Relative Energy Deficiency – Wann esse ich als Sportler/-in zu wenig?

Relative Energy Deficiency – Wann esse ich als Sportler/in zu wenig?

Das Internationale olympische Komitee führte 2014 den Begriff Relative Energy Deficiency (RED) ein (1). Er definiert sich über potenziell gesundheitliche und leistungsbezogene Folgen einer unzureichenden Energieversorgung unter Sportlern.

Festgelegt wurde der die RED auf eine Aufnahme von weniger als 30 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag.

Das Ziel des RED ist es, Sportlerinnen und Sportler vor gesundheitlichen Gefahren zu bewahren, die ein solcher Zustand mit sich bringen kann. Trotz dieses Überhangs an weiblichen Fällen wird das RED als Problem beider Geschlechter angesehen. Der heutige Beitrag stellt die gefährlichsten Veränderungen vor, die im Zuge einer andauernden Mangelversorgung mit „Energie“ und folglich Nährstoffen auftreten können.

Energieverfügbarkeit

Eine wichtige Kennzahl für die Bestimmung des RED ist die Energieverfügbarkeit. Sie berechnet sich wie folgt:

Energieaufnahme(kcal) – Trainingsenergieaufwand(kcal) / fettfreie Masse (kg)

Was nach dieser Rechnung übrig bleibt, ist die zur Verfügung stehende Energie für grundlegende Vorgänge im Körper wie die Zellreparatur, Thermoregulation, das Wachstum und die Reproduktion (Fruchtbarkeit). Man geht bei Erwachsenen von einem Wert von 45 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag aus (1). Werden weniger als 30 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse aufgenommen, spricht man von der „Relative Energy Deficiency“ (RED). Diese ist spätestens mit einer Reihe von physiologischen Anpassungen des Körpers verbunden, die in erster Linie das
„Überleben“ sichern sollen (1,2).

Beispiel:

Eine Bikini-Athletin in Bodybuilding mit 45kg fettfreier Masse wäre mit einer Aufnahme von 1575 Kalorien bereits im Bereich der RED!

Papageorgiou et al. (2017) zeigten die Auswirkungen eines relativen Energiemangels. Nach einer Phase mit „ausreichenden“ 45 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag bekamen die Probanden eine sehr eingeschränkte Kaloriengabe von 15 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag über 5 Tage. Die starke Reduzierung der Energieaufnahme wurden durch Anpassungen der Ernährung sowie ein vermehrtes Pensum an Cardiotraining erzielt. Am Ende des 5-tätigen Untersuchungseitraums zeigten 10 von 11 Probandinnen einen negativ veränderten Knochenumsatz. Dieser war nur bei 6 von 10 männlichen Probanden zu beobachten. Ebenfalls erreichte nur bei den weiblichen Teilnehmerinnen die Absenkung des Leptinaufkommens statistische Signifikanz (5,6).

Fazit

Weniger als 30 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag zu sich zu nehmen, birgt insbesondere bei Sportlerinnen aber auch bei Sportlern negative Folgen auf die Gesundheit. Man spricht hier von der Relative Energy Deficiency (RED). Dem IOC zur Folge sind etwa 45 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag nötig, um alle Körperfunktionen sowie die volle Leistungsfähigkeit zu erhalten.

Hypothalamische Amenorrhö

Reproduktion

Von einer sekundären Amenorrhö spricht man ab dem Ausbleiben von 3 aufeinander folgenden Zyklen (4). Die funktionelle hypothalamische Amenorrhö (FHA) ist eine der häufigsten Ursachen für die sekundäre Amenorrhö. Bei der FHA werden drei Typen unterschieden, die in Verbindung mit dem Ausbleiben der Menstruation stehen:

• Gewichtsabnahme
• Stress
• zu viel körperliche Aktivität

Es zeigt sich ein Zusammenhang zwischen dem Ausbleiben der Menstruation und einer nicht ausreichenden Energieaufnahme. Bis zum heutigen Tage fehlt allerdings noch ein genauer Schwellenwert an Kalorien, ab dem mit einer hypothalamischen Amenorrhö (FHA) gerechnet werden muss, weshalb Sportlerinnen aufmerksam den eigenen Körper (Biofeedback) beobachten sollten (16-20). Das Ausmaß des Energiemangels kann die Häufigkeit der Menstruationsstörungen begründen (Dosis-Wirkungsbeziehung). In welchem Ausmaß die Störungen stattfinden, scheint sich jedoch nicht direkt über die Höhe des Energiedefizits ableiten zu lassen (20). Loucks&Thuma sprechen sich in deren Untersuchungen dafür aus, dass nicht erst unter 30 Kalorien pro Kilogramm fettfreier Masse, sondern generell in einem bestehenden Kaloriendefizit Menstruationsstörungen auftreten können. Diese wirken sich negativ auf die Reproduktionsfähigkeit aus (8). Auch ein feststehender Zusammenhang zwischen dem Körperfettgehalt und Menstruationsstörungen wird immer wieder diskutiert. Hier zeigt sich in Studien lediglich, dass bei Athletinnen mit sekundärer Amenorrhoe häufig auch ein niedriger Körperfettgehalt auftritt (21-23).

Knochenstoffwechsel

Auch der Knochenstoffwechsel wird über Sexualhormone beeinflusst. Über Störungen der pulsatilen GnRH-Ausschüttung kommt es zu einer reduzierten Ausschüttung von LH und FSH und damit zu einer nicht ausreichenden Östradiol-Produktion. Diese wiederum beeinflusst direkt die Knochendichte sowie das Aufkommen an Progesteron (3,4). In der Praxis lassen sich bei Sportlerinnen mit hormonellem Ungleichgewicht häufig auch Probleme bei der Knochenmineralisierung feststellen. Es kommt zu einer Abnahme der Knochendichte sowie des Knochenumsatzes und einem damit verbundenen vermehrten Aufkommen an Stressfrakturen (9,10,11).

Neben hormonellen Faktoren kann auch ein kurz- bis langfristig ausgelegtes Energiedefizit zu negativen Veränderungen des Knochenstoffwechsels führen (5,6,12,15). Was hier in erster Linie für Frauen gilt, wurde auch bei Männern untersucht. Mit dem Ergebnis, dass es auch bei ihnen mit zu wenigen Kalorien zu einer niedrigeren Knochenmineraldichte kommen kann (13,14).

Fazit

Ein Ungleichwicht an Anforderungen und Ressourcen energetischer, physiologischer, aber auch psychischer Natur führt bei Sportlerinnen nicht selten zu Störungen bis hin zum völligen Ausbleiben der Menstruation und damit zu einer eingeschränkten Reproduktionsfähigkeit. Hormonelle Dysbalancen im Bereich der Sexualhormone aber auch ein stetes Kaloriendefizit fördern gerade bei Frauen zudem eine verschlechterte Knochenmineraldichte, die nicht selten als Auslöser für Stressfrakturen gilt.

 

Stoffwechselrate

RED bedeutet bei Sportlerinnen und Sportlern ebenso eine Absenkung des Grundumsatzes wie diese bereits häufig in Verbindung mit sekundärer Amenorrhö festgestellt wurde (24-26). Neben Sportlerinnen sind auch Sportler bei nicht ausreichender Energieaufnahme von einer Absenkung der Stoffwechselrate betroffen.

Fazit

Energiemangel aber auch hormonelle Dysbalancen begünstigen eine Absenkung des Grundumsatzes. Was genau sich verändert und in welchem Umfang dies geschieht erklärt weiterführend dieser Beitrag:

DAS passiert „auf Diät“! Sind Refeeds und Diet Breaks wirklich sinnvoll?

Leptin

Bei Leptin handelt es sich um ein Peptidhormon, welches stark am Hunger- und Sättigungsempfinden beteiligt ist und vor allem in den Fettzellen vorkommt. Leptin meldet dem Gehirn den Füllstand der Fettzellen über bestimmte Rezeptoren. Es beeinflusst als stärkster Signalgeber weitere Hormone, die an der Steuerung von Hunger und Sättigung beteiligt sind und schaltet sich außerdem in die Aktivität von Schilddrüsenhormon sowie in die Wärmeproduktion des Körpers ein (28).

Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass Leptin bei einer niedrigeren Energieaufnahme sowie bei Athletinnen mit sekundären Amenorrhö reduziert vorkommt (21,22,29-32). Eine Abnahme des Leptinspiegels beobachtete man auch bei männlichen Athleten in Verbindung mit einer nur kurzen aber extremen Phase der Kalorienreduktion (33) sowie erwartungsgemäß häufig bei Personengruppen mit einem niedrigen Körperfettgehalt wie beispielsweise bei Turnern, Triathleten oder Judo-Kämpfern (29, 34, 35, 36).

