Rote Bete

Rote Bete (lateinisch beta, Rübe) beinhaltet als wichtige Mineralstoffe Kalzium, Phosphor, Kalium, Magnesium und Eisen, die Vitamine der B-Gruppe, Vitamin C und Folsäure. Zudem enthält sie Oxalsäure, welche die Bildung von Nierensteinen fördert, aber durch Kochen reduziert wird [1]. Rote Bete (Beta vulgaris L.) ist ebenso eine reichhaltige Quelle entzündungshemmender sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe und bioaktiver Verbindungen. Wegen des hohen Anteils an anorganischem Nitrat (NO3−), welches in ihr enthalten ist, wurde auch die Wirkung auf Leistung und Organe vielfältig untersucht.

Antioxidative Wirkung

Abgesehen von universellen Analysenmethoden existieren mehrere verschiedene Assays und unzählige Modifikationen dieser Methoden, um die „totale antioxidative Kapazität“ (TAC) in vitro zu messen. Eine der populärsten Methoden ist das DPPH-Assay, welches auf dem stabilen Radikal 2,2-­diphenyl-1-picrylhydrazyl und dessen Reaktion mit Radikalfängern basiert (Abb. 1).

Wirkmechanismus Nitrat

Zusätzlich zur Biosynthese von endogenem Stickstoffmonoxid können exogene Nahrungsquellen von NO3 (z. B. grünes Blattgemüse und Rote Bete) die Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid NO erhöhen. Nach der Einnahme wird NO3 zunächst über den Speichelkreislauf aufgenommen und anschließend durch die Wirkung von fakultativ anaeroben Nitratreduktase-Bakterien, die auf der Zunge vorhanden sind, zu Nitrit reduziert (NO2), was im Übrigen durch desinfizierende Mundspülungen verhindern wird. Dann wird NO2 im Magen in Stickstoffmonoxid (NO) zerlegt und erreicht schließlich das Plasma und den systemischen Kreislauf [3]. Nach Einnahme von NO3 erreicht der Plasma-NO3 Pegel seinen Höhepunkt nach ca. 1 – 2 h bzw. 2 – 3 h für NO2, bevor die Konzentrationen beider Verbindungen allmählich abnehmen und nach etwa 24 h zum Ausgangswert zurückkehren [4]. Saure und hypoxische Umstände sind häufig während des Trainings vorhanden und helfen bei der Umwandlung von NO2 − zu NO [5]. Sobald NO im Körperkreislauf ist, wird es im Herzen, im Skelettmuskel und in den Blutgefäßen absorbiert [6]. Während Muskelkontraktionen wirkt NO als wichtiger Vasodilatator Blutdruck senkend und fördert die Sauerstoffkinetik [7]. Die Folge ist ein besser durchbluteter Muskel mit erhöhter Sauerstoff- und Nährstoffversorgung. Es ist daher allgemein bekannt, dass Nahrungsergänzung mit NO3 − die Belastungstoleranz bei gesunden jungen Männern nach einer Einzeldosis oder mehrtägiger Einnahme erhöhen kann [7, 8]. Zugleich nimmt man an, dass NO die Glukoseaufnahme und die mitochondriale Effizienz im Muskel verbessert. 

