Leistungssport und Mineralbedarf
von Hans-Heinrich Jörgensen 

Die durch vielfältige praktische Erfahrung von Sportlern belegte Tatsache, daß in Zeiten intensiven Trainings ein erhöhter Bedarf an essentiellen Mineralien und Spurenelementen auftritt, ist durch wissenschaftliche Literatur nur dünn belegt und erklärt. Hier soll der Versuch unternommen werden, jene Stoffwechselmechanismen aufzuzeigen, an denen Mineralien wesentich beteiligt sind, und die bei körperlicher Anstrengung ein Mehrangebot bedingen oder durch ein Minderangebot gestört werden können. 

Mineralien werden nicht - wie z.B. Kohlenhydrate - bei vermehrter Arbeitsleistung vermehrt verbraucht, wohl aber aus Depots und Intrazellulärräumen freigesetzt, abtransportiert und der renalen Ausscheidung preisgegeben, so daß ein erhöhter, rechnerisch allerdings nur sehr unvollkommen zu erfassender Mehrbedarf entsteht. 

Ein Minderangebot auch nur eines einzelnen essentiellen Minerals oder Spurenelementes kann die physiologische Leistungsbereitschaft deutlich herabsetzen. Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Die körperliche Leistungsfähigkeit kann nur voll eingesetzt werden, wenn alle Glieder dieser Kette intakt sind:  
  
 


  subjektive psychische Leistungsbereitschaft,  
   neuromuskuläre Reizfortpflanzungen,  
   synaptische Übertragungen,  
   Muskelkontraktionen,  
   Glucoseutilisation,  
   Sauerstoffbereitstellung und -ausnutzung,  
   C02-Abbau,  
   Herzminutenvolumen.

   Die physiologische Leislungsbereitschaft schwankt zirkadian zwischen 40 Prozent (nachts) und 65 Prozent (vormittags) der vollen Leistungskraft. Im Leistungssport gilt es, kurzfristig die Einsatzreserven zu mobilisieren, die im gleichen Tagesrhythmus weitere ca. 20 Prozent der absoluten Leistungskraft ausmachen. Der Rest ist autonom geschützt und kann nur unter größter Gefahr für den Körper durch massiven pharmakologischen Eingriff dem Willen zugänglich gemacht werden. Zu Recht sind solche Eingriffe als »Doping« verboten. 

Im Bereich der Einsatzreserve zwischen physiologischer Leistungsbereitschaft und autonom geschützter Reserve werden alle Stoffwechselvorgänge bis an ihre Obergrenze ausgenutzt, teilweise unter Eingehen einer »Schuld« auch darüber hinaus. Das setzt ein mindestens ausreichendes Angebot aller beteiligten Mineralien und Spurenelemente voraus, besser noch ein gewisses Reserveangebot. Geringfügige Mängel an nur einer Stelle der oben gezeigten Kette können erhebliche Leistungsminderungen zur Folge haben. 

Ein Überangebot an Mineralien kann keine Leistungssteigerung über die Einsatzreserve hinaus bewirken, sondern nur deren optimale Nutzung ermöglichen. Die Zufuhr von Mineralien ist daher auch niemals »Doping«. 

Zu den essentiellen Mineralien zählen die Elemente Na, K, Ca, Mg, Cl, P, Fe, Zn, Mn, Cu, Co, F, J. Hier und da wird diskutiert, ob der Kreis der Spurenelemente nicht größer zu fassen ist, doch fehlt für andere Elemente noch der Beweis ihrer Unentbehrlichkeit. 

Diese Elemente greifen als Bestandteile etlicher Stoffwechselsubstrate, als prosthetische Gruppe vieler Enzyme, als Coenzym oder als Katalysator ganz wesentlich in viele Enzymsysteme ein. 

Natrium 
Der extrazelluläre Natriumspiegel ist hoch und wird bei der hierzulande üblichen Ernährung  mit  reichlichem  Kochsalzgebrauch ständig im Übermaß aufgefüllt, so daß eine zusätzliche Supplementierung nur im Ausnahmefall erforderlich wird. 

