Kaloriendefizit und Knochengesundheit: Warum genug Protein nicht alles löst

Das Wichtigste in 30 Sekunden

• In einem fünftägigen Experiment senkte eine niedrige Energieverfügbarkeit P1NP, einen Marker der Bildung von Kollagen Typ I, der zur Beurteilung des Knochenaufbaus verwendet wird. Die Beibehaltung der Proteinzufuhr bei 1,5 g/kg pro Tag hob diese Verschiebung nicht auf.
• Das bedeutet nicht, dass Protein für Knochen oder Muskeln nutzlos ist. Die Studie prüfte, ob ausreichend Protein einen ausgeprägten Energiemangel ausgleichen kann, und fand keinen überzeugenden Schutz.
• Veränderungen von Biomarkern über fünf Tage belegen keine Abnahme der Knochenmineraldichte und zeigen nicht, dass das Frakturrisiko bereits gestiegen ist.
• Für Sportler bleibt die praktische Schlussfolgerung dieselbe: Beim Gewichtsverlust zählen nicht nur die Gramm Protein, sondern auch die dem Körper zur Verfügung stehende Energie, Kohlenhydrate, Calcium, Vitamin D, Erholung und die Dauer des Defizits.

Kaloriendefizit und niedrige Energieverfügbarkeit sind nicht dasselbe

Ein gewöhnliches Energiedefizit beschreibt die Differenz zwischen der gesamten aufgenommenen und der gesamten verbrauchten Energie. Die Energieverfügbarkeit beantwortet eine engere Frage: Wie viel Energie bleibt für physiologische Funktionen übrig, nachdem der Energiebedarf des Trainings abgezogen wurde? In Studien wird sie häufig als Kilokalorien pro Kilogramm fettfreier Masse und Tag angegeben:

Energiezufuhr − Trainingsenergieverbrauch, geteilt durch die fettfreie Masse.

Zwei Sportler können ein ähnliches tägliches Defizit haben, aber eine unterschiedliche Energieverfügbarkeit: Der eine hat die Nahrungsmenge reduziert und ein hohes Trainingsvolumen beibehalten, der andere hat sowohl Kalorien als auch Training reduziert. Für den Körper sind das nicht zwingend gleichwertige Situationen.

Das Internationale Olympische Komitee bringt eine lang anhaltende problematische niedrige Energieverfügbarkeit mit dem Syndrom des relativen Energiemangels im Sport (REDs) in Verbindung. Es kann Knochen, Fortpflanzungs- und Immunfunktion, Stoffwechsel, Erholung und sportliche Leistungsfähigkeit betreffen. Ein kurzer, kontrollierter Energiemangel und ein chronischer problematischer Zustand sind jedoch keine Synonyme: Entscheidend sind Ausmaß, Dauer, Wiederholung und individuelle Anfälligkeit.

Was vor der neuen Studie bekannt war

Kontrollierte Experimente hatten bereits gezeigt, dass wenige Tage mit stark reduzierter Energieverfügbarkeit Marker des Knochenstoffwechsels verändern können. In der Arbeit von Papageorgiou und Kollegen durchliefen 11 Frauen und 11 Männer fünftägige Regime mit einer Verfügbarkeit von 45 oder 15 kcal/kg fettfreier Masse pro Tag. Bei Energierestriktion sank P1NP, was mit einer Hemmung der Knochenaufbauprozesse vereinbar ist.

Die Pilotstudie von Murphy und Kollegen untersuchte niedrige Energieverfügbarkeit bei sieben Männern, sowohl mit normalem als auch mit erhöhtem Proteingehalt. Die proteinreiche Ernährung verhinderte weder die Unterdrückung der Marker des Knochenaufbaus noch den Anstieg der Resorptionsmarker. Sieben Teilnehmende sind jedoch eine zu kleine Stichprobe, um sicher zu schließen, dass Protein die Reaktion überhaupt nicht verändern kann.

Die breitere Literatur und der IOC-Konsens betonen noch ein weiteres Detail: Wenn Kalorien gekürzt werden, ändert sich nicht nur die Gesamtenergie. Häufig sinkt gleichzeitig die Verfügbarkeit von Kohlenhydraten oder anderen Nährstoffen. Deshalb lässt sich der Effekt der „niedrigen Energie“ nur schwer vollständig von der Zusammensetzung der Ernährung trennen.

