Verzeichnisse   

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis   IV

Tabellenverzeichnis   V

Abk  ürzungsverzeichnis  VI

1  Einleitung  1

2  Grundlagen: Omega-3-Fettsäuren  2

2.1  Definition und Struktur  2

2.2  Vorkommen  5

2.2.1  Pflanzliche Quellen  5

2.2.2  Marine Quellen  6

2.2.3  Neuartige Quellen  7

2.3  Ernährungsphysiologische Bedeutung  8

2.3.1  Hintergrund  8

2.3.2  Kardiovaskuläres System.  9

2.3.2.1  Effekte auf den Lipoproteinstoffwechsel  9

2.3.2.2  Effekte auf das Gefäßendothel  10

2.3.2.3  Effekte auf den Blutdruck  11

2.3.2.4  Primär- und Sekundärprävention kardiovaskulärer Krankheiten  11

2.3.3  Immunsystem  13

2.3.4  Schwangerschaft und frühkindliche Entwicklung  16

2.3.5  Neurologisches System  19

2.3.6  Bewertung der klinischen Wirksamkeit von α-Linolensäure  19

2.4  Versorgungslage und Zufuhrempfehlungen  20

2.4.1  Erwachsene  20

2.4.2  Schwangere und Stillende  21

2.4.3  Bedarfsdeckung  22

3  Anreicherung von Lebensmitteln mit Omega-3-Fettsäuren  25

3.1  Hintergrund  25

3.2  Funktionelle Lebensmittel  25

3.2.1  Einführung  25

3.2.2  Entstehung des Konzeptes „funktionelle Lebensmittel“  26

I

Verzeichnisse   

3.2.3  Definition und Begriffsbestimmung  27

3.2.4  Rechtliche Grundlagen  30

3.2.4.1  Passclaim  30

3.2.4.2  Allgemeine Bestimmungen  30

3.2.4.3  Health-Claims-Verordnung.  32

3.3  Omega-3-reiche Öle - Quellen und Gewinnung  37

3.3.1  Fischöle  37

3.3.2  Mikroalgenöle  37

3.3.3  Herstellungsprozesse  39

3.4  Methoden zur Anreicherung  41

3.4.1  Mikroverkapselung  41

3.4.2  Wahl der Fütterungsstrategie  43

3.5  Risikobewertung  47

3.5.1  Hintergrund  47

3.5.2  Ergebnisse  47

3.5.2.1  Risikopotenzial von DHA/EPA auf den LDL-Cholesterinspiegel  48

3.5.2.2  Risikopotenzial von DPA/EPA auf immunologische Funktionen  49

3.5.2.3  Risikopotenzial von DPA/EPA auf die Blutungsneigung  50

4  Marktbeobachtung - Store-Check.  51

4.1  Zielsetzung.  51

4.2  Vorgehensweise und Rahmenbedingungen  51

4.3  Ergebnis  52

4.4  Ernährungsphysiologische Bewertung  53

4.4.1  Beurteilungskriterien  53

4.4.2  Auswertung  54

4.4.3  Fazit  61

5  Diskussion  62

6  Zusammenfassung  67

7  Summary  68

Literaturverzeichnis   VIII

Anhangsverzeichnis   XV

II

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Strukturformel der α-Linolensäure .................................................................... 2 Abb. 2: Strukturformel von EPA und DHA ..................................................................... 3 Abb. 3: Umwandlung von LA und ALA zu deren längerkettigen Homologen ................. 4 Abb. 4: Senkung des plötzlichen Todes, der Mortalitätsrate und Gesamtmortalität bei Patienten mit überstandenem Herzinfarkt bei Supplementierung mit n-3-

Fettsäuren ....................................................................................................... 12 Abb. 5: Eicosanoid-Biosynthese aus Arachidon- und Eicosapentaensäure ................. 14 Abb. 6: Kennzeichnung in Japan für Produkte, die FOSHU zugeordnet werden können

........................................................................................................................ 27 Abb. 7: Rechtliche Rahmenbedingungen für funktionelle Lebensmittel ....................... 31 Abb. 8: Zusammenhang zwischen Omega-3-Gehalten und Fütterungsstrategien ....... 44 Abb. 9: Unterschied von n-3-LC-PUFA zwischen Schweizer und Amerikanischem Rind

(Portionsgröße 100-120 g) .............................................................................. 45 Abb. 10: Berechnete tägliche Zufuhr von n-3-LC-PUFA in Deutschland über tierische Produkte bei einem durchschnittlichen Konsum von 55 g Milchfett und 37 g

Fleischfett pro Tag ........................................................................................... 46 Abb. 11: Effekte der Supplementierung mit ALA, gamma-Linolensäure, AA, DHA oder DHA/EPA auf das Immunsystem bei Probanden im Alter zwischen 55 und 57

Jahren ............................................................................................................. 49