Natrium ist durch seine hohe Wasserbindungskapazität wesentlich an den osmotisch gesteuerten Wasserverteilungsmechanismen beteiligt. Kommt es bei starkem Schwitzen zu einem Natrium-Verlust, sinkt der extrazelluläre Natrium-Spiegel, das osmotische Gleichgewicht verschiebt sich, der Intrazellulärraum wird hyperton, Wasser strömt in die Zellen ein, es kommt zur Wasserintoxikation. 

Diese Gefahr wird jedoch allgemein überschätzt. Nur langdauernde schweißtreibende Übungen in großer Hitze können zum Natrium-Verlust und damit zur Dehydration führen. In diesem Falle sollten alle Getränke mit einer Prise Kochsalz versetzt werden. 

Beim Aktionspotential strömen Natrium-Ionen in die Zelle hinein. Hier werden also keine Natrium-Ionen dem Intrazellulärraum entzogen und der Ausscheidung preisgegeben. 

Kalium 
Beim Kalium ist es umgekehrt. Jedes Aktionspotential läßt Kalium aus der Zelle auswandern. Ehe es vollständig durch die Natrium-Kalium-Pumpe in die Zelle zurück-transportiert werden kann, wandert ein Teil mit dem venösen Blut davon und wird über die Niere ausgeschieden. Messungen der Kaliumkonzentration im femoral-venösen Blut haben unter Arbeit einen beträchtlichen Anstieg ergeben. 

Das Ruhepotential ist abhängig vom intraextrazellulären Kaliumgetälle. Steigt dieser Quotient infolge extrazellulären Kaliummangels, verzögert sich die elektroenergetische Reizübertragung. 

Kalium im strömenden Blut bewirkt eine Vasodilatation und ist wahrscheinlich auch an der Pulsfrequenzeinstellung beteiligt, spielt also in den vegetativen Stellkreisen eine Rolle. 

Bei hoher körperlicher Leistung wird ein Großteil  des verfügbaren  Sauerstoffes schon für die Atemarbeit verbraucht. Gerät die Muskelarbeit nach Verbrauch der Sauerstoffreserven in den anaeroben Bereich, wird vermehrt Milchsäure gebildet. Zum Puffern dieser Säurevalenzen und zur C02-Bindung sind Kalium-Ionen erforderlich. Je weniger freie Kalium-Ionen zur Verfügung stehen, desto mehr wird die milchsäurebedingte metabolische Azidose durch zusätzliche Atemarbeit abgebaut, so daß sich die Sauerstoffbilanz deutlich verschlechtert. 

Ein Kahummangel macht sich sehr schnell durch eine Minderung der Muskelkraft bemerkbar. Zu den klassischen Symptomen gehört die an den Beinen beginnende Muskelschwäche. Der Kaliummangel-Patient klagt: »Ich komme die Treppen nicht hoch.« 

In Zeiten intensiven Trainings tritt ein erhöhter Bedarf an essentiellen Mineralien und Spurenelementen auf. Die Zufuhr von Mineralien ist allerdings niemals »Doping«. 

Der Tagesbedarf bei normaler Betätigung (zwei bis sechs Gramm/die) wird mit unserer landesüblichen Mischkost einigermaßen gedeckt. Bei starker körperlicher Belastung steigt der Bedarf auf ca. zehn Gramm/die, und es kann schnell zu Mangelerscheinungen kommen. Kohlenhydratarme Diät, z. B. überwiegende Fleischernährung (Steakdiät) oder Reduktionskost, verstärkt den Mangel. Nicht unbeachtet sollte bleiben, daß bestimmte Medikamentengruppen zur Kalium-Ausschwemmung führen, so z. B. Laxantien, Diuretika, Glykoside, Kortikoide, Antihypertonika. Rennreiter mißbrauchen gern Diuretika zum schnellen »Gewichtmachen«. 

Calcium 
Um ein Aktionspotential in eine Muskelkontraktion umzusetzen, ist Calcium unerläßlich. Der Kontraktionszustand ist abhängig von der Calcium++-Konzentration im Sarkoplasma. Die Energiegewinnung aus dem ATP-Zerfall über ADP zu AMP wird durch die Calcium-lonen gesteuert und kommt zum Stillstand, wenn keine Calcium-lonen mehr vorhanden sind. 