Auch wenn der Leptinspiegel bereits bei kurzfristigen Reduktionsphasen mit einer Abnahme reagiert, beeinflusst dies nicht sofort die Stoffwechselrate (5,6,28).

Fazit

Niedrige Leptinspiegel resultieren aus einer geringen Energieverfügbarkeit sowie aus einem geringen Körperfettgehalt. Wenig Leptin bedeutet wenig Sättigung sowie nach einer gewissen Zeit auch die negative Beeinflussung einiger stoffwechsel-relevanter Marker.

Ghrelin und Peptid YY

Neben Leptin spielt auch Ghrelin eine wesentliche Rolle beim Hunger- und Sättigungsempfinden. Es wird hauptsächlich im Magen und in der Bauchspeicheldrüse gebildet und stimuliert als Appetitauslöser die Nahrungsaufnahme. Ein hoher Ghrelinspiegel steht in Verbindung mit einem niedrigen Energiestatus sowie mit einem geringen Körperfettgehalt (29,41).

Sättigend wirkt hingegen das im Dickdarm gebildete Peptid YY, welches nach der Nahrungszufuhr in Abhängigkeit von der in der in der Mahlzeit enthaltenen Kalorienzufuhr gebildet wird (42). Interessanterweise ist PYY bei Frauen mit verminderter Energieaufnahme und bei amenorrhoischen Athleten erhöht. Auch bei höherem Körperfettanteil verzeichnet man mehr PYY (38,41,43).

Ghrelin und Peptid YY verändern sich mit dem Energiestatus sowie dem Aufkommen an Körperfett. Der genaue Einfluss auf Sportlerinnen und Sportler bedarf weiterer Untersuchungen insbesondere in Hinblick auf RED

Insulin

Eine nicht ausreichende Nahrungsaufnahme reduziert das Insulinaufkommen und erhöht gleichzeitig die Insulinsensitivität (Martin et al., 2008). In Studien zeigt sich dieses Bild auch bei amenorrhoischen Athleten im Vergleich zu Athletinnen mit normalem Menstruationszyklus oder nicht-athletischen Probandinnen. (47,48).

Koehler et al. (2016) lies männliche Trainierende jeweils 4 unterschiedliche 4-tätige Untersuchungen durchlaufen:

• 15kcal/kg/FFM/Tag mit Training
• 15kcal/kg/FFM/Tag ohne Training
• 40kcal/kg/FFM/Tag mit Training
• 40kcal/kg/FFM/Tag ohne Training

In beiden Phasen mit niedriger Energiezufuhr stellte sich eine signifikante Abnahme des Insulins (-34% bis -38%) ein (33). Ein vergleichbares Bild erschließt sich auch aus Untersuchungen mit Bodybuildern im Rahmen einer Wettkampfvorbereitung mit ausgeprägtem Kaloriendefizit (46).

Fazit

Energiearmut sorgt in unserem Körper für einen Abfall des im Blut zirkulierenden Insulins. Ziel ist eine verbesserte Verfügbarkeit von Energiesubstrat für das Gehirn. Da gleichzeitig die Insulinsensitivität bedürftiger Gewebe und Organe ansteigt, lässt sich aktuell nicht klar belegen, inwieweit eine möglicherweise eingeschränkte Versorgung auch die Leistungsfähigkeit mindert.

Wachstumshormon und IGF-1

Wachstumshormon (GH) ist für das Wachstum der Knochen- und Knorpelstrukturen, für das Muskel- und Fettgewebe sowie für verschiedene Stoffwechselvorgänge von entscheidender Bedeutung. Die Effekte von Wachstumshormon werden sowohl direkt als auch indirekt (z.B. IGF-1) vermittelt. Hauptsächlich aktiv ist Wachstumshormon physiologisch-zirkadian in der Nacht. Mit Beginn der Pubertät steigt der Wachstumshormonspiegel dank einer höheren Pulsfrequenz und der Zunahme der Hormonsekretion pro Puls an (37). IGF-1 (Insulin-like growth factor) wird gebildet, indem bestimmte Leberzellen durch Wachstumshormon dazu angeregt werden. IGF-1 wirkt sowohl auf den Eiweiß- und Zuckerstoffwechsel als auch auf den Knochen- und Knorpelstoffwechsel.

