücksichtigung der Phytinsäure unvollständig. Die Phytinsäure ist der Hexaphosphatester von meso-Inosit und ein vielseitiger Speicherstoff in der Pflanze. Als Alkali- oder Erdalkalisalz ist die Substanz weit verbreitet, vor allem in allen Getreidesorten, Leguminosen und Ölsaaten.

Soja und Vollkorngetreide enthalten etwa 1,4 Prozent Phytinsäure, Leinsamen doppelt so viel. Höhere Konzentrationen von bis zu 7 Prozent findet man in Kleie; Weißbrot oder Mehl kommt nur auf etwa 0,03 Prozent. Wer sich ovo-lacto-vegetabil ernährt, nimmt täglich bereits 2,5 g Phytat auf. Mischkost enthält etwa die Hälfte.

Bisher galt die Phytinsäure als antinutritiver Faktor, da sie eine Reihe unerwünschter Wirkungen besitzt (8). Die Säure beeinträchtigt den Mineralstoffmetabolismus erheblich und verhindert die Aufnahme von Calcium und Magnesium, aber auch von Zink und Eisen. Bereits 25 g Weizenkleie senken signifikant die Calciumresorption (9). Bei älteren Menschen und Personen mit erhöhtem Osteoporoserisiko ist daher eine ballaststoffreiche Kost nicht unproblematisch und eine begleitende Mineralstoffsubstitution zwingend erforderlich.

Phytinsäure hat auch gute Seiten

Neuerdings mehren sich die Stimmen, dass Phytinsäure auch protektive Funktionen erfüllt. Ein nützlicher Effekt von Calciumphytat ist die Komplexierung von Schwermetallen wie Blei. Da pflanzliche Produkte mit Schwermetallen belastet sein können, wirkt phytatreiche Kost entgiftend und protektiv.

Experimente zeigen ferner, dass Phytinsäure die Lipidperoxidation mindert und so der Atherosklerose vorbeugen könnte. Auch bei chemisch induziertem Colonkrebs ist sie wirksam und reduziert Häufigkeit und Größe der Tumoren. Spekulativ bleibt jedoch, ob dieser Effekt durch Chelatisierung von Eisen oder eine gehemmte Zellteilung zustande kommt.

Ein Vergleich der epidemiologischen Daten zu Phytinsäure beziehungsweise Ballaststoffen und der Entstehung von Colonkrebs spricht für die Phytinsäure. Es scheint daher gut möglich, dass manche Erfolge fälschlicherweise den Ballaststoffen zugeordnet werden, die eigentlich den Phytaten zukommen.

Glucarsäure, ein ungewöhnliches Phytamin

Die Glucarsäure ist ein nicht toxisches, natürliches Zuckerderivat. Offensichtlich fungiert sie als Fertilizer und ist daher in Früchten und Gemüse weitverbreitet. Die Substanz kommt unter anderem in Bohnensprossen, Kreuzdorngewächsen, Trauben sowie Äpfeln und der Grapefruit vor.

Glucarsäure entstammt einem Nebenarm der Ascorbinsäuresynthese. Technisch hergestellte Glucarsäure wird auch als Zuckersäure bezeichnet, ihre Salze und Ester als Saccharate. Ihre Eigenschaften als Komplexbildner werden bereits in der Diagnostik genutzt, beispielsweise bei der Szintigraphie mit Technetium bei Myocardinfarkt oder Brustkrebs. Auch topisch appliziert man Glucarsäure gegen Entzündungen und Faltenbildung.

Mehr als nur ein Glucuronidasehemmer

Die Glucarsäure hemmt potent die b-Glucuronidase und verhindert die Rückgiftung von Karzinogenglucuroniden durch Hydrolyse. Wirkprinzip ist nicht die freie Säure, sondern ausschließlich deren 1,4-Lacton, das im Magen gebildet wird.

An Ratten konnte gezeigt werden, dass das Lacton gut resorbiert wird, mit b-Glucuronidase relativ stabile Komplexe bildet und daraus wieder als Säure freigesetzt wird. Die Ausscheidung erfolgt hauptsächlich im Urin als Säure, aber auch als Lacton (10).

Beim Nager wirkt Glucarsäure chemopräventiv auf die Tumorbildung in Brust, Colon, Lunge und Haut (11). Außer der Glucuronidasehemmung scheinen noch weitere Mechanismen eine Rolle zu spielen. Dazu zählt die systemische Regulation der Cholesterol- und Steroidsynthese, möglicherweise auch der DNA-Synthese und der Zellproliferation während der Karzinogenese. Diese Erkenntnisse machen die Glucarsäure neuerdings für die Krebsforschung interessant, vor allem weil die Substanz nicht toxisch wirkt.

Kohlenhydrate als Antibiotikaersatz

Karotten, Äpfeln, Heidel- und Preiselbeeren können Durchfälle bereits nach zwei Tagen stoppen. Diese Hausmittel sind altbewährt. Man wusste auch, dass sie nicht roh oder frisch sondern erst nach weiterer Behandlung wie Kochen, Reiben oder Einmachen wirken.

Seit 1908 gehört beispielsweise die Moro'sche Karottensuppe bei Kindern mit akutem Durchfall zum Mittel der ersten Wahl. Erst seit wenigen Jahren ist bekannt, wie Bakterien oder Viren im Darmtrakt Durchfall erzeugen. Diese Erkenntnisse halfen auch das erstaunliche Wirkprinzip der alten Hausmittel zu entschlüsseln.

