Osmolarität und Glukose

Wie erklärt man die Osmolarität und den Glukosetransportmechanismus, um eine Art und Menge an Kohlenhydraten zu einem Sportgetränk hinzuzufügen?

Die osmolale Konzentration einer Lösung wird als Osmolalität (nicht als Osmoralität) bezeichnet, wenn die Konzentration in Osmol pro kg Wasser angegeben wird.

Im Gegensatz dazu wird diese osmolale Konzentration zur Osmolarität, wenn sie in Osmol pro Liter Lösung angegeben wird.

• Im Zusammenhang mit Körperflüssigkeiten können beide Begriffe verwendet werden, da die Unterschiede auf biologischer Ebene geringfügig sind.
• Wissenschaftliche Berechnungen basieren auf Osmolaritäten, und so ist sie uns bekannt.

Die Osmolarität wird in Osmol pro Liter (osm/l oder OsM) oder Milliosmol pro Liter (mosm/l oder mOsM) gemessen. Damit ist die Anzahl der Partikel in einer Lösung gemeint, nicht jedoch deren Zusammensetzung.

Was ist Osmolarität?

In der Biologie wird Osmose als die Bewegung eines Lösungsmittels wie Wasser durch eine semipermeable Membran definiert.

• Diese Membran kann die Darmwand sein, durch die Wasser von einer weniger konzentrierten Lösung zu einer stärker konzentrierten Lösung gelangt.

Wenn sich beispielsweise auf beiden Seiten der Membran Wasser befände, gäbe es keinen Nettofluss von einer Seite zur anderen, und die beiden Lösungen würden als isotonisch gelten.

Während der Verdauung werden als Reaktion auf die osmotischen Gradienten große Mengen Wasser in den Dünndarm abgesondert.

Wenn große Nahrungspartikel (oder Nahrungsergänzungsbestandteile) wie Proteine und Stärke in Tausende kleinerer Partikel wie Maltose, Glukose und Aminosäuren verdaut werden, steigt die Partikelkonzentration in unseren Magenflüssigkeiten dramatisch an.

• Mit anderen Worten: Die Osmolarität der Magenlösung steigt dramatisch an und sie wird hypertonisch.
• Dadurch wird Wasser aus dem Blut in den Darm gezogen.

Wenn anschließend die Glukose- und Fruktosemoleküle durch die Darmwand ins Blut aufgenommen werden, nimmt die Partikelkonzentration in der Darmlösung ab, bis sie hypotonisch wird (weniger konzentriert als das Blut).

Diese niedrige Osmolarität der Magenflüssigkeiten bewirkt einen Wasserfluss ins Blut.

Die Osmolarität des Treibstoffs für das Training

Der Zweck eines Ausdauer-Brennstoffs während des Trainings besteht darin, die beiden Hauptursachen von Ermüdung zu bekämpfen: die Erschöpfung der körpereigenen Kohlenhydratreserven und die Dehydrierung.

Ein Brennstoff ist jedoch nur dann wirksam, wenn er die freiwillige Flüssigkeitsaufnahme, die Magenentleerung und eine schnelle Absorption fördert.

Der Brennstoff zur Unterstützung der muskulären bzw. aeroben Ausdauer während des Trainings muss so zusammengesetzt sein, dass er dies ermöglicht.

Hier liegt das Problem:

• Je höher die Kohlenhydratkonzentration in einem Getränk ist, desto hypertonischer wird es, was die Aufnahme des Wassers aus dem Getränk erschwert.
• Verkürzt die Zeit, die für die Magenentleerung benötigt wird, und
• Verkürzt die Zeit, die für die Aufnahme im Darm benötigt wird.

Aus diesem Grund wird seit Jahrzehnten geforscht, um Möglichkeiten zu finden, die Kohlenhydratzufuhr zu maximieren, ohne die Wasseraufnahme zu beeinträchtigen.

Ein weiterer Mechanismus für den Glukosetransport

Die gute Nachricht ist, dass Flüssigkeit auch auf andere Weise durch die Darmwand und in den Blutkreislauf gelangen kann.

In der Darmwand gibt es mehrere Proteine, die Glukose- und Fruktosemoleküle aktiv aus dem Darminneren in den Blutkreislauf transportieren; dabei gelangen Natrium und Wasser auf diesem Weg ebenfalls in den Blutkreislauf.

Eine Studie zeigte, dass nicht nur die Osmolarität von Sportgetränken berücksichtigt werden muss, sondern auch die in der Rezeptur enthaltenen Kohlenhydratarten.

Mit anderen Worten: Es kommt nicht nur auf die Kohlenhydratkonzentration an, sondern auch auf die Vielfalt der verwendeten Kohlenhydrate.

Ein Brennstoff, der Einfachzucker wie Glukose und Fruktose enthält, die mindestens zwei verschiedene Transportproteine nutzen, ermöglicht eine stärkere Flüssigkeitsaufnahme als ein Brennstoff, der nur eine Kohlenhydratart verwendet.

Es gibt zahlreiche Fehlinformationen über Getränke, die eine Kohlenhydratkonzentration von 4–6 % aufweisen müssen.

Tatsächlich haben Forscher gezeigt, dass die Osmolarität nicht das wichtigste Merkmal ist, das die Wasseraufnahme im Dünndarm bestimmt, wenn mehrere Einfachzucker vorhanden sind.

Tatsächlich kann die Konzentration bis zu 8 % erreichen, bevor die Flüssigkeitsaufnahme beeinträchtigt wird.

So zeichnet sich eine allgemeine Empfehlung der Lebensmittel- und Nahrungsergänzungsmittelindustrie für einen Bereich von 6–8 % ab.

Quellen

• Journal of Applied Physiology – 1998: Einfluss der Osmolalität eines Getränks auf die intestinale Flüssigkeitsabsorption während des Trainings
• Medicine and Science in Sports and Exercise – 1995: Einfluss der Natriumkonzentration in einer Kohlenhydrat-Elektrolyt-Lösung auf die intestinale Absorption.
• Benchmark Indianapolis, IN – 1990: Magenentleerung von Flüssigkeiten während des Trainings.