In der synaptischen Reizübertragung setzt Calcium die Transmitter frei. Zugleich aber trägt Calcium durch die Bindung freier Anionen an der Zellaußenseite zur Stabilisierung des Ruhepotentials bei. Ein Mangel führt zunächst zur Minderung der Reizübertragung und Kontraktionskraft, später zur Häufung der Aktionspotentiale mit tetanischen Krämpfen. 

LÜTTGAU konnte im Tierversuch nachweisen, daß ein Calcium-Mangel zur Verminderung der maximalen Muskelkraft um 15 Prozent führte. 

Ein Calcium-Mangel im Serum wird schnell durch den Abbau der im Skelett gespeicherten Calcium-Reserven ausgeglichen. Da wir ohnehin davon ausgehen müssen, daß unsere Kost zu einer permanenten Minderversorgung mit Calcium führt, läßt sich die Alters-Osteoporose vorherberechnen Da umgekehrt die sportliche Betätigung mit ständiger Belastung der Spongiosa auf Zug, Druck und Torsion der physiologische Reiz zur Calcifizierung des Knochens darstellt, sollte für ein ausreichendes Calcium-Angebot Sorge getragen werden. 

Magnesium 
Magnesium ist, wie Calcium, auslösend als Katalysator am Zustandekommen einer  
Muskelkontraktion beteiligt. Die energiespendenden ATP-Verbindungen liegen als Magnesium-ATP vor. Ohne Magnesium keine Kontraktion. Gleichzeitig gilt aber auch:  
ohne Magnesium vermehrt Aktionspotentiale bis zum Depolarisationsblock, weil Magnesium an der Synapse die Cholinesterase fördert. Cholinesterase aber baut die motorische Transmittersubstanz  Acetylcholin ab und verhindert damit überschießende Muskelkontraktionen. 

Am Calcium wie auch am Magnesium wird deutlich, wie sehr die gleiche Substanz in Funktionskreisen teils exzitatorisch, teils inhibitorisch wirken kann. Die vielfältig miteinander verzahnten Regelkreise können nur funktionieren, wenn alle Substanzen im physiologischen Gleichgewicht vorliegen. Der massive Einsatz einzelner Elektrolyte greift eher störend als leistungssteigernd in diese Mechanismen ein. 

Zur Supplementierung fehlender Mineralien sollten daher nur Präparate Verwendung finden, bei denen diese physiologischen Mengenrelationen sich in der Zusammensetzung widerspiegeln. (Präparat: Neukönigsförder Mineraltabletten®). 

Magnesium hemmt unter anderem die Agglutination der Thrombozyten und verbessert damit die Viskosität des Blutes, was gerade bei Spitzenleistungen von wesentlicher Bedeutung ist. 

Phosphor 
Es ist ein makabrer Treppenwitz der Geschichte, daß die hohe Brennbarkeit des Phosphors 1669 von dem Chemiker Henning Brand ausgerechnet in Hamburg entdeckt wurde, jener Stadt, die in den Kriegsnächten so fürchterlich darunter zu leiden hatte. Dieses hohe Energieabgabepotential nutzt der Organismus aufs Geschickteste bei der Arbeitsleistung des Muskels aus. 

Unmittelbarer Energiespender für die Muskelarbeit ist das Adenosintriphosphat (ATP), das über Adenosindiphosphat (ADP) zu Adenosinmonophosphat (AMP) zerfällt und dabei Energie abgibt. Der ATP-Vorrat der Muskulatur reicht jedoch nur für etwa eine bis zwei Kontraktionen und wird dann aus dem Kreatinphosphatspeicher aufgefüllt, der für etwa zehn Sekunden Hochleistung ausreicht. Erst danach beginnt die aerobe Glucoseoxidation, diesmal unter Anlagerung von den im ATP-Zerfall freigewordenen Phosphor-Ionen. Sind keine freien Phosphor-Ionen vorhanden, kommt es statt zur Oxidation vorzeitig zur anaeroben Glykolyse, bei der die Energieausbeute etwa 20mal geringer ist. 

