Key words: diet rich in fruits and vegetables, cardiovascular disease, cancer, cataract, agedependent macular degeneration, Alzheimer's disease, depression, hypercholesterinemia, oxidative stress, elevated homocysteine plasma levels, vitamins A, C, E, B6, B12, folic acid, phytochemicals, carotinoids, anthocyanes, saponines, monoterpenes, glucosinolates, phenolic acid, sulfids, flavonoids, phytoestrogens

Einleitung: Im Jahre 2001 beruhten laut WHO von den 56,5 Mio. berichteten Todesfällen 59% auf chronischen Erkrankungen, der Anteil an allen Erkrankungen betrug 46% (1). Nach Ansicht der WHO-Experten wäre ein Großteil dieser Krankheiten durch eine veränderte Ernährungsweise vermeidbar gewesen. Insbesondere das Auftreten von kardiovaskulären Erkrankungen, verschiedenen Krebsarten, Übergewicht und Diabetes mellitus könnte allein durch Ernährungsumstellung wesentlich reduziert werden. Um dieses Ziel zu erreichen sollten täglich mindestens 400 - 800 g Obst und Gemüse oder fünf Portionen („5-am-Tag-Regel“) verzehrt werden (2). Eine Vielzahl von Inhaltsstoffen machen Obst und Gemüse besonders gesundheitsfördernd. Neben Vitaminen und Mineralien sind in den letzten Jahren vor allem die sogenannten sekundären Pflanzenstoffe ins Zentrum des ernährungswissenschaftlichen Interesses gerückt. Im Hinblick auf die gesundheitliche Situation der Bevölkerung, die angespannte finanzielle Lage der Krankenkassen und das relative Schattendasein der Ernährungsmedizin scheint es an der Zeit, die positiven Einflüsse einer Obst- und Gemüsereichen Kost zusammenfassend darzustellen.

Teil 1: Einflüsse von Gemüse und Obst auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen In zahlreichen Studien konnten die gesundheitsfördernden Wirkungen einer Obst- und Gemüse-reichen Ernährung nachgewiesen werden. Panagiotakos et al. zeigten in einer Untersuchung mit 848 Patienten und 1078 Kontrollpersonen, dass diejenigen mit einem Obstverzehr im oberen Quintil im Vergleich zur Gruppe im unteren Quintil ein um 72% reduziertes Risiko für koronare Herzerkrankung (KHK) hatten. Pro täglich verzehrter Obstportion nahm das Ri-siko um 10% ab. Wurde mehr als 3 mal pro Woche Gemüse gegessen, sank das KHK-Risiko im Vergleich zu Gemüseverweigerern um 70% (3). In einer großen dänischen Studie mit 54506 Probanden, von denen innerhalb von 4 Jahren 266 wegen eines Schlaganfalls hospitalisiert wurden, fand man heraus, dass insbesondere eine Obstreiche Ernährung das Schlaganfallrisiko deutlich reduzierte: das Quintil mit dem höchsten Obstkonsum hatte ein um 40% geringeres Risiko im Vergleich zum untersten Quintil (4). Wichtige Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen können durch eine Obst- und Gemüse-reiche Ernährung beeinflusst werden. Dazu gehören die Hyperlipoproteinämie, Adipositas (welche häufig wesentlich zur Entstehung von Bluthochdruck und Diabetes mellitus Typ 2 beiträgt), oxidativer Stress und erhöhte Homocysteinspiegel im Blut. Die positiven Wirkungen einer Obst- und Gemüse-reichen Ernährungsweise auf das Lipidprofil werden wesentlich auf den Gehalt an sekundären Pflanzenstoffen zurückgeführt. Ein Wirkungsnachweis konnte bisher erbracht werden für das zu den Carotinoiden gehörende Lykopen (5), mit Einschränkung für das Monoterpen D-Limonen (6), für Saponine (7), Sulfide (8) sowie die zu den Flavonoiden gehörenden Lignane (9). Lycopen hemmte in vitro

die Aktivität des Schlüsselenzyms der Cholesterinsynthese 3-Hydroxy-3-Methyl-glutaryl-

