Eine kohlenhydratarme Ernährung kann man lieben oder hassen. Worüber man sich jedoch nicht streiten kann, ist, dass viele Individuen hervorragende Ergebnisse in Sachen Gewichts- und Fettabnahme erzielen, indem sie die Kohlenhydratmenge temporär stark reduzieren.

Wie bei jeder praktikablen Diätform, so ist auch im Falle einer kohlenhydratarmen („low carb“) und sehr kohlenhydratarmen („ketogen“) Ernährung das (un-)bewusst erreichte Kaloriendefizit der treibende Faktor hinter der erfolgreichen Verbesserung der Körperkomposition – wobei man durchaus erwähnen sollte (oder muss), dass der rapide Gewichtsverlust, den man initial nach einer Ernährungsumstellung bei einer solchen Diät sieht (z.B. binnen einer Woche), nicht etwa durch einen reinen Abbau von Körperfett zustande kommt, sondern viel mehr durch ein Ausschwemmen von Körperwasser, welches in Form von Glykogen in der Muskulatur gespeichert ist.

Langfristig kann eine kohlenhydratarme Ernährung jedoch zu einem verbesserten Sättigungsgefühl beitragen (6)(8)(9)(10), was mit dem Stoffwechselzustand der Ketose zusammenzuhängen scheint (5), und es im Wesentlichen einfacher macht, die tägliche Kalorienzufuhr über längere Zeiträume zu beschränken.

Die Ketose in der Praxis

Sinkt die Kohlenhydratverfügbarkeit ab, reagiert unser Körper, indem er die Fettverbrennung erhöht. Die über die Nahrung zugeführten und aus dem Körperfett freigesetzten Fettsäuren werden einerseits direkt zur Deckung des Energiebedarfs verwendet („oxidiert“) und andererseits zur Produktion von Ketonkörpern in der Leber verwendet, die unseren Organen (und insbesondere dem energiehungrigen Gehirn) als Energiesubstrat dienen (7).

Wenn die Ketonkörper-Konzentration im Blut* einen bestimmten Schwellenwert erreicht, spricht man davon, dass sich der Körper in einer „ernährungsinduzierten Ketose“ befindet. Diese Grenze – ermittelt anhand von Beta-Hydroxybutyrat (BOHB), einem von insgesamt 3 Ketonkörpern – wird in der wissenschaftlichen Literatur bei ≥ 0,05 mmol/L festgesetzt (5)(11), kann jedoch in gesunden Individuen noch weiter, nämlich auf bis zu 3.0 mmol/L, ansteigen (12), indem man z.B. die Aufnahme von Kohlenhydraten noch stärker einschränkt.

*Die Ketonkörper-Konzentration kann alternativ über den Urin, mit sogenannten „Ketostix®“, gemessen werden, was einfacher und günstiger sein soll. Dies ist jedoch keine zuverlässige Methode zur Beurteilung, ob sich der Körper in einer Ketose (oder einer diabetischen Ketoazidose) befindet oder nicht, da über den Urin lediglich der Ketonkörper Acetoacetat, nicht jedoch das entscheidendere Beta-Hydroxybutyrat, gemessen wird (12).

Personen, die eine ketogene Ernährung befolgen und die Ketose (BOHB ≥ 0,5 mmol/L) anstreben, wird nahegelegt, dass sie die tägliche Kohlenhydratzufuhr aus allen Lebensmitteln und Getränken auf ≤ 50g pro Tag limitieren (11), sich überwiegend von Fett und moderaten (nicht zu hohen) Mengen an Protein ernähren, um auf der sicheren Seite zu sein.

Grad der Ketose, der in den neun Studien erreicht wurde, bei der man die Blutkonzentrationen von Beta-Hydroxybutyrat evaluiert hat. (Bildquelle: Gibson et al., 2014)

Durch seine solche „Very Low Carbohydrate Diet“ (VLCD) lässt sich die Ketose binnen 1-8 Tagen erreichen (13)(14)(15)(16)(17).