IV

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: ALA-Gehalte in % der Gesamtfettsäuren verschiedener Pflanzenöle ................ 6 Tab. 2: Gehalte an EPA und DHA in Seefischen (fettreich, mager), Fischöl und

Lebertran ........................................................................................................... 7 Tab. 3: Zufuhrempfehlungen für EPA und DHA zur Prävention von KHK .................... 13 Tab. 4: Wirkungen von Eicosanoiden aus Arachidon- und Eicosapentaensäure auf

Entzündungsparameter ................................................................................... 15 Tab. 5: Zufuhrempfehlungen verschiedener Organisationen für ALA, EPA/DHA ........ 21 Tab. 6: Nährwertbezogene Angaben für Nährstoffe und Substanzen, die keine Vitamine, Mineralstoffe sind (z. B. Omega-3-Fettsäuren) und Bedingungen für

ihre Verwendung ............................................................................................. 32 Tab. 7: Vorschläge für gesundheitsbezogene Aussagen in der deutschen Liste zur Aufnahme in die Gemeinschaftsliste ................................................................ 36 Tab. 8: Art der enthaltenen n-3-Fettsäuren und n-3-Gehalte/Portion verschiedener

Pflanzenöle und -fette...................................................................................... 54 Tab. 9: Art der enthaltenen n-3-Fettsäuren und n-3-Gehalte/Portion verschiedener

Brotwaren ........................................................................................................ 56 Tab. 10: Art der enthaltenen n-3-Fettsäuren und n-3-Gehalte/Portion von Omega-3

Eiern und einem Milchprodukt ......................................................................... 58 Tab. 11: Art der enthaltenen n-3-Fettsäuren und n-3-Gehalte/Portion verschiedener

Fischprodukte von iglo ..................................................................................... 59 Tab. 12: Art der enthaltenen n-3-Fettsäuren und n-3-Gehalte/Portion in einem Soja-

Drink und Leinsamen....................................................................................... 60

V

Abkürzungsverzeichnis

AA Arachidonsäure

ALA α-Linolensäure

BfR Bundesinstitut für Risikobewertung

BLL Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Lebensmittelkunde

BZgA Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung

DGE Deutsche Gesellschaft für Ernährung

DHA Docohexaensäure

DPA Docosapentaensäure

EARNEST Early Nutrition Programming Project

EFSA European Food Safety Authority

EN Energierichtwert

EPA Eicosapentaensäure

EU Europäische Union

FDA Food and Drug Administration

FEI Forschungskreis der Ernährungsindustrie

FOSHU Foods for Specified Health Use

FUFOSE Functional Food Science in Europe

GRAS Generally Recognized As Safe

gv-Raps Gentechnisch veränderter Raps

HDL High Density Lipoprotein

ILSI International Life Sciences Institute

ISSFAL International Society for the Study of Fatty Acids and Lipids

KHK Koronare Herzkrankheit

LA Linolsäure

LDL Low Density Lipoprotein

LFGB Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch

VI

n-3, ω-3 Omega-3

n-3-LC-PUFA long chain n-3 polyunsaturated fatty acids

n-6, ω-6 Omega-6

NO Stickstoffmonoxid

PAF Platelet-activating-factors

PASSCLAIM Process for Assessment of Scientific Support for Claims on Foods PeriLip Perinatal Lipid Nutrition Group

PUFA polyunsaturated fatty acids

RA Rheumatische Arthritis

TG Serum-Triglyzeride

VLDL Very Low Density Lipoprotein

VII

1 Einleitung

Schon vor über 30 Jahren haben Beobachtungen dänischer Forscher gezeigt, dass Grönland-Eskimos trotz ihrer sehr fettreichen Ernährungsweise, bestehend aus fetten Fischsorten wie Hering, Lachs und Makrele, ein geringes Herzinfarktrisiko haben. Dieser Effekt wurde zurückgeführt auf die positiven Wirkungen fetten Fischs, welche sich auf seinen hohen Gehalt an langkettigen Omega-3-Fettsäuren begründet. Inzwischen haben intensive Forschung und zahlreiche wissenschaftliche Studien die positive Korrelation zwischen langkettigen Omega-3-Fettsäuren (EPA und DHA) und der Prävention von Herz-Kreislauf-Erkrankungen bestätigt. Darüber hinaus weisen Omega-3-Fettsäuren entzündungshemmende Wirkungen auf und beeinflussen das Immunsystem in günstiger Weise, worauf im Hauptteil der Arbeit noch eingegangen wird.

Die Lebensmittelindustrie hat die vielfältige Bedeutung von Omega-3-Fettsäuren für die Gesundheit längst erkannt und in den letzten Jahren innovative, mit Omega-3-Fettsäuren angereicherte Produkte, sogenannte „funktionelle Lebensmittel“, auf den Markt gebracht. Dabei stammt das Konzept solcher Lebensmittel mit Zusatznutzen für die Gesundheit ursprünglich aus Japan, wo schon in den 1980er Jahren funktionelle Lebensmittel vermarktet wurden.

Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist die Überprüfung und kritische Bewertung funktioneller Lebensmittel in Hinblick auf ihren Beitrag zu einer ausgewogenen Ernährung und zur adäquaten Versorgung mit Omega-3-Fettsäuren, auch vor dem Hintergrund einer wirksamen Prävention von Koronarkrankheiten. Es soll dabei die Frage beantwortet werden, ob und inwiefern der Bedarf an Omega-3-Fettsäuren durch den Verzehr supplementierter Lebensmittel gedeckt werden kann. Die Bearbeitung der oben genannten Fragestellung erfolgt in einem ersten Schritt durch die Herausarbeitung der gesundheitlichen Effekte langkettiger Omega-3-Fettsäuren. Im weiteren Verlauf werden Möglichkeiten zur Anreicherung von Nahrungsmitteln mit Omega-3-Fettsäuren erläutert sowie einige dieser Lebensmittel und ihr Beitrag zu n-3-Versorgung dargestellt. In einer abschließenden Diskussion sollen Bedeutung und Nutzen der mit Omega-3-Fettsäuren angereicherten Lebensmittel für die Gesundheit und tägliche Ernährung, hinterfragt werden.

1

2 Grundlagen: Omega-3-Fettsäuren

2.1 Definition und Struktur

Omega-3-Fettsäuren (n-3, ω-3) gehören zu der Gruppe der mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA), deren erste Doppelbindung sich am 3. Kohlenstoffatom ausgehend vom Methylende des Moleküls befindet. Im Gegensatz dazu ist bei Fettsäuren der Omega-6-Reihe (n-6-, ω-6-Fettsäuren) die erste Doppelbindung am 6. Kohlenstoffatom lokalisiert. Zu dieser Fettsäurefamilie zählen Linolsäure (LA) sowie das aus ihr gebildete längerkettige Derivat Arachidonsäure (AA). [HAHN und STRÖHLE 2004] Zu den Hauptvertretern der n-3-Fettsäuren zählen:

• α-Linolensäure (ALA), 18:3 ¹ (s. Abbildung 1)

• Eicosapentaensäure (EPA), 20:5

• Docosapentaensäure (DPA), 22:5

• Docohexaensäure (DHA), 22:6

Abb. 1: Strukturformel der α-Linolensäure

Quelle: WEHRMÜLLER et al. 2008

Von besonderer ernährungsphysiologischer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die hochungesättigten Fettsäuren EPA, DPA ² und DHA (n-3-LC-PUFA), welche sich von ihrer Ausgangsverbindung ALA ableiten bzw. aus dieser gebildet werden. [RUXTON und DERBYSHIRE 2009]. Die Strukturformeln von EPA und DHA sind in Abbildung 2 dargestellt.

¹ 18 Kohlenstoffatome, 3 Doppelbindungen

² die Funktionen von DPA sind allerdings praktisch nicht untersucht [WEHRMÜLLER et al.

2008]

2

Abb. 2: Strukturformel von EPA und DHA

Quelle: KOCH 2007

ALA wie auch LA sind essentielle Nährstoffe, d.h., dass beide Substanzen mit der Nahrung zugeführt werden müssen, da der menschliche Organismus sie aufgrund fehlender Enzyme nicht selbst synthetisieren kann [HAHN und STRÖHLE 2004]. EPA, DPA und DHA sind Hauptkomponenten der Phospholipidmembran, der Strukturlipide in Hirn und Retina und erfüllen als Regulatoren bezüglich der Membranfluidität und des Ionentransports eine wesentliche Funktion [RUXTON und DERBYSHIRE 2009, GLASER und KOLETZKO 2009].

Während die Umwandlung der n-3-Fettsäuregruppe in die n-6-Reihe und umgekehrt im menschlichen Stoffwechsel nicht möglich ist [Arbeitskreis Omega-3 2002], können innerhalb der jeweiligen Fettsäurefamilie die n-3- und n-6-Fettsäuren über mehrere Stufen aus ALA bzw. LA gebildet werden [WINKLER et al. 2006]. Dies geschieht über eine Kettenverlängerung (Elongation) sowie Einführung von Doppelbindungen (Desaturierung) innerhalb einer Reihe ab dem 9. Kohlenstoffatom durch spezifische Enzyme wie Desaturasen und Elongasen [WEHRMÜLLER et al. 2008]. Die einzelnen Schritte der Umwandlung von ALA bzw. LA in ihre langkettigen Derivate EPA, DPA und DHA bzw. Arachidonsäure sind in Abbildung 3 im Einzelnen dargestellt.

