Zucker und Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Ziel dieses Berichts ist es, die Auswirkungen von Zucker in der Ernährung auf die Gesundheit zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen und deren Risikofaktoren liegt. Obwohl es keine Studien gibt, die einen Zusammenhang zwischen Zuckerkonsum und Herz-Kreislauf-Erkrankungen herstellen, gibt es mehrere Gründe, warum der Zuckerkonsum eingeschränkt werden sollte.

Definitionen

In der Literatur werden viele, manchmal verwirrende, Begriffe verwendet. Einfache Kohlenhydrate (Zucker) beziehen sich auf Mono- und Disaccharide; komplexe Kohlenhydrate beziehen sich auf Polysaccharide wie Stärke. Gängige Disaccharide sind Saccharose (Glukose+Fruktose), die in Zuckerrohr, Zuckerrüben, Honig und Maissirup vorkommt, Laktose (Glukose+Galaktose), die in Milchprodukten enthalten ist, und Maltose (Glukose+Glukose), die aus Malz stammt. Das in der Natur am häufigsten vorkommende Monosaccharid ist Fruktose (in Obst und Gemüse enthalten). Der Begriff Dextrose wird für Glukose verwendet. Intrinsischer oder natürlich vorkommender Zucker bezieht sich auf den Zucker, der ein integraler Bestandteil von ganzen Obst-, Gemüse- und Milchprodukten ist; extrinsischer oder zugesetzter Zucker bezieht sich auf Saccharose oder andere raffinierte Zucker in Erfrischungsgetränken und in Lebensmitteln, Fruchtgetränken und anderen Getränken.

Zuckerkonsum in den Vereinigten Staaten

Zugesetzter Zucker war bis zum Aufkommen der modernen Lebensmittelverarbeitungsmethoden kein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Ernährung. Seitdem ist der Zuckerkonsum stetig angestiegen. Der durchschnittliche Pro-Kopf-Zuckerkonsum in den USA auf der Grundlage von Daten über das Verschwinden von Lebensmitteln lag 1970 bei 55 kg pro Jahr und erreichte 1995 68 kg pro Jahr (fast 0,5 lb pro Tag).1 Die Aufnahme von Zucker (einfachen Kohlenhydraten) macht im Durchschnitt 25 % der Gesamtenergieaufnahme aus. Daten aus der fortlaufenden Erhebung über die Nahrungsaufnahme von Einzelpersonen aus den Jahren 1989 bis 1991 zeigen, dass Erfrischungsgetränke und am Tisch zugesetzter Zucker (z. B. Zucker/Sirup und Marmelade) zwei der vier wichtigsten Kohlenhydratquellen für Erwachsene in den USA sind.2

Zucker und koronare Herzkrankheit

Yudkin und Kollegen fanden in den 60er3 und 70er4 Jahren heraus, dass ein höherer Zuckerkonsum sowohl bei Vergleichen innerhalb eines Landes als auch bei länderübergreifenden Vergleichen mit einem Anstieg der Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden war. In einigen neueren Studien wurde der Zusammenhang zwischen Zuckerkonsum und koronarer Herzkrankheit (KHK) untersucht. Die Iowa Women’s Health Study5 zeigte bei 34 492 Frauen, die 9 Jahre lang beobachtet wurden, keinen Zusammenhang zwischen dem Verzehr von Süßigkeiten oder Desserts und dem Risiko einer ischämischen Herzkrankheit. Allerdings wurden einige wichtige Zuckerquellen wie Softdrinks nicht berücksichtigt. Die Scottish Heart Health Study6 mit 10 359 Männern und Frauen ergab, dass weder extrinsischer noch intrinsischer Zucker ein signifikantes unabhängiges Korrelat für die Prävalenz von KHK darstellt, nachdem die Daten um andere wichtige Risikofaktoren bereinigt wurden, allerdings wurden die Daten nicht um andere Ernährungsvariablen bereinigt. Ein kürzlich veröffentlichter Bericht aus der Nurses‘ Health Study zeigte, dass Frauen, die eine Ernährung mit hoher glykämischer Last* (erhöhte Blutzuckerexkursionen in Verbindung mit dem Verzehr von Süßigkeiten oder stark verarbeiteten Stärken und Süßigkeiten) zu sich nahmen, ein erhöhtes KHK-Risiko hatten, wobei die Frauen im höchsten Quintil ein >2-faches Risiko während der 10-jährigen Nachbeobachtungszeit aufwiesen.7 Einfache Kohlenhydrate allein waren ebenfalls prädiktiv, erreichten jedoch keine statistische Signifikanz. Bei dieser Analyse wurden die Gesamtenergiezufuhr und andere wichtige ernährungsbedingte und nicht-ernährungsbedingte Risikofaktoren berücksichtigt.

