Bemerkenswerte Kalorie

Die bemerkenswerte Kalorie
von Carole A. Conn, Ph.D., R.D. & Len Kravitz, Ph.D.
Einführung
Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Ein Pilates-Kurs, ein Aerobic-Workout, ein Krafttraining oder eine Yogastunde sind Beispiele für Aktivitäten, bei denen Nahrungsmittel in den Muskelzellen in chemische Energie umgewandelt und dann in mechanische Energie für die körperliche Betätigung umgewandelt werden. In den Vereinigten Staaten ist der gebräuchlichste Begriff, um Energie auszudrücken, die Kalorie.
Die Anzahl der Kalorien ist auf dem Etikett eines jeden Energieriegels angegeben, den Sie kaufen. Brokkoli hat Kalorien, auch wenn auf dem Etikett nicht angegeben ist, wie viele Kalorien er hat. Irgendwann haben die meisten Menschen gelernt, dass der Körper Kalorien zur Energiegewinnung verwendet und dass man dick wird, wenn man zu viele davon isst, und dass man verhungert, wenn man keine Kalorien zu sich nimmt. Aber haben Sie sich schon einmal gefragt, was eine Kalorie eigentlich ist, wie sie in Ihre Nahrung gelangt und wie Ihr Körper sie verwertet? In diesem Artikel werden diese Aspekte der bemerkenswerten Kalorie untersucht.
Was ist eigentlich eine Kalorie?
Eine Kalorie ist ein Maß für Energie. Sie ist definiert als die Wärmeenergie, die erforderlich ist, um die Temperatur von einem Gramm Wasser um ein Grad Celsius zu erhöhen. Sie ist auch definiert als 4,184 Joule, wobei ein Joule die Wärmeenergie ist, die abgegeben wird, wenn ein Ampere eine Sekunde lang durch einen Widerstand von einem Ohm fließt (Stedmans). Die bei körperlicher Betätigung verbrauchte Energie und die in Lebensmitteln gespeicherte Energie wird in Kilokalorien angegeben (die Wärmeenergie, die erforderlich ist, um die Temperatur von einem Kilogramm Wasser um ein Grad Celsius zu erhöhen). Oft werden Kilokalorien als kcals oder als große Kalorien oder als Kalorien bezeichnet, wobei das große C für Kilokalorien steht. Da eine Kalorie jedoch eine so kleine Energieeinheit ist, wird das Wort Kalorie zur Definition einer kleinen Kalorie hauptsächlich in der wissenschaftlichen Literatur verwendet. Meistens bezieht sich der Begriff Kalorie mit dem kleinen C auf die Kilokalorien, die mit der Nahrung aufgenommen und beim Sport verbraucht werden. In diesem Artikel folgen wir dem üblichen Brauch und verwenden Kalorie als Bezeichnung für Kilokalorie.
Warum haben Lebensmittel Kalorien?
Nahrungsmittel haben Kalorien, weil sie entweder von Pflanzen oder von Tieren, die Pflanzen gefressen haben, stammen. Es sind die Pflanzen, die die primären Moleküle in der Nahrung erzeugen, die die Energie enthalten, die als Kalorien gemessen wird (Taiz und Zeiger). Grüne Pflanzen erzeugen diese Moleküle aus Kohlendioxid und Wasser, indem sie in einem Prozess, der Photosynthese genannt wird, Energie von der Sonne einfangen. Das grüne Pflanzenpigment Chlorophyll absorbiert die Strahlungsenergie der Sonne, die dann in chemische Energie in den Bindungen umgewandelt wird, die den Kohlenstoff des Kohlendioxids (CO2) mit dem Wasser (H2O) verbinden, wodurch Kohlenhydrate, (CH2O)n oder Hydrate des Kohlenstoffs entstehen und Sauerstoff (O2) in die Atmosphäre abgegeben wird. Aus Kohlenhydraten können Pflanzen andere Moleküle herstellen, die eingefangene Energie enthalten, nämlich Fette und Proteine. Der Mensch kann aus Kohlenhydraten die meisten Fettsäuren, Fette, nicht-essentiellen Aminosäuren und Proteine synthetisieren, genau wie die Pflanzen. Die Hauptquelle aller Kalorien sind jedoch Kohlenhydrate, die von Pflanzen aus Kohlendioxid und Wasser durch Einfangen der Sonnenenergie erzeugt werden.
Warum haben Lebensmittel unterschiedliche Kaloriengehalte?