Nitrat und sportliche Leistung

2007 wird berichtetet, dass eine kurzfristige Ernährungsintervention von drei Tagen mit Natriumnitrat-Supplementierung das Plasma NO2- erhöhte, sich der Sauerstoffverbrauch bei einer submaximalen Radbelastung reduzierte und somit die Trainingseffizienz verbesserte. Diese Ergebnisse waren überraschend, denn es ist bekannt, dass der O2-Verbrauch bei einer bestimmten submaximalen Leistung sehr gut vorhersehbar ist. So wird beispielsweise bei der Fahrradergometrie erwartet, dass die pulmonale O2-Aufnahme (VO2) um etwa 10 ml pro Minute für jedes zusätzliche Watt externer Leistung ansteigt (d. h. der funktionelle Gewinn beträgt ~10 mL/min/W) [9]. In einer weiteren Studie 2009 verdoppelte sich nach einer dreitägigen Gabe von Rote-Bete-Saft (0,5  l/Tag) der NO2-Plasmaspiegel, die Steady-State-VO2 war bei mäßig intensiver Belastung reduziert (5 %) und die Belastungstoleranz beim Radfahren bei hoher Intensität um 16 % verbessert [10]. Weitere Studien berichteten über eine signifikante Reduktion der Steady-State-Vo2 auf dem Fahrradergometer nur 2,5 Stunden nach Einnahme von Rote-Bete-Saft [11]. Die Belastungstoleranz verbesserte sich um 25 % bei Knieextensionsübungen mit zwei Beinen [12] und 15 % beim Laufen [13]. Es konnte keine Verringerung der Sauerstoffaufnahme im Vergleich zu einer Kontrollbedingung beobachtet werden, wenn die Probanden einem Placebo-Rote-Bete-Saft erhielten, dem mit einem Ionenaustauscherharz Nitrat entzogen worden war [13]. Dies bestätigte, dass Nitrat nach Supplementierung mit Rote-Bete-Saft der wichtigste „aktive“ Inhaltsstoff für die physiologischen Veränderungen ist. Es schließt jedoch eine synergistische Rolle für andere Bestandteile des Rote-Bete-Saftes wie Antioxidantien nicht aus, die möglicherweise die Reduktion von Nitrat zu Nitrit und NO erleichtern. 

Die körperliche Leistungsfähigkeit ist in einer hypoxischen Umgebung im Vergleich zur Normoxie (21 % O2: Meereshöhe) beeinträchtigt. In diesem Zusammenhang ist es bemerkenswert, dass eine Nitratsupplementierung mit Rote-Bete-Saft die Muskelleistung bei Hy­poxie (14 % inspirierter O2; entspricht ~4000 Metern oder ~13.000 Fuß Höhe) die gleiche Leistung wie in der normoxi­schen Kontrollbedingung erbrachte [14]. Bei Hypoxie führte die Nitrat­ergänzung zu einer 20 %-igen Verlängerung der Zeit bis zur Erschöpfung bei hochin­tensiven Knieextensionsübungen, verbesserte die oxidative Funktion der Muskeln bei Hypoxie und damit die Sauer­stoffversorgung der Muskeln. Eine Supplementierung mit Rote-Bete-Saft führte bei Patienten mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit zu einer 17 – 18 % längeren Zeit bis zum Auftreten von Claudicatio-Schmerzen und zu einer längeren Gehzeit [15]. Das Ausmaß der Verbesserung der „tatsächlichen Trainingsleistung“ würde jedoch weitaus geringer ausfallen und eine Verbesserung der Zeit bis zur Erschöpfung um ~20 % voraussichtlich einer Verbesserung der Trainingsleistung (Zeit für eine bestimmte Strecke) von ~1 – 2 % entsprechen [16]. Diese Hypothese wurde an durchschnittlichen Radfahrern beim Zeitfahren über 4,0 und 16,1 km an verschiedenen Tagen getestet, nachdem sie kurz vorher Rote-Bete-Saft zu sich genommen hatten. In Übereinstimmung mit der experimentellen Hypothese verbesserte die Verabreichung von Nitrat die Leistung im Zeitfahren über 4,0 km und 16,1 km um ~2,7 % im Vergleich zu den Placebo-­Bedingungen [17].

