Hydrogencarbonat

Eine Verbesserung der sportlichen ­Leistungsfähigkeit durch die Aufnahme von alkalisierend wirkenden Substanzen wird schon seit den 1930er Jahren dis­kutiert. Theoretische Grundlage dieser Überlegung ist eine Pufferung der bei Muskelbelastungen anfallenden Protonen und Säureäquivalente, was im Prinzip bei intensiven Belastungen zu einer späteren Ermüdung der Muskulatur führen sollte. 

Dieses gilt insbesondere für sportliche Akti­vi­täten mit einer Energiegewinnung überwiegend im anaeroben Bereich, also für Kurzzeit- und Intervallbelastungen, die sowohl in Spiel­sportarten wie Handball oder Fußball vorkommen, als auch in zahlreichen Sportarten der Leichtathletik, Schwimmen oder Turnen [4, 8]. Eine hohe Laktatkonzentration im Muskel hemmt bzw. verringert die anaerobe Energiegewinnung aus Glykogen und hemmt zudem den Fettstoffwechsel. Ursache ist die Veränderung des pH-Werts in der beanspruchten Muskulatur. Der für einen optimalen Muskelstoffwechsel und Enzymaktivitäten notwendige pH-­Wert wird durch diese Herabsetzung unter­schritten, „der Muskel wird sauer“. Die anaerobe Energiegewinnung wird gedrosselt, ein Muskelbrennen und eine schnellere Ermüdung des Muskels sind mögliche Folgen. Zudem nimmt das Risiko von Mikroläsionen (Muskelkater) zu [2]. 

Das bei der anaerob laktaziden Energiegewinnung anfallende Laktat kann jedoch direkt von Puffersubstanzen im Blut neutralisiert und aus dem Muskel entfernt werden. Die Menge an Laktat, die mittels Monocarboxylat-Transporter aus der Muskelzelle entfernt werden kann, ist dabei direkt abhängig von der Kapazität und Leistungsfähigkeit des Puffersystems im Blut. Die noch kompensierbare Laktatbildung ohne induzierte metabolische Azidose führt zu einer geringeren Sauerstoffaffinität des Hämoglobins mit erhöhter Sauerstoffabgabe und optimierter O₂-Verfügbarkeit der Muskulatur. Es resultiert eine erhöhte sportliche Leistungsfähigkeit. Erst die nicht mehr kompensierbare Laktatbildung mit induzierter metabolischer Azidose resultiert in einer verminderten O₂-Verfügbarkeit, die die sportliche Leistungsfähigkeit dann entsprechend limitiert. Je höher der Hydrogencarbonatgehalt im Blut und damit die basische Puffer­kapazität, desto mehr Laktat kann aus der Muskelzelle in die Blutgefäße übertreten und dort neutralisiert werden. Eine längere maximale Leistung oder häufigere maxi­male Beanspruchungen innerhalb kürzester Zeit im anaeroben laktaziden Bereich sind hierdurch möglich. 

Exogenes Hydorgencarbonat kann schnell und effektiv die Pufferkapazität erhöhen. Dieser auch als Soda-Loading bekannt Effekt ist im anglo­amerikani­-schen Sprachraum bei Spielsportarten wie Eishockey oder auch im Bereich Leichtathletik und Schwimmen etabliert [14, 16].

Eine hohe Pufferkapazität hat zudem den großen Vorteil, dass die belastungsinduzierte Laktatproduktion zunächst nicht zu einer relevanten pH-Wert Absenkung führt. Damit können die wünschenswerten, positiven Einflüsse des Laktats auf das Muskel-Membranpotenzial wie verbesserte Erregbarkeit sowie höhere Kontraktionskraft länger aufrechterhalten werden, was auch der sportlichen Leistungsfähigkeit zu Gute kommt. 

Zum Puffersystem des Blutes gehören das Hydrogencarbonat, das Hämoglobin sowie der Protein- und Phos­phatpuffer. 

