„Kalorien rein, Kalorien raus“: Wie Bioaktiva, Mikrobiom und Mitochondrien den Stoffwechsel prägen

Ob das Sprichwort „Kalorien rein, Kalorien raus“ stimmt? In der Kurzfassung: ja – nur ist die tatsächliche Geschichte deutlich komplexer.

Zwischen dem ersten Kontakt der Nahrung mit deiner Zunge und dem Moment, in dem sie den Körper wieder verlässt, arbeiten Verdauungssystem und Darmmikrobiom zusammen, um Nährstoffe herauszulösen.

Enzyme in Mund, Magen und Dünndarm zerlegen die Nahrung so, dass sie aufgenommen werden kann; Mikroorganismen im Dickdarm verwerten anschliessend das, was übrig bleibt.

Mit „Kalorien rein, Kalorien raus“ ist die Idee gemeint, dass Veränderungen des Körpergewichts vom Gleichgewicht zwischen aufgenommener und verbrauchter Energie abhängen.

Dabei zählt nicht nur, wie viele Kalorien du aufgrund deines Appetits isst und wie viele davon durch die Verdauung tatsächlich aufgenommen werden – sondern auch, wie effizient dein Stoffwechsel diese aufgenommenen Kalorien wieder „verheizt“.

Aktuelle Forschung deutet darauf hin, dass ein wichtiger Treiber der Unterschiede bei Appetit, Verdauung und Stoffwechsel in biologisch aktiven Nahrungsresten liegt, den sogenannten Bioaktiva.

Diese Bioaktiva greifen an zentralen Schaltstellen der Stoffwechselregulation an: am Appetitzentrum im Gehirn (Hypothalamus), am „Verdauungs-Bioreaktor“ im Darm (dem Mikrobiom) und an den zellulären Kraftwerken (den Mitochondrien).

Ich bin Gastroenterologe und untersuche seit 20 Jahren, welche Rolle das Darmmikrobiom bei Stoffwechselerkrankungen spielt. Im Folgenden erkläre ich, wie Bioaktiva in der Ernährung mithelfen zu verstehen, warum manche Menschen mehr essen können und dennoch weniger zunehmen – und welche Ernährungswerkzeuge den Stoffwechsel unterstützen können.

Grübeln über Appetit und Verdauung

Studien zeigen: Wer Vollwertkost isst, die noch in ihren ursprünglichen Strukturen „verpackt“ ist – also in Ballaststoffen und Polyphenolen (den zellulären Hüllen und farbgebenden Pflanzenstoffen, die viele Gesundheitsvorteile mitbringen) –, verliert im Vergleich zu stark verarbeiteten Lebensmitteln mehr Kalorien über den Stuhl.

Denn viele Fertigprodukte sind in der Produktion gewissermassen „vorverdaut“ worden: Aus komplexen Strukturen werden einfache Kohlenhydrate, raffinierte Fette und Zusatzstoffe.

Das ist ein Beispiel dafür, wie kalorienfreie Faktoren die Gleichung „Kalorien rein, Kalorien raus“ beeinflussen können – und warum das in einer Umgebung hilfreich sein kann, in der die Energiezufuhr häufig über dem Bedarf liegt. Mehr Vollwertkost und weniger hochverarbeitete Produkte bedeuten praktisch: Du kannst oft mehr essen, weil ein Teil dieser weniger verarbeiteten Kalorien ungenutzt wieder ausgeschieden wird.

Ballaststoffe und Polyphenole wirken ausserdem über das Gehirn auf Appetit und Kalorienaufnahme. Dein Mikrobiom wandelt diese „übrig gebliebenen“ Bioaktiva in Metabolite um – also molekulare Abbauprodukte der Verdauung –, die den Appetit auf natürlichem Weg dämpfen.

Diese Metabolite beeinflussen dieselben Darmhormone, die auch den Ausgangspunkt für die bekannten Abnehmmedikamente Wegovy, Ozempic und Mounjaro bildeten, und steuern das Essverhalten über das Sättigungszentrum im Hypothalamus.

