Hungerstoffwechsel – Kann der Stoffwechsel einschlafen?

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Wir kennen es alle: Wir sind unzufrieden mit dem eigenen Spiegelbild, beginnen, unsere Ernährung umzustellen oder dokumentieren unsere Ernährung und die ersten Wochen verlieren wir schnell auch viel Gewicht. Doch dann wird es zunehmend schwieriger, abzunehmen und die Waage scheint stillzustehen. Schnell bekommt man den Eindruck, dass man, weil man ja alles wie zuvor macht, man eigentlich weiter Gewicht verlieren sollte. Irgendwas stimmt doch mit dem Körper nicht. Die oftmals angeführte Erklärung: Der Stoffwechsel sei nun eingeschlafen. Man sei im Hungerstoffwechsel und würde nun durch weniger essen sogar zunehmen, weil der Körper nichts mehr verbraucht. Diese Beschreibung ist, so würde ich es ausdrücken, über Kreuz gelöteter Quark. Im Umkehrschluss heißt das aber nicht, dass ein andauerndes Kaloriendefizit keine Auswirkungen auf den Körper hat. Denn was du vielleicht schon über Hunger gelernt hast, ist, dass die Ausschüttung von Leptin über den Diätzeitraum sinkt. Essen wir weniger, reagiert der Magen auch auf Dehnungsreize etwas weniger stark, sodass aggressiver Ghrelin ausgeschüttet wird.

Ein nicht zu unterschätzender Faktor der beiden hormonellen Veränderungen ist die ihre Wirkung auf eine ganze Reihe anderer Stoffwechselfunktion. Um diese Auswirkungen ranken aber auch einige Mythen. Dazu gehören der eingeschlafene Stoffwechsel oder Hungerstoffwechsel und Stoffwechselschäden. Die Thesen besagen, dass nach längerer Diätphase der Stoffwechsel beschädigt oder zumindest verlangsamt wird. Das wiederum sei dann den Grund für den Jojo Effekt. Das ist freundlich ausgedrückt, gesagt, Blödsinn. Dennoch muss man, um zu verstehen wieso das Blödsinn ist, verstehen, was eigentlich wirklich passiert. Und man muss verstehen, was Hunger wirklich bedeutet.

Ein Rückblick in die Geschichte der Hunger-Forschung:

Dazu ein Rückblick in die Geschichte: Von November 1944 bis Dezember 1945 wurde von Keys das Minnesota Semi-Starvation Experiment durchgeführt. Keys wählte aus 200 freiwilligen Wehrdienstverweigerern 36 Personen aus. Das Experiment wurde die Hölle. Die 36 Männer waren zwischen 22 und 33 Jahren alt, wogen durchschnittlich 70kg und verbrauchten am Tag ungefähr 3200 Kcal. Alle waren aktive junge Männer mit im Schnitt 14% Körperfett. Nach einer Eingewöhnungszeit ging die Studie los und die Probanden wurden für 24 Wochen auf eine niedrigere Energiezufuhr gesetzt. Die Probanden bekamen für diese Zeit 1570 Kcal am Tag. Der Hauptteil der Kalorien stammte aus Kartoffeln, Brot und Salat. An wenigen Tagen gab es Bohnengerichte und selten Makkaroni mit Käse. Die Probanden wurden gezielt ausgehungert. Auf Vitamine wurde ebenso wenig geachtet wie auf einen höheren Proteinanteil. Basierend auf der Arbeit vorheriger Forscher hatte Dr. Keys bereits eine Gewichtsverlustkurve für jeden einzelnen Probanden am Anfang des Experiments erstellt. Diese wurde strikt kontrolliert und durch die Portionierung der Kartoffeln auch gezielt eingehalten. Verlor ein Proband weniger Gewicht als geplant, gab es für den Probanden weniger Kartoffeln. Nach drei Monaten der Kontrolle ging es in sechs Monate Hunger. Und die Teilnehmer verloren genau das Gewicht, was sie sollten. Bis auf ein paar. Mitten während des Experiments stellte Keys einen der Probanden zur Rede. Proband Watkins gab zu, von Essen besessen zu sein. Er hatte sich herausgeschlichen und alles, was er konnte, in sich hineingestopft. Er hatte auch von Essen geträumt. Und nicht nur davon. Er erzählte Keys unter Tränen, dass er davon geträumt hatte, andere Menschen zu essen. Keys nahm ihm sein Scheckheft und Bargeld und stellte Watkins unter enge Beobachtung. Als Keys ihn ein weiteres Mal zur Rede stellte, weil sein Gewicht sich nicht veränderte, gab der Mann wieder zu, betrogen zu haben. Und dann drohte er damit, sich selbst und alle anderen im Camp umzubringen. Er drohte Keys damit, ihn zu töten. Keys ließ ihn einweisen. Als Wissenschaftler war es ihm zuwider, alle seine Daten zu verlieren. Er sah Watkins als schwach an, da er bereits vor der Hälfte des Experiments zusammengebrochen war. In der Psychiatrie dauerte es wenige Wochen mit normalen Mahlzeiten, bis Watkins wieder ganz normal bei geistigen Kräften war. Es war der Hunger, der ihn in die Psychose getrieben hatte. Earl Weygandt war auch Teil des Experiments. Er verließ das Programm auf Anweisung von Keys. Sein Urin hatte die Farbe von Eistee angenommen, egal wie oft er pinkeln ging. Er pinkelte Blut als Reaktion auf das Experiment.