Es gibt sechs Klassen von Nährstoffen in Lebensmitteln: Kohlenhydrate, Fette, Proteine, Vitamine, Mineralien und Wasser. Nur die Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße können Energie liefern. Da diese drei Klassen in großen Mengen von 50 bis 500 Gramm pro Tag verzehrt werden, bezeichnet man sie als Makronährstoffe. Im Gegensatz dazu müssen die Mikronährstoffklassen der Vitamine und Mineralstoffe in sehr kleinen Mengen von 1 bis 100 Milligramm pro Tag verzehrt werden. Vitamine, Mineralstoffe und Wasser liefern keine Kalorien, aber sie sind wichtig für unsere Fähigkeit, die in den Makronährstoffen gespeicherten Kalorien zu verwerten.
Die meisten Lebensmittel sind Mischungen aus einigen oder allen der sechs Nährstoffklassen, und die verschiedenen Lebensmittel enthalten unterschiedliche Mengen der einzelnen Klassen. Butter zum Beispiel enthält viel Fett, ein wenig Eiweiß, Vitamine, Mineralstoffe und Wasser, aber nur sehr wenig Kohlenhydrate. Fleisch enthält viel Eiweiß und Wasser, etwas Fett, Vitamine und Mineralstoffe, aber wenig oder gar keine Kohlenhydrate, während Vollkornbrot viel Kohlenhydrate, etwas Eiweiß und Fett, viele Vitamine und Mineralstoffe, aber wenig Wasser enthält. Der Grund für die unterschiedlichen Kaloriengehalte von Lebensmitteln liegt also zum Teil darin, dass eine übliche Portion jedes Lebensmittels unterschiedliche Mengen der drei Klassen von energieliefernden Nährstoffen enthält: Kohlenhydrate, Proteine und Fette.
Ein weiterer Grund für die unterschiedlichen Kaloriengehalte von Lebensmitteln liegt darin, dass die energieliefernden Nährstoffe unterschiedliche Mengen an Energie pro Gramm liefern. Fette liefern mit 9 Kalorien pro Gramm die meiste Energie. Kohlenhydrate und Proteine liefern jeweils 4 Kalorien pro Gramm für die Verwendung als Energie im Körper. Wir wissen dies aufgrund der sorgfältigen Arbeit von W. O. Atwater und seinen Kollegen in den späten 1800er Jahren. Diese Wissenschaftler leisteten Pionierarbeit bei der Analyse der Nährstoffklassen in Lebensmitteln und der unterschiedlichen Fähigkeit der einzelnen Makronährstoffklassen, Energie zu liefern (Merrill und Watt, 1973). Aus ihrer Arbeit wissen wir, dass die Erdnussbutter, die einen höheren Fettgehalt hat, mehr Kalorien liefert als die Marmelade, die mehr Kohlenhydrate enthält.
Wie werden die Kalorien in der Nahrung für den Körper verfügbar?
Die in den Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen der Nahrung gespeicherte Energie wird für den Körper verfügbar, wenn die in den chemischen Bindungen der Makronährstoffe gespeicherte Energie in energiereiche Phosphatbindungen umgewandelt wurde, die in den unzähligen Stoffwechselprozessen des Körpers genutzt werden können (Groff und Gropper). Das wichtigste Molekül, das diese energiereichen Bindungen trägt, ist Adenosintriphosphat (ATP). Die Umwandlung der Nahrung im Mund in ATP im Muskel umfasst die Verdauung, die Absorption und den metabolischen Katabolismus (chemische Zerlegung großer Moleküle in kleinere). Bei der Verdauung werden die Kohlenhydrate in die Einfachzucker Glukose (hauptsächlich), Fruktose und Galaktose zerlegt. Proteine in der Nahrung werden in Aminosäuren und Nahrungsfette in Fettsäuren und Glycerin zerlegt. Diese kleinen Moleküle werden von den Zellen der Darmschleimhaut aufgenommen, in den Blutkreislauf geleitet und zirkulieren dann im Blut, bis sie in die Zellen des restlichen Körpers gelangen. In jeder Zelle wird ATP aus dem metabolischen Abbau von Glukose, Fettsäuren und Aminosäuren gebildet. ATP besteht aus energiereichen Bindungen, die, wenn sie mit Hilfe von Enzymen gespalten werden, Energie freisetzen, die von den Muskeln für die Bewegung, von der Leber für die Proteinsynthese, vom Gehirn für die Nervenübertragung und von allen Stoffwechselsystemen des Körpers, die Energie benötigen, genutzt werden kann. Es ist also wichtig zu betonen, dass die Energie, die beim Abbau der Nahrung freigesetzt wird, nicht direkt für die Bewegung verwendet wird, sondern zur Herstellung von ATP. ATP wird häufig als energiereiche Verbindung bezeichnet, die in kleinen Mengen in den Geweben gespeichert wird. PC oder Phosphokreatin, eine weitere energiereiche Verbindung, wird ebenfalls in begrenzten Mengen im Gewebe gespeichert. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass der Abbau von PC nicht als Energiequelle dient, sondern zur schnellen Auffüllung von ATP.
