Elektrolyte – geladene Teilchen in feiner Balance!

Elektrolyte – geladene Teilchen in feiner Balance!

Elektrolyte (Mineralien oder Mineralstoffe) sind Substanzen, die der menschliche Körper für lebenswichtige Aufgaben benötigt, die er aber nicht selbst herstellen kann und deshalb mit der Nahrung aufnehmen muss. Moleküle sind eine erstaunliche Erfindung der Natur. Der Organismus benötigt diese Stoffe zwar nur in geringen Mengen, weshalb sie auch als Mikronährstoffe bezeichnet werden, aber ohne sie kann er nicht arbeiten. Sie liefern zwar keine Energie, sind aber für den reibungslosen Ablauf von Prozessen im Körper notwendig. Die Elektrolyte sind dabei innerhalb und außerhalb der Zellen in einer unterschiedlichen Mischung vorhanden.(1,2)

 

Verteilung der Elektrolyte innerhalb und ausserhalb einer Zelle

(Quelle: Internet -eeosom Gesundheitsportal)

Ionen: Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Atom oder Molekül. Positiv geladene Ionen werden Kationen, negativ geladene Anionen genannt)

Bildquelle Internet Taxofit

Per Definition sind Elektrolyte Stoffe, die in wässriger Lösung den Strom leiten können. Hierzu zählen auch die Ionen, die in Körperflüssigkeiten vorkommen. Die größte Bedeutung haben die positiv geladenen Natrium-, Kalium, Calcium- und Magnesium-Ionen sowie die negativ geladenen Phosphat- und Chlorid-Teilchen. Sie werden vor allem mit der Nahrung und mit Getränken aufgenommen. Die Ionen verteilen sich dabei ganz unterschiedlich auf die verschiedenen Kompartimente im Körper: Während einige hauptsächlich im Zellinneren vorkommen, sind andere hauptsächlich in der extrazellulären Flüssigkeit, wozu auch die Blutflüssigkeit, das sogenannte Blutplasma, gerechnet wird. (1,2)

Diese Elektrolyte erfüllen eine ganze Reihe wichtiger regulatorischer Funktionen:

• Regulation des Wasserhaushalts  
• Regulation der elektrischen Aktivität von Muskel- und Nervenzellen.

Hormonelle Mechanismen kontrollieren die Konzentrationen der einzelnen Ionen streng.  Durchfall oder  Erbrechen  können den Elektrolythaushalt durcheinanderbringen. Die Auswirkungen können von Wasserretention im Gewebe, über Verwirrtheit bis hinzu Herzrhythmusstörungen reichen. Bei Hyperkaliämien können diese sogar tödlich enden.

Natrium

Dieses Elektolyt erreicht die höchste Konzentration im Blutplasma. Normal ist ein Wert von 135 bis 145 Millimol pro Liter (siehe Tabelle). Menschen nehmen es hauptsächlich mit der Nahrung in Form von Kochsalz zu sich. Im Körper ist es zu 98 Prozent in der extrazellulären Flüssigkeit enthalten und nur zu 2 Prozent im Zellinneren. Dieses Konzentrationsgefälle liegt dem Membranpotenzial von Zellen zugrunde, das für diese überlebenswichtig ist. Der Natriumhaushalt wird im Körper streng kontrolliert und schwankt kaum.

Aufgaben:

• Regulation des Wasserhaushalt (gemeinsam mit Kalium)
• Regulation des osmotischen Drucks. 
• Förderung Wasseraufnahme
• Wasserbindung im Gewebe 
• Aufrechterhaltung des Membranpotenzials. 
• Übertragung und Weiterleitung von Nervenimpulsen 
• Muskelentspannung 
• Aufnahme  Transport von Glucose, Aminosäuren und anderen Nährstoffen. 
• Regulierung des Säure-Basen Haushalts mitbeteiligt.

Erhöhte Natriumwerte (Hypernaträmie) können auf eine zu hohe Kochsalzzufuhr, Meerwasserintoxikation, zu geringe Wasseraufnahme oder eine Dehydratation durch vermehrtes Schwitzen, Durchfall oder Erbrechen zurückgehen.

Zu geringe Natriumwerte (Hyponaträmie) können auf Erbrechen, Diarrhö , Verbrennungen, Herzversagen oder Leberzirrhose beruhen. Auch eine Wasserzufuhr, die die Ausscheidungsfähigkeit der Niere übersteigt können die Natriumspiegel senken.(1)

Mehr zum Thema Hyponaträmie findet Ihr in folgendem Post:
http://der-laufgedanke.blogspot.de/2015/02/wieviel-wasser-braucht-der-mensch.html