Zucker in der Nahrung und Plasmalipoproteine

Eine Reihe von Studien bringt Zucker in der Nahrung mit nachteiligen Veränderungen der Lipoproteine in Verbindung. Mehrere Studien haben einen umgekehrten Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Saccharose mit der Nahrung und dem HDL-Cholesterin (High-Density-Lipoprotein) gezeigt.8,9 Daten aus der CARDIA-Studie (Coronary Artery Risk Development In young Adults) zeigen einen konsistenten umgekehrten Zusammenhang zwischen einer erhöhten Saccharoseaufnahme mit der Nahrung und der HDL-Cholesterinkonzentration, sowohl in Querschnitts- als auch in Längsschnittanalysen bei Schwarzen und Weißen, bei Männern und Frauen und nach Anpassung für andere Kovariaten.10

Eine Ernährung mit einem hohen Saccharosegehalt (d. h. >20 % der Energie) ist mit einem Anstieg der Triglyceridkonzentrationen im Plasma verbunden.11,12 Dieser Anstieg ist sowohl auf eine erhöhte hepatische Sekretion als auch auf eine beeinträchtigte Clearance von Lipoprotein sehr geringer Dichte zurückzuführen. Die Reaktion der Triglyceride auf Zucker in der Nahrung kann jedoch je nach der Menge des Zuckers und dem Vorhandensein anderer Nährstoffe variieren.12

Zucker in der Nahrung, Insulinresistenz und Diabetes

Nur wenige epidemiologische Studien haben den Zusammenhang zwischen Zuckerkonsum und Diabetesinzidenz direkt untersucht. Im Allgemeinen zeigen prospektive Daten keinen Zusammenhang, und mehrere Ernährungsstudien belegen sogar einen umgekehrten Zusammenhang zwischen der Gesamtkohlenhydratzufuhr und dem Auftreten von Diabetes.13-15 Diese Beobachtung wird jedoch dadurch erschwert, dass eine kohlenhydratarme Ernährung einen höheren Fettgehalt aufweist (eine hohe Fettzufuhr sagt das Diabetesrisiko aufgrund der erhöhten Fettleibigkeit voraus).16 Andererseits haben zwei neuere prospektive Kohortenstudien Daten über die Häufigkeit des Verzehrs von Lebensmitteln vorgelegt, die zeigen, dass ein früherer Verzehr von Lebensmitteln mit einer hohen glykämischen Last die Entwicklung von Typ-2-Diabetes bei Frauen17 und Männern voraussagt.18

Keine epidemiologische Studie hat die Auswirkungen von Zucker in der Nahrung auf die Insulinresistenz untersucht. Mehrere klinische Studien haben gezeigt, dass eine Änderung des Kohlenhydratanteils in der Ernährung über einen Zeitraum von bis zu vier Monaten beim Menschen keinen Einfluss auf die Insulinresistenz hat,19 aber die Auswirkungen eines veränderten Zuckergehalts an sich wurden nicht untersucht.

Es herrscht die weit verbreitete Meinung, dass Menschen mit Diabetes Zucker meiden sollten, um den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren. Es ist jedoch umstritten, ob eine zuckerreiche Ernährung negative Auswirkungen auf die Blutzuckereinstellung von Diabetikern hat. In einer Reihe von Studien, in denen die Auswirkungen einzelner Mahlzeiten mit einem Saccharosegehalt von 12 % bis 25 % der Kalorien untersucht wurden, wurden keine nachteiligen Auswirkungen von Saccharose auf den durchschnittlichen Blutzuckerspiegel festgestellt.20,21 Einige Langzeitstudien mit einer Dauer von bis zu mehreren Monaten zeigten, dass die Zufuhr von bis zu 38 % der Kalorien in Form von Saccharose keine Auswirkungen auf die durchschnittliche Blutzuckereinstellung hatte.22-24 Diabetiker können jedoch bei einer gewohnheitsmäßigen Ernährung mit einem hohen Anteil an konzentrierten Süßigkeiten Schwankungen des Blutzuckerspiegels erfahren, insbesondere wenn sie sich bei der Menge der verzehrten Kohlenhydrate irren.

