Es ist verlockend anzunehmen, US-Amerikaner hätten auf Grund ihrer bewegungsarmen Lebensweise einen reduzierten Kalorienbedarf. Doch wie Wissenschaftler zur allgemeinen Überraschung herausgefunden haben, setzen Indigene, die körperlich sehr viel aktiver leben, etwa genauso viel Energie pro Zeit um. Herman Pontzer vom Hunter College und seine Kollegen haben den Kalorienbedarf der Hadza ermittelt, Jäger und Sammler im Norden Tansanias, und kamen bei den Männern auf etwa 2600 Kilokalorien täglich, bei den Frauen auf rund 1900. Eine andere Studie an indigenen Jakuten in Sibirien ergab einen Bedarf von rund 3100 Kilokalorien pro Tag bei Männern und 2300 bei Frauen. Mitglieder der Aymara schließlich, die im Andenraum leben, benötigen täglich ungefähr 2650 (Männer) beziehungsweise 2340 Kilokalorien (Frauen).

Zwei Kekse täglich können bereits reichen, um binnen 10 Jahren um 30 Kilogramm zuzunehmen

Es gibt, auch im Hinblick auf diese Zahlen, keinen Grund anzunehmen, dass sich der mittlere Kalorienbedarf des Menschen in den zurückliegenden Jahrzehnten geändert hat. Trotzdem konsumieren Amerikaner heute durchschnittlich 500 Kilokalorien pro Tag mehr als noch in den 1970er Jahren, wie aus epidemiologischen Erhebungen hervorgeht. Das entspricht einem Sandwich mit gegrilltem Hühnchenfleisch oder zwei Rindfleisch-Tacos aus einem Schnellrestaurant. Bereits ein Überschuss von 50 bis 100 Kilokalorien pro Tag – das sind ein bis zwei kleine Kekse – kann die Körpermasse um ein bis drei Kilogramm pro Jahr nach oben treiben, also über die Dauer eines Jahrzehnts hinweg um 10 bis 30 Kilogramm. Ist es da ein Wunder, dass so viele Menschen übergewichtig oder fettleibig sind?

Laden... © Nahrungsmittel: Brown Bird Design; Diagramme: Amanda Montañez; Essen nach: USDA food composition databases; Thermischer Effekt nach: Eisenstein, J. et al.: High protein weight loss diets: are they safe and do they work? Nutrition Reviews 60, 2002 / Scientific American Juni 2017 (Ausschnitt) Energiebilanzen I | Die Gesetze der Thermodynamik gelten für lebende Organismen genauso wie für tote Materie. Der Energiebetrag, den wir aus der Nahrung gewinnen, ist daher gleich der Summe aus den Beträgen, die unser Organismus verausgabt beziehungsweise speichert. …

Die Formel zum Stabilisieren des Körpergewichts – nimm nicht mehr Kalorien zu dir, als dein Organismus zum Funktionieren benötigt – entspricht dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik: Die Gesamtenergie, die einem geschlossenen System zugeführt wird, ist gleich der Summe der Energiebeträge, die dem System entnommen beziehungsweise darin gespeichert werden. Dieses Gesetz gilt zwingend auch für biologische Systeme. Es trifft freilich keine Aussage darüber, wie effizient der Körper aus verschiedenen Nahrungsmitteln Energie gewinnt. Das bringt uns zu der Frage, ob alle Lebensmittel gleichen Kaloriengehalts auch gleichermaßen zu einer Gewichtszunahme beitragen.

Mittlerweile haben wir Antworten darauf, aber es hat sehr lange gedauert. Um zu verstehen warum, muss man bis in die späten 1890er Jahre zurückgehen, und zwar in die kleine Gemeinde Storrs im US-Bundesstaat Connecticut. Dort richtete der Chemiker Wilbur O. Atwater die erste Forschungsstation der Vereinigten Staaten ein, die eigens dafür konzipiert war, Produktion und Verbrauch von Nahrungsmitteln zu untersuchen. Er wies nach, dass der erste Hauptsatz der Thermodynamik ebenso für Tiere und Menschen gilt. Das war durchaus bemerkenswert, denn es gab damals Wissenschaftler, die glaubten, Menschen seien von dieser Gesetzmäßigkeit ausgenommen.