Natrium hat die Aufgabe, das Wasser im Gewebe zu binden. Wenn mit der Flüssigkeit zu wenige Salze aufgenommen werden, kann der Organismus nicht mehr genügend Flüssigkeit im Gefässsystem aufnehmen. Während längerer Läufe (>1,5 Std.) oder Läufe bei Hitze verliert der Ausdauersportler viel Natrium über den Schweiß und es kann sich leicht eine Hyopnaträmie (Natriummangel) entwickeln . Bei mehrstündigen Laufbelastungen, bei der ausschließlich Leitungswasser getrunken wird und gleichzeitig Glucosekonzentrate (Energiegele) aufgenommen werden, kann es dazu kommen, dass dem Blut Natriumionen zur Flüssigkeitsresorption im Darm entzogen werden. Die von der Blutbahn in den Darm abgegebenen Natrium und Chlorionen führen zur allmählichen Abnahme des Blutnatriums. Das heißt das gerade bei langen Läufen und heißen Temperaturen, die Aufnahme von großen Mengen natriumarmen Wassers den Natriummangel sogar noch verstärken kann. (4)

Mehr zum Thema Energiegele findet Ihr in folgendem Post
http://der-laufgedanke.blogspot.de/2015/05/energie-aus-der-tube-4you.html

Symptome Natriummangel bei Sportlern:

• leichte Ermüdbarkeit
• Blutverdickung
• Kollapsneigung
• Herzrase
• Muskelkrämpfe

Chlorid

Das Anion Chlorid ist neben Natrium Bestandteil des Kochsalzes und wird in dieser Form mit der Nahrung aufgenommen. Im Körper wird die Chloridkonzentration über dasselbe System wie der Natriumgehalt reguliert. Läuft ein Wert aus dem Ruder, liegt meist auch der andere außerhalb des Normbereichs. Als normal gelten Werte zwischen 96 bis 110 mmol/l (siehe Tabelle). Erhöhte Spiegel können auf Störungen im Natriumhaushalt, Säure-Base-Haushalt des Blutes oder eine erhöhte Zufuhr zurückgehen. Niedrige Chloridspiegel entstehen durch Magensaftverlust (Erbrechen) oder die Einnahme von Medikamenten (Diuretika).(1)

Kalium

Kalium befindet sich anders als Natrium zu 98 Prozent in den Zellen und ist somit der wichstigste intrazelluläre Mineralstoff des Körpers. Nur 2 Prozent sind in extrazellulären Körperflüssigkeiten enthalten.

Aufgaben:

• Regulation der Muskelspannkraft 
• Regulation des Wasserhaushalt
• Regulation Blutdruck beteiligt! 
• Impulsübertragung zwischen Nerven und Muskeln.   

Der normale Kaliumwert bei Erwachsenen liegt zwischen 3,8 und 5,2 mmol/l (siehe Tabelle) beträgt. Kalium spielt wie Magnesium eine zentrale Rolle im Energiehaushalt und ist an der Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) beteiligt. Veränderungen des Kaliumspiegels können die Funktion des Herzmuskels stark beeinflussen und lebensbedrohliche Zustände hervorrufen. Gründe für erhöhte Kaliumwerte (Hyperkaliämie) können eine Azidose (eine Störung des Säure-Basen-Haushaltes bei Menschen und Tieren, die ein Absinken des pH-Werts im Blut bewirkt.)  Zu niedrige Werte (Hypokaliämie) können auf Kaliumverluste über die Niere oder den Darm (Erbrechen, Durchfall oder Abführmittelmissbrauch) zurückgehen. (1)

Läufer verlieren über den Schweiß große Mengen an Kalium. Kaliummangel kann zu Muskelschwäche und Muskelkrämpfen führen.

Calcium

Mit 2 Prozent der Körpermasse ist Calcium mengenmäßig der wichtigste Mineralstoff in unserem Körper.  Dabei sind 99% des Calciums in den Knochen und Zähnen gebunden und nur 1% des Calciums zirkuliert als Ca2+-Ionen im Blut. Dort wird die Konzentration von den drei Hormonen Parathormon, Calcitonin und der aktiven Form von Vitamin D, reguliert. Im Blut liegt Calcium zu einem großen Teil gebunden an Proteine (vor allem Albumin) vor. Als Norm gilt eine Calcium-Konzentration von 2 bis 2,6 mmol/l. (siehe Tabelle). 

Ist ATP vorhanden und werden infolge eines Nervenimpulses Calciumionen freigesetzt, werden die Myosinbindungsstellen zugänglich. Dann tritt diese Wechselwirkung zwischen Myosin und Aktin etwas zeitversetzt an vielen der Myosinkpöfchen der Sarkomere auf, sodass insgesamt die gleitende Bewegung der Muskelkontraktion zustande kommt.

Calcium ist an verschiedenen Abläufen im menschlichen Körper beteiligt:

• Muskelkontraktion
• Knochenaufbau (zusammen mit Vitamin D)
• Blutdruckregulation,
• Blutgerinnung  

Eine Hypercalcämie  (erhöhte Ca2+Werte )kann sich in schweren Fällen durch Schwäche, Austrocknung, Bradykardie (Unterschreitung der altersüblichen physiologischen Herzfrequenz (HF)) Hierbei muss beachtet werden, dass bei trainierten Sportlern die Ruhefrequenz geringer sein, ohne dass ein pathologischer Zustand vorliegt. 