Es gibt einen individuellen Spielraum für die Ketose

Die erforderliche Kohlenhydratmenge (oder besser gesagt Limitation selbiger) scheint jedoch nicht in Stein gemeißelt zu sein, was bedeutet, dass es einen gewissen individuellen Spielraum zu geben scheint. Manche Personen müssen die Zufuhrmenge auf weniger als 50g – oder gar 30g – einschränken, während andere Individuen sogar mit 75g pro Tag in Ketose verbleiben.

Was ich im Zuge dieses Beitrags tun möchte, ist, eine kürzlich veröffentlichte Untersuchung zu analysieren, in der die Forscher die Auswirkungen unterschiedlicher Kohlenhydratmengen zur Herbeiführung der ernährungsinduzierten Ketose, sowie die damit verbundenen Nebenwirkungen des „Kohlenhydratentzugs“, studiert haben.

Falls dich die Thematik interessiert, solltest du auf jeden Fall dranbleiben und weiterlesen.

Hinweis: Dieser Artikel erschien als Editorial-Beitrag in der Juli 2020 Ausgabe des MHRx Magazins. Registriere dich kostenlos oder logge dich mit deinem bestehenden Account ein, um weitere Editorals zu lesen.

Rein in die Ketose: Auswirkungen unterschiedlicher Kohlenhydratmengen & Nebenwirkungen des „Kohlenhydratentzugs“

Was wurde untersucht?

Für ihre 12-wöchige Untersuchung rekrutierten Harvey et al. (2019) 77 übergewichtige bzw. adipöse, aber gesunde Individuen mit einem Durchschnittsalter von 39 Jahren und einem BMI von 27 kg/m², bei denen die alltägliche Aktivität nicht getrackt wurde (2).

Insgesamt waren 25 Männer und 52 Frauen in der Studie vertreten, wobei eine der Teilnahmevoraussetzung darin bestand, dass die Probanden keine Intention zur Gewichtsabnahme bzw. Gewichtszuwachs haben durften. weder darin bestrebt waren zuzunehmen noch abzunehmen.

Basis-Charakteristika der Studienteilnehmer. (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Mit Hilfe eines randomisierten Verfahrens einer von insgesamt 3 Gruppen zugewiesen:

• Sehr kohlenhydratarme, ketogene Ernährung (VLCKD, n=29): Die Kohlenhydratzufuhr dieser Gruppe lag bei 5% des täglichen Gesamtenergiebedarfs (bei einem Individuum mit einem täglichen Kalorienbedarf von 2.000 kcal wären dies 25g Kohlenhydrate pro Tag)
• Kohlenhydratarme Ernährung (LCD, n=26): Die Kohlenhydratzufuhr dieser Gruppe lag bei 15% des täglichen Gesamtenergiebedarfs (bei einem Individuum mit einem täglichen Kalorienbedarf von 2.000 kcal wären dies 75g Kohlenhydrate pro Tag)
• Moderat-niedrige Kohlenhydrat-Ernährung (MCD, n=23): Die Kohlenhydratzufuhr dieser Gruppe lag bei 25% des täglichen Gesamtenergiebedarfs (bei einem Individuum mit einem täglichen Kalorienbedarf von 2.000 kcal wären dies 125g Kohlenhydrate pro Tag)

Nachdem man in der Einführungswoche die entsprechenden Basis-Messungen (z.B. BOHB Blutkonzentration) und die habituelle Energiezufuhr der Probanden ermittelt hat, erhielten die Teilnehmer eine individualisierte Makronährstoffvorgabe, die sich in den ersten 3 Wochen (Phase I) an ihrer üblichen Energiezufuhr orientierte, sowie einen beispielhaften Ernährungsplan.