Verarbeitete Lebensmittel liefern diese Bioaktiva kaum. Zusätzlich werden sie oft mit Salz, Zucker, Fett und Zusatzstoffen so abgestimmt, dass sie besonders „hyper-schmackhaft“ sind – was Verlangen fördert und dazu führt, dass man tendenziell mehr davon isst.

Mitochondrien als Dirigenten in der Mitte

Eine vollständige Betrachtung von Kalorien hängt auch davon ab, wie wirksam der Körper sie in Energie umsetzt – für Bewegung, Denken, Immunabwehr und viele weitere Aufgaben. Diese Verbrennung wird zu einem grossen Teil von den Mitochondrien koordiniert.

Bei gesunden Menschen verfügen die Mitochondrien meist über eine hohe Kapazität und können Kalorien problemlos in Energie für zelluläre Funktionen umwandeln. Bei Menschen mit Stoffwechselerkrankungen arbeiten sie häufig weniger effizient; das kann mit grösserem Appetit, weniger Muskelmasse und einer verstärkten Fettspeicherung zusammenhängen.

Zudem ist bei ihnen der Anteil eines besonders mitochondrienreichen Fettgewebes geringer: des braunen Fetts. Dieses Gewebe speichert Energie nicht primär, sondern verbrennt sie, um Wärme zu erzeugen.

Weniger braunes Fett könnte erklären, warum manche Menschen mit Adipositas eine niedrigere Körpertemperatur haben als Menschen ohne Adipositas – und weshalb die durchschnittliche Körpertemperatur in den USA seit der industriellen Revolution gesunken ist.

Umgekehrt könnten leistungsfähige Mitochondrien, die mehr Kalorien verbrauchen, mit erklären, warum einige Menschen mehr essen können, ohne zuzunehmen. Das führt zur nächsten Frage: Weshalb sind die Mitochondrien bei manchen gesünder als bei anderen?

Letztlich wird die Mitochondriengesundheit von vielen Faktoren geprägt, die man auch sonst mit allgemeinem Wohlbefinden verbindet: regelmässige Bewegung, ausreichender Schlaf, Stressbewältigung und eine ausgewogene Ernährung.

Wer hat die Stoffwechsel-Lichter ausgeschaltet?

Die neueste Ernährungsforschung macht deutlich, dass bestimmte, lange unterschätzte Bestandteile der Nahrung für die Mitochondrien wichtig sind.

Neben den essenziellen Makronährstoffen – Fett, Eiweiss und Kohlenhydraten – sowie Mikronährstoffen wie Vitaminen und Mineralstoffen tragen auch andere „Rest“-Bestandteile zur Stoffwechselsteuerung bei: Ballaststoffe, Polyphenole, bioaktive Fette und Produkte aus Fermentation.

Während eine westliche Ernährung diese Bioaktiva häufig vermissen lässt, enthalten traditionelle Ernährungsweisen wie die mediterrane und die Okinawa-Ernährung viele passende Lebensmittel – etwa Nüsse, Samen, Obst, Gemüse, Vollkornprodukte und fermentierte Speisen –, die reich an solchen Faktoren sind.

Viele Bioaktiva werden im Dünndarm nicht vollständig zerlegt und gelangen in den Dickdarm. Dort verwandelt das Mikrobiom sie in aktivierte Metabolite. Diese werden anschliessend aufgenommen und beeinflussen, wie viele Mitochondrien Zellen besitzen und wie gut sie arbeiten.

Auf der grundlegendsten Ebene der Zellbiologie können Metabolite über einen Prozess namens Epigenetik molekulare Schalter in deinen Genen an- oder ausschalten – mit möglichen Auswirkungen sowohl auf dich als auch auf deine Nachkommen.

Sind diese metabolischen „Lichter“ angeschaltet, werden die Mitochondrien belebt, der Stoffwechsel läuft schneller, und die Zahl der Kalorien, die du verbrauchst, steigt effektiv.