Wie funktionieren die Energiesysteme im Körper, um Kalorien zu verbrennen?
Auch wenn Sie vielleicht nur an den Kalorienbedarf bei körperlicher Betätigung denken, ist es wichtig zu erkennen, dass jede Bewegung, die Sie in Ihrem täglichen Leben ausführen, den Abbau von ATP erfordert. Um das Leben zu erhalten, wird also ständig ATP verbraucht und erneuert. Da die ATP- und PC-Vorräte im Körper so begrenzt sind, dass sie vielleicht nur bis zu 30 Sekunden reichen, ist der Körper auf gespeicherte Kohlenhydrate, Fette und manchmal auch Proteine als Reservespeicher für die ATP-Synthese angewiesen. Diese Fähigkeit, diese Nahrungsmittel zur Energiegewinnung zu speichern, ermöglicht die erfolgreiche Durchführung zahlreicher körperlicher Aktivitäten, wie z. B. das Absolvieren eines 10-Kilometer-Laufs und eines Marathons.
Das energiereiche und schnell liefernde ATP-PC-System (das so genannte Phosphagensystem) liefert einen sehr kurzfristigen Energievorrat, der bei körperlichen Aktivitäten, wie z. B. einem Satz Widerstandsübungen oder der Durchführung von Sprints, verwendet wird. Fortgesetzte Muskelbewegungen erfordern den Einsatz des glykolytischen und des aeroben Energiesystems.
Das glykolytische System liefert Energie aus dem teilweisen Abbau von Glukose (die sich im Blut befindet) und Glykogen (gespeicherte Glukosemoleküle in Leber und Muskeln). Die von den aktiven Muskeln verbrauchte Glukose wird durch eine Reihe von enzymvermittelten Schritten, die als Glykolyse bezeichnet werden, unvollständig in Pyruvat aufgespalten. Die Glykolyse findet in der intrazellulären Flüssigkeit der Zelle, dem Zytoplasma, statt. Die Glykolyse wird manchmal auch als anaerobe Glykolyse bezeichnet, weil dieser Prozess in keinem der Stoffwechselschritte ohne Sauerstoff abläuft. Allerdings werden für jeden Stoffwechselschritt spezielle Enzyme benötigt, um die Reaktionen zu beschleunigen. Aktivitäten, die zwischen 30 Sekunden und 3 Minuten dauern, wie z. B. 400- und 800-Meter-Läufe, hängen stark von der Glykolyse ab. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Glykolyse nur Kohlenhydrate in Form von Glukose zur Gewinnung von ATP verwendet, was ohne die Anwesenheit von Sauerstoff geschieht.
Der aerobe Stoffwechsel ist das dritte und am längsten andauernde Energiesystem des Körpers. Er wird als mitochondriale Atmung bezeichnet, weil die Reaktionen dieses Systems in spezialisierten Organellen der Zellen, den Mitochondrien, stattfinden. Der Begriff Atmung wird verwendet, weil Abbauprodukte von Kohlenhydraten in Gegenwart von Sauerstoff nun vollständig in Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O) und Energie für die ATP-Synthese aufgespalten werden können. Die Mitochondrien sind reichlich in den Muskelzellen verteilt, um den aktiv arbeitenden Muskeln ATP zu liefern. Alle körperlichen Aktivitäten, die 3 Minuten oder länger dauern, hängen in erster Linie von der Mitochondrienatmung für die ATP-Synthese ab.
Bis zu diesem Punkt konzentrierte sich die Diskussion auf den Abbau von Kohlenhydraten durch den Körper zur Gewinnung von ATP in Abwesenheit oder Anwesenheit von Sauerstoff. Fettsäuren aus Triglyceriden in Nahrungsfetten können in Zwei-Kohlenstoff-Verbindungen aufgespalten werden, um sie für den Eintritt in das mitochondriale Atmungsenergiesystem vorzubereiten. Proteine spielen bei der ATP-Produktion im Ruhezustand eine sehr geringe Rolle und können bei körperlicher Anstrengung nur bis zu 10 % des Energiebedarfs decken.
Was regelt die ATP-Produktion des Körpers bei der Kalorienverbrennung?