Anteile der Puffersysteme im Blut

• Phosphatpuffer 5 %
• Proteinpuffer 7 %
• Hämoglobinpuffer 35 %
• Hydrogencarbonatpuffer 53 % [16]

Mit einer zeitlichen Verzögerung von etwa zwei Minuten wird das vom Hydrogencarbonat im Blut neutralisierte Laktat zur Leber, zu den Nieren und zur unbeanspruchten Muskulatur transportiert. Laktat dient dabei auch als Signalmolekül und führt C-GMP vermittelt zu einer Vasodilatation. Die Leber ist in der Lage, aus Laktat wieder Glucose aufzubauen, die dann als Energiequelle genutzt werden kann. Der Herzmuskel kann Laktat sogar direkt als Energiequelle nutzen. Im Ruhemuskel wird Laktat nach Umwandlung zu Pyruvat im Tricarbonsäurezyklus als Energiequelle verwendet. Daher ist Laktat derzeit auch als exogener Energielieferant in der Diskussion und wird bereits als Nahrungsergänzung für die schnelle Regeneration angeboten. 

Um den reibungslosen Ablauf der Stoffwechselvorgänge zu gewährleisten, muss der pH-Wert des Blutes zwischen 7,35 und 7,45 konstant gehalten werden, d. h. das Säure-Basen-Gleichgewicht muss durch Pufferung der anfallenden Säuren innerhalb dieses Bereichs stabilisiert werden. Liegt der Wert unter 7,35, spricht man von einer Azidose, liegt er über 7,45 von einer Alkalose. Von einer vermehrten Säurebelastung wird gesprochen, wenn der pH-Wert im Blut zwar noch im Normal­bereich liegt, jedoch Zeichen einer Säurebelastung vorliegen, wie ein niedriger Urin-pH-­Wert oder eine Hydrogencarbonatkonzentra­tion im Blut nahe der unteren physiologischen Grenze oder darunter [10]. 

Parameter zur Beurteilung des Säure-Basen-Status

• pH-Wert des Urins
• Stickstoffausscheidung mit dem Urin
• RNAE (renal net acid excretion/Nettosäureausscheidung über die Niere)
• Citratkonzentration im Urin
• Lakatkonzentration im Blut

In einer 2014 von der Arbeitsgruppe um Ostojic in Sport Medicine veröffentlichen randomisierten, doppelblinden und placebokontrollierten Studie mit 52 sportlich aktiven Männern im Alter von 20 bis 30 Jahren konnte gezeigt werden, dass bereits ein 14-tägiger Konsum von täglich 2 Litern hydrogencarbonatreichem Mineralwasser, im Vergleich zu der Placebogruppe, die die gleiche Menge Leitungswasser getrunken hat, die Pufferkapazität im Körper signifikant erhöht wird [9]. Dieses sowohl vor einem Training und einer sportlichen Aktivität (Nüchternmessung) als auch während und nach dem Training bzw. der sportlichen Aktivität. Eine erhöhte Säurebelastung hat nicht nur direkt negative Auswirkung auf die anaerobe Energiegewinnung und den Muskelstoffwechsel, sie hat auch eine erhöhte Ausschüttung der Stresshormone Cortisol und Cortison zur Folge [5] sowie eine erhöhte Insulinresistenz [3, 6, 12]. 

Eine basenreiche Basisernährung in Ergänzung mit dem regelmäßigen Verzehr eines hydrogencarbonatreichen Mineralwassers sorgt mit dafür, dass nach einem intensiven Training, z. B. im Kraftraum, aus einem möglichen Muskelkater eher ein kleiner Schmusekater oder ein Schmusekätzchen wird. 

Für eine basenreiche Basisernährung sind fünf Portionen Gemüse und Obst am Tag das Minimum. Das entspricht etwa 700 Gramm, wobei die überwiegende Menge aus dem Gemüse resultieren sollte [14]. Als Faustregel gilt: Um die Säurelast von 100 Gramm Fleisch, Fisch oder Nudeln auszugleichen, ist die zwei- bis dreifache Menge an Gemüse, Salat oder Obst notwendig. Ob Muskelproteine ab- oder aufgebaut werden, hängt auch von der Insulinwirkung ab. Insulin fördert die Aufnahme von Glukose in die Muskelzellen, es fördert den Proteinaufbau und hemmt den Proteinabbau im Muskel. Liegt eine Insulinresistenz vor, so sind höhere Insulinkonzentrationen im Blut [12] oder Insulingaben [6] notwendig, um den Proteinabbau zu hemmen. Bereits eine leichte, latente Azidose kann auch bei jungen und gut trainierten Personen zu einer höheren Insulinresistenz führen [1].

