Darmmikrobiom und Mitochondrien: Mehr Ausdauerleistung durch Ernährung

Wenn Millisekunden über Silber oder Gold entscheiden können, feilen Ausdauersportlerinnen und -sportler in Disziplinen wie Marathonlauf, Radsport, Rudern und Schwimmen an jedem physiologischen Detail, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.

Viele dieser Maßnahmen zielen darauf ab, die Leistungsfähigkeit der Mitochondrien zu steigern – jener winzigen, aber leistungsstarken Kraftwerke in den Zellen, die Energie erzeugen.

Präzise dosiertes Training, kombiniert mit förderlichem Stress durch Höhe, Kälte und Hitze sowie optimierter Erholung mittels Ernährung, Meditation und Schlaf, kann Anzahl und Zustand der Mitochondrien in Muskel-, Herz- und Gehirnzellen positiv beeinflussen.

Ein weiterer Faktor des Ausdauertrainings könnte von Athletinnen, Athleten und Trainerteams jedoch bislang weitgehend unterschätzt worden sein: die Bedeutung des Darmmikrobioms für mitochondriale Gesundheit und Fitness.

Ich bin Arzt, Wissenschaftler und Gastroenterologe und erforsche seit mehr als 20 Jahren, wie Nahrung die Rolle des Darmmikrobioms bei Gesundheit und Krankheit beeinflusst.

Die Forschung zu den Auswirkungen von Ernährung auf Mikrobiom und Mitochondrien erweitert zwar unser Wissen über Erkrankungen wie Adipositas, Krebs, rheumatoide Arthritis und Alzheimer. Sie könnte Sportlerinnen und Sportlern aber auch durch neuartige Ernährungsansätze zu bislang unerreichten Leistungsniveaus verhelfen.

Mikrobiom und Mitochondrien

Das Darmmikrobiom ist eine verborgene Produktionsstätte eng zusammenarbeitender Mikroorganismen im Darm. Es trägt dazu bei, dass Stoffwechsel, Immunsystem und Gehirn reibungslos funktionieren.

Einige Forschende vergleichen es mit einem zusätzlichen Organ, das Nährstoffsignale wahrnimmt, Botenstoffe produziert und den Körper auf angemessene Reaktionen vorbereitet.

Studien belegen, dass Ausdauersportlerinnen und -sportler ein anderes Darmmikrobiom besitzen als die Allgemeinbevölkerung.

Sowohl Zusammensetzung als auch Funktion ihres Mikrobioms – darunter eine verstärkte Bildung der kurzkettigen Fettsäure Butyrat – stehen mit einem höheren VO₂ max in Zusammenhang. Dieser Fitnesswert erfasst die Fähigkeit, bei intensiver Belastung Sauerstoff aufzunehmen.

Insbesondere Veillonella, ein bei einigen Spitzenläuferinnen und Spitzenläufern vorkommender Organismus, könnte dazu beitragen, die Laktatschwelle anzuheben. Dieser Fitnessparameter hängt eng mit der Mitochondrienfunktion und damit zusammen, wie lange eine Person hohe Belastungen aufrechterhalten kann.

Ein gesundes Mikrobiom steht in Kontakt mit den Mitochondrien, also den kleinen Zellstrukturen, die Kalorien in die für Muskelkontraktionen und andere lebenswichtige Prozesse benötigte zelluläre Energie umwandeln.

Dazu verarbeitet es unverdaute Bestandteile einer gesunden Ernährung – etwa Ballaststoffe, mehrfach ungesättigte Fette und Polyphenole – zu Molekülen, welche Anzahl und Gesundheit der Mitochondrien fördern.

Bei mehreren dieser Stoffwechselprodukte, darunter Butyrat, konjugierte Linolsäure und Urolithin A, wurde gezielt eine Verbesserung von Muskelkraft und Ausdauer nachgewiesen.

Training in Verbindung mit einer ballaststoffreichen Ernährung, Polyphenolen – pflanzlichen chemischen Verbindungen – und gesunden Fetten könnte daher die mitochondriale Fitness stärken und die sportliche Leistung verbessern.

Ernährungsfehler und Versorgungslücken

Eine gesunde Ernährung ist für Mikrobiom und Mitochondrien unverzichtbar. Stark verarbeitete Ernährungsweisen werden umgekehrt mit Krankheiten von Adipositas und Krebs bis hin zu Autoimmunerkrankungen und Alzheimer in Verbindung gebracht.

Manche gehen davon aus, dass Sportlerinnen und Sportler durch die positiven Effekte körperlicher Aktivität vor den gesundheitlichen Nachteilen stark verarbeiteter Ernährung geschützt seien. Das mag teilweise zutreffen, dennoch zählen bei der Ernährung mehr Aspekte als lediglich die verbrannten Kalorien.

Zusatzstoffe, die Geschmack und Aussehen von Lebensmitteln verbessern sollen, etwa Emulgatoren, können das Darmmikrobiom beeinträchtigen. Dadurch kann die Darmbarriere geschwächt und eine systemische Entzündung ausgelöst werden – ein ungünstiger Zustand, der mit Stoffwechselerkrankungen, Krebs, Autoimmunerkrankungen und neurodegenerativen Krankheiten verknüpft ist.