Obgleich es wichtig ist, das Konzept zu betonen, dass die drei Energiesysteme des Körpers gleichzeitig miteinander interagieren, um ATP zu produzieren, sind ihre relativen Rollen abhängig von 1) der Dauer der Übung; kurz, wie bei Sprints, versus länger, wie bei Übungen, die über 10 Minuten aufrechterhalten werden, 2) der Intensität der Übung, 3) dem Fitnessniveau und der Körperzusammensetzung der Person und 4) der Ernährung der Person. Was veranlasst die Zellen, mehr das Phosphagensystem zu nutzen oder zu einer überwiegenden Nutzung von Fetten und Kohlenhydraten innerhalb des mitochondrialen Atmungssystems überzugehen? Mit anderen Worten: Wie kontrollieren und regulieren die Zellen, welche Makronährstoffe den Kalorienbedarf für die Bewegung decken?
Diese komplexe, aber faszinierende Frage wird durch zwei Methoden der Stoffwechselkontrolle während des Trainings beantwortet. Eine Methode funktioniert innerhalb der Zellen, die andere außerhalb der Zelle. Beide Regelungssysteme werden durch spezifische Regelungshormone aktiviert oder gehemmt. Die intrazelluläre Regulierung hängt von Schlüsselenzymen ab, die den ATP- und ADP-Spiegel (Adenosindiphosphat) und andere Moleküle überwachen und die ATP-Produktion zur Deckung des Energiebedarfs des Körpers je nach dem Vorhandensein (oder Fehlen) dieser Moleküle hemmen oder aktivieren. Die intrazelluläre Regulation ist reaktionsschnell und daher eng mit dem Phosphagensystem und der Glykolyse verbunden. Das zweite wichtige Regulierungssystem ist die extrazelluläre Regulierung durch Hormone. Hormone wie Epinephrin und Glucagon können Enzyme aktivieren, wenn sich die Muskelzelle in einem erniedrigten Energiezustand befindet, um mehr Glykogen für die Glykolyse abzubauen. Außerdem können Epinephrin und andere Hormone bei längerem Training die hormonsensitive Lipase und die Lipoproteinlipase aktivieren, um den Abbau der gespeicherten Triglyceride für den Stoffwechsel in der mitochondrialen Atmung einzuleiten.
Können Nahrungsergänzungsmittel die Kalorienverbrennung steigern?
Ephedra
Viele Nahrungsergänzungsmittel werden mit dem Versprechen verkauft, dass sie die Kalorienverbrennung steigern und eine Gewichtsabnahme bewirken, ohne dass eine Umstellung der Ernährung und der körperlichen Aktivität erforderlich ist. Der Hauptbestandteil dieser Nahrungsergänzungsmittel, die für die Kalorienverbrennung angepriesen werden, ist Ephedra oder sein synthetisches Äquivalent, Ephedrin. Ephedra ist die Bezeichnung für die Alkaloidsubstanzen, die im Extrakt der Pflanze Ephedra sinica und mehrerer anderer Ephedra-Arten enthalten sind (Betz 1997; Nat Med database, S. 400). Alkaloide sind stickstoffhaltige Moleküle, die von Pflanzen gebildet werden und im Körper eine bedeutende Wirkung haben; Morphin ist beispielsweise ein Alkaloid. Ephedra ist auch als Ma Huang oder chinesisches Ephedra bekannt, und diese Bezeichnung findet sich häufig auf dem Etikett des Nahrungsergänzungsmittels, das auf die im Produkt enthaltenen Ephedrinalkaloide hinweist. Ein weiteres Kraut, das auf den Etiketten zu finden ist und die Ephedra-Alkaloide enthält, ist Sida cordifoila. Nur weil Ma Huang als natürlich gekennzeichnet ist, bedeutet das nicht, dass es sicher ist. Es hat die gleichen Wirkungen wie das synthetische Ephedrin, das in rezeptfreien abschwellenden Medikamenten enthalten ist. In der Volksmedizin wurde Ephedra kurzfristig bei Schnupfen und Asthma eingesetzt, und in den frühen 1900er Jahren verschrieben amerikanische Ärzte es als Stimulans für das zentrale Nervensystem (Foster & Tyler, 1999). Eine neuere Idee ist es, Ephedra mehrmals täglich über mehrere Wochen hinweg einzunehmen, um die Gewichtsabnahme zu fördern. Diese neuere Verwendung geht auf das Jahr 1972 zurück, als ein dänischer Allgemeinmediziner bei seinen Asthmapatienten, die Ephedrin als Teil ihrer Medikation einnahmen, einen unbeabsichtigten Gewichtsverlust feststellte (Greenway, 2001).