Atwaters experimentelles Vorgehen unterschied sich verblüffend wenig von heute gängigen Methoden. Um zu ermitteln, wie viel Energie der Organismus aus den drei Hauptbestandteilen der Nahrung – Proteine, Fette, Kohlenhydrate – bezieht, bat der Forscher einige männliche Freiwillige, sich mehrere Tage lang jeweils einzeln in ein Kalorimeter zu begeben. Dort erfassten Atwater und seine Kollegen messtechnisch alles, was die Teilnehmer verzehrten und was daraus wurde – vom Kohlenstoffdioxid, das die Probanden ausatmeten, bis hin zum Stickstoff, Kohlenstoff und anderen Substanzen in ihrem Stuhl und Harn. Am Ende kamen die Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass der Körper aus einem Gramm Eiweiß beziehungsweise Kohlenhydrat etwa vier Kilokalorien gewinnt – und aus einem Gramm Fett zirka neun Kilokalorien. Diese Werte gelten heute noch.

Natürlich ernähren wir uns in der Regel nicht von reinen Proteinen, Kohlenhydraten oder Fetten. Lachsfilet beispielsweise besteht hauptsächlich aus Eiweiß und Fett; Äpfel aus Kohlenhydraten und Ballaststoffen; Milch aus Fetten, Proteinen, Kohlenhydraten und viel Wasser. Zur Überraschung vieler Forscher stellte sich heraus, dass die Beschaffenheit und Zusammensetzung von Nahrungsmitteln entscheidend darüber bestimmt, wie effektiv der Organismus sie verdauen und verwerten kann.

Mandelbutter statt roher Mandeln? Der Kalorienunterschied ist gewaltig

Im Jahr 2012 beispielsweise wies David Baer vom Beltsville Human Nutrition Research Center in Maryland (USA) nach, dass der Körper oft längst nicht so viel Energie aus pflanzlicher Nahrung bezieht wie auf Nährstoffkennzeichnungen angegeben – abhängig von der Verarbeitung. Rohe, ganze Mandeln etwa sind relativ schwer zu verdauen und liefern bei gleicher Menge ungefähr ein Drittel weniger Kalorien als Mandelbutter.

Auch Vollkornprodukte, Hafer und ballaststoffreiche Getreideerzeugnisse werden relativ ineffizient verstoffwechselt. Kürzlich untersuchten wir in einer Studie, was geschieht, wenn Freiwillige eine Vollkorndiät mit doppelt so vielen Ballaststoffen wie eine typische amerikanische Alltagskost erhalten. Die Probanden schieden dann mehr Kalorien mit dem Stuhl aus, ihr Körper schloss die Nahrung also nur unvollständig auf, und außerdem ging die Intensität ihres Stoffwechsels zurück. Zusammen ergab das ein Defizit von 100 Kilokalorien täglich – was über mehrere Jahre hinweg substanzielle Auswirkungen auf das Körpergewicht haben kann.

All diese Befunde zeigen, dass Kalorie nicht gleich Kalorie ist; es kommt auf die Art des Nahrungsmittels an. Wenn wir mehr darüber herausfinden, wie unterschiedlich effizient Lebensmittel verdaut werden und wie sie jeweils die Stoffwechselrate des Körpers beeinflussen, werden wir wahrscheinlich besser verstehen, warum es manchen Menschen schwerer fällt als anderen, ihr Gewicht zu kontrollieren.

Doch was wir zu uns nehmen, ist nur die eine Seite der Energiebilanz. Die andere ist, was unser Körper damit macht, wie viel von der zugeführten Energie er also aufwendet oder verausgabt. Wissenschaftler stoßen auch hier auf eine erstaunlich große Variabilität.

Wer abnehmen möchte, erhält in der Regel den Ratschlag, sich mehr zu bewegen. Gegen die Empfehlung an sich ist nichts einzuwenden, denn die gesundheitlich positiven Wirkungen körperlicher Aktivität stehen außer Zweifel. Die Frage ist nur, ob Sport und Bewegung tatsächlich bei der Gewichtsreduktion helfen. Detaillierte Messungen von uns und anderen Arbeitsgruppen zeigen, dass physische Aktivität meist nur für ein Drittel des Gesamtenergieaufwands (total energy expenditure) des Organismus verantwortlich ist. Bei aktiven Hochleistungssportlern sieht das sicher anders aus, aber sie stellen untypische Extremfälle dar. Im Durchschnitt macht der Grundumsatz des Körpers – der Energieaufwand im Ruhezustand, um den Organismus und seine Lebensfunktionen aufrechtzuerhalten – zwei Drittel des Gesamtbetrags aus. Es mag viele erstaunen, aber: Den höchsten Energiebedarf haben Gehirn, Herz und Nieren, und nicht die Skelettmuskeln. Mit Krafttraining lässt sich der Grundumsatz zwar steigern, allerdings nur in bescheidenem Ausmaß.