Stark verarbeitete Lebensmittel enthalten zudem zentrale Bestandteile wie Ballaststoffe, Polyphenole und gesunde Fette aus vollwertigen Lebensmitteln nicht mehr. Diese unterstützen die Darmgesundheit und signalisieren den Mitochondrien, dass Kalorien zur Verstoffwechselung vorhanden sind.

Die bei Ausdauersportarten eingesetzten Getränke, Shakes, Riegel und Gels sind verarbeitete Produkte, die während intensiver Belastung konzentrierte und leicht verfügbare Energie liefern sollen.

In anderen Zusammenhängen wären sie zwar ungesund, bei langen Ausdauerwettkämpfen können sie jedoch entscheidend zur Leistungssteigerung beitragen, wenn der Körper seine eigenen leicht verfügbaren Kohlenhydratspeicher, das Glykogen, aufbraucht.

In den Stunden der Regeneration nach dem Training sollten diese Energieergänzungen jedoch unbedingt durch eine gesunde Ernährung ergänzt werden.

Eine ungünstige Grundernährung zusammen mit hochintensivem Training könnte die Darmbarriere beeinträchtigen und Entzündungen verstärken. Damit werden verschiedene trainingsbedingte Probleme in Verbindung gebracht, darunter Magen-Darm-Beschwerden, Verletzungen des Bewegungsapparats und Atemwegserkrankungen.

Leistungsfördernde Mikroben

Während der Erholungsphase des Trainings kann die Rückkehr zu einer Ernährung mit mikrobiomfördernden Lebensmitteln – Bohnen, Nüssen, Samen, Vollkornprodukten, Obst und Gemüse – den meisten Menschen helfen, die nachteiligen Folgen hochintensiver Belastung zu vermeiden und ihre Leistung zu optimieren.

Aufgrund des unangemessenen Einsatzes von Antibiotika und stark verarbeiteter Ernährungsweisen fehlen manchen Menschen jedoch wichtige Mikroben und Stoffwechselmechanismen. Diese werden benötigt, um Ballaststoffe und Polyphenole in nützliche, vom Körper verwertbare Moleküle umzuwandeln. Dieser Mangel könnte erklären, weshalb bestimmte gesunde Lebensmittel und Ernährungsformen nicht allen Menschen nutzen oder von ihnen vertragen werden.

Gesunde Ernährungsweisen könnten daher davon profitieren, wichtige Mikroben erneut in den Magen-Darm-Trakt einzubringen.

Untersuchungen zeigen, dass bestimmte Stämme probiotischer Bakterien die Barrierefunktion verbessern, systemische Entzündungen senken und die sportliche Leistung möglicherweise steigern können, indem sie die Nebenwirkungen hochintensiver Belastung abschwächen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mehr fermentierte Lebensmittel wie Joghurt und eingelegtes Gemüse zu essen. Dies kann die Vielfalt des Mikrobioms erhöhen und systemische Entzündungen verringern.

In manchen Fällen könnten gesunde Lebensmittel außerdem durch die direkte Zufuhr jener entscheidenden Stoffwechselprodukte ergänzt werden, die Mikroben bilden. Forschungsergebnisse legen nahe, dass diese Metaboliten – auch Postbiotika oder Trainingsmimetika genannt – Muskelkraft und Leistungsfähigkeit beim Sport verbessern.

Einige Postbiotika wirken zugleich als Präbiotika: Sie fördern das Wachstum gesundheitsfördernder Mikroben und können helfen, ein geschädigtes Mikrobiom wiederherzustellen.

Von der Forschung aufs Podium

Die Vorteile einer auf Mikrobiom und Mitochondrien ausgerichteten Ernährung für die allgemeine Gesundheit werden zunehmend deutlicher. Im Ausdauersport befindet sich dieser Ansatz jedoch noch in einer frühen Forschungsphase.

Für gelegentlich Trainierende und Wochenendsportlerinnen und -sportler könnten ganzheitliche Ernährungsstrategien, die Mikrobiom und Mitochondrien unterstützen, sehr hilfreich sein. Sie könnten die Leistung verbessern, vor unerwünschten Trainingseffekten schützen und chronischen Erkrankungen wie Adipositas, Krebs und Alzheimer vorbeugen.

Für Spitzensportlerinnen und Spitzensportler, die in einem bereits präzise abgestimmten Trainingsprogramm selbst kleinste Fortschritte suchen, könnte weitere Forschung zum Einfluss des Darmmikrobioms auf die Leistung von unschätzbarem Wert sein.

In einem äußerst umkämpften Umfeld, in dem nichts unberücksichtigt bleiben darf – weder auf dem Tisch noch im Schrank –, könnten solche Maßnahmen letztlich darüber entscheiden, ob jemand auf dem Podium steht oder nicht.

Christopher Damman, außerordentlicher Professor für Gastroenterologie, Medizinische Fakultät, University of Washington

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative-Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.