Untersuchungen deuten darauf hin, dass bei Frauen mit einer Reduzierung der Nahrungsaufnahme von einer adäquaten Menge (45kcal/kg/FFM/Tag) hin zu einer nicht ausreichenden Kalorienmenge (10 oder 20kcal/kg/FFM/Tag) ein Anstieg des Wachstumshormons, bei einem gleichzeitigen Rückgang des IGF-1 zu verzeichnen ist. (8, 52) Vergleichbare Auswirkungen auf eine Kalorienrestriktion beobachtete man auch bei Männern. (47, 53,54)

Fazit

Wachstumshormon gilt als nachtaktiver Jungbrunnen, der an der Gewebsreparatur maßgeblich beteiligt ist. Einen Teil seiner Effekte vermittelt Wachstumshormon jedoch nicht selbst, sondern indirekt indem es die Bildung von weiteren Wachstumsfaktoren wie IGF-1 anregt. Eine reduzierte Kalorienaufnahme kann das Aufkommen an Wachstumshormon erhöhen, führt aber zu einem Rückgang an IGF-1.

Schilddrüsenhormone Trijodthyronin (T3) und Thyroxin (T4)

Untersuchungen deuten darauf hin, dass 30% des Ruheenergieumsatzes von Schilddrüsenhormon beeinflusst werden (56). Eine Abnahme an Schilddrüsenhormon (T3 und T4) beobachtet man im Rahmen einer Diät bei schlanken, gesunden Männern und Frauen (55). Bei Patientinnen mit sekundären Amenorrhoe und Anorexie Patientinnen stellte man ebenfalls durchweg verringerte T3-Werte, beobachtete jedoch unterschiedliche Konstellationen bei T4 sowie beim Thyreoidea-stimulierendem Hormon Thyreotropin (TSH) (25, 58-61). Loucks&Callister ließen bereits vor einiger Zeit 46 Frauen in verschiedenen Interventionsgruppen (kein Training, Training mit niedriger Intensität oder mit hochintensivem Training) unterschiedliche Mengen Nahrung (30kcal/kg/FFM/Tag vs. 8kcal/kg/FFM/Tag) aufnehmen. Bereits nach 4 Tagen reduzierte sich mit der geringen Nahrungsaufnahme das gesamt Aufkommen an Schilddrüsenhormon um 15% sowie das freie Trijodthyronin um 18%. Als Vergleich diente der Ausgangswert. Freies T4 blieb unverändert, bei einem Anstieg des Gesamt-Thyroxin um 7% (62). In einer Querschnittsstudie von Heikura et al. (2017) zeigte sich ebenfalls ein niedrigerer freier T3 Spiegel bei Athletinnen mit sekundären Amenorrhö im Vergleich zur Kontrollgruppe. Gleichzeitig beobachtete man bei männlichen Athleten, dass jene mit niedrigerem Testosteronauskommen auch geringere T3 Spiegel aufwiesen (63). Beide Gruppen bilden charakteristische Gruppen für eine geringe Energiezufuhr. Im Einklang steht dies mit erniedrigten Schilddrüsenhormonwerten bei Bodybuilder, die sich auf die sich auf einen Wettkampf vorbereiteten (57).

Fazit

Stark defizitäre Ernährung reduziert durchweg das Aufkommen an freiem, aktivem Schilddrüsenhormon und wirkt sich hierüber mitunter auf den Ruheumsatz aber auch auf Muskeln, Knochen, den Darm, das Herz und die Reproduktionsorgane aus.

Cortisol

Bei Phasen der Kalorienrestriktion und im gefasteten Zustand ist ein Anstieg der Cortisolwerte zu verzeichnen (64,65). Auch Training beeinflusst das Aufkommen an Cortisol maßgeblich wie sich aus einer Studie von Laughlin&Yen (1996) ableiten lässt. Unabhängig der körperlichen Voraussetzung konnten sie Forscher trainierten Probanden über 24 Stunden höhere Cortisolwerte nachweisen, als diese bei nicht trainierten Probanden messbar waren (48). Schaal et al. (66) kamen zu ähnlichen Ergebnissen mit unterschiedlichen Trainingsintensitäten. Hooper et al. verabreichten männlichen Langstreckenläufern unterschiedlich viel Nahrung (niedrig vs. ausreichend). Eine Auswertung des Cortisolspiegels ergab insgesamt erhöhte Cortisolwerte ohne signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen (67). Bei Tornberg et al. (2017) zeigten sich verglichen mit eumenorrhoischen Athletinnen höhere Cortisolwerte bei Frauen mit sekundärer Amenorrhö (68).