Das Verhalten der Männer, die vorzeitig ausschieden, veränderte sich gleichermaßen wieder, nachdem sie normal aßen. Innerhalb einiger Wochen aß niemand mehr aus Mülltonnen, der Urin färbte sich normal und auch die anderen Verhaltensweisen, wie Streitlust, extreme Fantasien von Essen, Kannibalismus-Fantasien und generelle kognitive Einschränkungen verschwanden.

Am Ende blieben 32 Teilnehmer im Experiment. Nach 24 Wochen war ihr mittleres Gewicht von 69,2kg auf 52,4 kg gesunken. Die vormals gestandenen Männer waren nun ein Schatten ihrer selbst. Die Fitness der Probanden nahm im Testergebnis mehr als 90% ab. Sie waren kaum imstande, länger zu laufen. Als das Experiment in seine letzte Phase ging, bekamen die Probanden jeweils 400, 800, 1200 oder 1600 Kalorien mehr als sie vorher in der Hungerphase gegessen hatten. Eine Überraschung war, dass sie zuerst Gewicht verloren. In den letzten Wochen hatten sich Wasserödeme an ihren Beinen und ihrem Abdomen gebildet. Bei ausgehungerten, häufig afrikanischen, Kindern hast du das bestimmt schon mal als “Hungerbauch” gesehen. Die Probanden verloren ihr Wasser und waren davon zuerst nicht begeistert, denn immerhin sank die Zahl auf der Waage als sie eigentlich steigen sollte. Nach einigen Wochen war die Erholung des Gewichts langsam. Keys beschloss, die Kalorienzufuhr der Gruppen zu verdoppeln, ein willkommener Ansatz bei den Männern. Am Ende des Experiments hatten einige der Männer zumindest einen guten Teil ihres Gewichts wiederhergestellt. Keys schloss aus dem Experiment, dass die Kalorienversorgung der Menschen deutlich wichtiger sei, als dass nun Unmengen an Vitaminpasten nach Europa transportiert werden musste. In seinem ersten Pamphlet rief er dazu auf, vor allen Dingen energiereiche Lebensmittel an die Menschen zu bringen. Und so geschah es auch.