3

Abb. 3: Umwandlung von LA und ALA zu deren längerkettigen Homologen

Quelle: WEHRMÜLLER et al. 2008

Wie aus Abbildung 3 ersichtlich wird, konkurrieren die Fettsäuren der n-3 und n-6-Reihe bei der Umwandlung in ihre längerkettigen Homologen auf jeder Stoffwechselstufe um das gleiche Enzymsystem. Trotz der größeren Affinität von ∆6-Desaturase zu ALA ist die Konvertierung von ALA in DPA, EPA und DHA stark begrenzt. Untersuchungen zufolge beträgt die effektive Umwandlungsrate von ALA zu n-3-LC-PUFA lediglich 5-10 %, wobei diese Werte im Vergleich zu anderen Daten noch sehr hoch gegriffen erscheinen. So ergaben beispielsweise Berechnungen nach Pawlowski et al. aus dem Jahre 2001 wesentlich geringere Umwandlungsraten: ALA zu EPA 0,2 %, zu DPA 0,13 % und letztlich zu DHA nur mehr 0,05 %. Die begrenzte Konvertierung begründet sich auf den im Vergleich zu ALA üblicherweise höheren Gehalt an LA in der heutigen Ernährung sowie die verringerte Aktivität des Enzyms ∆6-Desaturase beim Menschen. Die geringe Umwandlungsrate von ALA zu n-3-LC-PUFA macht deutlich, dass der Ernährung im Sinne einer zusätzlichen alimentären Aufnahme von EPA und DHA eine entscheidende Bedeutung zukommt, um das Gleichgewicht zwischen den gebildeten langkettigen Fettsäuren zu modifizieren. [SINGER und WIRTH 2003, WEHRMÜLLER et al. 2008]

4

Aufgrund des Konkurrenzverhaltens der beiden Fettsäuregruppen LA und ALA um das gleiche Enzymsystem im Stoffwechsel ist auf ein ausgewogenes Verhältnis der beiden Fettsäuregruppen in der Nahrung zu achten. Der EPA-Spiegel in Blut- und Zelllipiden ist bei konstanter Aufnahme von ALA umso höher, je weniger n-6-Fettsäure LA alimentär zugeführt wird. Wird LA hingegen in großen Mengen konsumiert, hemmt dies die Konvertierung der ALA in ihre langkettigen Homologen, infolgedessen wiederum eine merkliche Absenkung der EPA- und DHA-Konzentrationen im Organismus zu verzeichnen ist. Der Gehalt an LA in der Nahrung ist demnach der limitierende Faktor für die Umwandlungsraten von ALA zu EPA und DHA. [WEHRMÜLLER et al. 2008]

2.2 Vorkommen

2.2.1 Pflanzliche Quellen

Omega-3-Fettsäuren in Form der essentiellen ALA können in nennenswerter Höhe über Nahrungsmittel pflanzlichen Ursprungs aufgenommen werden. Als Quelle eignen sich neben Pflanzenölen wie Perilla-, Lein-, Walnuss-, Raps- und Sojaöl auch Nüsse (v. a. Walnüsse), Leinsamen und grünes Blattgemüse [WINKLER et al. 2006]. Unter den grünen Blattgemüsen ist Portulak mit einem Gehalt von ca. 300-400 mg ALA/100 g Frischgewicht besonders hervorzuheben. Im Mittelmeerraum wird diese spinatähnliche Pflanze mit länglich-keilförmigen und fleischigen Blättern häufig als Salat, Suppeneinlage oder wie Spinat zubereitet verzehrt. Im Vergleich zu Portulak enthält Spinat ca. 50 mg ALA/100 g Frischgewicht. Infolge des geringen Gesamtfettanteils stellen grüne Blattgemüse jedoch keine adäquate Quelle für n-3-Fettsäuren dar. [TRAUTWEIN 1999]

Leinsamen verfügt neben seinem hohen Anteil an ALA mit 40-60 % der Gesamtfettsäuren über weitere wertvolle Inhaltsstoffe wie Ballaststoffe und Phytoöstrogene (Lignane), aufgrund dessen er sich besonders gut als Bestandteil funktioneller Lebensmittel (z. B. in der Backindustrie) eignet [TRAUTWEIN 1999]. Tabelle 1 gibt einen Überblick über verschiedene Pflanzenöle, anhand derer sich deutliche Unterschiede im Gehalt von ALA erkennen lassen.

5

Tab. 1: ALA-Gehalte in % der Gesamtfettsäuren verschiedener Pflanzenöle

Quelle: modifiziert nach SINGER und WIRTH 2003

Perillaöl bietet mit ca. 64 % den höchsten Gehalt an ALA gefolgt von Leinöl mit 60 %. Obwohl Rapsöl weniger der essentiellen ALA aufweist als Leinöl, zeichnet es sich durch sein günstiges Fettsäuremuster bzw. seinen moderaten Gehalt an der n-6-Fettsäure LA aus [BARTH 2006]. Wie bereits in Kapitel 2.1 erläutert, ist eine Absenkung des n-6/n-3 Quotienten in der Ernährung wünschenswert, da hohe Gehalte an n-6-Fettsäuren in Form von LA die enzymatische Katalyse von ALA kompetitiv hemmen und als Folge dessen weniger der gesundheitlich relevanten Fettsäuren EPA und DHA im Stoffwechsel entstehen [WEHRMÜLLER et al. 2008].