Ephedra/Koffein
Das in Nahrungsergänzungsmitteln enthaltene Ephedra, das angeblich die Energie erhöht und die Gewichtsabnahme fördert, stimuliert das sympathische Nervensystem. In Kombination mit einem anderen Stimulans des Sympathikus, dem Koffein, erhöht Ephedrin nachweislich den Sauerstoffverbrauch und damit die Kalorienverbrennung beim Menschen (Greenway 2000). Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Kombination von Ephedrin und Koffein die Gewichtsabnahme wirksam fördert (Boozer, 2002; Greenway, 2001). Synthetisches Koffein oder verschiedene Kräuter, die Koffein enthalten, können in den verschiedenen Nahrungsergänzungsmitteln zur Gewichtsreduzierung enthalten sein. Namen von Kräutern, auf die man auf dem Etikett achten sollte, sind Guarana (Paullinia cupana oder Brasilianischer Kakao oder Zoom), Kolanuss (Cola acuminata, Cola nitida oder Bissey Nut oder Cola Seed; nicht zu verwechseln mit Gotu Cola, das kein Koffein enthält), Grüner Tee (Camilla sinensis), Yerba maté (Ilex paraguariensis, maté oder Paraguay Tea oder St. Bartholemews Tea (Nat Med Datenbank). Alle diese Kräuter enthalten Koffein, das die Wirkung der Ephedra-Alkaloide in Ma Huang verstärkt.
Die Sicherheit der Kombination von Ephedrin und Koffein, unabhängig davon, ob es sich um synthetisches Ephedrin und Koffein oder um die in Kräuterextrakten enthaltenen natürlichen Produkte handelt, wurde in Frage gestellt. Obwohl in mehreren klinischen Studien zur Gewichtsabnahme nur wenige unerwünschte Wirkungen festgestellt wurden (Greenway, 2001), gibt es eine ausreichende Zahl von schweren Herz-Kreislauf- und Nervensystemproblemen (wie Unruhe, Schwindel, Schlaflosigkeit, Kopfschmerzen, Schwäche, Schwitzen, Herzklopfen, Zittern) und Todesfällen, die auf die Einnahme von Ephedra zurückgeführt werden, um Anlass zur Sorge zu geben (Palevitz, 2002; Haller & Benowitz, 2000). Die US-Gesundheitsbehörde hat kürzlich eine Bewertung von Ephedra-Produkten gefordert und empfohlen, zum Schutz der Öffentlichkeit, die diese Produkte frei auf dem Markt kaufen kann, einen möglichst strengen Warnhinweis anzubringen. Ephedrin wurde vom Internationalen Olympischen Komitee, der National Football League und der National Collegiate Athletic Association verboten, und die Einnahme eines Produkts, das Ma Huang oder chinesisches Ephedra enthält, kann dazu führen, dass ein Sportler positiv getestet wird. Health Canada hat einen Verkaufsstopp für Produkte gefordert, die mehr als 8 mg Ephedrin pro Dosis enthalten (Website). Es ist jedoch nicht einfach zu wissen, wie viel aktives Ephedrin tatsächlich in einem Nahrungsergänzungsmittel enthalten ist. Es hat sich gezeigt, dass die Angaben auf dem Etikett von Ephedrin in Nahrungsergänzungsmitteln erheblich von den tatsächlichen Gehalten abweichen. In einer Studie wich der Gehalt bei der Hälfte der 20 untersuchten Nahrungsergänzungsmittel um mehr als 20 % vom Etikett ab. In einigen getesteten Produkten war kein Ephedrin enthalten. Bei anderen lag die Abweichung von Charge zu Charge desselben Produkts bei bis zu 1000 % (Gurley, 2000). Trotz dieser Schwierigkeiten argumentieren einige, dass die Risiken der Fettleibigkeit die Risiken der Einnahme dieser stimulierenden Substanzen überwiegen, die nachweislich die Kalorienverbrennung und den Gewichtsverlust fördern (Greenway, 2001). Daher ist die Sicherheit von Nahrungsergänzungsmitteln, die Ephedrin/Koffein enthalten, sehr umstritten (Palevitz, 2002).
Ephedra/Koffein/Aspirin
Aspirin ist ein weiterer Stoff, der häufig Nahrungsergänzungsmitteln zugesetzt wird, die zur Kalorienverbrennung verkauft werden. Der Ephedrin/Koffein/Aspirin-Stapel mit synthetischen Verbindungen wurde von Bodybuildern bei der Gewichtsreduzierung für Wettkämpfe verwendet. Aspirin verhindert die Bildung von Prostaglandin, einem Molekül, das normalerweise gebildet wird, um die Freisetzung von zu viel Noradrenalin als Reaktion auf alles zu verhindern, was die Freisetzung von Noradrenalin stimuliert. Daher hält die Wirkung von Ephedrin und Koffein länger an, wenn Aspirin hinzugefügt wird (Dulloo, 1993). Das aktive Molekül in Aspirin wird von einem Molekül abgeleitet, das ursprünglich aus Weidenrinde (verschiedene Salix-Arten) isoliert wurde. Daher kann jedes Kraut, das natürliche aspirinähnliche Moleküle enthält, die Wirkung von Ma Huang und anderen koffeinhaltigen Kräutern wie Guarana, Cola oder Tee verstärken. Achten Sie auf diese aspirinähnlichen Kräuter auf dem Etikett: Weide, weiße Weide, Espenrinde, Traubensilberkerze, Pappel, Süßbirke, Wintergrün (Natural Med database).