Fazit

Der Trainingsstatus bzw. der physiologische Stresslevel einer Person scheint das Cortisolaufkommen über 24 Stunden stärker zu beeinflussen als der Faktor Versorgung. Welche Bedeutung man diesen Beobachtungen genau beimessen kann, werden weitere Forschungen zeigen.

Geschlechtshormone

Sowohl bei weiblichen als auch bei männlichen Athleten beeinflusst eine niedrige Nahrungsaufnahme die Funktion der Geschlechtshormone negativ (8,9, 67). Wie sich eine Mangelversorgung bei Frauen auf den Menstruationszyklus, das Sexualhormonaufkommen und damit verbunden weitere Erscheinungen wie die Knochendichte auswirken kann, wurde bereits weiter oben thematisiert. Das es auch trotz regelmäßigem Zyklus bereits zu Verschiebungen der Östradiol- und Progesteron-Produktion mit einer Versorgung im Bereich von 10kcal/kg/FFM/Tag kommen kann, zeigen Studien wie die von Loucks et al. (9, 69). Inwieweit sich auch der Testosteronwert bei Frauen durch eine niedrige Energiezufuhr ändert, wird derzeit noch diskutiert (22, 39, 49,70).

Gefahr eines niedrigen Testosteronaufkommens kennt man insbesondere bei Athleten in Disziplinen bei denen es um Gewichtsklassen geht oder die Wert auf Schlankheit legen (63,67,71). Aus einer Untersuchung an Langstreckenläufern geht hervor, dass diese mit 27,2kcal/kg/FFM/Tag im Vergleich zu 45,4kcal/kg/FFM/Tag bei nicht aktiven Probanden deutlich weniger Energie zu sich nehmen. Begleitend stellte man auch ein signifikant niedrigeres Testosteronaufkommen fest (67). Vergleichbare Ergebnisse finden sich auch aus dem American Football oder dem Fußball (72).

Fazit

Defizitäre Energieversorgung beeinflusst die dominanten Geschlechtshormone beider Geschlechter negativ. Sportlerinnen weisen aus diesem Grund nicht selten eine geringere Knochendichte auf, während Sportler mitunter bei deren Leistungsfähigkeit oder mit der Libido Probleme bekommen.

Resümee

Für energetische Homöostase sollten Sportlerinnen und Sportler nach IOC-Empfehlung eine Aufnahme von 45 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag anstreben. Bei unter 30 Kalorien pro Kilogramm fettfreie Masse und Tag spricht man bereits von der Relative Energy Deficiency (RED). Studien haben in diesem Zusammenhang mit ausgeprägtem Energiedefizit eine Reihe unvorteilhafter Veränderung zum Vorschein gebracht, die sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Gesundheit von Sportlerinnen und Sportlern in Mitleidenschaft ziehen können:

• Menstruationsstörungen bis hin zum Ausbleiben der Menstruation (Frau)
• Mangel an Östrogen und Progesteron (Frau)
• Verlust an Knochendichte und höheres Risiko auf Stressfrakturen (hauptsächlich Frau)
• Absenkung des Testosteronaufkommens (Mann)
• Eingeschränkte Reproduktionsfähigkeit
• Reduzierte Stoffwechselrate
• Absenkung des Leptinspiegels (u.a. verminderte Sättigung)
• Reduzierte Substratverfügbarkeit in Muskulatur und Leber (Leistungsfähigkeit)
• Verminderte Aktivität von IGF-1
• Rückgang an aktivem Schilddrüsenhormon

Die große Herausforderung ist es, sportliche Vorgaben und ein Leben in energetischer Homöostase miteinander zu vereinen. Dass dies in der Theorie einfach und auch logisch klingt, in der Praxis jedoch teilweise sehr schwer umsetzbar ist, versteht sich von selbst. Sportlerinnen und Sportler aber auch Betreuer und Coaches sollten dennoch unter Kenntnisnahme aller potenziellen Gefahren immer auch die Energieaufnahme aus Sicht einer ausreichenden Versorgung im Auge behalten. Wo zu wenige Kalorien insgesamt fehlen, mangelt es weiterführend zwangsläufig auch an Nährstoffen (Makro und Mikro), die für maximale Leistungsfähigkeit jedoch unabdingbar sind.

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Sportlicher Gruß

Holger und Daniel

www.Body-Coaches.de

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Quellen

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Bildquelle:

https://www.gorillasports.de/