Das Experiment zeigt uns eindrucksvoll, dass Menschen durch Hunger verändert werden. Während des Experiments gab es kaum Beschwerden von den Teilnehmern. Während der Rehabilitierungsphase jedoch gab es immer wieder Beschwerden über Regeln oder Ideen von Keys. Am Ende beugte sich Keys sogar einer der Beschwerden, was für ihn unüblich war. Er prägte den Ausspruch “man kann niemandem Demokratie beibringen, wenn derjenige Hunger leidet”. Und er behielt damit Recht. Die Auswirkungen, die wir im Experiment 1945 gesehen haben, waren allesamt mit Leptin verbunden. Leptin ist der Master Regulator vieler Hormone. Ist Leptin ausreichend vorhanden, wirkt sich das auf die Ausschüttung von α-MSH, GnRH, CRH und TRH aus. Sinkt Leptin, wird deren Ausschüttung reduziert. Die Schilddrüsenhormone wirken nahezu an jedem Ort im Körper und steuern den Grundumsatz unseres Körpers und stimulieren die Proteinsynthese. Sinken unsere Leptinwerte durch Diäten, sinken auch unsere Schilddrüsenhormone und damit unser Grundumsatz. Das Gleiche gilt für unsere Sexualhormone. Testosteron und Leptin wiederum bedingen sich gegenseitig. Sinkt Leptin, sinkt auch der Testosteronspiegel. Geben wir Ratten mit Leptinmangel eine Dosis Leptin, steigt ihr Testosteronspiegel. Gleichermaßen sinkt er, und dass auch beim Menschen, wenn Leptin stark sinkt. Ebenso ist es aber auch so, dass Testosteron wiederum die Leptinproduktion beeinflusst. Ein Teufelskreis. Für Frauen ist dieser Zyklus noch verrückter, da Leptin hier auch an der Produktion von Östrogen und Estradiol und der Regulation ihrer Monatsblutungen beteiligt ist. Sinkt Leptin durch eine Diät, kann alles Mögliche passieren. Vom Ausbleiben der Periode über Schmierblutungen zu irregulären Perioden hin zu vollständigem Verlust der Libido ist alles drin.

Der Mythos über Auswirkungen des Hungerstoffwechsels auf spätere Gewichtszuwächse ist jedoch ebenso faszinierend. Keys fand, dass man im Schnitt 4000 Kcal am Tag brauchte, um die Männer wieder auf ihre alten Werte herzustellen. Doch für viele Menschen ist es gar nicht geplant, dass sie ihre vorherigen Werte wieder erreichen. Aber, in den meisten Experimenten mit Übergewichtigen findet man den Trend, so schnell wie möglich das Gewicht wiederherzustellen. Dieser Effekt wird auch Jojo Effekt genannt. Im Minnesota Starvation Experiment dauerte es mehr als drei Monate, bis die Teilnehmer nicht mehr den unbändigen Hunger verspürten, der sie während ihrer Zeit im Stadion so gequält hatte. Und oftmals ist das mit Diätenden genauso. Wir müssen daher auch darüber nachdenken, wie die Zeit nach einer Diät aussieht und welche Auswirkungen diese auf den Probanden hat.

Was passiert also wirklich mit dem Stoffwechsel?


Der Grundumsatz, Kalorienverbrauch während Trainings und der thermische Effekt der Nahrung sinken während einer Diät. Der Körper verbrennt weniger Kalorien und nutzt seine Energiesysteme effizienter. Die Senkung des Grundumsatzes wird oftmals als eingeschlafener Stoffwechsel oder aber Hungerstoffwechsel beschrieben. In Studien von Trexler und Kollegen sank der Grundumsatz im Schnitt um 6+-3 Kcal pro Kg Körpergewicht. Wenn wir also von 90kg auf 75kg herunterdiäten, sinkt der Grundumsatz um 225-675 Kcal. Das hört sich zuerst einmal dramatisch an, ist aber auch eine problematische Vereinfachung. Wir müssen die Senkung noch um das verlorene Gewebe korrigieren. In einer Studie von Manfred Müller von der Christian-Albrechts University in Kiel wurde das Minnesota Experiment für einen kurzen Zeitraum wiederholt. Im Schnitt sank der Grundumsatz um 266 Kcal, 108 Kcal tiefer, als eine Vorhersage erwarten lies. Innerhalb einiger Tage der Rehabilitation erholte sich der Grundumsatz und der Unterschied zwischen erwartetem und gemessenem Grundumsatz war nicht mehr messbar. Ein Problem dieser Studien ist somit die Kurzfristigkeit. Es ist schwer, auf lange Sicht zu kontrollieren, wie stark der Grundumsatz sich verändert. 