Synephrin
Wahrscheinlich wegen der negativen Publicity im Zusammenhang mit Ephedra enthalten einige neuere Nahrungsergänzungsmittel zur Gewichtsabnahme oder Kalorienverbrennung Synephrin und behaupten, nicht stimulierend auf das Nervensystem zu wirken. Synephrin ähnelt Ephedrin, aber über seine Auswirkungen auf den Menschen ist wenig veröffentlicht worden. Es wird aus der Sevilla- oder Bitterorange (Citrus aurantium) gewonnen und scheint einer neueren Studie zufolge bei gesunden Erwachsenen nur geringe Auswirkungen zu haben (Penzak, 2001). Personen mit Bluthochdruck oder Herzrasen sowie Personen, die abschwellende Erkältungstabletten einnehmen, sollten Bitterorangen jedoch meiden.
Konjugierte Linolsäure
Konjugierte Linolsäure ist eine andere Ergänzung, die zur Gewichtsabnahme verkauft wird. Diese mehrfach ungesättigte Fettsäure ist natürlicherweise in Rindfleisch und Rinderfett enthalten, weshalb viele Amerikaner heute weniger davon essen als früher. Es gibt verschiedene Formen dieser Fettsäure, und es gibt stichhaltige Beweise dafür, dass bestimmte Formen dieser Fettsäure das Körperfett bei Tieren erheblich reduzieren können (Evans, 2002). Die Daten für den Menschen sind jedoch widersprüchlich, und der Wirkmechanismus bei Tieren ist noch nicht bekannt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist also nicht bekannt, ob konjugierte Linolsäure eine erhöhte Kalorienverbrennung fördert.
Aktueller Stand der Nahrungsergänzungsmittel zur Kalorienverbrennung
Keine der Nahrungsergänzungsmittel, die zur Förderung der Kalorienverbrennung verkauft werden, können derzeit zur Aufrechterhaltung eines gesunden Körpergewichts empfohlen werden, entweder weil ihre Wirksamkeit beim Menschen noch nicht erwiesen ist oder weil die Risiken von Herz- oder Nervensystemproblemen den Nutzen überwiegen könnten. Dies gilt umso mehr, als es bereits eine bessere Möglichkeit gibt, die Kalorienverbrennung zu steigern, ohne der Gesundheit zu schaden. Regelmäßiger Sport fördert viele bekannte gesundheitliche Vorteile (z. B. niedrigerer Blutdruck, bessere Blutzuckerkontrolle, geringeres Risiko für Herzkrankheiten, Aufrechterhaltung der Gewichtsabnahme) in Verbindung mit seiner Fähigkeit, die Kalorienverbrennung zu verbessern.
Wie steigert Aerobic die Kalorienverbrennung?
Es ist bekannt, dass Dauer und Intensität einer Aerobic-Einheit direkt zur Menge der Kalorien beitragen, die der Körper bei dieser Übung verbrennt. In diesem Abschnitt werden einige der metabolischen Anpassungen in den Muskeln erörtert, die die Kalorienverbrennung bei regelmäßigem aerobem Training steigern.
Aerobe Aktivitäten stützen sich in erster Linie auf die langsam zuckenden Muskeln. Als Reaktion auf aerobes Training hat die Forschung gezeigt, dass die Größe der langsam zuckenden Fasern um 7 bis 22 % zunimmt (Wilmore und Costill, 1999). Kapillaren sind die Blutgefäße, die im Muskelgewebe komplexe Netzwerke für den Austausch von Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasser und anderen Zellprodukten bilden. Es hat sich gezeigt, dass Ausdauertraining die Zahl der Kapillaren, die die Muskelfasern umgeben, von 5 % auf 15 % erhöht. Der in den Muskel eintretende Sauerstoff bindet sich an Myoglobin, ein Molekül, das dem Hämoglobin ähnlich ist. Myoglobin transportiert den Sauerstoff in der Zelle zu den Mitochondrien für die Mitochondrienatmung. Es hat sich gezeigt, dass aerobes Training den Myoglobingehalt um 75 bis 80 % erhöht (Wilmore und Costill, 1999). Auch die Mitochondrien nehmen durch regelmäßiges Ausdauertraining an Größe (35 %), Anzahl (15 %) und Effizienz zu (Wilmore und Costill, 1999). Schließlich steigert aerobes Training die Effizienz der mitochondrialen oxidativen Enzyme, die die Abbaureaktionen von Nährstoffen erleichtern. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Oxidation freier Fettsäuren bei männlichen Radfahrern im Vergleich zum Zustand vor dem Training um 30 % höher ist (Wilmore und Costill, 1999). All diese Stoffwechselveränderungen tragen erheblich zur verbesserten Fähigkeit des Körpers bei, während des aeroben Trainings effizienter Kalorien zu verbrennen.