Ernährung und fortgeschrittene Glykationsendprodukte

Fortgeschrittene Glykationsendprodukte (AGEs) bilden sich, wenn Zucker nicht-enzymatisch an Proteine gebunden wird, was zu einer Quervernetzung der glykierten Proteine führt. AGEs bilden sich bei Raumtemperatur, aber Erhitzen beschleunigt ihre Bildung; daher enthalten alle gekochten Lebensmittel AGEs (früher als Maillard-Bräunungspigmente bezeichnet). Mit der Nahrung aufgenommene AGEs reagieren mit Gewebeproteinen und bilden Substanzen, die die Elastizität des Gewebes verringern und die Zellfunktionen beeinträchtigen. AGEs wurden als pathogener Mechanismus bei diabetischer Nephropathie25 und vaskulären Komplikationen identifiziert.26 Etwa 10 % der aufgenommenen AGEs gelangen in den Blutkreislauf, aber nur ein Drittel wird innerhalb von drei Tagen nach der Aufnahme ausgeschieden.25 Diabetes ist mit einer Beeinträchtigung der AGE-Ausscheidung verbunden. In einer Studie betrug die Urinausscheidung von aus der Nahrung stammenden AGE bei Diabetikern 5 % im Vergleich zu 30 % in der Kontrollgruppe.27 Daher ist im Hinblick auf die potenziellen Auswirkungen einer hohen Zuckeraufnahme auf die AGE-Bildung und das erhöhte Risiko einer Nephropathie Vorsicht geboten.27 Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, ob eine Begrenzung der Zuckeraufnahme in eiweiß- und fetthaltigen Lebensmitteln die zirkulierenden AGE-Spiegel und das Nephropathierisiko verringert.

Zucker in der Nahrung und Übergewicht/Adipositas

Da sich Fettleibigkeit in den Vereinigten Staaten zu einem großen Gesundheitsproblem entwickelt hat28 und eine eindeutige Ursache für kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität darstellt,29 ist es wichtig, die möglichen Auswirkungen von Zucker in der Nahrung auf die Gewichtszunahme zu berücksichtigen. In Studien zur Stoffwechselstation beim Menschen hat der Ersatz von Fett oder Eiweiß durch Saccharose oder andere Kohlenhydrate in isokalorischen Diäten keine Auswirkungen auf das Gewicht oder den Energieverbrauch gezeigt.30 Einige Studien zeigen, dass der Body-Mass-Index umgekehrt mit dem Zuckerkonsum korreliert ist31; diese Beobachtung wird jedoch dadurch erschwert, dass Nahrungsfett mit Fettleibigkeit korreliert ist32 und fettreiche Diäten weniger Gesamtkohlenhydrate und einfache Kohlenhydrate enthalten. Zuckerarme Diäten wurden in einigen Ad-lib-Diät-Studien mit einer Gewichtsabnahme in Verbindung gebracht,33 was möglicherweise auf einen geringeren Gesamtkalorienverbrauch zurückzuführen ist. Ein weiterer Zusammenhang zwischen Zucker und Fettleibigkeit ergibt sich aus Studien über Lebensmittelpräferenzen, die zeigen, dass fettleibige Personen häufig Lebensmittel mit hohem Zuckergehalt wählen.34 Um Gewicht zu verlieren, müssen fettleibige Personen die Kalorienzufuhr einschränken; daher kann die Einschränkung des Verzehrs von Lebensmitteln mit hohem Zuckergehalt (von denen die meisten eine hohe Energiedichte haben) eine Strategie zur Gewichtsreduzierung sein.