Ab der vierten Woche (Phase II) durften die Teilnehmer so viele Kalorien über die Ernährung zuführen, wie sie wollten (ad libitium). Die einzige Vorgabe bestand darin, die zuvor ermittelte Kohlenhydratzufuhr (proportional zur Gesamtenergiezufuhr) beizubehalten.

Hinweis: Dieser Beitrag befasst sich im Wesentlichen mit Phase I. Die Resultate von Phase II wurden von dem Forscherteam als eigenständige Arbeit publiziert, in der man die kardiometabolischen und anthropometrischen Auswirkungen unterschiedlicher Kohlenhydratmengen analysiert hat (3). Dabei nutzen die Forscher die gleichen Forschungsdaten. Ich werde am Ende des Artikels nur kurz auf das Ergebnis eingehen, weil ich denke, dass es für einige interessant sein dürfte zu lesen, welchen Effekt die Kohlenhydratmenge auf die Körper-Parameter, wie z.B. Gewicht und Hüftumfang, hatte.

Das Studien-Design. (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Alle Teilnehmer wurden dazu angehalten, jeden Morgen den BOHB-Level zu messen. Hierfür erhielten die Probanden einen Ketometer (Marke Abbot Industries), bei dem man sich in den Finger pieksen und das Blut auf einen Teststreifen applizieren musste (ähnlich wie bei einem Blutzuckermessgerät).

Zudem füllten die Probanden verschiedene Fragebögen aus, darunter einen Bogen, der sich mit den Keto-Symptomen („Keto-Flu“) befasste (SSOS) und eine vereinfachte Skala (von 1-5), mit der die Stimmung der Studienteilnehmer dokumentiert wurde.

Die Evaluation der Stimmung der Teilnehmer fand während des Untersuchungszeitraums mit Hilfe einer vereinfachten 5-Punkte-Skala statt, bei der die Probanden bewerteten, wie sie sich alles in allem fühlten. (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Was fanden die Forscher heraus?

BOHB-Konzentration & Ketose

Während es bei der Basis-Messung der BOHB-Konzentration in den Gruppen keine Unterschiede gab (0,01 mmol/L nach dem Aufstehen), zeigte sich während und nach der 12-wöchigen Intervention ein signifikanter Anstieg in allen Gruppen, der sich auch in der vorgeschriebenen Kohlenhydratmenge widerspiegelte:

• VLCKD (5%): 0,62 ± 0.49 mmol/L (p= 0,013).
• LCD (15%): 0,41 ± 0.38 mmol/L (p= 0,013).
• MCD (25%): 0,27 ± 0,32 mmol/L (p= 0,013).

Gemäß Forscher erreichten alle Studienteilnehmer in der Induktionsphase die Ketose, wobei dies bei der VLCKD-Gruppe nach 4 Tagen und in der LCD- und MCD-Gruppe nach 5 Tagen der Fall war.

Dabei blieb es jedoch nicht – und wie man gleich am nachfolgenden Schaubild, welches die ersten 21 Tage abbildet, erkennen kann, bleiben nur die VLCKD- und die LCD-Gruppe langfristig in der Ketose, während die Probanden der MCD-Gruppe nur sporadisch über 0,05 mmol/L lagen.

Mittelwerte der BOHB (Beta-Hydroxybutyrat) Konzentration nach Gruppe und Tag (Woche 1-3). Die Balken repräsentieren einen 95% Konfidenzintervall. Der schattierte Bereich repräsentiert Messwerte unterhalb der Schwelle der ernährungsinduzierten Ketose (≥ 0,05 mmol/L). BOHB = Beta-Hydroxybutyrat. MCD = Mäßig-kohlenhydratarme Diät (25%); LCD = Kohlenhydratarme Diät (15); VLCKD = Sehr kohlenhydratarme ketogene Diät (5%). (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Die VLCKD-Gruppe war die einzige Gruppe, die zuverlässig und dauerhaft über der 0,05 mmol/L Grenze verlieben ist. Die „Erfolgsquote“ einer längerfristigen Ketose (≥ 0,05 mmol/L) innerhalb des Studienzeitraums lag in der MCD-Gruppe bei lediglich 9%. Bei der LCD-Gruppe lag sie bei 23% und in der VLCKD-Gruppe bei 46%.