Sollte die Lösung also sein, einfach jeder Person die damit Probleme hat, Leptin zu verabreichen? Nun, das ist nur teilweise nützlich. Erstens haben Personen mit Übergewicht keinen Mangel an Leptin, sie sind leptinresistent. Es ist somit nur bei Personen nützlich, die bereits stark abgenommen haben und nun einen höheren Spiegel brauchen um ihren Status Quo zu halten. Zweitens ist das Zeug sau teuer. Bei Sigma Aldrich bekommen wir 1 mg Leptin für 450€. Das für die Behandlung von angeborenem Leptinmangel zugelassene Medikament Metreleptin wird mit ca. 5mg pro Tag gespritzt. Die Kosten schätzen die Hersteller des Medikaments auf satte 500.000€ pro Jahr. Und genau deswegen nutzen wir es nicht. 

Die kontrollierte Form des Hungerns: Die Bodybuilder-Wettkampfdiät

Bodybuilder kennen alle Phänomene die ich beschrieben habe, aus ihren Diäten. Während die Nutzung von Sexualhormonen wie Testosteron und seiner Analoga in jedem Fall bereits bekannt ist, sind Substanzen wie T3/T4, Clenbuterol, Amphetamine und andere Substanzen seit Ewigkeiten ebenso verbreitet. Und das alles ist nichts anderes als eine Symptombehandlung der Diät. Bodybuilder hungern sich auf enorme Körperfettwerte runter und je niedriger das Körperfett, desto drastischer die Reaktion. In der Minnesota Starvation Studie haben wir bereits psychologische Effekte wie Psychosen und Kannibalismuswahn gesehen. Das Wohlbefinden sinkt auf jeden Fall. Ein entscheidender Unterschied zwischen Bodybuildern und den Teilnehmern dieser Studie ist allerdings die Proteinzufuhr. Denn genau die war im Minnesota Starvation Experiment jenseits von schlecht. Keys wollte die Situation in Europa nachstellen. Was er nicht eingeplant hatte, war so viel fettfreie Masse wie möglich zu erhalten. Muskeln bestehen aus Protein. Und der Nährstoff, der das meiste Protein, und damit Muskeln erhaltende Nährstoff ist … Protein. In der Diät steigt die Not der Zufuhr deutlich an, worauf ich später nochmal im Detail eingehe. Dennoch können auch extreme Mengen die Wirkung sinkender Leptinspiegel nicht aufhalten, auch wenn eine Diät mit hohem Proteingehalt nach einigen Studien anscheinend die Leptinsensibilität erhöht. 

Gehen wir in den Bereich unter 10-12% Körperfett, schlägt der Körper Alarm und er tut alles mit seinen Mitteln, was möglich ist, um das zu stoppen. Der Körper versteht nicht, dass du nur am Strand oder auf der Bühne gut aussehen willst. Was er versteht ist, dass es kein Essen gibt und du ihn umbringen willst und genauso reagiert er auch. Und das Einzige was du tun kannst, ist deinem Körper genug Protein zu geben, deine Blutwerte beim Arzt prüfen zu lassen und alle 1-2 Wochen eine volle Erhaltungsphase einzuführen. Ein Effekt von Diäten ist ein anfangs sehr rapider Abfall von Leptin. Einige Studien zeigen, dass eine Erhaltungsphase von 48-72 Stunden ausreicht, damit sich diese Werte wieder erholen.  Eine 24 stündige Overfeeding Phase ist zwar ebenso möglich, aber laut einigen Experimenten reicht dieser Zeitraum nicht für eine völlige Erholung aus. In dieser Zeit kommt es vor allem darauf an, langkettige Kohlenhydrate und Proteine zu sich zu nehmen – en masse. Fett und Zucker sind in dieser Zeit nicht dein Freund. Fakt ist, dass wir, wenn wir eine Ernährung für einen Athleten planen, uns über die Folgen bewusst sein müssen. Denn das Energieregulationssystem des Menschen ist nicht nur komplex, es ist auch sehr drastisch in seinen Auswirkungen.

Die Waffen der Evolution gegen Stoffwechselanpassungen


Fassen wir das Ganze nochmal zusammen, damit alle Zusammenhänge deutlich werden. Wir werden insgesamt als Gesellschaft immer dicker. Das ist ein gesundheitliches Problem, denn Übergewicht geht mit einem deutlich erhöhten Risiko für chronische Krankheiten und einer deutlich erhöhten Sterberate einher. Die zugeführte Anzahl an Kalorien pro Kopf steigt in allen Ländern mit hohen Raten an Übergewicht deutlich an. Der Zuckerkonsum ist zwar für lange Zeit angestiegen, in der letzten Dekade allerdings deutlich rückläufig. Die Anteile von günstigen Pflanzenölen, Zuckereinsatz etc. ist angestiegen, jedoch nicht über Gebühr. Ein großer Teil der Kalorien kommt jedoch aus Bäckereiprodukten wie Kuchen, Donuts, Croissants. 