Diese vermehrten Phosphor-Umsetzungen bedeuten nicht nur vermehrten Bedarf, sondern auch vermehrte Ausscheidung. Im femoral-venösen Blut steigt die Phosphor-Konzentration nach Arbeit um fast 75 Prozent an. Auch im Urin ist die Phosphor-Konzentration nach Arbeitsleistung deutlich höher. Den Phosphormehrbedarf des Leistungssportlers oder Schwerarbeiters kann man linear zum Energiemehrbedarf schätzen. 

Wie phosphorabhängig der Muskel ist, zeigt sich daran, daß SEARLE nach einer antacida-induzierten  Hypophosphatämie das Bild einer Myopathie beobachten konnte.  
Es wird diskutiert, ob der erhöhte Serumphosphatspiegel ebenfalls an der Pulsfrequenzeinstellung beteiligt ist. Die Einteilung nach SZENT-GYÖRGYI, nach der Phosphor die neuromuskuläre Erregbarkeit steigert, würde das bestätigen. 

Ein Minderangebot auch nur eines einzelnen Minerals kann die physiologische Leistungsbereitschaft deutlich herabsetzen. 

Eisen 
Eisen ist Bestandteil vieler Enzymsysteme, insbesondere im Bereich des Sauerstofftransportes, der Sauerstoffverwertung und -speicherung. Hämoglobin als Transportsystem und Myoglobin als 02-Speicher der Muskulatur bestehen aus einer Eisen-Eiweiß-Verbindung, in der Eisen Teil der prosthetischen Häm-Gruppe ist. Nahezu alle Fermente der Atmungskette (Cytochrome, Cytochromoxydasen, Katalasen, Pero-xydasen und andere) enthalten ebenfalls in ihrer prosthetischen Gruppe Eisen. Die optimale Anfuhr und Ausnutzung von Sauerstoff dürfte wohl gerade im Bereich sportlicher Leistungsspitzen eine Grundvoraussetzung sein, und eben dieses System gerät unter Eisenmangel schwer ins Wanken. 

Daß Aktivität und Dynamik durch Eisenmangel negativ beeinflußt wird, gilt als humanmedizinische Binsenweisheit. BOWERING konnte das im objektivierbaren Tierversuch bestätigen. 

Hauptursachen für Mangelerscheinungen sind unsere denaturierte Nahrung und Blutverluste durch Menstruation oder bei regelmäßigen Blutspendern. 

Zink 
Die in den Erythrozyten, der Magenschleimhaut und den Nieren gespeicherte Carboanhydrase, die bei der Verbrennung angefallene Kohlensäure eliminiert, und dadurch ganz wesentlich zur optimalen 02-Ausnutzung und zur Regulation des Säure-Basen-Haushaltes beiträgt, enthält Zink. 

Bei körperlicher Anstrengung wird Zink in erheblichen Mengen freigesetzt. Der Serumspiegel steigt beträchtlich an. (STROMME). Der Zinkgehalt des trainierten Muskels ist deutlich höher als der des untrainierten. 

Da Zink an der Synthese der Nukleinsäuren beteiligt ist, wird der Proteinaufbau wie  
auch die Bereitstellung des energiesparenden ATPs bei einem Mangel gestört. 

Die Zinkversorgung verdient besondere Beachtung, da beim Leistungssport nicht nur der Bedarf steigt, sondern Querschnittsuntersuchungen mitteleuropäischer und amerikanischer Kost auch eine Unterversorgung wahrscheinlich machen. 

Ein Überangebot an Mineralien kann keine Leistungssteigerung über die  
Einsatzreserve hinaus bewirken, sondern nur deren optimale Nutzung  
ermöglichen. 

Kobalt 
Kobalt ist der Hauptbestandteil des blutbildenden Vitamins B12. Ohne ausreichende Kobaltzufuhr bleibt die intestinale B12-Synthese gestört. Die Erythropoese wird durch Kobalt gefördert und die Lebensdauer und Resistenz der Erythrozyten gesteigert.  
Die Eisenresorption wird durch Kobalt verstärkt. Bei Infektionen pathologisch im RES gespeichertes Eisen wird durch Kobalt wieder zur Hämoglobin-Synthese freigegeben. 