Wie steigert Widerstandstraining die Kalorienverbrennung?
Die größte Komponente des Gesamtkalorienverbrauchs des Körpers ist die Energie, die zur Aufrechterhaltung des Ruheumsatzes (RMR) benötigt wird. Der RMR stellt die Kalorien dar, die der Körper im Ruhezustand benötigt, um alle lebenswichtigen Prozesse und Systeme wie das Nerven-, Herz-Kreislauf-, Atmungs-, Verdauungs- und endokrine System im Gleichgewicht zu halten. Verschiedene Faktoren wie Alter, Geschlecht, Schilddrüsenaktivität, Medikamente und Ernährung beeinflussen die RMR. Das Muskelgewebe ist eines der stoffwechselaktivsten Gewebe, das zur RMR beiträgt. Eine gut konzipierte und aussagekräftige Studie von Campbell und Kollegen (1994) zeigte bei älteren Männern und Frauen (56 bis 80 Jahre) nach 12 Wochen Widerstandstraining einen Anstieg der RMR um 7 %. Die genauen Mechanismen, die zur Steigerung der RMR beitragen, sind komplex, können aber eine Steigerung des Proteinumsatzes, eine erhöhte Aktivität verschiedener enzymatischer Reaktionen, die Auffüllung der Glykogenspeicher, die Reparatur des Muskelgewebes und die erhöhte Konzentration von Stoffwechselhormonen umfassen (Campbell et al.).
Welche Übungen sind am besten geeignet, um Kalorien zu verbrennen?
Aus der vorangegangenen Diskussion geht hervor, dass sowohl Herz-Kreislauf- als auch Widerstandstrainingsprogramme zur Optimierung des Kalorienverbrauchs unerlässlich sind. Für das aerobe Training sollten Sie den Schülern raten, eine Art des aeroben Trainings zu wählen, bei dem die großen Muskeln des Körpers kontinuierlich und rhythmisch beansprucht werden und das sie bei verschiedenen Trainingsintensitäten relativ leicht durchhalten können. Um das Training durchzuhalten, sollten Sie eine Sportart (oder vorzugsweise Sportarten) wählen, die den persönlichen Interessen Ihrer Kunden entspricht, wobei Sie stets auf mögliche Verletzungsrisiken durch Überlastung achten sollten.
Eine wichtige Methode zur Optimierung des Energieverbrauchs bei aeroben Übungen besteht darin, die Intensität der Übung mit verschiedenen Intervalltrainingsplänen zu variieren (siehe Seitenleiste 1 über Intervalltraining). Es ist sehr vorteilhaft, Trainingsformen zu verwenden, die sich leicht anpassen oder abstufen lassen, um das kardiorespiratorische System zu überlasten. So kann beispielsweise das Gehen auf dem Laufband durch Erhöhen der Steigung wesentlich anspruchsvoller gestaltet werden. Die Intensität des Radfahrens kann durch eine einfache Erhöhung des Tretwiderstands gesteigert werden. Elliptisches Crosstraining kann durch Erhöhung der Geschwindigkeit, der Steigung und/oder des Widerstands abgestuft werden.
Beim Widerstandstraining ist die beste Art von Widerstandstrainingsprogramm zur Optimierung des Kalorienverbrauchs derzeit nicht bekannt, jedoch haben neuere Untersuchungen mit periodischen Programmen sehr günstige Ergebnisse gezeigt (Marx et al, 2001). Dem Leser wird empfohlen, die November/Dezember 2002-Ausgabe von IDEA Personal Trainer zu lesen, in der ein modernes periodisches Trainingsprogramm ausführlich besprochen wird.
Abschließende Überlegungen
Der optimale Weg, die Kalorienverbrennung zu steigern, ist die regelmäßige Anwendung von richtig konzipierten und vorgeschriebenen Herz-Kreislauf- und Krafttrainingsprogrammen. Ich hoffe, dieser Artikel hat es Ihnen ermöglicht, die wichtigen Konzepte bei der Entwicklung dieser Programme zu verstehen und zu würdigen sowie die aktuellen Kontroversen über die Verwendung von kalorienverbrennenden Nahrungsergänzungsmitteln und die lebensmittelbasierten Ursprünge der bemerkenswerten Kalorie zu verstehen.