Eine sechstägige Supplementierung mit Rote-Bete-Saft (8 mmol/Tag) reduzierte die VO2 bei zwei submaximalen Arbeitsgeschwindigkeiten, verbesserte die Leistung beim 10-km-Zeitfahren (um 1,2 %) bei trainierten Radfahrern [18]. Über diesen Weg der Aufnahme von Rote Bete verbessern sich auch die Leistungen bei Ausdauer- [19], explosiven [20] und intermittierenden Aktivitäten [21]. Eine Woche tägliche Einnahme von nitratreichem Rote Beete Saft bei 80 jungen Wintertriathleten verbesserte in einer aktuellen Studie (2023) die Laufökonomie bei hoher Geschwindigkeit während des submaximalen Lauftests auf dem Laufband und verlängerte die Zeit der Athleten auf dem Rad während des Erschöpfungstests beim Radfahren. Allerdings verbesserte sich die Leistung beim 10-km-Zeitfahren beim Langlauf Skifahren nicht [22]. Trotz dieser positiven Ergebnisse bei „Sub-Elite“-Athleten bleibt es unklar, ob eine Nitratsupplementierung die Leistung bei Spitzensportlern verbessern könnte. Sehr gut trainierte Personen benötigen möglicherweise eine höhere Nitratdosis, um ähnliche Veränderungen im Plasma NO2- und Steigerung der Leistungsfähigkeit zu erreichen wie durchschnittliche Sportler. Eine einmalige Nitratsupplementierung von 500 ml Rote Beete Saft 2,5 Stunden vor einem 50-km-Zeitfahren in einer Gruppe gut trainierter Radfahrer verbesserte die Zeit um 0,8 %, was statistisch nicht signifikant war. Der Anstieg von NO2- im Plasma und die geringe Verbesserung der Zeitfahrleistung korrelierte jedoch signifikant [23]. Diesbezüglich könnte das Nitratdosierungsschema (d. h. Menge und Zeitpunkt der Einnahme) entscheidend sein. So könnten hochtrainierte Sportler eine höhere NOS-Enzym Aktivität aufweisen und der Nitrat-Nitrit-NO-Weg für die Bildung von NO relativ weniger wichtig sein. Zudem kann eine höhere Mitochondrien- und Kapillardichte den Bedarf an Nitrit-­Reduktion zu NO verringern. Der Nachweis einer möglichen Leistungsverbesserung bei Spitzensportlern kann auch aus methodischen Gründen schwieriger sein. Der wahrscheinliche Leistungseffekt könnte ≤ 1 % sein, was zwar während des Wettkampfs potenziell sehr bedeutsam ist, aber aufgrund von experimentellem Rauschen und tageszeitlichen Schwankungen variiert. Eine Metaanalyse 2020 zeigte, dass es einen klaren ergogenen Effekt von NO3-Supplementierung bei vielen verschiedenen Trainingsmodalitäten unter normo­xischen und hypoxischen Bedingungen bei jungen Männern, aber nicht bei Frauen oder Spitzensportlern Athleten (VO2 peak > 64,9 mL-kg-1-min-1) gab [24]. Die ergogene Wirkung der NO3- Supplementierung bei hochtrainierten Sportlern und bei Sportarten mit geringerer Intensität / lang andauernden Übungen (> 15 min) ist begrenzt. Die optimale NO3-Supplementierung lag zwischen 5 und ~25 mmol/ Tag bei Gabe 2 – 3,5 Stunden vor dem Training. Obwohl der Effekt klein ist, zeigen diese Daten eine quantitative und wiederholbare Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit um ~3 % (z. B. 48 s im 16,1-km-Radfahrzeitfahren) bei vielen verschiedenen Modalitäten und Leistungen. Im Zusammenhang mit sportlichen Wettkämpfen kann die ~ 3%ige ergogene Wirkung von NO3- Supplementierung möglicherweise sehr bedeutsam sein und ist der potenziellen ergogenen Wirkung von neuen Laufschuhen mit eingebetteten Karbon­faser Platten (Nike) vergleichbar.

Muskelkraft und Muskelmasse

In einer Übersicht 2022 wurde in 6 von12 Studien eine ergogene Wirkung im Vergleich zu Placebo beobachtet [25]. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Steigerung der Muskelkraft möglich ist, sofern Dosis, Form, Häufigkeit, Zeitraum und der Übungstest angemessen sind. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Einmalmindestdosis von 400 mg Nitrat in Form von Rote-Bete-Saft erzielt, die 2 bis 2,5 Stunden vor einer Übung mit niedriger und hoher Muskelkontraktion eingenommen wurde. Dieses Supplementierungsregime scheint die Muskeleffizienz zu verbessern, indem es den Phosphokreatin- und Energiebedarf reduziert und die Zeit bis zur Erschöpfung verbessert. Ein Review 2023 kommt zum Ergebnis, dass eine Nahrungsergänzung mit NO3 zu einer leichten Verbesserung der muskulären Ausdauer, Kraftleistung und Schnelligkeit bei Kniebeugen und Bankdrücken führt [26].