Wie die Studie von Dolan et al. aufgebaut war

An dem randomisierten Crossover-Experiment nahmen 19 gesunde Erwachsene teil — 9 Frauen und 10 Männer; 16 schlossen alle Durchgänge ab. Jede Person durchlief nacheinander drei fünftägige Regime, die durch mindestens neun Tage getrennt waren:

1. ausreichende Energieverfügbarkeit — 45 kcal/kg fettfreier Masse pro Tag;
2. niedrige Verfügbarkeit — 15 kcal/kg, mit proportionaler Reduktion der Makronährstoffe;
3. dieselben 15 kcal/kg, aber mit auf dem Niveau des ausreichenden Regimes beibehaltenem Protein — 1,5 g/kg Körpermasse pro Tag.

Im Regime mit beibehaltenem Protein mussten Kohlenhydrate und Fette stärker reduziert werden, um dieselbe niedrige Kalorienzahl zu erreichen. Das ist wichtig: Verglichen wurde nicht „Protein gegen kein Protein“, sondern zwei Varianten sehr niedriger Energieverfügbarkeit mit unterschiedlicher Verteilung der Makronährstoffe.

Am ersten und am fünften Tag absolvierten die Teilnehmenden 45 Minuten Fahrradergometer bei 65 % der Spitzenleistung, anschließend einen Wingate-Test. Blut wurde nüchtern, vor und nach der Belastung sowie während einer zweistündigen Erholung entnommen. Die wichtigsten Zielgrößen waren P1NP und CTX-1. P1NP steht im Zusammenhang mit der Synthese von Kollagen Typ I und gilt als Referenzmarker der Knochenbildung; CTX-1 spiegelt den Kollagenabbau und die Knochenresorption wider. Zusätzlich wurden Parathormon und entzündliche Zytokine gemessen.

Was die Ergebnisse zeigten

Nach beiden Regimen mit niedriger Energieverfügbarkeit war das nüchterne P1NP niedriger als nach dem Regime mit ausreichender Energie. In der Variante mit beibehaltenem Protein blieb der Abfall auch während der Erholung nach der Belastung bestehen. CTX-1 veränderte sich weniger einheitlich: Überzeugend stieg es nur in der Erholungsphase nach dem Regime mit beibehaltenem Protein.

Mehrere Zytokine — darunter IL-6, IL-8, IL-10, IL-1RA und IL-1β — waren zu einzelnen Zeitpunkten nach beiden Energiedefizit-Regimen erhöht. Am stabilsten war das Signal für IL-6. Das Design erlaubt jedoch nicht den Schluss, dass die Entzündungsreaktion die Veränderungen der Knochenmarker verursachte: Beide Prozesse könnten parallel abgelaufen sein.

Das Beibehalten des Proteins schwächte die beobachteten Reaktionen nicht ab. Einige Abweichungen wirkten in diesem Regime sogar ausgeprägter. Die Autoren vermuten vorsichtig, dass die Ursache eher die stärkere Reduktion der Kohlenhydrate als das Protein selbst gewesen sein könnte. Direkte Vergleiche der beiden Niedrigenergie-Regime blieben größtenteils unschlüssig, daher lässt sich nicht behaupten, dass beibehaltenes Protein den Zustand der Knochen „verschlechterte“.

Was P1NP und CTX-1 bedeuten — und was nicht

Knochen wird ständig umgebaut. Osteoblasten sind an der Bildung neuen Gewebes beteiligt, Osteoklasten am Abbau von altem. P1NP und CTX-1 geben einen schnellen, indirekten Einblick in diese Prozesse, sind aber keine Momentaufnahme der Skelettfestigkeit.

P1NP ist nicht absolut knochenspezifisch: Kollagen Typ I kommt auch in Sehnen, Bändern und Haut vor. Ein Abfall von P1NP ist mit einer Verringerung der osteoblastengesteuerten Synthese der Knochenmatrix vereinbar, aber ein Teil des Signals könnte theoretisch aus anderen Geweben stammen.

Die wichtigste Einschränkung ist der Zeitraum. Fünf Tage sind zu kurz, um eine bedeutsame Veränderung der Mineraldichte oder der Frakturhäufigkeit zu messen. Es ist biologisch plausibel, dass eine lang anhaltende und wiederholte Unterdrückung des Knochenaufbaus dem Skelett mit der Zeit schaden kann, doch dieses Experiment hat dieses Ergebnis nicht geprüft.