Betz J.M., Gay M.L., Mossoba M.M., Adams S., & Portz B.S. Chiral gas chromatographic determination of ephedrine-type alkaloids in dietary supplements containing Ma Huang. Journal of the Association of Analytical Communities International, 80(2):303-315, 1997.
Boozer C.N., Daly P.A., Homel P., Solomon J.L., Blanchard D., Nasser J.A., Strauss R., & Meredith T. Herbal ephedra/caffeine for weight loss: a 6-month randomized safety and efficacy trial. International Journal of Obesity Related Metabolic Disorders, 26(5):593-604, 2002.
Campbell, W.W., Crim, M. C., Young, V.R. & Evans, W.J. Increased energy requirements and changes in body composition with resistance training in older adults. American Journal of Clinical Nutrition, 60:167-175, 1994.
Dulloo A.G. Ephedrin, Xanthine und Prostaglandin-Inhibitoren: Wirkungen und Interaktionen bei der Stimulation der Thermogenese. International Journal of Obesity Related Metabolic Disorders, 17:S35-40, 1993.
Evans M., Brown J., & McIntosh M. Isomer-specific effects of conjugated linoleic acid (CLA) on adiposity and lipid metabolism. Journal of Nutritional Biochemisty, 13:508-516, 2002.
Foster S. & Tyler V.E. Tylers Honest Herbal, 4th ed. Haworth Herbal Press, New York, 1999.
Greenway F.L. The safety and efficacy of pharmaceutical and herbal caffeine and ephedrine use as a weight loss agent. Obesity Review, 2(3):199-211, 2001.
Greenway F.L., Raum W.J., & DeLany J.P. The effect of an herbal dietary supplement containing ephedrine and caffeine on oxygen consumption in humans. Journal of Alternative Complementary Medicine, 6(6):553-5, 2000.
Groff J.L. & Gropper S.S. Advanced Nutrition and Human Metabolism. Wadsworth/Thomson Learning, Belmont, CA, 2000.
Gurley B.J., Gardner S.F., & Hubbard M.A. Content versus label claims in ephedra-containing dietary supplements. American Journal of Health Systems Pharmacology, 57:963-969, 2000.
Haller, C.S. & Benowitz, N.L. Adverse cardiovascular and central nervous system events associated with dietary supplements containing ephedra alkaloids. New England Journal of Medicine, 343:1833-1838, 2000.
Marx, J.O., Ratamess, N.A., Nindl, B.C., Gotshalk, L.A., Volek, J.S., Dohi, K., Bush, J.A., Gomez, A.L., Mazzetti, S.A., Fleck, S.J. Hakkinen, K., Newton, R.U. & Kraemer, W.J. Low-volume circuit versus high-volume periodized resistance training in women. Medicine & Science Sports & Exercise. 33 (4):635-643, 2001.
Merrill A.L. & Watt B.K. Energy value of foods…basis and derivation. Agriculture Handbook No. 74, U.S. Government Printing Office, Washington DC, 1973.
Natural Medicines Comprehensive Database, 3rd Ed. Jellin J.M., editor. Therapeutic Research Faculty, Stockton, CA. 2000.
Palevitz B.A. Harmlose Energizer oder gefährliche Drogen? The Scientist,
16(24): 18-20, 2002.
Penzak S.R., Jann M.W., Cold J.A., Hon Y.Y., Desai H.D., & Gurley B.J. Seville (sour) orange juice: synephrine content and cardiovascular effects in normotensive adults. Journal of Clinical Pharmacology, 41:1059-63, 2001.
Stedmans Concise Medical Dictionary for the Health Professions. 4. Auflage. Dirckx, J.H., editor. Lippincott, Williams and Wilkinson. Baltimore, MD. 2001.
Taiz L. & Zeiger E. Plant Physiology, 2nd ed. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, MA. 1998.
Tonkonogi M., Krook A., Walsh B., & Sahlin K. Endurance training increases stimulation of skeletal muscle mitochondria in humans by non-esterified fatty acids: an uncoupling-protein-mediated effect? Biochemistry Journal 351: 805-810, 2000.
Tonkonogi M. & Sahlin K. Physical exercsie and mitochondrial function in human skeletal muscle. Exercise and Sport Science Reviews 30:129-137, 2002.
Wilmore, J.H. & Costill, D.L. Physiology of Sport and Exercise (2nd Edition). Champaign, IL: Human Kinetics, 1999.