Zucker und andere Gesundheitsprobleme

Es gibt eine Reihe von Studien, die den Zuckerkonsum mit Bluthochdruck bei Tieren in Verbindung bringen.35 Beim Menschen gibt es einen Bericht, wonach eine hohe Zuckeraufnahme das KHK-Risiko bei Diabetikern, die Diuretika einnehmen, erhöht.36

Die Aufnahme von Zucker kann die Kohlenhydrat-Brennstoffreserven und die körperliche Leistungsfähigkeit erhöhen.30 Diese Verbesserung tritt jedoch nur bei einer Trainingsintensität und einem Niveau der körperlichen Aktivität auf, die mit einer Ausdauerleistung von mindestens 30 Minuten Dauer verbunden sind. Blutglukose sowie Leber- und Muskelglykogen sind die wichtigsten Energieträger für die Muskelkontraktion. Wenn diese Substanzen einen kritischen Wert erreichen, kann es zu Ermüdungserscheinungen kommen, und die Zufuhr von Zucker kann den Blutzuckerspiegel schnell wieder auf den Normalwert bringen. Bei den meisten Tätigkeiten mit geringer bis mittlerer Intensität, wie z. B. Gehen oder Hausarbeit, hat der Zuckerkonsum keinen Einfluss auf die Leistung.

Ein weiterer wichtiger Bereich von Interesse ist die Beziehung zwischen Zucker in der Nahrung und Verhalten und kognitiven Funktionen. Der Glaube an einen Zusammenhang zwischen Zucker und Hyperaktivität beruhte auf zwei Hypothesen. Die erste war eine mögliche allergische Reaktion; die zweite war, dass hyperaktive Kinder eine funktionelle reaktive Hypoglykämie erleben könnten. Keine der beiden Hypothesen konnte bewiesen werden, und eine Meta-Analyse von 16 randomisierten Studien mit hyperaktiven Kindern ergab, dass eine Verringerung des Zuckergehalts in der Ernährung keine Verbesserung des Hyperaktivitätsgrades zur Folge hatte.37

Andererseits ist Zucker ein bekannter Risikofaktor für Zahnkaries.38-40 Diese Beobachtung basiert auf Kurzzeit-Kohortenstudien und Vergleichen von Kariesraten in Ländern mit sehr unterschiedlichem Zuckerkonsum,38 obwohl es an Forschungsergebnissen zu Zuckerkonsum und Parodontalerkrankungen mangelt.41

Zuckerreiche Ernährung und angemessene Ernährung

Eine zuckerreiche Ernährung kann die angemessene Ernährung beeinträchtigen. Zu den Lebensmitteln mit hohem Fremdzuckergehalt gehören Erfrischungsgetränke, Süßigkeiten, Gebäck und Getreideprodukte mit hohem Zuckergehalt (Tabelle 1). Fettfreie Fertignahrungsmittel haben oft einen hohen Kaloriengehalt, weil sie große Mengen Zucker enthalten. Die Ernährungsrichtlinien der American Heart Association betonen den Verzehr von Obst, Gemüse, Getreide und komplexen Kohlenhydraten, damit der Bedarf an Vitaminen und Mineralstoffen durch Vollwertkost und nicht durch Lebensmittel, die mit Vitaminen angereichert sind, gedeckt werden kann. Lebensmittel mit hohem Zuckergehalt verdrängen Vollwertkost (z. B. verdrängen Softdrinks den Verzehr von Milch und Saft bei Kindern) und tragen zu Ernährungsdefiziten bei, da sie leere Kalorien hinzufügen, die nur wenige Amerikaner benötigen42 (Tabelle 2). Einige Studien, in denen die ernährungsphysiologische Angemessenheit einer zuckerreichen Ernährung untersucht wurde, zeigen nicht unbedingt Unterschiede in der Vitamin- und Mineralstoffaufnahme1, da diese Lebensmittel mit Vitaminen und Mineralstoffen angereichert werden, anstatt diese Elemente bevorzugt über die Nahrung aufzunehmen. Bei Kindern in der Bogalusa Heart Study43 war ein linearer Rückgang der Aufnahme vieler essenzieller Nährstoffe mit einer steigenden Gesamtzuckeraufnahme verbunden.