Warum Protein Energie nicht ersetzen kann

Protein ist für Muskeln und Knochenmatrix notwendig, und bei Gewichtsabnahme hilft eine ausreichende Zufuhr, die fettfreie Masse zu erhalten. Aminosäuren sind jedoch nur eine Ressource. Bei ausgeprägtem Energiemangel verteilt der Körper die Energie zugunsten dringenderer Funktionen um. Gleichzeitig können sich hormonelle Signale, die Verfügbarkeit von Kohlenhydraten, die Erholung und die Trainingsleistung verändern.

Deshalb ist die Empfehlung „Protein hoch halten“ nützlich, aber unvollständig. Sie macht eine aggressive Diät nicht zu einem physiologisch neutralen Vorgang. Wenn zudem die Kalorienzahl sehr niedrig festgelegt ist, bleibt beim Beibehalten des Proteins automatisch weniger Raum für Kohlenhydrate und Fette. Bei Sportlern kann das die Qualität intensiver Einheiten und andere Anpassungen beeinflussen.

Wie überzeugend ist die Evidenz

Die Stärken der Studie sind das randomisierte Crossover-Design, die kontrollierte Ernährung, dieselben Teilnehmenden in allen drei Bedingungen und die Analyse mehrerer Zeitpunkte. Das Ergebnis stimmt mit früheren kontrollierten Experimenten überein.

Die Einschränkungen sind erheblich: Die Stichprobe ist klein; die Exposition dauerte fünf Tage; untersucht wurden gesunde Erwachsene, nicht Sportler in einem vollständigen Trainingszyklus; gemessen wurden Biomarker, nicht Knochendichte oder Frakturen; und die Studie hatte nicht genug Aussagekraft für eine verlässliche Analyse von Geschlechtsunterschieden. Schließlich wurden im Regime mit beibehaltenem Protein die anderen Makronährstoffe stärker gekürzt, sodass der reine Effekt von Protein nicht abgegrenzt werden kann.

Praktische Bedeutung für Sportler

Die neue Studie legt keine universelle „sichere“ Geschwindigkeit der Gewichtsabnahme fest. Sie stützt ein vorsichtigeres Prinzip:

• die Ernährung nicht nur an der Proteinmenge messen;
• den Trainingsenergieverbrauch und Anzeichen chronisch unzureichender Erholung berücksichtigen;
• lang anhaltende aggressive Einschränkungen ohne fachliche Begleitung vermeiden;
• eine ausreichende Zufuhr von Calcium und Vitamin D sicherstellen, Supplemente aber nicht als Ersatz für Energie betrachten;
• bei wiederholten Stressverletzungen der Knochen, Störungen des Menstruationszyklus, vermindertem Libido, anhaltender Müdigkeit oder Leistungsabfall einen Sportmediziner und einen Sporternährungsberater aufsuchen.

Das ist keine individuelle medizinische Empfehlung. Besonders vorsichtig sollten Jugendliche, Sportler mit Stressfrakturen in der Vorgeschichte und Menschen mit Essstörungen sein.

SportinLux-Fazit

Die Arbeit von Dolan et al. bestätigt das bisherige Wissen, statt es umzustoßen. Bei stark reduzierter Energieverfügbarkeit verhinderte das Beibehalten von 1,5 g Protein pro Kilogramm Körpermasse weder die kurzfristige Unterdrückung eines Knochenaufbaumarkers noch die Verstärkung eines Teils der Zytokinreaktion auf die Belastung. Protein bleibt wichtig, gleicht aber nicht die gesamten physiologischen Kosten eines Energiemangels aus.

Was noch nicht belegt ist

• Es ist unbekannt, ob diese Veränderungen über Monate bestehen bleiben und zu einer Abnahme der Knochendichte führen.
• Es ist kein Schwellenwert der Energieverfügbarkeit festgelegt, der für alle Sportler gleichermaßen sicher ist.
• Unklar ist, wie weit sich die Ergebnisse auf Jugendliche, Spitzensportler und Menschen mit bereits bestehendem REDs übertragen lassen.
• Es lässt sich nicht bestimmen, welcher Teil der Reaktion auf den allgemeinen Energiemangel und welcher auf die geringere Verfügbarkeit von Kohlenhydraten zurückgeht.