2.2.2 Marine Quellen

Während ALA Bestandteil einer Vielzahl pflanzlicher Öle ist, sind größere Mengen ihrer langkettigen Folgeprodukte EPA und DHA ausschließlich in Kaltwasserfischen zu finden. Fettfische wie Hering, Makrele, Lachs und Thunfisch bieten im Gegensatz zu mageren Fischsorten neben Fischöl und Lebertran die höchsten EPA- und DHA-Gehalte und stellen damit eine Hauptquelle dar (s. Tabelle 2) [HAHN und STRÖHLE 2004].

6

Tab. 2: Gehalte an EPA und DHA in Seefischen (fettreich, mager), Fischöl und Lebertran

EPA [g/ 100g] DHA [g/ 100g]

Schellfisch 0,1 0,1

Quelle: HAHN und STRÖHLE 2004

Der Gehalt an n-3-Fettsäuren bei Fischen kann je nach Zuchtform variieren. Im Vergleich zu unter natürlichen Bedingungen lebenden Seefischen weisen Zuchtfische z. T. geringere Werte an EPA und DHA auf, wenn ihnen über das Futter nicht genügend Omega-3-Säuren zugeführt werden. Fische synthetisieren die langkettigen Fettsäuren nicht selbst, sondern akkumulieren diese nach Verzehr von EPA- und DHAreichen Algen und Phytoplankton in ihrem Fettgewebe. Mittlerweile lassen sich mittels biotechnologischer Verfahren Omega-3-reiche Mineralalgenöle aus bestimmten Algenarten gewinnen, die beispielsweise zur Anreicherung von Lebensmitteln eingesetzt werden können (s. Kapitel 3.3.2). [WINKLER et al. 2006, HABER und RÜSING 2005]

2.2.3 Neuartige Quellen

Die Erschließung neuartiger Quellen für langkettige n-3-Fettsäuren gewinnt eine immer größere Bedeutung vor dem Hintergrund der bestehenden Problematik einer Überfischung der Meere. Zunehmend diskutiert werden gentechnische Verfahren in der Pflanzenbiotechnologie, mit Hilfe derer die Bereitstellung langkettiger n-3-Fettsäuren auf Basis nachwachsender Rohstoffe in hohem Maße erfolgen könnte ohne die schwindenden Fischressourcen zu belasten. [SINGER und WIRTH 2003] Während in Europa aufgrund maßgebender Rechtsvorschriften gentechnisch veränderte Rapssorten (gv-Raps) landwirtschaftlich bislang nicht genutzt werden dürfen, ist gv-Raps in anderen Ländern wie Kanada, USA, Japan oder Australien

7

bereits seit einigen Jahren zum Anbau zugelassen. Seit 1994 werden in Deutschland Freisetzungsversuche mit gentechnisch veränderten Rapspflanzen

durchgeführt, mit dem Ziel, mittels gezielter Eingriffe in den Pflanzenstoffwechsel maßgeschneiderte Fettsäurezusammensetzungen zu erzeugen. Das

Forschungsinteresse auf diesem Gebiet nimmt stetig zu. In der Rapszüchtung wird intensiv daran gearbeitet, die Ölqualität bzw. das Fettsäuremuster zu optimieren und an verschiedene Verwendungszwecke anzupassen. Inzwischen ist eine Vielzahl an Rapslinien mit modifizierten Fettsäurevarianten in der Entwicklung, die durch den erhöhten Anteil langkettiger n-3-Fettsäuren eine gesundheitliche Aufwertung des Rapsöls erzielen. [Biologische Sicherheitsforschung 2009] So arbeitet das Unternehmen BASF Plant Science gegenwärtig an der Entwicklung einer neuartigen Rapssorte, die aufgrund von metabolischen Veränderungen dazu befähigt ist, selbst EPA und DHA in ihrem Stoffwechsel zu synthetisieren und auf diese Weise künftig eine nachhaltige Quelle für n-3-LC-PUFA darstellen könnte.