Keto-Symptome & Stimmung

Die SOSS-Score soll die mit der Reduktion der Kohlenhydrate einhergehenden Nebenwirkungen dokumentieren, die gemeinhin auch als „Keto-Flu“ bezeichnet werden. Es ist bekannt, dass eine Umstellung auf eine ketogene Ernährung mit einer Reihe von Symptomen einhergeht, die sich nach einer Weile abmildern. Hierzu zählen solche Dinge, wie z.B. Kopfschmerzen, Verstopfung, Durchfall, Bauchschmerzen, Hautirritationen, Konzentrationsschwierigkeiten, Mundgeruch  etc.

Die nachfolgende Grafik bildet die prozentuale Veränderung der SOSS-Score vom erfassten Basisausgangswert ab.

Prozentuale Veränderung (%) der gemittelten SOSS-Score (Summe der Symptomwerte) gegenüber dem Basisausgangswert. MCD = Mäßig-kohlenhydratarme Diät (25%); LCD = Kohlenhydratarme Diät (15); VLCKD = Sehr kohlenhydratarme ketogene Diät (5%). (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Hieraus kann man entnehmen, dass die VLCKD- (1,49 ± 2,47) und die LCD-Gruppe (0,65 ± 2,70) am stärksten betroffen gewesen sind (was man prinzipiell auch erwarten würde), während bei der MCD-Gruppe (0,18 ±3,3) nur eine marginale Veränderung stattfand.

Im Verlauf des dreiwöchigen Untersuchungszeitraums stieg die Anzahl der Probanden, die Angaben über Mundgeruch, Benommenheit, Muskelkrämpfe und -schwäche tätigten. Die Studienteilnehmer berichteten jedoch von einem Rückgang der Darmbeschwerden (intestinal bloating) und Heißhunger auf zuckerreiche Speisen.

Am Ende zeigten sich lediglich geringe Unterschiede in Sachen Mundgeruch und Muskelschwäche (in der VLCKD-Gruppe am höchsten) zwischen den Gruppen und wie man der Grafik vielleicht entnehmen kann, glich sich die Punktzahl spätestens am 18. Tag wieder weitestgehend dem Basisausgangswert an.

Was die Stimmung betrifft, so zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen, dafür aber ein negativer Trend. Die Probanden-Gruppe mit dem niedrigsten Kohlenhydratanteil (VLCKD-Gruppe mit 5%) schien jedoch erstaunlich robust, was Stimmungsabschwünge betrifft, während sich die Stimmung in der LCD-Gruppe in 10 der insgesamt 21 Tage verschlechterte und ähnlich zur MCD-Gruppe ausfiel.

Prozentuale Veränderung der Stimmung (Mood Disturbance) nach Tag und je Gruppe. Die durchgehende Linie zeigt die mittlere Veränderung gegenüber der Basislinie je Tag; die gestrichelte Linie zeigt den linearen Trend. MCD = Mäßig-kohlenhydratarme Diät (25%); LCD = Kohlenhydratarme Diät (15); VLCKD = Sehr kohlenhydratarme ketogene Diät (5%). (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Die BOHB-Konzentration erwies sich als eine signifikante Prognose-Variable für die beobachtete Muskelschwäche, jedoch nicht für den „Kohlenhydratentzug“. Die Symptome der „Keto-Flu“ (SOSS-Score) erwies sich jedoch als signifikante Prognose-Variable für die dokumentierte Stimmung der Teilnehmer.

Die abschließende Tabelle liefert die aufgeschlüsselten Daten zu den Nebenwirkungen der Veränderung der Kohlenhydratmenge (inklusive Stimmung, ganz unten).