Mineralwasser – das Sportgetränk mit dem pH-Wert-Regulator der Natur

Im Gegensatz zu den klassischen Sport- und Erfrischungsgetränken, die kein Hydrogen­carbonat enthalten, ist Hydrogencarbonat in jedem Mineralwasser enthalten. Doch nicht jedes Wasser ist reich an Hydrogencarbonat. So enthält das Berliner Trinkwasser rund 250 mg Hydrogencarbonat pro Liter, das Trinkwasser im Raum München rund 330 mg. Ein Mineralwasser darf ab einem Hydrogencarbonatgehalt von 600 mg pro Liter laut Mineral- und Tafelwasserverordnung (MTVO) als hydrogencarbonathaltig bezeichnet werden. Um eine wirksame Unterstützung des Puffersystems in zeitlicher Nähe zur sportlichen Aktivität im Körper zu ermöglichen, sollte der Gehalt mindestens 1.000 mg pro Liter betragen. 

Da Mineralwasser von Natur aus nicht nur ­Hydrogencarbonat sondern gleichzeitig basi­sch wirkende Mineralstoffe wie Calcium und Mag­nesium enthält, sind diese Getränke für die Säure-Basen-Balance besonders effizient, insbesondere, wenn sie die entsprechend der Mineral- und Tafelwasserverordnung zur Auslobung notwendigen Mindestmengen an Magnesium (mindestens 50 mg pro Liter), Calcium (mindestens 150 mg pro Liter) und Hydrogencarbonat (mindestens 600 mg pro Liter) enthalten [16]. Für sportliche Aktivitäten ideal ist dabei ein Calcium-Magnesium-Verhältnis von 2:1, also von zwei Teilen Calcium zu einem Teil Magnesium. Denn diese Mineralstoffe werden mit dem Schweiß auch genau in diesem Verhältnis ausgeschieden [16]. Bei einer bewussten Auswahl können Mineralwässer in Deutschland zudem kalorienfrei einen wich­tigen und nennenswerten Beitrag zur Bedarfsdeckung an diesen wichtigen Mineralstoffen leisten [13]. Dieses insbesondere auch im Vergleich zum Leitungswasser in Deutschland, das im bundesdeutschen Durchschnitt lediglich 12,7 mg Magnesium pro Liter enthält [7]. 

Leitungswasser kann mineralstoffreiches Mineralwasser nicht ersetzen

So empfiehlt auch die FIFA (FIFA Diploma in Football Medicine) den Konsum von Mineralwasser statt Leitungswasser. Eine Empfehlung, die unter den Gesichtspunkten der Mi­nerali­sierung [15], der Mikrobiologie und des möglichen Gehaltes an unerwünschten Stoffen im Stagnationswasser weltweit Sinn macht. Wasser, das ein oder mehrere Tage in Leitungen steht, wird als Stagnationswasser bezeichnet. Problemstellen sind dabei vor allem Wasser-­Entnahmestellen, die relativ selten genutzt werden. Auch in Deutschland muss in Turnhallen, Sportstätten oder Schulen, z. B. nach Ferien oder verlängerten Wochenenden, damit gerechnet werden, dass sich Stagnationswasser im Trink­wassersystem befindet. Dieses Stagna­tionswasser ist zu oft Träger unerwünschter und oft auch schädlicher Stoffe. Bei Standard-­Analysen der Trinkwasserqualität, die oft auch Basis für Testvergleiche sind, werden die Risiken des Stag­na­tionswassers leider nicht erfasst. Besonders gefährlich ist das Stagnationswasser, wenn veraltete Leitungswasserrohre verbaut sind oder sich Biofilme in den Leitungen bilden. Verunreinigungen durch Stoffe wie Blei oder Kupfer sowie Kontaminationen mit teilweise gefähr­lichen Bakterien wie Legionellen können die Folge sein. Um sicherzugehen, sollte Stagna­tionswasser so lange ablaufen, bis das Wasser merklich kühler wird (mind. 2 Minuten). Erst dann kommt tatsächlich frisches Trinkwasser aus dem Hahn. Doch auch die Perlatoren an den Trinkwasserhähnen müssen regelmäßig getauscht oder zumindest gereinigt werden. Unsaubere, nicht regelmäßig gereinigte Perlatoren sind ein idealer Nährboden für Keime. 