2.3 Ernährungsphysiologische Bedeutung

2.3.1 Hintergrund

Die präventiven Effekte von n-3-Fettsäuren auf koronare Herzkrankheiten (KHK) wie Arteriosklerose sind inzwischen unumstritten und durch zahlreiche klinische Studien mit überzeugender Evidenz belegt [WOLFRAM 2006]. Von primärer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die langkettigen n-3-Fettsäuren EPA und DHA, die eine Vielzahl von Stoffwechselreaktionen und physiologischen Prozessen im Organismus positiv beeinflussen [WOLFRAM 2006]. Omega-3-Fettsäuren wirken sich nicht nur günstig auf die Herzgesundheit aus. Verschiedene Studien und Forschungsarbeiten deuten auf einen möglichen Zusammenhang zwischen n-3-Fettsäuren und der Prävention von Krebserkrankungen, Demenz sowie psychischen Erkrankungen wie Depressionen hin, wobei angemerkt werden muss, dass bezüglich dieser Krankheiten gegenwärtig noch keine suffiziente Evidenz für eine gesicherte Wirkung der n-3-Fettsäuren vorliegt. Zur Klärung der Wirkmechanismen auf diesen Gebieten ist zukünftig weitere Forschungsarbeit erforderlich. [RUXTON und DERBYSHIRE 2009] Zusammenfassend erstrecken sich die gesundheitsfördernden Wirkungen der n-3-Fettsäuren auf folgende physiologische Parameter: Kardiovaskuläres System (Arteriosklerose) Immunsystem und Entzündungsmechanismen (entzündlich-rheumatische Arthritis, Brust- und Darmkrebs, Typ-1-Diabetes)

8

Schwangerschaft und frühkindliche Entwicklung (Gehirnentwicklung, Sehvermögen)

Neurologisches System (Demenz, Alzheimer, Depressionen) In den nachstehenden Kapiteln sollen die Effekte der n-3-Fettsäuren auf die oben genannten Bereiche und Parameter und die ihnen zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen im Einzelnen erläutert werden.

2.3.2 Kardiovaskuläres System

Die biologische Wirksamkeit der n-3-LC-PUFA hinsichtlich der Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen basiert auf einer Reihe von Effekten, welche das Herz-Kreislauf-System in günstiger Weise beeinflussen [SINGER 2003, SINGER und WIRTH 2003, DAWCZYNSKI und JAHREIS 2009, RUXTON und DERBYSHIRE 2009]: Senkung des Thromboserisikos durch eine Verminderung der Thrombozytenaggregation und -adhäsion

Stabilisierung des Herzrhythmus (antiarrhythmische Wirkung) Senkung der Serum-Triglyzeride (TG), insbesondere bei Vorliegen einer Hypertriglyzeridämie

Verbesserung der Funktionen des Gefäßendothels Erhöhung des HDL (High Density Lipoprotein)-Cholesterols Senkung des Blutdrucks bei Hypertonie Erhöhung der Plaquestabilität Entzündungshemmung

2.3.2.1 Effekte auf den Lipoproteinstoffwechsel

Die Supplementierung der Nahrung mit n-3-Fettsäuren führt zu einer signifikanten Senkung der TG, wie zahlreiche Studien dokumentiert haben. Dieser Effekt ist sowohl bei normolipidämischen als auch hyperlipidämischen Personen zu beobachten und tritt umso ausgeprägter in Erscheinung, je höhere TG-Ausgangswerte vorliegen. Bei einer Zufuhr von 3 g der langkettigen Fettsäuren EPA und DHA ist bei Patienten mit Hypertriglyzeridämie eine Herabsetzung des TG-Spiegels um bis zu 40 % zu erwarten, bei höheren Dosen ab 5 g pro Tag kann sogar eine Reduktion um mehr als 50 % erzielt werden. [Arbeitskreis Omega-3 2002, HAHN et al. 2002] Hinter diesen Effekten werden nach HAHN et al. [2002] eine Reihe biochemischer Mechanismen vermutet, die kausal zusammenhängen:

9

Es wird angenommen, dass n-3-Fettsäuren die Lipolyse freier Fettsäuren vermindern. Dies bewirkt eine verringerte Konzentration freier Fettsäuren im Plasma, infolgedessen die Synthese von Triglyzeriden und VLDL (Very Low Density Lipoprotein) abnimmt.

Überdies wird n-3-LC-PUFA eine hemmende Wirkung bezüglich der Aktivität hepatischer Enzyme zugeschrieben, welche an der Bildung von TG beteiligt sind.

Die oben genannten Prozesse tragen dazu bei, dass die Freisetzung von VLDL-Partikeln aus der Leber gehemmt und als Resultat die TG-Konzentration deutlich herabgesetzt wird. Vermutlich trägt eine verstärkte Umwandlung von VLDL in LDL (Low Density Lipoprotein) ebenfalls zu einer Senkung des TG-Spiegels bei. Dieser Anstieg der LDL-Fraktion konnte vermehrt bei Personen mit hohen TG-Ausgangswerten und in Verbindung mit

Fettstoffwechselstörungen beobachtet werden.