Coenzym-A-Reduktase (HMG-Co-a-Reduktase) und senkte die Plasma-LDL-Konzentration beim Menschen in vivo (5). Auch D-Limonen und bestimmte Sulfide können dieses Enzym hemmen und so möglicherweise die Plasma-LDL-Konzentration senken (6,8). Die Cholesterin-senkende Wirkung einiger Saponine beruht wahrscheinlich einerseits auf der Bildung eines unlöslichen Saponin-Cholesterin-Komplexes im Intestinaltrakt, wodurch die Absorption des Cholesterins vermindert wird. Andererseits wird durch Saponine der enterohepatische Kreislauf der primären Gallensäuren gehemmt, so dass diese vermehrt mit den Faeces ausgeschieden werden. In der Folge müssen primäre Gallensäuren in der Leber aus dem körpereigenen Cholesterinpool neu synthetisiert werden, was zur Senkung des Gesamtcholesterinspiegels führt (7). Die Bedeutung der Lignane kann noch nicht abschließend beurteilt werden. Es gibt Tierversuche sowie epidemiologische und klinische Studien, die auf eine positive Wirkung dieser sekundären Pflanzenstoffe auf das Lipid- und Lipoproteinprofil im Plasma hinweisen (9). Darüber hinaus wurde in einer prospektiven Studie eine inverse Korrelation zwischen der Enterolacton-Konzentration im Plasma und dem Herzinfarktrisiko beschrieben. Enterolacton entsteht im Dickdarm durch Umwandlung aus verschiedenen Lignanen durch die Darmflora (9). Sulfide reduzieren das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen auch noch durch ihre antithrombotische Wirkung, da sie die Thrombocytenaggregation hemmen und die Fibrinolyse aktivieren können (8). Ein ähnlicher Effekt wurde bei Flavonoiden beobachtet, allerdings in Konzentrationen, die beim Menschen durch Nahrungsaufnahme nicht zu erreichen sind (9). Auch Anthocyane sowie das fettlösliche Vitamin E können die Thrombocytenaggregation hemmen (10, 11).

Ein weiterer Risikofaktor für Arteriosklerose ist die Hypertonie. Nach Aufnahme von gefriergetrocknetem Knoblauchpresssaft konnte im Tierversuch eine blutdrucksenkende Wirkung beobachtet werden, ein Effekt, der auch durch Untersuchungen beim Menschen nach Knoblauchverzehr bestätigt wird. Statistisch signifikante Blutdrucksenkungen durch Knoblauchkonsum wurden allerdings nur in wenigen Studien festgestellt. Der wirksame Bestandteil in Knoblauch ist das Sulfid Allicin (8). Für die Entstehung der Arteriosklerose und damit von Herz-Kreislauf-Erkrankungen spielt auch oxidativer Stress in Form von freien Radikalen eine wesentliche Rolle. In der Nahrung enthaltene Antioxidantien können hier eine protektive Wirkung entfalten, wie zahlreiche Studien belegen. Vitamin E, Carotinoide und Vitamin C spielen in diesem Zusammenhang eine besondere Rolle, da sie radikalische Kettenreaktionen unterbrechen können, indem sie Elektronen abgeben, ohne dadurch selbst zu reaktionsfähigen Molekülen zu werden. Als wichtigster Vitamin-E-Vertreter gilt das Alpha-Tocopherol, das sich aufgrund seiner Lipophilie vor allem in biologischen Membranen einlagert, wo es durch Abgabe eines Wasserstoffatoms an ein Peroxylradikal zu einem reaktionsträgen Vitamin-E-Radikal wird, das die Kettenreaktion nicht fortsetzen kann. Vitamin C überführt dieses Vitamin-E-Radikal wieder in Vitamin E. Beide Vitamine wirken also synergistisch gegen Lipidperoxidation. Die Bedeutung dieser Wirkungen für die Gesundheit wurde in umfangreichen Studien belegt. In der sogenannten CHAOS-Studie (Cambridge Heart Antioxidant Study) wurden 2002 Koronarsklerose-Patienten für durchschnittlich 2 Jahre entweder mit Vitamin E oder Placebo supplementiert. In der Vitamin-E-Gruppe kam es bei 14 Patienten zu einem nicht-tödlichen Myokardinfarkt gegenüber 41 Patienten in der Kontrollgruppe, was einer Re-duktion um 77% entspricht. Kein Unterschied zwischen den Gruppen konnte bezüglich des Auftretens tödlicher Herzinfarkte festgestellt