Bakterien und Viren wie Rotaviren erzeugen Durchfall indem sie Toxine freisetzen. Dazu müssen die Erreger jedoch zunächst an Darmrezeptoren andocken. Ohne diese Adhärenz bleibt auch E. coli ein harmloser Keim. Für dieses Andocken benötigen die Bakterien einige wenige Haftmoleküle am sogenannten GAL-1-4-GAL-Rezeptor, deren Besetzung dann in die Toxinausschüttung mündet.

Diesen Rezeptor können spezielle Oligogalacturonsäuren besetzen und so bereits in Konzentrationen von 0,005 Prozent Bakterien vollständig abblocken. Die Moro'sche Karottensuppe enthält solche Oligogalacturonsäuren, die aus polymeren Vorstufen während der Vorbehandlung gebildet werden. Auch die Muttermilch enthält ähnliche Zuckerderivate wie Di- und Trisaccharide, die den Säugling vor Infektionen schützen.

Dieses wegweisende Forschungsergebnis hat erhebliche Konsequenzen und Perspektiven, zumal die Oligogalacturonsäuren untoxisch und gut verträglich sind. Sie könnten Antibiotika künftig auch bei der Aufzucht von Masttieren überflüssig machen oder bei der Sondenernährung von Intensivpatienten, bei Reisediarrhöe sowie in der Pädiatrie und Geriatrie zum Einsatz kommen.

 

 

Nahrung als Medizin Die Phytamine können nicht nur mit modernen Therapeutika mithalten, sondern diese eventuell auch ganz ersetzen. Das zeigt das Beispiel der Oligogalacturonsäuren. Die Wirkprinzipien vieler Hausmittel und Nahrungsstoffe sind allerdings noch nicht entschlüsselt.

Zweifelsfrei machen Phytamine die Nahrung zur Medizin. Gute Ernährung wie mediterrane Kost oder fernöstliche Küche sind der wichtigste Schritt zum Erhalt der Gesundheit und zur Vorbeugung typischer Zivilisationskrankheiten. Dazu ist die "Fünf-am-Tag"-Regel ein guter Einstieg. Gezielt Krankheiten vorbeugen ist letztlich nur eine Frage des guten Geschmacks - nicht mehr.

 

Die Moro'sche Karottensuppe 500 g geschälte Karotten werden in einem Liter Wasser ein bis eineinhalb Stunden gekocht. Anschließend siebt man die Masse durch oder püriert sie im Mixer. Dann wird das Volumen mit Wasser erneut auf einen Liter ergänzt. Es fehlen noch 3 g Kochsalz (ein gestrichener Kaffeelöffel) und fertig ist die Suppe.

 

Literatur

(1) Fiala, E. S., Reddy, B. S., Weisburger, J. H., Naturally occuring anticarcinogenic substances in foodstuffs. Ann. Rev. Nutr. 5 (1985) 295 - 321.
(2) Hickman, M. A., Interventional nutrition for gastrointestinal disease. Clin. Tech. Small Animal Pract. 13 (1998) 211 - 216.
(3) Trock, B., et al., Dietary fiber, vegetables, and colon cancer: critical review and meta-analysis of the epidemiological evidence. J. Natl. Cancer Inst. 82 (1990) 650 - 661.
(4) Howe, G. R., et al., Dietary intake of fiber and decreased risk of cancers of the colon and rectum: evidence from the combined analysis of 13 case-control studies. J. Natl. Cancer Inst. 84 (1992) 851 - 853.
(5) Wilett, W. C., et al., Relation of meat, fat, and fiber intake to the risk of colon cancer in a prospective study among women. N. Engl. J. Med. 323 (1990) 1664 - 1672.
(6) Howe, G. R., et al., Dietary factors and risk of breast cancer: combined analysis of 12 case-control studies. J. Natl. Cancer Inst. 82 (1990) 561 - 569.
(7) Wolk, A., et al., Long-term intake of dietary fiber and decreased risk of coronary heart disease among women. J. Am. Med. Assoc. 281 (1999) 1998 - 2004.
(8) Ingelmann, H. J., Rimbach, G., Pallauf, J., Phytinsäure - ein antinutritiver Faktor? Ernähr. Umschau 40 (1993) 400 - 404.
(9) Knox, T., et al., Calcium absorption in elderly subjects on high and low fiber diets: effect of gastric acidity. Am. J. Clin. Nutr. 53 (1991) 1480 - 1492.
(10) Walaszek, Z., et al., Metabolism, uptake, and excretion of a D-glucaric acid salt and its potential use in cancer prevention. Cancer Detect. Prev. 21 (1997) 178 - 190.
(11) Walaszek, Z., et al., Chemopreventive properties of D-glucaric acid derivatives. Cancer Bull. 45 (1993) 453 - 457.

Anschrift des Verfassers:
Dr. Gunter Metz
Auf dem Rucken 29
89143 Blaubeuren

 

Mit diesem Beitrag endet die PZ-Serie Phytamine.

Insgesamt erschienen im Jahr 2000:

  • thematische Einführung in PZ 11, Seite 11
  • Carotinoide in PZ 13, Seite 24
  • Polyphenole in PZ 16, Seite 23, und PZ 19, Seite 42
  • Flavonoide in PZ 26, Seite 24, und PZ 27, Seite 30
  • Grüner und schwarzer Tee in PZ 31, Seite 26
  • Wein und mediterrane Küche in PZ 34, Seite 19
  • Phytestrogene in PZ 37, Seite 27, und PZ 41, Seite 26
  • Glucosinolate in PZ 44, Seite 28
  • Allium in PZ 47, Seite 32
  • Terpenoide in PZ 51/52, Seite 32

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Beitrag erschienen in Ausgabe 02/2001

 

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