Männlich & vegan: Proteinzufuhr von 0,8g/kg/Tag unzureichend für eine ausgeglichene Stickstoffbilanz

Eine pflanzliche Ernährung kann grundsätzlich eine adäquate Nährstoffversorgung in allen Lebenszyklen gewährleisten, sofern diese ausreichend gut strukturiert und geplant ist (8). Nichtsdestotrotz besteht die Gefahr einer Mangelversorgung an bestimmten Mikronährstoffen, Vitaminen, Omega 3 Fettsäuren und nicht zuletzt der Proteinzufuhr (3)(9)(10)(11).

Der menschliche Körper ist auf die regelmäßige Zufuhr bestimmter (sog. essenzieller) Aminosäuren angewiesen, um (über-)lebensnotwendige Proteine bilden zu können. Dabei bestehen z.T. signifikante Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Proteinquellen, etwa hinsichtlich des Aminosäureprofils oder der Verdaulichkeit. Pflanzliche Proteine verfügen in der Regel über ein Aminosäureprofil, welches – verglichen mit tierischem Protein – als weniger „optimal“ angesehen wird (12). Zudem kann ihre Verdaulichkeit (und somit auch die Aufnahme), aufgrund ihrer Struktur und dem erhöhten Gehalt an Anti-Nährstoffen (z.B. Protease-Hemmer, Phytate etc.), beeinträchtigt sein (14)(15).

Die Proteinqualität eines Lebensmittels wird mit Hilfe der DIAAS-Score („Digestible Indispensable Amino Acid Score“) auf Basis des Aminosäureprofils und der ilealen Verdaulichkeit berechnet (16)(17). Hierbei handelt es sich um eine Bewertungsmethode, die 2013 von der FAO als Nachfolge für den PDCAAS-Wert empfohlen wurde. So weisen tierische Proteinquellen, wie z.B. Milchprodukte, eine signifikant höhere DIAAS-Score (>100) auf, als tierische Proteinquellen, wie etwa Weizen (45), Erbsen (62) oder Soja (84) (18)(19).

Grundsätzlich lässt sich die Problematik der niedrigeren Bioverfügbarkeit pflanzlicher Proteine häufig dadurch lösen, dass man verschiedene pflanzliche Proteinquellen miteinander kombiniert und/oder die Menge an zugeführtem Protein erhöht. In einer Studie zeigten Gorissen et al. (2016) beispielsweise, dass die Einnahme von Casein-Protein (35g) zu einer stärkeren Erhöhung der postprandialen Muskelproteinsynthese führt (+56%), als die gleiche Menge an Weizenprotein (21). Die Erhöhung der Weizen-Protein Menge (auf 60g) reichte jedoch aus, um die Proteinsynthese in einem ähnlichen Ausmaß zu steigern, wie es die Zufuhr von 35g Casein-Protein zu tun vermochte (21). Die Kombination verschiedener Proteine, die zu einer Ergänzung der Aminosäureprofile beiträgt, ist zudem eine gelebte Praxis bei der Zubereitung von Mahlzeiten. Es gibt vermutlich sehr wenige Menschen in Europa, die sich ausschließlich von Weizenprodukten ernähren oder puren Reis essen.

In der Tat stützt die bisherige wissenschaftliche Literatur die Annahme, wonach vegetarisch lebende Menschen adäquat mit Protein versorgt sind (20). Weitaus weniger klar ist allerdings, wie die Versorgung mit ausreichenden Mengen von Protein bei Menschen ausfällt, die eine strikte, rein pflanzliche Ernährung befolgen – also sogenannte Veganer.

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt eine tägliche Proteinzufuhr von 0,8g pro Kilogramm Körpergewicht und Tag (0,8g/kg/Tag (7). Es ist die gleiche Zufuhrempfehlung (RDA), die von dem Institute of Medicine für alle Erwachsenen über 18 Jahren herausgegeben wird und die auf zahlreichen Untersuchungen zur Stickstoffbilanz basiert (22).

Da Protein der einzige Makronährstoff ist, der Stickstoff enthält, kann der Proteinstatus eines Individuums dadurch bestimmt werden, indem man die Stickstoffeinnahme mit der Stickstoffausscheidung verrechnet, wobei eine negative Stickstoffbilanz einen katabolen Zustand  (Proteinabbau > Proteinaufbau) und eine positive Stickstoffbilanz einen anabolen Zustand (Proteinaufbau > Proteinabbau) impliziert. Ein gesunder Mensch, der sich nicht auf einer Diät (Kaloriendefizit) befindet, sollte langfristig eine ausgeglichene Stickstoffbilanz erreichen.