Veränderungen gegenüber dem Ausgangswert für BOHB, Symptomwerte und Stimmungsbild (Gesamtmittelwerte und Gruppenmittelwerte). (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Was nach den ersten drei Wochen passierte

Wie bereits angemerkt, wurde Phase II von den beteiligten Wissenschaftlern in einer separaten Arbeit publiziert (3).

Von den initialen 77 Studienteilnehmern schlossen insgesamt 51% die Studie ab, was vermutlich damit zusammenhängt, dass die Ernährungsintervention (und insbesondere die stark reduzierte Kohlenhydratzufuhr) nicht jedermanns Sache ist. Dies zeigt, dass derartige Ernährungsformen zwar durchaus nützlich sein können, aber eben auch für viele schwierig durchzuhalten, wenn man nicht der „ketogene Typ“ ist.

Die Zahl der Teilnehmer reduzierte sich in der VLCKD-Gruppe von 27 auf 14, in der LCD-Gruppe von 26 auf 13 und in der MCD-Gruppe von 24 auf 12.

Eventuell freut es den einen oder anderen zu lesen: Alle Gruppen haben innerhalb des 12-wöchigen Studienzeitraums an Gewicht verloren (der Gesamtdurchschnitt lag bei -3,70 kg), obwohl sie die Kalorienzufuhr nach ad libitum Prinzip gestalten durften und lediglich das Makronährstoffverhältnis vorgegeben war.

Daras könnte man schließen, dass die Teilnehmer ohne bewusst Diät zu halten, abgenommen haben. Die Gruppen-Durchschnittswerte sind wie folgt (in Klammern die Bandbreite):

• VLCKD (n=14): −4.12 kg [5,58 kg bis 2.65 kg]
• LCD (n=13): −3, 93 kg [−6,17 kg bis 1,69 kg]
• MCD (n=12): −2,97 kg [−5.03 kg bis −0.90 kg]

Mit der Gewichtsreduktion ging auch eine Verringerung des BMI und Hüftumfangs, sowie eine Steigerung des HDL-Cholesterins, des LDL-Cholesterins und des Gesamtcholesterinwerts einher. Der Triglycerid-Wert verringerte sich ebenfalls. Der Insulinspiegel reduzierte sich dagegen in der VLCKD- und LCD-Gruppe am stärksten.

Prozentuale Veränderung der kardiometabolischen und anthropometrischen Outcome-Messungen gegenüber dem Ausgangswert. (Bildquelle: Harvey et al., 2019)

Interessant ist, dass der HDL-Wert und die Reduktion der Triglyceride in der VLCKD-Gruppe am stärksten ausfiel.

Zusammenfassung & Abschließende Worte

Die vorliegende Untersuchung von Harvey et al. (2019) untersuchte die Auswirkungen unterschiedlicher Kohlenhydratmengen auf das Erreichen der Ketose (Blutmessung anhand der BOHB-Konzentration), damit assoziierter Symptome („Keto Flu“), der Stimmung und – separat – die Effekt auf diverse kardiometabolische und anthropometrische Parameter.

Von den drei gebildeten Gruppen ernährte sich nur eine keto-konform (5% Kohlenhydratanteil), während man die Zufuhrmenge in den beiden anderen Gruppen (15% und 25% Kohlenhydratanteil) eher dem „Low Carb“-Lager zuordnen würde.