werden (12). Auch bei der italienischen GISSI-Studie mit 11324 Teilnehmern handelte es sich um sekundäre Prävention bei Herzpatienten. Die Einnahme von 300 I.E. Vitamin E täglich reduzierte das Risiko für Tod, nicht-tödlichen Herzinfarkt und Schlaganfall nicht signifikant um 11% gegenüber der Placebo-Gruppe, für koronarbedingten Tod um 25% und für plötzlichen Herztod um 35% (13). Es wird spekuliert, dass die unterschiedlichen Ergebnisse der CHAOS- und GISSI-Studien mit den verschiedenen Ernährungsgewohnheiten und eventuell einem genetischen Faktorzusammenhängen könnten. Die Nurses' Health Study wies ebenfalls auf eine kardioprotektive Wirkung von Vitamin E hin. Von den 87245 Studienteilnehmerinnen entwickelten während des 8jährigen Beobachtungszeitraums 552 eine schwere KHK. Bei denjenigen Frauen, die kein Vitamin E eingenommen hatten, war das Risiko für eine KHK verdoppelt (14). Die Untersuchung von 39910 männlichen Ärzten zwischen 40 und 75 Jahren ergab 667 Koronararterien-bedingte Zwischenfälle. Der Verzehr von mindestens 60 I. E. Vitamin E täglich führte zu einer Reduktion solcher Ereignisse um 36% (15). Eine Studie mit 34486 Frauen in der Postmenopause für 7 Jahre ergab 242 KHKbedingte Todesfälle. Das Todesrisiko war in dem Quintil mit der niedrigsten Vitamin E-Aufnahme aus der Nahrung 58% höher als im höchsten Quintil. Mit der Nahrung aufgenommene Vitamine A und C oder Vitamin A, C oder E-haltige Nahrungsergänzungsmittel zeigten in dieser Studie keinen Effekt(16). Zu gegenteiligen Ergebnissen kam eine Untersuchung mit 29133 Rauchern, von denen 1862 bereits vor Studienbeginn einen Herzinfarkt durchgemacht hatten. In dieser Untergruppe führte die tägliche Einnahme von 20 mg Beta-Carotin oder 50 mg Vitamin E oder beidem zwar zu einer Abnahme des Risikos für nicht-tödliche Herzattacken aber zu einer deutlichen Zunahme der Koronararterienbedingten Todesfälle. Dieser Effekt war in den mit Beta-Carotin supplementierten Gruppen besonders ausgeprägt (17). Vitamin E begünstigt eine gute Durchblutung nicht nur durch seine antiarteriosklerotische Wirkung, sondern auch indem esebenfalls aufgrund seiner antioxidativen Eigenschaften - die Normalisierung einer aktiven Gefäßerweiterung unterstützt (11). Dies wird u. a. durch eine Untersuchung an 22 gesunden Rauchern belegt. Durch die endotheliale NO-Freisetzung breitet sich eine Gefäßerweiterung in den Arteriolen in Richtung Arterien aus, ein Effekt, der durch Ultraschallmessungen an der A. brachialis objektiviert werden kann. Bei Rauchern führt die Einwirkung freier Radikaler aus dem Zigarettenrauch zu einer nachhaltigen Beeinträchtigung dieses gefäßerweiternden Mechanismus. Die Einnahme von 600 mg Vitamin E täglich für 4 Wochen führte dazu, dass die Gefäßerweiterung 20 Minuten nach dem Rauchen einer Zigarette deutlich länger anhielt als in der Placebogruppe. Nach 2 Stunden war jedoch kein Unterschied zwischen den Gruppen mehr nachweisbar. Vitamin E kann also die durch den Zigarettenkonsum hervorgerufenen akuten Mikrozirkulationsstörungen, nicht jedoch die chronisch verschlechterten Gefäßfunktionen positiv beeinflussen (18). Problematisch erscheint die Empfehlung einzelne Mikronährstoffe (hoch dosiert) zu substituieren. Die Effekte einer Obst-und Gemüsereichen Kost sind einer Substitutionstherapie scheinbar überlegen. In einer veröffentlichten Studie wurde die Wirkung von Obst-Gemüse-Kapseln auf die Endothelfunktion untersucht. 38 gesunde Probanden erhielten entweder Obst-Gemüse-Kapseln oder diese plus ein weiteres Nahrungsergänzungsmittel (Inhaltsstoffe: Argininhydrochlorid, Coenzym Q10, L-Carnitin, Tocopherole, Ascorbinsäure, getrocknete