Zudem ändert sich unser Stoffwechsel im Lauf des Lebens, wie die meisten Menschen im mittleren oder höheren Alter aus eigener Erfahrung bestätigen können. Ältere Menschen benötigen weniger Kalorien als junge, um das Funktionieren ihres Organismus sicherzustellen. Weiterhin unterscheidet sich die Stoffwechselintensität zwischen einzelnen Individuen. 1986 haben Wissenschaftler in einer Studie den Metabolismus von 130 Personen aus 54 Familien untersucht. Auch nachdem sie Unterschiede im Alter, im Geschlecht und im Körperbau berücksichtigt hatten, beobachteten sie immer noch familiäre Unterschiede von bis zu 500 Kilokalorien täglich. Die Herkunft wirkt sich also offenbar stark auf die Stoffwechselintensität und die Fähigkeit zur Gewichtskontrolle aus.

Wenn der Körper einen Strich durch die Diätrechnung macht

Um das Ganze noch komplizierter zu machen, wirken im Körper auch diverse Rückkopplungsschleifen. Wenn Sie abnehmen, sinken Ihr Grundumsatz und Ihr Kalorienbedarf beispielsweise, weil ja jetzt weniger Körpergewebe zu versorgen ist. Das bedeutet, dass sich der weitere Abnehmprozess verlangsamt. Überdies treten nun evolutionär erworbene Mechanismen in Kraft, die dem Gewichtsabbau entgegenwirken, indem sie dafür sorgen, dass der Organismus mit seinen Ressourcen besser haushaltet. So zeigen Untersuchungen, dass die Stoffwechselintensität während einer Gewichtsreduktion noch etwas stärker sinkt als ohnehin schon erwartet. Dies sind wichtige Gründe dafür, dass Diäten oft so frustrierend schlecht funktionieren. Immerhin kann man, sobald die Körpermasse einmal zurückgegangen ist, das Beibehalten derselben durch körperliche Aktivität unterstützen, indem man damit den verminderten Kalorienbedarf kompensiert – wenigstens zum Teil.

Laden... © Nahrungsmittel: Brown Bird Design; Diagramme: Amanda Montañez; Grundumsatz nach: Food and Agriculture Organization of the United Nations: Human energy requirements. Report of a Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation, Rom 2001. (FAO Food and Nutrition Technical Report Series); Glykämischer Index nach: Ludwig, D.S. et al.: High Glycemic Index Foods, Overeating, and Obesity. Pediatrics 103, 1999 / Scientific American Juni 2017 (Ausschnitt) Energiebilanzen II | … Hinter den Faktoren dieser einfachen Formel verbergen sich in der Praxis aber unerwartet komplizierte Zusammenhänge. Beispielsweise haben Menschen ein verschieden stark ausgeprägtes Hungergefühl, schließen die Nahrung unterschiedlich effizient auf und haben zudem voneinander abweichende Grundumsätze.

Untersuchungen zeichnen ein zunehmend klares Bild davon, dass auch unser Gehirn eine maßgebliche Rolle bei der Gewichtsreduktion spielt, denn es koordiniert Signale, die von zahlreichen Sinnesorganen im Körper eingehen, sobald wir mit Nahrung konfrontiert werden. Es sorgt auf dieser Grundlage dafür, dass wir Hunger und Appetit verspüren, die uns zum Verzehr bewegen können. Hunger ist eine mächtige, tief verwurzelte Empfindung, die evolutionär von entscheidender Bedeutung war, denn sie gewährleistete das Überleben unserer Vorfahren. Es ist wenig sinnvoll, ihn ignorieren oder verdrängen zu wollen. Vielmehr liegt einer der Schlüssel einer erfolgreichen Gewichtskontrolle darin, Hunger und Appetit erst gar nicht entstehen zu lassen.

Untersuchungen von uns und anderen Teams belegen, dass protein- oder ballaststoffreiche Mahlzeiten in der Regel gut sättigen und Hungergefühlen effektiv entgegenwirken. Das gilt allgemein für Lebensmittel mit niedrigem glykämischem Index (GI) – solchen also, die den Blutzuckerspiegel nur relativ wenig ansteigen lassen. Aus einer Studie, die wir im Jahr 2000 veröffentlicht haben, geht hervor: Wer ein Frühstück mit hohem GI verzehrt, beispielsweise gezuckerte Cornflakes, nimmt in den Stunden danach durchschnittlich 29 Prozent mehr Kalorien zu sich als nach einem Frühstück mit niedrigem GI (etwa Haferbrei oder Rührei).