Kampfsportarten

2023 erfolgte ein Rückblick auf die Auswirkungen in Kampfsportarten, welche wiederholte, hochintensive Anstrengungen während des Wettkampfs erfordern [27]. Der oxidative Stoffwechsel macht etwa bei Taekwondo-Kampf­simulation 66 % der Energie aus [28]. Wird die oxidative Kapazität erhöht, ist dies entscheidend für hohe Leistungen im Kampfsport, da es einem Sportler eine bessere Erholung zwischen Käm­pfen mit hoher Intensität und während Aktionen mit geringer Intensität ermöglicht [29]. Angesichts der Wirkung von Rote Bete kann damit die Sauerstoff- und Substratzufuhr zum aktiven Skelettmuskel erhöht werden und sich möglicherweise die Trainings- und Wettkampfleistung verbessern [30]. Besonders der oxidative Stoffwechsel und die Muskelkraftproduktion bei isometrischen und isokinetischen Übungen wird von Roter Bete positiv beeinflusst. Die Auswertungen zeigten, dass bereits einmalige und mehrtägige Einnahmen wirksame Ergebnisse erzielen können. Aussagekräftige und individuelle Dosierungsempfehlungen zur Leistungssteigerung konnten jedoch nicht abgeleitet werden.

IOC und IAAF Konsensus Papiere

Nitrat gilt derzeit als eine der wenigen Nahrungsergänzungen mit einer direkten, positiven Auswirkung auf die Leistung von Athleten, basierend auf der jüngsten Konsenserklärung des Internationalen Olympischen Komitees [31] u. a. mit folgenden Aussagen: Eine Supplementierung wurde mit Verbesserungen von 4 – 25 % bei der Trainingszeit bis zur Erschöpfung und von 1 – 3 % bei sportartspezifischen Time Trial Leistungen mit einer Dauer von < 40 Minuten beschrieben. Es wird angenommen, dass eine Supplementierung die Funktion der Muskelfasern vom Typ II verbessert, was zu einer Verbesserung (3 – 5 %) von hochintensiven, intermittierenden, Mannschaftssportarten mit einer Dauer von 12 – 40 Minuten führt. Der internationale Leichtathletikverband IAAF kommt 2019 zu folgender sportartspezifischen Empfehlungstabelle für Nahrungsergänzungen, die einen geringfügigen Leistungszuwachs in der Leichtathletik bewirken können (Tabelle) [32].