Beerensäfte und -extrakte, verschiedene Kräuterextrakte einschließlich Ginkgo Biloba, Hagedornbeere, Traubenhaut und -kerne und grüner Tee) oder Placebo für 4 Wochen. Die Endothelfunktion wurde anhand der blutflussübertragenen Brachialarteriendilatation mittels Ultraschall gemessen. Man stellte fest, dass die Einnahme der Obst-Gemüse-Kapseln allein oder in Kombination mit dem zweiten Nahrungsergänzungsmittel im Gegensatz zu Placebo die durch Verzehr einer fettreichen Mahlzeit ausgelöste Beeinträchtigung der Endothelfunktion reduzieren bzw. verhindern konnte. Vermutlich steht dieser Effekt im Zusammenhang mit dem durch die Fettmahlzeit ausgelösten vermehrten oxidativen Stress einerseits und der antioxidativen Wirkung der Nahrungsergänzungsmittel andererseits (19). Auch Vitamin C hat aufgrund seiner antioxidativen Eigenschaften eine hemmende Wirkung auf die Entstehung der Arteriosklerose, wie verschiedene Studien belegen. So konnte in einer Untersuchung mit Passivrauchern gezeigt werden, dass die Einnahme von 3 g Vitamin C 2 Stunden vor Rauchexposition den durch Zigarettenrauch ausgelösten Abfall der körpereigenen Antioxidantien hoch signifikant verminderte. Außerdem kam es zu einer signifikanten Abnahme der LDL-Peroxidation sowie der TBARS-Produktion, einem Marker für oxidativen Stress. Vitamin C konnte also das durch Passivrauchen ausgelöste atherogene Risiko senken (20). In einer anderen Studie wurde eine inverse Korrelation zwischen der Mortalität infolge Herzerkrankungen in England, Wales, Schottland, Norwegen und Israel einerseits und der errechneten Vitamin C-Aufnahme sowie den Spiegeln an Vitamin C, Carotinoiden und anderen Antioxidantien beschrieben (21). Eine weitere große prospektive Studie mit 6000 Patienten wies eine Assoziation von Herzinfarkt- und Schlaganfallmortalität mit niedrigen Plasmaspiegeln für alle wichtigen Antioxidantien nach (22). Ebenso entfalten zahlreiche sekundäre Pflanzenstoffe zumindest einen Teil ihrer kardioprotektiven Wirkungen aufgrund ihrer antioxidativen Eigenschaften. Am Besten sind die Carotinoide untersucht. In einer Studie mit 1883 Männern mit Hyperlipidämie gab es im Verlauf von 13 Jahren im Quartil mit den niedrigsten Carotinoid-Spiegeln 40% mehr KHKbedingte Zwischenfälle als im höchsten Quartil (23). Bei 25802 Patienten, die für 14 Jahre beobachtet wurden, war das niedrigste Quintil für ß-Carotin-Plasmaspiegel mit einem 2,3fach erhöhten Risiko für einen KHK-Zwischenfall assoziiert im Vergleich zum höchsten Quintil (24). Für das Carotinoid Lykopen konnte eine inverse Korrelation zwischen Gehalt im Fettgewebe und Herzinfarktrisiko festgestellt werden (5). Der Verzehr sekundärer Pflanzenstoffe aus der Gruppe der Flavonoide korrelierte in mehreren epidemiologischen Studien invers mit dem Sterblichkeitsrisiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, wobei eine hohe Flavonoidaufnahme dieses Risiko um etwa ein Drittel senken konnte (9), was zumindest teilweise auf die antioxidativen Eigenschaften dieser Stoffgruppe zurückzuführen sein dürfte. Von den stark antioxidativ wirksamen Anthocyanen, die ebenfalls zu den Flavonoiden gerechnet werden, war es das Delphinidin, das zu einer starken endothelabhängigen Vasorelaxation führte. Es war dabei so wirksam wie ein Rotweinextrakt. Man schloss daraus, dass die vasorelaxierende Wirkung der Polyphenole aus Rotwein in erster Linie durch Delphinidin übertragen wird (10).