2.3.2.2 Effekte auf das Gefäßendothel

n-3-Fettsäuren übernehmen als vasodilatatorische Mediatoren eine wichtige physiologische Funktion hinsichtlich der Prävention von Arteriosklerose. Neben ihrer Eigenschaft, die proaggregatorische und vasokonstruktorische Aktivität der Thromboxane der 2er Reihe zu reduzieren (s. Kapitel 2.3.3), fördern n-3-Fettsäuren die Freisetzung von PCI 3 -Metaboliten, was zu antiaggregatorischen Effekten sowie zu einer Gesamtzunahme vasodilatatorischer Prostaglandinen führt. Auch ist unter Einfluss von n-3-LC-PUFA eine verminderte Expression spezieller arteriosklerotischer Entzündungsmarker wie E-Selectin festzustellen. [HAHN et al. 2002] Des Weiteren erhöhen n-3-Fettsäuren die Synthese des Botenstoffes NO (Stickstoffmonoxid), resultierend in einer verstärkten Gefäßrelaxation. Das Regulator-Molekül stellt durch seine vasodilatatorische Wirkung und der Fähigkeit zur Hemmung der Thrombozytenaggregation und -adhäsion ein wichtiges System zum Schutz der Gefäßwand dar [HAHN und STRÖHLE 2004]. Zudem hemmt NO die Mitogenese, Proliferation und Migration der Monozytenadhäsion und trägt damit zur Homöostase der Blutgefäße und folglich zu einer antiatherogenen Wirkung bei. Ferner ist bekannt, dass NO die Permeabilität des Gefäßendothels vermindert und damit die Infiltration von Lipoproteinen und Monozyten in die Intima reduziert. [HAHN et al. 2002, HAHN und STRÖHLE 2004].

Die entzündungshemmende Wirkung von n-3-LC-PUFA gründet sich u. a. auf eine reduzierte Bildung proinflammatorischer Zytokine sowie der verringerten Freisetzung

10

des Platelet-activating-factors (PAF), der bei Entzündungsvorgängen bzw. thrombo-aggregatorischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt [HAHN et al. 2002].

2.3.2.3 Effekte auf den Blutdruck

Die oben beschriebene Wirkung von n-3-LC-PUFA auf die Bildung vasoaktiver Mediatoren tritt ebenfalls bei der Regulation des Blutdrucks in Erscheinung. n-3-LC-PUFA können eine moderate Absenkung leicht bis mittel erhöhter Blutdruckwerte herbeiführen [HAHN et al. 2002, SINGER und WIRTH 2003]. Dabei beträgt die Reduktion der systolischen und diastolischen Blutdruckwerte laut Studienergebnissen durchschnittlich 0,7 bzw. 0,4 mmHg/g aufgenommener n-3-Fettsäuren [HAHN et al. 2002].

Es muss darauf hingewiesen werden, dass diese Effekte auf einem Zusammenspiel unterschiedlicher, antihypertensiv wirkender Faktoren wie beispielsweise einer insgesamt blutdrucksenkenden Kost basieren und nicht einzelnen Parameter zuzuschreiben sind [HAHN et al. 2002].

2.3.2.4 Primär- und Sekundärprävention kardiovaskulärer Krankheiten

Nach WOLFRAM [2006] ist auf vielen Ebenen, einschließlich klinischer Studien an Patienten, die präventive Wirksamkeit der Omega-3-Fettsäuren nach jahrelanger Forschung mit deutlicher Evidenz belegt und allgemein anerkannt. Bei der primären und sekundären Prävention der tödlichen KHK betont WOLFRAM [2006] vor allem den Stellenwert der langkettigen n-3-Fettsäuren EPA und DHA, die in erster Linie über Seefisch bzw. in Form von Supplementen alimentär zugeführt werden können. Primärprävention

Studien haben gezeigt, dass der tägliche Verzehr von ca. 40-60 g Fisch eine Senkung der KHK-Mortalität um 40-60 % bewirken kann. Allerdings tritt dieser Effekt nur bei denjenigen Personen auf, die ohnehin ein erhöhtes Risiko für KHK aufweisen. Bei Vorliegen eines geringen Risikos für KHK sind diese Effekte hingegen nicht zu erwarten. [WOLFRAM 2006, HAHN et al. 2002] Auch Meta-Analysen konnten den Zusammenhang zwischen regelmäßigem Fischverzehr und dem Auftreten von KHK bestätigen. Demnach senkt der Verzehr von Fisch (≥ 1-mal/Woche), im Vergleich zu einer Ernährungsweise mit wenig oder keinem Fischkonsum, sowohl das Risiko für eine tödliche KHK als auch für das Auftreten einer KHK signifikant. [WOLFRAM 2006]

11

Sekundärprävention

Meta-Analysen zur Wirksamkeit der n-3-Fettsäuren auf die sekundäre Prävention von KHK haben ergeben, dass langkettige n-3-Fettsäuren in Form von Fisch, Fischöl oder Supplementen eine signifikante Senkung der Gesamtmortalität, des tödlichen Herzinfarktes sowie des plötzlichen Herztodes (s. Abbildung 4) erzielen. Bezüglich der Häufigkeit des nicht tödlichen Herzinfarktes ließen sich hingegen keine Veränderungen feststellen. [WOLFRAM 2006]