The Role of Dietary Fructose, Sorbitol, and Mannitol

Sugars such as fructose (monosaccharide), sorbitol, and mannitol (sugar alcohols) are used to replace sucrose in food products and may lower the postprandial rise in glucose. In den 1970er Jahren begann man, aus Stärke hergestellten Fruktosesirup als Ersatz für Saccharose in Getränken und Backwaren zu verwenden.44 Sorbit und Mannit werden in einer Vielzahl „zuckerfreier“ Lebensmittel verwendet, da sie weniger Kalorien pro Gramm haben als Saccharose oder Fruktose; in der Leber werden sie leicht in Fruktose umgewandelt.45 Fruktose umgeht den Phosphofruktokinase-Regulationsschritt der Glykolyse, bei dem Glukose in Glykogen umgewandelt werden kann, anstatt in den glykolytischen Weg zu gelangen. Infolgedessen erhöht Fruktose die hepatische Pyruvat- und Milchsäureproduktion, aktiviert die Pyruvatdehydrogenase und verschiebt das Gleichgewicht von der Oxidation zur Veresterung von Fettsäuren, was die Synthese von Lipoproteinen sehr geringer Dichte erhöhen kann. In Fütterungsstudien hatte Fruktose uneinheitliche Auswirkungen auf den Triglyceridspiegel im Plasma, was mit Faktoren wie der verzehrten Fruktosemenge, der Energiebilanz und den Ausgangswerten für Triglyceride, Insulin und Glukose zusammenhängen kann.46 Der postprandiale Anstieg des Triglyceridspiegels nach einer Fettaufnahme kann durch den Zusatz von Fruktose zu einer Testmahlzeit verstärkt werden.47 Eine Studie an Personen mit Typ-2-Diabetes zeigte jedoch keine signifikanten Unterschiede in den Glukose-, Lipid- und Insulinreaktionen auf drei 28-tägige isokalorische Ernährungsperioden, bei denen 20 % der Kalorien entweder aus Fruktose, Saccharose oder Stärke bestanden.48 Für die meisten Personen hat der Verzehr von Fruktose, entweder frei oder in Form von Saccharose, weder positive noch negative Auswirkungen.

Zusammenfassung und Schlussfolgerung

Wie bei den meisten anderen Nahrungsbestandteilen sind keine langfristigen Studiendaten verfügbar, die den Zuckerkonsum mit der Entwicklung von CVD-Ereignissen in Verbindung bringen. Kohorten-Längsschnittstudien, die den Zuckerkonsum mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung bringen, sind aufgrund der vielen potenziellen Störfaktoren, die in den Analysen nicht angemessen kontrolliert werden können, nicht eindeutig. Kürzere Studien zeigen konsistente negative Auswirkungen des Zuckerkonsums auf den HDL- und Triglyceridspiegel, was die Atherosklerose beschleunigen könnte. Ein hoher Zuckerkonsum kann die Diabeteskontrolle verschlechtern, und die Kombination von Zucker mit Proteinen und Fetten fördert die Bildung von ernährungsbedingten AGEs, was besonders für Diabetiker nachteilig sein kann. Obwohl eine Erhöhung der Zuckermenge in einer isokalorischen Ernährung in kontrollierten Fütterungsstudien nicht direkt zu Veränderungen des Energieverbrauchs oder einer Gewichtszunahme führt, können zuckerreiche Lebensmittel, die süß und kaloriendicht sind, den Kalorienverbrauch erhöhen und zu einer Gewichtszunahme führen. Darüber hinaus beeinträchtigt der Ersatz von Vollwertkost durch zuckerhaltige Lebensmittel die Erreichung einer angemessenen Vitamin- und Mineralstoffzufuhr aus Vollwertkost.

In Ermangelung eindeutiger Beweise müssen sich die Empfehlungen auf das Urteil von Fachleuten stützen. Es gibt keine Daten, die darauf hindeuten, dass der Zuckerkonsum per se vorteilhaft ist, und einige Daten deuten darauf hin, dass er schädlich sein könnte. Die oben genannten Studien deuten insgesamt darauf hin, dass ein hoher Zuckerkonsum vermieden werden sollte. Zucker hat keinen anderen Nährwert als den, Kalorien zu liefern. Um die Gesamtnährstoffdichte der Ernährung zu verbessern und die Aufnahme überschüssiger Kalorien zu reduzieren, sollte der Einzelne darauf achten, dass Lebensmittel mit hohem Zuckerzusatz nicht Lebensmittel mit essentiellen Nährstoffen verdrängen oder die Kalorienzufuhr erhöhen.