Pommes und Pralinen: Mit der richtigen Diät vergeht der Appetit darauf

Unsere neuesten Daten zeigen, dass es möglich ist, Hungergefühle während des Abnehmens durch Wahl geeigneter Lebensmittel zu reduzieren. Mit Hilfe eines detaillierten Fragebogens ermittelten wir bei 133 Studienteilnehmern, wann, wie oft und wie intensiv sie Hunger verspürten. Anschließend teilten wir sie nach dem Zufallsprinzip (randomisiert) in zwei Gruppen ein. Der einen verordneten wir einen Speiseplan mit protein- und ballaststoffreichen Lebensmitteln niedrigen GIs – dazu gehörten Fisch, Bohnen, Äpfel, Gemüse, Hühnchenfleisch und Vollkornweizen. Die andere Gruppe unterlag keiner solchen Diät und diente als Kontrolle.

Während des sechsmonatigen Versuchszeitraums empfanden die Mitglieder der Testgruppe immer weniger Hunger – und schließlich deutlich weniger als eingangs dokumentiert. Zudem nahmen sie in dieser Zeit um durchschnittlich 8 Kilogramm ab, während die Kontrollprobanden im Schnitt um 0,9 Kilogramm zulegten. Interessant ist auch, dass die Testgruppe über weniger Heißhungerattacken berichtete als die Kontrollgruppe, was Veränderungen im Gehirn vermuten ließ. Wir prüften das, in dem wir 15 Probanden mit funktioneller Magnetresonanztomografie untersuchten, während wir ihnen Bilder von diversen Lebensmitteln präsentierten. Dabei stellte sich heraus, dass das Belohnungszentrum der protein- und ballaststoffreich ernährten Teilnehmer mit der Zeit immer stärker auf Fotos von Hühnchenfleisch, Vollkornprodukten und ballaststoffreichen Getreideerzeugnissen reagierten, aber immer weniger auf Abbildungen von Pommes frites, Brathähnchen, Pralinen und anderen Dickmachern.

Die hungerreduzierenden Eigenschaften von Nahrungsmitteln; die Effizienz, mit der der Organismus sie verstoffwechselt; die Fähigkeit unseres Metabolismus, sich an eine veränderte Energiezufuhr anzupassen – sie alle können individuell sehr verschieden sein. Dies macht die Gewichtskontrolle zu einer vertrackten Sache. Immer wieder stellen wir fest, wie sehr sich die Menschen diesbezüglich unterscheiden. So ist zwar allgemein bekannt, dass die meisten fettleibigen Menschen vermehrt Insulin ausschütten – jenes Hormon, das Körperzellen dazu anregt, Glukose aus dem Blut aufzunehmen. Das kann zu einer Insulinresistenz führen und infolgedessen zu einer ganzen Reihe weiterer Probleme, etwa einem erhöhten Herzinfarktrisiko oder Diabetes Typ 2. Als wir solchen Menschen ein sechsmonatiges Gewichtsreduktionsprogramm mit protein- und ballaststoffreicher, kohlenhydratarmer Ernährung mit niedrigem GI verordneten, verloren sie mehr Gewicht als bei kohlenhydratreicher Ernährung mit hohem GI (aber gleicher Energiezufuhr). Bei Probanden mit schwacher Insulinausschüttung hingegen spielte es keine Rolle, ob die Diät einen höheren oder niedrigeren Protein- beziehungsweise Kohlenhydratanteil hatte und welchen GI sie aufwies – diese Menschen profitierten stets gleich gut von dem Ernährungsprogramm.

Heute können wir den meisten Probanden dabei helfen, abzunehmen und das geringere Gewicht zu halten. Obwohl unsere bereits erwähnte Studie mit 133 Personen sechs Monate dauerte, den Besuch wöchentlicher Treffen erforderte und häufige Auskünfte per E-Mail verlangte, schieden nur elf Prozent der Teilnehmer vorzeitig aus. Manche weinten beim letzten Treffen sogar und wollten sich nicht verabschieden. Sie hatten nicht nur erfolgreich ihr Gewicht reduziert, sondern fühlten sich auch seelisch und körperlich besser als zuvor. Wie ein Teilnehmer meinte: »Die Wissenschaft hat funktioniert!«