Zeichen für einen Hypocalcämie (Calciummangel) sind eine gesteigerte neuromuskuläre Erregbarkeit (Tetanie), Muskelkrämpfe, Katarakt, Karies und Nagelbrüchigkeit. Verminderte Werte können auf verschiedene Gründe zurückgehen

Phosphat

Eng gekoppelt an den Calciumhaushalt ist der Phosphatwert. Phospat  befindet sich zum größten Teil im Zellinneren und in einem geringen Anteil im Extrazellularraum. Als normal gelten Serumwerte zwischen 0,84 und 1,45 mmol/l. (siehe Tabelle). Da Phosphat- und Calciumspiegel über dasselbe hormonelle System reguliert werden, haben erhöhte beziehungsweise erniedrigte Werte bei beiden Elektrolyten die gleichen Ursachen. (1, 4)

Magnesium

Das Spurenelement Magnesium befindet sich zu 98 Prozent im Zellinneren und zu 2 Prozent im Extrazellularraum. Physiologisch wirkt Magnesium als Calciumantagonist und ist an vielen wichtigen Prozessen beteiligt.  Normal ist ein Magnesiumwert von 0,73 bis 1,06 mmol/l für Erwachsene (siehe Tabelle). Magnesium ist für Läufer ein wichtiger Mineralstoff zur Bereitstellung und Aufrechterhaltung der körperlichen Leistungsfähigkeit. Magnesium ist beteiligt an der Energiebereitstellung (Glykolyse, Zellatmung), Energieübertragung, Signalübertragung bei Muskelkontraktion, Muskelentspannung, Durchblutung, Hormonwirkung u.a. anderen wichtigen Körperfunktionen. Magnesium spielt als Cofaktor (= Enzymaktivator) von vielen  Enzymen eine zentrale Rolle im gesamten Stoffwechsel des Läufers. Symptome eines Magnesiumangel können gehäufte Muskelkrämpfe bei Belastung, Muskelhärte, Muskelzittern, Müdigkeit, Erschöpfung, Leistungsabnahme u.a. Beschwerden sein. Im Laufsport kann Magnesiummangel vor allem nach harten Trainingseinheiten oder Wettkämpfen (z.B. Marathon)  auftreten. (1, 4)

Elektrolytverlust beim Sport!

Ein starker Wasserverlust kann zu einer Austrocknung (Dehydration) führen.  Jeder erwachsene Mensch benötigt, auch ohne sportliche Betätigung, täglich je nach Körpergewicht ca. 1,5 Liter Flüssigkeit. Dabei müssen Sportler zusätzliche Schweißverluste ausgleichen. Wie viel Flüssigkeit über den Schweiß verloren geht, ist abhängig vom Körpergewicht, vom Anstrengungsgrad der sportlichen Belastung sowie der Umgebungstemperatur. Je höher das Gewicht, je größer die Anstrengung und je heißer die Außentemperatur, desto höher der Schweißverlust, der oft bis zu 2 Litern pro Stunde beträgt. (3)

Ob man hierfür spezielle Elektrolytgetränke benötigt, die von der Getränkeindustrie massiv beworben werden, oder ob eine Apfelsaftschorle oder Leitungswasser mit Kochsalz ausreicht, ist umstritten.
Ein kritischer Artikel zu diesem Thema erschien bereits 2012 in der Online-Ausgabe der Süddeutschen Zeitung. Zum Vergleich kann man sich daraufhin die Homepages der verschiedenen Getränkehersteller anschauen und die Argumente vergleichen.
Einem Auszug aus dem Artikel in der "Süddeutschen" sowie einen Link zum Originalartikel habe ich ebenfalls beigefügt:

"Sportlergetränke sind ein Mix aus Wasser, Zucker und Mineralstoffen wie Natrium und Kalium, weswegen sie auch Elektrolytgetränke heißen oder als "isoton" bezeichnet werden. Einige sind zudem angereichert mit Vitaminen und Eiweißen oder enthalten die Wachmacher Taurin und Koffein. Für den Geschmack sorgen Fruchtsäfte. Hinter einigen Getränken stehen große Firmen. So gehört Gatorade zu PepsiCo, Powerade ist aus dem Hause Coca-Cola und auch der Pharmahersteller GlaxoSmithKline produziert ein spezielles Sportlergetränk namens Lucozade Sport.....

 .......Die Wirkung von diesen Getränken ist jedoch keineswegs wissenschaftlich belegt. So hat Carl Heneghan vom Centre of Evidence Based Medicine der Universität Oxford pünktlich zu den Olympischen Spielen im British Medical Journal mehr als 100 Sportlergetränke oder Eiweiß-Shakes unter die Lupe genommen. Er untersuchte 430 Versprechen zur Leistungssteigerung, indem er nach entsprechenden Studien fahndete. Das Ergebnis: Nur drei Prozent der Studien waren von guter Qualität.....(5)

http://www.sueddeutsche.de/gesundheit/unnuetze-isotonische-getraenke-was-sportler-trinken-sollten-1.1433154

Quellen: 

1. C. Hohmann Pharmazeutische Zeitung Online Ausgabe 44/2008
2. eeosom Gesundheitsportal (http://www.eesom.com)
3. www.leistungssport.com
4. unique-sportstime.de
5. sueddeutsche.de

Bis bald