Nun gibt es zwar Untersuchungen zur Stickstoffbilanz, in denen der tägliche Proteinbedarf von Menschen aller Altersklassen, inklusive verschiedener Ernährungsgruppen, näher untersucht wurde – wie z.B. die Meta-Analyse von Rand et al. (2003) (20) – allerdings mangelte es bisher an einschlägigen Studien, in denen die Stickstoffbilanz von strikten Veganern evaluiert wurde.

Eine solche Arbeit ist jedoch in diesem Jahr veröffentlicht worden und ihr Ergebnis zeigt ganz eindeutig: Eine typische Proteinzufuhr von 0,8g/kg/Tag, wie sie von der DGE empfohlen wird, reicht bei vegan lebenden Männern nicht aus, um eine ausgeglichene Stickstoffbilanz zu erreichen. Schauen wir uns diese Untersuchung einmal näher an…

Hinweis: Dieser Artikel erschien als Editorial-Beitrag in der September 2023 Ausgabe des MHRx Magazins. Registriere dich kostenlos oder logge dich mit deinem bestehenden Account ein, um weitere Editorals zu lesen.

Männlich & vegan: Proteinzufuhr von 0,8g/kg/Tag unzureichend für eine ausgeglichene Stickstoffbilanz

Was wurde untersucht?

Um zu überprüfen, ob die gängige Proteinzufuhrempfehlung von 0,8g/kg/Tag – wie sie z.B. auch von der DGE herausgegeben wird –  zu einer mindestens ausgeglichenen Stickstoffbilanz führt, rekrutierten Bartholomae und Johnston (2023) eine Gruppe von 18 minimal aktiven* Männern zwischen 25 – 43 Jahren (Ø 31,6 Jahre), die sich seit mindestens einem Jahr strikt vegan ernährten (1). Die Daten von 17 Probanden sind in die finale Analyse mit hineingeflossen (ein statistischer Ausreißer wurde ausgeschlossen).

* minimal aktiv = weniger als 150 Minuten an moderat bis intensivem Sport pro Woche.

Basis-Charakteristika der Probanden. (Bildquelle: Bartholomae & Johnston, 2023)

Die Probanden ernährten sich im Durchschnitt seit 7,1 ± 6,5 Jahren vegan. Der tägliche Kalorienbedarf wurde anhand der Harris-Benedict-Formel berechnet und betrug durchschnittlich 2.377 ± 362 kcal/Tag, wobei sich ein täglicher Proteinbedarf von 60,9 ± 10,5 g (bei einer Zufuhrempfehlung von 0,8g/kg/Tag) ergab.

Eine eukalorische Ernährung wurde über einen Zeitraum von 5 Tagen von den Studienteilnehmern eingehalten, wobei diese auch ausgewählte Früchte und Gemüsesorten verzehren durften. Die tägliche Ernährung wurde in Form eines Ernährungstagebuchs dokumentiert.

Veganer Beispiel-Ernährungsplan. (Bildquelle: Bartholomae & Johnston, 2023)

Liste mit erlaubten Lebensmitteln (<3 Portionen/Tag), die von den Studienteilnehmern als Ergänzung verzehrt werden durfte. (Bildquelle: Bartholomae & Johnston, 2023)

Am 5. Tag wurde über eine Periode von 24 Stunden (also bis zum Morgen des 6. Tages) Urin-Proben gesammelt, die anschließend im Labor analysiert wurden, um den Stickstoffgehalt zu evaluieren und die Stickstoffbilanz zu berechnen.

Was haben die Forscher herausgefunden?

Stickstoffbilanz

Die Forscher überprüften, ob die Stickstoffbilanz-Werte der Individuen nach der 5-tägigen Periode mit eukalorischer Energiezufuhr und 0,8g/kg Protein pro Tag eine statistisch signifikante Abweichung von einer ausgeglichenen Stickstoffbilanz (= 0 Wert) aufwiesen. Im Fokus standen hierbei die absolute Stickstoffbilanz (in g/Tag) und die relative Stickstoffbilanz (in mg/kg/Tag).

Die Auswertung ergab eine absolute Stickstoffbilanz von -1,38 ± 1,22 g/Tag (p<0,001) und eine mittlere relative Stickstoffbilanz von -18,60 ± 16,96 mg/kg/Tag (p<0,001). Lediglich 3 der insgesamt 17 Studienteilnehmer erreichten eine mindestens ausgeglichene Stickstoffbilanz (und nur zwei von dreien eine eindeutig positive Stickstoffbilanz).