Leider haben wir nun aber ein System im Kopf, das Essen von energiedichten Lebensmitteln belohnt. Dieses System ist in den Steppen und Zeiten der Jäger-Sammler-Völker entstanden. Es reagiert insbesondere mit Belohnungen auf sehr energiedichte Lebensmittel. Es entscheidet unter anderem über die Zusammensetzung der Lebensmittel und Rezeptoren im Dünndarm, aber vor allen Dingen über die Geschmacksnerven. Unser Appetit wird bereits als Kind geweckt, wenn unser Hirn noch lernt. Deswegen haben wir je nach Land besondere Geschmäcker für energiedichte Süßigkeiten. Was in Thailand als Süßigkeit gilt, ist in Deutschland nicht ganz so beliebt und andersherum ebenso. Dennoch ist die Präferenz klar: es geht um Energie. Dieses Belohnungssystem ist für das Lernen zuständig und funktioniert optimal in einem System, in dem Energie aus Nahrungsmitteln knapp ist. In einer Umgebung, in der es reich mit Lebensmitteln belohnt wird, funktioniert es deutlich zu gut und verleitet den Menschen zu übermäßiger Kalorienzufuhr. Je stärker ein Mensch auf den Geschmack eines Lebensmittels reagiert, desto wahrscheinlicher ist auch der Weg ins Übergewicht.

Das Gewicht selbst wiederum wird ebenso von einem besonderen System gesteuert, dem Lipostat. Wie ein Thermostat reguliert es Appetit/Hungergefühle im Hypothalamus. Dort ist ein komplexes Regelsystem untergebracht, das anhand der Leptinspiegel im Blut ein System aus Neuronen reguliert. Sinkt Leptin, wird unser Belohnungssystem deutlich aktiver.  Bei Übergewicht ist das Gleichgewicht jedoch stark aus den Fugen geraten, da Teile des Hypothalamus nicht ausreichend mit Leptin versorgt werden oder nicht darauf reagieren. Die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke sowie die Messenger-Wirkung von Leptin ist gestört. Ebenso weist der Hypothalamus Entzündungen und teilweise sogar Anzeichen für Schäden auf. Auf diese Weise gerät das Lipostat aus dem Gleichgewicht und verteidigt einen völlig anderen Set-Point als zuvor, wodurch ein Übergewichtiger auch direkt nach der Abnahme oftmals enormen Hunger verspürt, auch wenn die Person ausreichend genährt ist. Diese Effekte sind psychisch oft drastisch. Hungert eine Person, kann das auf lange Sicht zu kurzfristigen psychischen Störungen führen, wie im Minnesota Experiment. Auch ist mit einer solchen Ernährung ein starker Drang verbunden, wieder auf das vorherige Gewicht zu kommen. Dennoch ist es falsch zu sagen, dass wir mit Diäten eine Form von Stoffwechselschaden oder Hungerstoffwechsel erzeugen. Leptin reguliert Schilddrüsenhormone und diese wiederum den Grundumsatz in Ruhe. Sinken diese, sinkt auch unser Umsatz. Meist indem wir Aktivitäten einstellen, effizienter durchführen oder aber unser Körper wird etwas kühler. 

Die einzige Nahrungsstrategie, mit der wir Leptinmangel bekämpfen können, ist ein Refeed mit ausreichend Energie. Studien zeigen, dass insbesondere ein Anstieg an Kohlenhydraten in Verbindung mit ausreichend Insulin hilft, den Leptinstoffwechsel wieder anzukurbeln. Solche Refeeds sollten 2-3 Tage dauern und werden je nach Körperfett nötig. Je niedriger der Körperfettanteil, desto stärker werden die Hormone in Mitleidenschaft gezogen. Dennoch sollte dir bewusst sein, dass einige der Probleme nicht reversibel sind, egal wie ausgeklügelt deine Diätstrategie ist. Wer auf die Bühne will, wird leiden. Auch mit Medikamenten.