Aufgabe 2 - Teilaufgabe 2 · Abitur NRW Ernährungslehre GK · Haupttermin 2023

Thema: Antioxidantien im Sport

M 1: Oxidativer Stress und Regulationsmechanismen

Intensive körperliche Aktivität ist nachweislich mit der vermehrten Bildung von freien Radikalen und entsprechend auch mit der Gefahr von oxidativem Stress, d. h. einem Missverhältnis zwischen Radikalbildung und Radikalneutralisierung, verbunden.

Freie Radikale sind Teilchen, die ein freies, d. h. ungepaartes Elektron besitzen. Sie entstehen physiologisch u. a. im Rahmen der mitochondrialen Oxidation (ca. 1 – 2 % des O 2 -Umsatzes) und bei Entzündungsreaktionen. Zu den Radikalen gehören u. a. einige reaktive Sauerstoff-Spezies (ROS), z. B. das Superoxid-Radikal (O 2 •−) sowie das besonders aggressive Hydroxylradikal (OH •).

Aufgrund ihrer hohen Reaktivität können freie Radikale biologische Strukturen schädigen und deren Eigenschaften negativ verändern. So nehmen freie Radikale auch ungünstigen Einfluss auf Faktoren der körperlichen Leistungsfähigkeit.

Freie Radikale schädigen allerdings nicht grundsätzlich, sondern nur dann, wenn ihre Wirkung nicht neutralisiert werden kann. Dies ist der Fall, wenn prooxidative gegenüber antioxidativen Faktoren überwiegen. Diese Situation wird als oxidativer Stress (OS) bezeichnet. Dabei kann ein Ungleichgewicht in der antioxidativen Regulation zum einen über Ernährungsdefizite, d. h. durch die unzureichende Zufuhr von antioxidativen Nährstoffen, entstehen, zum anderen durch eine unzureichende Anpassungsreaktion von körpereigenen Schutzenzymen.

Eine besondere Quelle von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS) sind die Mitochondrien. Jede körperliche Anstrengung führt zu einer Erhöhung des sogenannten „Lecks“ der Atmungskette und einer vermehrten ROS-Bildung. Sie sorgt für die Aktivierung derjenigen Signalwege, die für den Abbau der durch körperliche Anstrengung vermehrt anfallenden geschädigten Zellen benötigt werden, und sorgt für eine Verstärkung der körpereigenen Abwehrkräfte des Immunsystems. Damit ist die Leckage der Atmungskette unter körperlicher Anstrengung ein „sinnvoller“ Prozess, der sich evolutionär entwickelt hat.

Aber auch bestimmte Zellen des Immunsystems können bei einer Entzündungsreaktion erhebliche Mengen an ROS produzieren, die dann gezielt der Abwehr von Parasiten und Mikroorganismen dienen.

M 2: Antioxidative Vitamine und körperliche Belastbarkeit

Intensive körperliche Belastung bedeutet für den Organismus Stress. Dieser erzeugt neben der muskulären Belastungsreaktion auch eine Ganzkörperreaktion, die die Wiederherstellung des Gleichgewichtes im Organismus zum Ziel hat.

Die meisten Organsysteme wie auch die Skelettmuskulatur können sich gegen den belastungsinduzierten oxidativen Stress auf zellulärer Ebene schützen. Entsprechend ist belegt, dass Organe mit einem hohen mitochondrialen Stoffwechselumsatz (Muskel, Herz, Leber) über anpassungsfähige Schutzeinrichtungen verfügen, die sie bei Stressexposition verstärken (exprimieren) können. Der wichtigste Mechanismus des Körpers, den oxidativen Stress zu senken, ist die Neubildung antioxidativ wirksamer Enzyme.

Zusätzlich zur Regulation über die körpereigenen Schutzsysteme muss auch die Beeinflussung der antioxidativen Regulation durch Nährstoffe beachtet werden. Sportlerinnen und Sportler sollten als Personengruppe mit erhöhter Exposition zu oxidativem Stress auf eine optimierte Zufuhr an antioxidativen Vitaminen (AOV) achten, um darüber eine ausreichende AOV-Konzentration im Plasma zu erreichen und dadurch die Schutzwirkung gegenüber freien Radikalen zu optimieren. Es stellt sich die Frage, ob auch im Sport diese natürlichen antioxidativen Systeme des Körpers eine sportinduzierte verstärkte Belastung durch freie Radikale ausreichend neutralisieren können oder ob die Supplementierung weiterer antioxidativ wirkender Substanzen sinnvoll und nützlich ist. Insbesondere werden u. a. die Vitamine C und E sowie β-Carotin aufgrund ihrer antioxidativen Eigenschaften intensiv beworben.

Aufgrund von Studien ist allerdings nicht auszuschließen, dass eine Nahrungsergänzung mit Antioxidantien körpereigene Anpassungen an das Training ggf. beeinträchtigen kann.

M 3: Vitamin-C-Präparat und D-A-CH-Referenzwerte

Auszug der Herstellerangaben:

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D-A-CH-Referenzwerte:

2. Erklären Sie unter Heranziehung von M 2, wie sich körperliche Belastung auf die Entstehung von oxidativem Stress auswirkt. (18 Punkte)

Verfassen Sie Ihre Erklärung zu den Anpassungsmechanismen bei intensiver Belastung und zu den drei in der Abbildung dargestellten Bereichen (sitzender Lebensstil, regelmäßiges Training, Übertraining/übermäßige Anstrengung):