Ein weiterer wichtiger Risikofaktor für die Arteriosklerose ist ein erhöhter Homocysteinspiegel. Bei Homocystein handelt es sich um ein Zwischenprodukt des Methioninabbaus zum ausscheidungsfähigen Cystein. Durch Anhängen einer Methylgruppe kann aus Homocystein

wieder Methionin gebildet werden. Dazu werden Folsäure und Vitamin B12 benötigt, während für den weiteren Abbau zu Cystein Vitamin B6 erforderlich ist. Ein erhöhter Homocysteinspiegel beeinträchtigt die Durchblutung und begünstigt die Arteriosklerose auf verschiedene Weise. Über eine Reduktion der NO-Bildung kommt es zu einer Beeinträchtigung der NO-übertragenen Vasodilatation. Außerdem beschädigt Homocystein in hoher Konzentration die Endothelschicht, was zur Aktivierung von Gerinnungsprozessen führt. Zusätzlich werden die Produktion aggressiver Sauerstoffradikaler und die LDL-Oxidation gesteigert. Bei rund der Hälfte der über 50Jährigen sowie bei bestimmten Erkrankungen ist der Homocysteinspiegel erhöht, wobei eine Zunahme um 50% das Risiko für eine kardiovaskuläre Erkrankung bereits verdoppelt (25). Als behandlungsbedürftig werden heute Werte über 9 µmol/l angesehen (25). Dabei sollte auch beachtet werden, dass die Deutschen nur etwa ein Drittel der empfohlenen Menge von 400 ug Folsäure pro Tag zu sich nehmen (26). Der Zusammenhang zwischen erhöhten Homocysteinwerten und Arteriosklerose bzw. ihren Folgeerkrankungen wurde durch eine Reihe von Studien belegt. Im „European Concerted Action Project“ fand man bei 750 gefäßkranken Patienten im Vergleich zu 800 Kontrollpersonen um 16% höhere Homocystein-Plasmakonzentrationen. Bei erhöhten Homocysteinspiegeln war das Gefäßerkrankungsrisiko verdoppelt (27). Bei einer Gruppe von Ärzten mittleren Alters, die Homocysteinwerte > 15,8 µmol/l aufwiesen, fand man ein um den Faktor 3,1 erhöhtes Risiko innerhalb von 5 Jahren einen akuten Myokardinfarkt zu erleiden (28).

Die Vitamine Folsäure, Vitamin B6 und Vitamin B12 können den Homocysteinspiegel senken. Verschiedene Studien belegen den Zusammenhang zwischen erhöhten Homocystein-und erniedrigten Vitamin-Plasmakonzentrationen für Folsäure, Vitamin B6 und B12. Von 832 Männern erlitten in der Framingham Studie 97 einen Schlaganfall. Die Rate der Carotisstenosen war bei den Patienten mit Homocysteinspiegeln > 14,4 µmol/l doppelt so hoch wie bei denjenigen mit Werten < 9,1 µmol/l. Es bestand eine inverse Korrelation zwischen Plasmaspiegeln für Homocystein einerseits und Folsäure und Vitamin B6 andererseits (29). Bei 29% von 1160 Überlebenden der Original Framingham-Studie fand man Homocysteinspiegel > 14 µmol/l. 67% dieser Studienteilnehmer hatten gleichzeitig niedrige Vitamin B12, B6- oder Folsäurespiegel, wobei eine inverse Korrelation zwischen Homocystein- und Folsäure-Plasmakonzentrationen bestand (29). In einer Studie wurden die Homocystein-, Folsäure-, Vitamin B6- und B12-Spiegel von 60 KHK-Patienten mit einer mindestens 70%igen Stenose einer Hauptkoronararterie mit den entsprechenden Werten einer gleichgroßen Kontrollgruppe verglichen. Die mittleren Homocysteinkonzentrationen waren in der KHK-Gruppe mit 13,9 +/- 4,9 µmol/l signifikant höher als in der Kontrollgruppe (9,1 +/-3,3 µmol/l). Keine Unterschiede fanden sich bezüglich der B-Vitamine. Allerdings waren die Folsäure-Konzentrationen von denjenigen Probanden, deren Plasma-Homocysteinkonzentrationen sich in den oberen beiden Quartilen bewegten, signifikant niedriger im Vergleich zu denjenigen in den unteren beiden Quartilen. Eine Zunahme der Folsäurekonzentration um 1 ng/ml führte zu einer Senkung des Homocysteinspiegels um 0,166 µmol/l (30). In einer weiteren Studie fand man bei 5056 Patienten, die über einen Zeitraum von 15 Jahren beobachtet wurden, für das Quartil mit den niedrigsten Folsäurespiegeln ein um 69% erhöhtes Risiko an den Folgen einer KHK zu sterben im Vergleich zum Quartil mit den höchsten Werten (31).