Schon im Jahre 1999 verzeichnete eine umfassende Interventionsstudie der GISSI-PREVENZIONE INVESTIGATORS ähnliche Ergebnisse. Über einen Zeitraum von 3,5 Jahren wurde an insgesamt 11324 Probanden, die bereits einen Herzinfarkt erlitten hatten (vor ≤3 Monate), der Effekt einer Supplementation von n-3-LC-PUFA in Form von 850 mg EPA und DHA pro Tag untersucht und dokumentiert. Die Intervention mit n-3-LC-PUFA bewirkte eine signifikante Senkung der Gesamtmortalität um 20 %, der Mortalitätsrate durch kardiovaskuläre Erkrankungen um 30 % und des plötzlichen Todes um 45 % (s. Abbildung 3), während die Häufigkeit der nicht tödlichen Herzinfarkte und Schlaganfälle nicht verringert werden konnte. [DAWCZYNSKI und JAHREIS 2009]

Abb. 4: Senkung des plötzlichen Todes, der Mortalitätsrate und Gesamtmortalität bei Patienten mit überstandenem Herzinfarkt bei Supplementierung mit n-3-Fettsäuren

Quelle: eigene Darstellung

12

Eine weitere Studie der GISSI-Group aus dem Jahre 2008, bei der mehr als 6000 Probanden mit chronischen Herzkrankheiten über 3,9 Jahre täglich 1 g Fischöl verzehrten (882 mg EPA und DHA), zeigte ebenfalls eine Abnahme der Todesfälle sowie der herzbedingten Krankenhausaufenthalte, wodurch oben genannte Ergebnisse gestützt werden [DAWCZYNSKI und JAHREIS 2009]. Zufuhrempfehlungen (s. Kapitel 2.4.1)

Die American Heart Association hat konkrete Zufuhrempfehlungen für die Primär- und Sekundärprävention koronarer Herzkrankheiten herausgegeben, die in Tabelle 3 aufgeführt sind.

Tab. 3: Zufuhrempfehlungen für EPA und DHA zur Prävention von KHK

Quelle: modifiziert nach American Heart Association 2010

Fazit

Abschließend lässt sich sagen, dass n-3-LC-PUFA bei Personen mit höherem Risiko für KHK bessere Effekte erzielen und je nach Ausprägung einer Koronarsklerose (z. B. tödlicher oder nicht tödlicher Herzinfarkt) unterschiedlich gut wirken. Wie eine Mehrzahl von Studien nachgewiesen hat, spielen n-3-LC-PUFA bedingt durch ihre antiarrhythmische Wirkung vor allem bei der Verhinderung des tödlichen Herzinfarktes eine entscheidende Rolle, wohingegen die Häufigkeit der nicht tödlichen Herzinfarkte weitgehend unbeeinflusst bleibt. Der Einsatz von n-3-LC-PUFA scheint demnach insbesondere für die Sekundärprävention nach überstandenem Herzinfarkt sinnvoll. [WOLFRAM 2006, DAWCZYNSKI und JAHREIS 2009]

2.3.3 Immunsystem

Die immunmodulierenden Eigenschaften hochungesättigter n-3-Fettsäuren beruhen überwiegend auf ihrer Funktion als Ausgangssubstanz der Eicosanoide. Bei den Eicosanoiden handelt es sich um hormonähnliche Substanzen, die als lokale

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Mediatoren fungieren und bereits in geringen Konzentrationen biologisch hochaktiv wirken. Sie beeinflussen eine Vielzahl von Funktionen im Stoffwechsel wie beispielsweise die Blutgerinnung, Entzündungs- und Schmerzreaktionen, die Regulation des Gefäßtonus sowie Allergien. [HAHN und STRÖHLE 2004, WEHRMÜLLER et al. 2008]

Abbildung 5 zeigt die schematische Darstellung der Eicosanoid-Biosynthese aus den Fettsäuren AA (n-6) und EPA (n-3).

Abb. 5: Eicosanoid-Biosynthese aus Arachidon- und Eicosapentaensäure

Cyclooxigenasen, Lipooxygenasen

Quelle: eigene Darstellung

Wie aus Abbildung 3 entnommen werden kann, erfolgt zunächst die enzymatische Freisetzung der n-6-Fettsäure AA sowie der n-3-Fettsäure EPA aus den Membranphospholipiden durch das Enzym Phospholipase A. Unter katalytischer Einwirkung von Lipooxygenasen und Cyclooxigenasen werden die Fettsäuregruppen anschließend zu Eicosanoiden verschiedener Serien umgewandelt, deren inflammatorisches Potenzial sich erheblich voneinander unterscheidet, wie aus Tabelle 4 ersichtlich wird. [HAHN und STRÖHLE 2004]

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