Individualdaten zur Stickstoffbilanz (NB): A) Absolute Stickstoffbilanz (g/Tag) und (B) Relative Stickstoffbilanz (mg/kg/Tag) (Bildquelle: Bartholomae & Johnston, 2023)

Zusätzliche Analysen ergaben keine signifikanten Korrelationen zwischen der Stickstoffbilanz und dem Alter, den Jahren an veganer Ernährung, der fettfreien Masse, dem BMI, der körperlichen Aktivität oder einer anderen deskriptiven Variablen. Die Wissenschaftler identifizierten jedoch eine schwache Korrelation zum Alter (r =−0.409; p=0,103), wobei die beiden Probanden, die eine positive Stickstoffbilanz erreichten, im Schnitt jünger waren – nämlich 25 und 26 Jahre alt.

Zusammenfassung & Abschließende Worte

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt eine tägliche Proteinzufuhr von 0,8g/kg/Tag für alle gesunden Erwachsenen ab einem Alter von 18 – 65 Jahren (7), unabhängig von der Art und Form der Ernährung. Die hier diskutierten Ergebnisse der Untersuchung von Bartholomae und Johnston (2023) zeigen jedoch, dass eine solche Proteinmenge für ein Gros der strikt vegan lebenden Männer nicht ausreichend ist, um eine ausgeglichene bzw. eine positive Stickstoffbilanz zu erreichen.  

Verglichen mit einer vorherigen Meta-Analyse von Rand et al. (2003), bei der primär Studien berücksichtigt wurden, in denen tierisches Protein verzehrt wurde (23 Trials mit 247 Probanden) und wo die „pflanzlichen Ernährungsformen“ einen Anteil von bis zu 10% an tierischem Protein aufweisen durften (6 Trials mit 73 Probanden) (20), zeigt die Studie von Bartholomae und Johnston eine signifikant verringerte relative Stickstoffbilanz (−1860 ± 16,96 mg/kg/Tag Vs. −2,2 ± 7,75 mg/kg/Tag). Bei einer durchschnittlichen absoluten Stickstoffbilanz von -1,38 g/Tag entspricht dies einem täglichen Abbau von 8,63g an Körperprotein, der sich auf das Jahr gerechnet auf einen Proteinmasse-Verlust von 3,1 kg aufsummiert.

Das Veganer mehr Protein über die Ernährung zuführen sollten, als omnivor lebende Individuen, ist derweil keine neue Erkenntnis. Young et al. (1994) legten bereits vor knapp 2 Jahrzehnten nahe, dass der Proteinbedarf von vegan lebenden Menschen um bis zu 25% höher liegen könnte (12). Bartholomae und Johnston (2023) berechneten eine zusätzliche Proteinaufnahme im Rahmen von 20% bzw. zusätzlichen 12g an Protein (d.h. 0,96g/kg/Tag, bei einem „Verdauungsfaktor“ von 74% bei einer veganen Ernährung (23)), die erforderlich gewesen wäre, um die Stickstoffverluste im untersuchten Sample auszugleichen. Beachte hierbei, dass sich die Stichprobe in dieser Untersuchung aus größtenteils inaktiven, jungen Männern zusammensetzt, weshalb zusätzliche Studien mit weiblichen und/oder älteren Individuen notwendig wären, um die Ergebnisse der Arbeit besser auf andere Populationen übertragen zu können.

Die Zufuhrempfehlungen für Protein liegen bei älteren Personen jedoch bereits bei 1g/Tag und es gibt Langzeitstudien, die belegen, dass eine solche Proteinzufuhr langfristig zu einer ausgeglichenen Stickstoffbilanz beitragen kann (lediglich 1 von insgesamt 8 Probanden erreichte bei dieser Höhe keine ausgeglichene Stickstoffbilanz) (24)(25).

Vegan lebende Personen, die körperlich aktiver sind und die ggf. mit dem Ziel trainieren, ihren Muskelmasse-Anteil zu maximieren, sollten jedoch – wie auch omnivor lebende Kraftsportler – ihre tägliche Proteinzufuhr ohnehin auf ein höheres Niveau erhöhen (1,2 – 1,8g/kg/Tag), um eine optimale Adaption der Skelettmuskulatur zu ermöglichen. Dabei ist es auch wichtig, dass die Energiebedürfnisse des Körpers ausreichend gedeckt werden, da ein Kaloriendefizit zu einer Beeinträchtigung der Proteinsynthese führt.

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Bildquelle Titelbild: fotolia / Elnur