Bitte die Mikrobiom-Lücke beachten

Ein robustes Mikrobiom bildet ein breites Spektrum nützlicher Metabolite. Diese unterstützen braunes Fett, die Ausdauer der Muskulatur und die Stoffwechselgesundheit. Doch nicht jeder besitzt ein Mikrobiom, das Bioaktiva zuverlässig in ihre aktiven Metabolite umwandeln kann.

Wer über lange Zeit stark verarbeitete Kost isst – arm an Bioaktiva, dafür reich an Salz und Zusatzstoffen –, kann die Fähigkeit des Mikrobioms beeinträchtigen, die für optimale Mitochondrienfunktion nötigen Metabolite zu erzeugen. Auch der übermässige Einsatz von Antibiotika, hoher Stress und Bewegungsmangel können Mikrobiom und Mitochondrien belasten.

So entsteht eine doppelte Ernährungslücke: Es fehlt sowohl eine förderliche Ernährung als auch die passende mikrobielle „Ausstattung“, um deren Bioaktiva zu aktivieren.

Das kann bedeuten, dass gut untersuchte Ansätze wie die mediterrane Ernährung bei manchen Menschen mit geschädigtem Mikrobiom weniger gut wirken – möglicherweise verbunden mit Magen-Darm-Beschwerden wie Durchfall und einem Nachteil für die Stoffwechselgesundheit.

Für solche Situationen untersucht die Ernährungsforschung mögliche Vorteile verschiedener Low-Carb-Ernährungsformen, die eventuell weniger stark auf ein gesundes Mikrobiom angewiesen sind.

Das Mehr an Eiweiss in diesen Ernährungsformen kann zwar die Bildung nützlicher Metabolite durch das Mikrobiom verringern, gleichzeitig fördert der geringere Kohlenhydratanteil aber die körpereigene Produktion von Ketonen. Ein Keton, Beta-Hydroxybutyrat, könnte in der Regulierung der Mitochondrien ähnlich wirken wie das Mikrobiom-Metabolit Butyrat.

Auch neue, auf das Mikrobiom ausgerichtete Ansätze könnten helfen, die Stoffwechselgesundheit zu verbessern: Butyrat und andere Postbiotika, um fertige Mikrobiom-Metabolite zuzuführen; personalisierte Ernährung, um die Kost auf das eigene Mikrobiom abzustimmen; intermittierendes Fasten, das bei der Regeneration des Mikrobioms unterstützen kann; sowie perspektivisch lebende bakterielle Therapien, um die Mikrobiom-Gesundheit wiederherzustellen.

Werkzeuge, um Fett in Treibstoff zu verwandeln

Für die meisten Menschen bleibt es biologisch grundsätzlich möglich, das Mikrobiom über traditionelle Ernährungsweisen wie die mediterrane Ernährung wieder zu stärken. Praktisch scheitert es jedoch nicht selten an Faktoren wie Zeitmangel, Kosten oder persönlichen Geschmacksvorlieben.

Am Ende führt der Weg zu stabiler Stoffwechselgesundheit wieder zu den scheinbar einfachen Grundpfeilern: Bewegung, Schlaf, Stressmanagement und eine nährstoffreiche Ernährung.

Einige einfache Tipps und Hilfsmittel können die Umsetzung dennoch erleichtern. Merksätze wie die 4 F der Ernährung – Ballaststoffe, Polyphenole, ungesättigte Fette und Fermente – lenken den Fokus auf Lebensmittel, die Mikrobiom und Mitochondrien besonders gut mit „Reststoffen“ versorgen.

Auch Bioaktiva-basierte Rechner und Apps können helfen, Lebensmittel so auszuwählen, dass Appetit, Verdauung und Stoffwechsel besser gesteuert werden – mit dem Ziel, die Kalorien-„Reins“ und -„Raus“ wieder ins Gleichgewicht zu bringen.

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

Dieser Artikel wird mit einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lies den Originalartikel.