Erythrozyten können Sauerstoff nur an ihrer Oberfläche binden. Bei gleicher Hämoglobinmenge entsteht eine wesentlich größere Sauerstofftransportkapazität, wenn dieses Hämoglobin in viele kleine statt in wenige große Erythrozyten eingebaut ist, weil nach mathematischen Gesetzen die Gesamtoberfläche dadurch größer wird, und eben das wird durch Kobalt bzw. Vitamin B12 bewirkt. Es hat Versuche gegeben, Fliegern und Bergsteigern durch Kobaltgaben zu einer besseren Adaption an den 02-Mangel zu verhelfen. 

Im Bereich der Sportmedizin dürfte von Interesse sein, daß Kobalt den Sympathikus sowie die ACTH- und Cortisolbildung stimuliert und damit Reserveblut aus den Depots mobilisiert. 

Die Bildung der Aminosäuren Methionin, Cholin und Alanin und damit die Eiweißsynthese ist kobaltabhängig. 

Kupfer 
Alles über Eisen Gesagte gilt auch für Kupfer, denn dort wo Eisen gebraucht wird, dient Kupfer als Katalysator. Die Hämoglobinsynthese und das Redoxsystem der Atmungskette kann ohne Kupfer nicht funktionieren. 

Die Cytochrom-Oxydase, Bemsteinsäure-Oxydase,  Katalase,  Lactase, Ascorbinsäure-Oxydase,  Adrenalin-Oxydase  und Polyphenol-Oxydase-Tyrosinase sind auf die Gegenwart von Kupfer angewiesen. Mithin ist auch die Adynamie das typische Kupfermangelsymptom. 

Mehrfach diskutiert, aber endgültig noch nicht abgeklärt ist die Frage, wie weit die von der kupferhaltigen Lysyloxydase gesteuerte Synthese der Kollagenstruktur auf Mängel reagiert. Bei Veränderungen der enzymatischen Aktivität kann es zu Störungen der Kollagenstruktur im Bereich der Gelenkkapseln und Synovia kommen. Das ist zwar nicht für die unmittelbare Leistungsaktivierung, wohl aber für die Erhaltung der Leistungsfähigkeit bedeutsam. 

Mangan 
Mangan   greift   über   die   Pyruvat-Carboxylase der Mitochondrien, die mittels Mangan und Biotin im Zuge der Gluconeogenese  Lactat  aus der Stoffwechsel-Sackgasse zurückgeholt und zu Glucose resynthetisiert, in den energiespendenden Kohlenhydratstoffwechsel ein. Mindestens zwei Enzyme des Zitratzyklusses sind Manganabhängig. 

Durch  die  Aktivierung  der  Östradiol-Oxydation verhindert Mangan eine »allzu weibliche« Hormonlage. 

Jod 
Das Halogen Jod wird außer mit der Nahrung und dem Wasser über die Atmung aufgenommen. In süddeutschen Gegenden treten Mangelerscheinungen endemisch auf. Im norddeutschen Raum sind Mängel wegen der stark jodhaltigen Seeluft jedoch kaum bekannt, so daß eine allgemeine Supplementierung nicht empfohlen werden kann. 

Jod ist der Hauptbestandteil der Schilddrüsenhormone, die den Energiehaushalt steuern. Ein Jodmangel reduziert sämtliche Stoffwechselvorgänge auf ein Minimum, Vitalität und Körpertemperatur sinken, die Leistungsfähigkeit der Muskulatur wird herabgesetzt und die Kreislaufregulation eingeschränkt. 

Fluor 
Fluor findet - nicht immer unumstritten - zur Kariesprophylaxe und Osteoporosetherapie Verwendung. Leistungsphysiologisch ist eine Bedeutung nicht erkennbar. Allenfalls wäre bemerkenswert, daß Fluor als Hemmgift in den Zitratzyklus eingreifen kann (KARLSON). 

Zusammenfassung: 
Ein Natrium-Mangel ist nur bei starkem Schwitzen zu erwarten. Für die Elemente Kalium, Phosphor und Zink ist bei Leistungssportlern ein Mehrbedarf bis auf das Doppelte anzunehmen. Ein Mangel der übrigen essentiellen Makro- und Mikroelemente mindert die Leistungsbereitschaft und -fähigkeit. Die Supplementierung fehlender Mineralien sollte im physiologischen Gleichgewicht erfolgen. 

Zu empfehlen sind in diesem Zusammenhang  Neukönigsförder Mineraltabletten®