Entzündungshemmung 

Inzwischen wurde die Potenz der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe in den Pflanzen auf ihre antioxidative und vor allem entzündungshemmende Wirkung untersucht. Viele dieser Substanzen sind in der Lage, die Cyclooxygenase-2 (COX-2)-Expression deutlich zu unterdrücken, welches dem anti-entzünd­lichen Wirkmechanismus der nicht steroidalen Antirheumatika (NSAR) wie Ibuprofen und Diclofenac entspricht. Rote Bete (Beta vulgaris L.) ist eine reichhaltige Quelle bioaktiver Verbindungen, darunter Betanin (Betanidin-5-O-β-glucosid), welches die COX-2 Aktivität um 97 % inhibierte [33]. Die antioxidative Kapazität des Rote-Bete-Saftes war weitaus größer als bei bekannten Gemüsesäften [2]. Die COX-2-­Hemmwirkungen waren vergleichbar oder größer als bei mehreren pheno­lischen Verbindungen (Cyanidin-3-­O-Glucosid, Lycopin, Chlorophyll, B-Carotin und Bixin) und entzündungs-hemmenden Medikamenten (Ibuprofen, Vioxx und Celebrex). Der Farbstoff Betanin findet sich vor allem in der Roten Rübe (Beta vulgaris), aber auch in den Blüten sowie Früchten anderer Pflanzen und zählt zur Gruppe der Betalaine und deren Untergruppe der Betacyane. Es hat das Potenzial, oxidativen Stress und Entzündungen zu lindern, wie bereits in präklinischen Studien nachgewiesen wurde. Betanin widersteht der Magen-Darm-Verdauung, wird von den Epithelzellen der Darmschleimhaut absorbiert und gelangt in seiner aktiven Form ins Plasma. Es hat die Fähigkeit, freie Radikale zu fangen, wodurch Lipid­strukturen und LDL-Partikel erhalten bleiben, während gleichzeitig die Trans­kription antioxidativer Gene durch den Transkriptionsfaktor „nuclear factor-erythroid 2-related factor-2 (Nrf2)“ induziert und gleichzeitig der entzündungsfördernde Weg des Transkrip­­tions­faktor NF-κB (Regulation der Immunantwort, der Zellproliferation und der Apoptose)  unterdrückt wird [34]. ­Nu­clear Factor-Erythroid 2-Related Factor-2 (Nrf2) ist ein wichtiger Trans­kriptionsfaktor, der eine zentrale Rolle bei der zellulären Abwehr gegen oxidative und elektrophile Angriffe spielt.

Osteoarthritis

Nach 10-tägiger Supplementierung (100, 70 oder 35 mg 2 x pro Tag) eines Rote Bete Extraktes hatten sich die proinflammatorischen Zytokine Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) und Interleukin-6 (IL-6) gegenüber dem Ausgangswert um 8,3 – 35 % bzw. 22 – 28,3 % verringert und linderten die Entzündungen und Schmerzen bei osteoarthritischen Patienten [35]. Neutrophile Granulo­zyten bilden Myeloperoxidase und diese als Hauptprodukt die hypochlorige Säure (HOCl). Die HOCl spielt die Hauptrolle in der Vernichtung von Bakterien und pathogenen Eindringlingen. Ist es erstmal gebildet, reagiert es schnell mit Proteinen. Solche chlorierten Peptide und erhöhte Myeloperoxidase (MPO)-Spiegel sind mit frühen Osteoarthritis (OA)-Erkrankungen verbunden [36]. Das Oxidationsmittel Hypochlorit baut dabei Gelenkknorpel ab [37]. Serum-MPO bei OA-Patienten ist nach Kniegelenkersatz signifikant reduziert [38]. Betanin hemmt die Myeloperoxidase-vermittelte Oxidation, was zu einer verringerten Bildung von Hypochlorsäure führt. Rote-Bete-Saft kann auf den oxidativen Metabolismus von Neutrophilen hemmend wirken [39 – 41].

Klinische Zwecke

Um rote Bete auch pharmakologisch zu nutzen, sind inzwischen effiziente Verfahren im Einsatz. So ermöglicht die Kombination aus konventioneller Extraktion mit neuen Verfahren eine Betanin-Reinigung mit hoher Ausbeute, überlegener Reinheit und fast dreimal höherer Antioxidationskraft im Vergleich zur bisherigen kommerziellen Herstellung [42]. 

Herz-Kreislauf

Stickstoffmonoxid ist wichtig für ein gesundes Herz-Kreislauf-System und wird kontinuierlich über den L-Arginin-­NO-Synthase-Weg produziert.  

Wenn die NOS-Aktivität unzureichend ist, kann eine Nahrungsergänzung mit anorganischem Nitrat den NO-Bedarf des Körpers decken. Anorganisches Nitrat, das entweder durch Nitratsalze oder Nahrungsergänzungsmittel zugeführt wird, unterstützt nachweislich die kardiovaskuläre Gesundheit durch Senkung des Blutdrucks, Stärkung des Herzmuskels, Schutz des Endothels bei Schädigung und die Verlangsamung von Stoffwechselreaktionen, die mit der Atherogenese und anderen Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden sind. Beispielsweise ist die US-Standard­ernährung in der Regel nitratarm und das aus NOS gewonnene NO ist mit zunehmendem Alter erheblich gemindert. Deshalb wird Patienten ein Nitratpräparat oder eine nitratreiche Ernährung empfohlen, insbesondere wenn eine kardiovaskuläre Erkrankung offensichtlich ist. Eine wirksame Dosis kann sicher mit einer Ernährung von mehreren Portionen nitratreichen Gemüses und Obstes (prophylaktische Menge 300 – 800 mg/Tag) erreicht werden [43] und liegt bei etwa 250 – 500 g Blatt- und Wurzelgemüse pro Tag [44]. 