Der regelmäßige Konsum eines Hydrogencarbonat reichen Mineralwassers (mind. 1.000 mg pro Liter) mit einem wertigen Magnesiumgehalt (ideal in einem Calcium-­Magnesium-Verhältnis von 2:1) kann als Aktions- und Wettkampfgetränk mithelfen, die Leistung im Wett­kampf

zu verbessern. Ein regelmäßiger, täglicher Konsum dieses Mineralwassers trägt zudem effektiv zu einer Verbesserung der Basen-­Balance bei [11] und ermöglicht so höhere Reize im Training und somit ein effektiveres Training mit einer schnelleren Erholung. Da hierdurch auch ein geringeres ­Risiko von kleineren Muskelläsionen besteht, ist auch eine höhere Trainingshäufigkeit bzw. -frequenz möglich. 

1. Adeva MM, Souto G (2011) Diet-induced metabolic acidosis. Clin Nutr 30:
416-421
2. Arnold W, Flöck K, Hirschmann L, Ottersbach J, Wagner G (2011) Sport und
Ernährung, Teil II, VFED aktuell, Aachen, (119) 11-21
3. Böckel A, Schröder U, Wagner G (2016) Fit mit Kokos, pala-verlag Darmstadt
4. Edge J, Bishop D, Goodman C (2006) Effects of chronic NaHCO3 ingestion
during interval training on changes to muscle buffer capacity, metabolism, and
short-term endurance performance. J Appl Physiol (101) 918-925
5. Esche J et al. (2016). Higher diet-dependent renal acid load associates with
higher glucocorticoid secretion and potentially bioactive free glucocorticoids in
healthy children. Kidney Int. 2016 May 7, doi: 10.1016/j.kint.2016.02.033
6. Garibotto G, Sofia A, Russo R et al. (2015) Insulin sensitivity of muscle protein
metabolism is altered in patients with chronic kidney disease and metabolic
acidosis. Kidney Int 88: 1419-1426
7. Heseker H (2001) Untersuchungen von ernährungsphysiologischer Bedeutung
von Trinkwasser in Deutschland, Forum Trinkwasser, heruntergeladen am
22.12. http://www.forumtrinkwasser.de/fileadmin/user_upload/Dokumente/Dokumente_Studien/Abbild
ungen_Bester_Durstl%C3%B6scher_kommt_aus_Leitung.pdf
8. McNaughton LR, Siegler J, Midgley A (2008) Ergogenic Effects of Sodium
Bicarbonate. Amercian College of Sports Medicine (Vol 7, Nr 4) 230-236
9. Ostojic S; Stojanovic M (2014) Hydrogen-Rich Water Affected Blood Alkalinity
in Physically Active Men. Research In Sports Medicine Vol. 22 , (1) 49-60
10.Ottersbach J, Wagner G (2011) Sport und Ernährung, Teil I, VFED aktuell,
Aachen, (118) 5-17
11.Siener R, Jahne A, Hesse A (2004) Influence of a mineral water rich in
calcium, magnesium and bicarbonate on urine composition and the risk of
calcium oxalate crystallization. Eur. J. Clin Nutr. (58) 220-276
12.Tessari P, Cecchet D, Cosma A et al. (2011) Insulin resistance of amino acid
and protein metabolism in type 2 diabetes. Clin Nutr 30: 267-272
13.Wagner G (2016) Wenigtrinker gefährdet, swim & more (12) 34-35
14.Wagner G (2016) Basen-Balance, swim & more (10) 41
15.Wagner G, Schröder U (2012) Der Fußball und die Ernährung, UEFA
Fußballweltmeisterschaft 2012, Springer, 32-35
16.Wagner G, Peil J, Schröder U: (2011) Trink Dich fit, pala-verlag Darmstadt