Was die Forscher hierbei herausgefunden haben, ist Folgendes:

• Von den drei Gruppen verlieb lediglich die VLCKD-Gruppe (5%) langfristig und zuverlässig in der Ketose. Bei einem täglichen Energiebedarf von 2.000 kcal würde dies einer Zufuhr von 25g Kohlenhydraten pro Tag entsprechen. Bei 3.000 kcal wären es dagegen 37,5g Kohlenhydrate pro Tag.
• Beim Erreichen der Ketose scheint es einen gewissen individuellen Spielraum zu geben, allerdings sehe ich diesen eher bei einer im Alltag aktiven, ggf. trainierenden Population. Die angesetzten Kohlenhydratmengen der anderen beiden Gruppen fielen mit 15% und 25% für „übergewichtige Normalbürger“ ohne regelmäßiges Trainingsprogramm relativ hoch aus, weshalb die Probanden in der LCD-Gruppe (15%) nur temporär die Ketose aufrechterhalten konnten.
• Eine tägliche Zufuhr von 25% (125g Kohlenhydrate/Tag bei 2.000 kcal und 187,5g Kohlenhydrate/Tag bei 3.000 kcal) ist dagegen „over the top“. Die Probanden erreichten nur sporadisch eine Ketose bei der Morgenmessung.
• Was die Symptome betrifft, zeigte sich während der ersten drei Wochen nur ein geringer Unterschied zwischen den Gruppen. Individuen in der VLCKD-Gruppe berichteten jedoch von einer anhaltenden Muskelschwäche – dies könnte sich auch bei trainierenden Personen bei einer derartigen Umstellung zeigen (und zwar in Form von Leistungs- und Krafteinbußen).
• Es gab nur geringe Unterschiede in den Gruppen, was die Stimmungsentwicklung der Studienteilnehmer betraf, allerdings ist damit zu rechnen, dass sich diese bei einer Low Carb Ernährung potenziell verschlechtert.
• Probanden der VLCKD-Gruppe verloren im Verlauf von 12 Wochen im Schnitt das meiste Gewicht, allerdings zeigt die Untersuchung auch, dass man die Kohlenhydratzufuhr nicht auf ein Mindestmaß reduzieren muss. Ein Individuum der LCD-Gruppe verlor beispielsweise 6,17 kg, während der beste „Abnehmer“ der VLCKD-Gruppe „nur“ 5,58 kg verlor (und damit nur um 0,55 kg höher lag, als die Person, die in der MCD-Gruppe am meisten verlor (5,03 kg). Hierbei ist natürlich zu bedenken, dass ein nicht zu unterschätzender Anteil des Gewichtsverlusts aus Wasser (leere Glykogenspeicher) zustande kommt, welches bei einer Erhöhung der Kohlenhydratzufuhr wieder eingelagert wird.
• Sehr viele Teilnehmer sind im Studienverlauf ausgeschieden, was vermutlich widerspiegelt, dass eine kohlenhydratreduzierte Ernährung für viele Menschen in der langen Frist schwer einzuhalten ist.

Die Studie hat natürlich auch ihre Limitationen. Die Probanden waren übergewichtig und haben nicht trainiert. Zudem wurde die Ernährung nicht penibel getrackt, so dass man nicht genau einschätzen kann, wie gut sich die einzelnen Probanden und Gruppen an ihre Vorgaben gehalten haben (nichtsdestotrotz liefert uns die BHOB-Messung ein Indiz dafür, wie die Kohlenhydratzufuhr in etwa ausfiel; einen Wert von 0,05 mmol/L erreicht man natürlich nicht, wenn man noch nebenher eine Tüte Chips snackt).

Persönlich hätte ich mir eine nuancierte Gestaltung der Kohlenhydratzufuhr in den Gruppen gewünscht (z.B. 5%, 10%, 15%, 20%,  25% und eine High Carb Gruppe). Insbesondere bei aktiven, trainierenden Personen wäre es schön gewesen zu sehen, wie beständig die Ketose bei verschiedenen Kohlenhydratmengen ist und welche Rolle ein gesteigerter Kalorienverbrauch auf die Ketonkörper-Konzentration hat. Denn das Training kurbelt ebenfalls die Produktion von Ketonkörpern an und kann die Ketose so noch weiter vertiefen – aber das ist eine andere Geschichte.

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Bildquelle Titelbild: depositphotos / realinemedia