In einer aktuellen Studie (2023) zeigen fettreich gefütterte Mäuse eine pathologische Hypertrophie des linken Ventrikels (LV), ein verringertes Schlag­volumen und einen erhöhten enddias­tolischen Druck in Verbindung mit erhöhter Myokardfibrose, Glukoseintoleranz, Fettentzündung, Serumlipiden und mitochondrialen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) im LV und Darmdysbiose. Im Gegensatz dazu milderte Nitrat aus der Nahrung diese Nachteile. Eine Transplantation von Mikrobiota der fettreich und Nitrat gefütterten Mäuse verringerten die Serumlipide sowie LV-ROS und verhinderten ähnlich wie Transplantation von fettarmernährten Mikrobiotikaspendern die Glukoseintoleranz und Veränderungen der Herzmorphologie. Daher hängen die kardioprotektiven Wirkungen von Nitrat nicht von der Senkung des Blutdrucks ab, sondern vielmehr von der Linderung von Darmdysbiose und der Hervorhebung einer Nitrat-Darm-Herz-Achse [45].

Gehirn

Die Einnahme von Rote-Bete-Saft zu sportlicher Aktivität steigerte die Gehirnleistungsfähigkeit bei älteren Menschen noch besser, wenn sie zusätzlich zum Sport auch sechs Wochen regelmäßig Rote-Bete-Saft mit 560 mg Nitrat (3x wöchentlich) zu sich nahmen. Die Untersuchung der kombinierten Wirkung dieser beiden Faktoren auf das Nervennetz im Motorcortex (Steuerung der willkürlichen Bewegungen) zeigte, dass die Gehirnaktivität fast schon jener bei jungen Erwachsenen ähnelte [46]. Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe führen allerdings auch mit Blaubeersaft bei ­älteren Menschen zur Verbesserung kognitiver Funktionen und des Blutflusses im Gehirn [47].

Fazit

• Rote Bete wirkt wegen seines nitratgehaltes bei vielen Sportarten leistungssteigernd über das wirk­same Stickoxid (NO). Hierzu gibt es Konsensuspapiere des IOC und des IAAF. Je geringer der Sportler trainiert ist, desto höher ist wohl der Effekt.
• Rote Bete hat durch seine sekun­dären Pflanzeninhaltsstoffe eine starke entzündungshemmende Wirkung vergleichbar mit NSAR und hat insbesondere bei Osteo­arthritis eine gute Wirkung.
• Rote Bete unterstützt die kardio­vaskuläre Gesundheit durch Senkung des Blutdrucks, Stärkung des Herzmuskels und Schutz des Endothels bei Schädigung.
• Rote Bete wirkt positiv auf die Darmgesundheit und verbessert kognitive Funktionen.

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Autoren

Dr. med. Klaus Pöttgen

ist leitender Arzt BAD Gesundheitsvorsorge und Sicherheitstechnik GmbH. Von 2011 bis 2016 und 2019 bis 2020 war er Teamarzt des SV Darmstadt 98 und von 2015–2022 Arzt im Nachwuchsleistungszentrum. Von 2022–2023 ergänzte er das medizinische Team des 1. FC Kaiserslautern in den Bereichen Ernährungsmedizin, Regeneration­ und Leistungsmedizin und als Mannschaftsarzt. Von 2002 bis 2014 war er medizinischer Leiter Ironman Germany und ist im wiss. Beirat der Deutschen Triathlon Union (DTU). Außerdem ist er wiss. Beirat der sportärztezeitung.