EPA – Eicosapentaensäure

Der Kochguru Alfons Schuhbeck, bekannt aus zahlreichen TV-Kochsendungen und Talkshows, weist immer wieder auf die hohe gesundheitliche Bedeutung von Omega-3-Fettsäuren hin. Offensichtlich gibt es eine große Bandbreite von Wirkungen verschiedener Arten von Fettsäuren auf unseren Stoffwechsel und damit auch auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden. Die Bandbreite reicht von absoluter Verteufelung einer bestimmten Fettsäure bis zu unentbehrlich. Die Omega-3-Fettsäure mit dem fast unaussprechlichen Namen Eicosapentaensäure, kurz EPA genannt, gehört zu den unentbehrlichen Fettsäuren, die für unseren Stoffwechsel viele wichtige Funktionen wahrnimmt. Wie lassen sich diese scheinbaren Widersprüche erklären und wie sind die Zusammenhänge?

Woraus bestehen Fettsäuren und wie unterscheiden sie sich voneinander?

Ausgangspunkt für die natürliche oder künstliche Synthese von Fettsäuren sind sogenannte Carbonsäuren. Sie bestehen aus einer Aneinanderreihung von Kohlenstoffatomen (C), die jeweils mit einfacher Bindung aneinander gekettet sind, ähnlich wie Perlen auf einer Kette. An jedem Kohlenstoffatom hängen noch jeweils zwei Wasserstoffatome (H) außer an den beiden endständigen Kohlenstoffatomen. An dem einen Ende der Kette befindet sich typischerweise eine sogenannte Carboxygruppe (-COOH) und am anderen Ende ein zusätzliches Wasserstoffatom, das zusammen mit dem Kohlenstoff eine Methylgruppe (-CH3) bildet. Natürliche Fettsäuren weisen bis auf wenige Ausnahmen eine gerade Anzahl von C-Atomen auf.

Eine einfach oder mehrfach ungesättigte Fettsäure weist eine oder mehrere Doppelbindungen zwischen einem oder mehreren Kohlenstoffatomen innerhalb der Kette auf. Das bedeutet, dass an einem oder an mehreren Kohlenstoffatomen je ein Wasserstoffatom fehlt, so dass sich die betroffenen C-Atome mit ihrem benachbarten C-Atom mit einer Doppelbindung aneinander ketten. Biochemiker haben sich weltweit auf mehrere Namensgebungen für die Moleküle geeinigt, mit der sich einfach oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren hinsichtlich der Zahl ihrer Kohlenstoffatome und hinsichtlich ihrer Doppelbindung eindeutig beschreiben lassen.

Bei der Angabe von Inhaltsstoffen in Lebensmitteln taucht häufig der Begriff Omega-3-Fettsäuren oder Omega-6-Fettsäuren auf. Es handelt sich dabei um eine vereinbarte Nomenklatur, die den Ort der ersten Doppelbindung in einer ungesättigten Fettsäure angibt. Omega als letzter Buchstabe im griechischen Alphabet steht dabei als Synonym für das letzte C-Atom innerhalb der Kohlenstoffkette. Das bedeutet lediglich, dass vom Kohlenstoffatom am Ende der Kette gezählt wird, die der Carboxygruppe entgegengesetzt liegt. Omega-3-Fettsäuren weisen deshalb am dritten Kohlenstoffatom eine Doppelbindung zum nächsten C-Atom auf, während sich die erste Doppelbindung bei einer Omega-6-Fettsäure am sechsten Kohlenstoffatom befindet. Die volle Namensbezeichnung einer ungesättigten Fettsäure leitet sich auch aus der Gesamtzahl der Kohlenstoffatome ab, die die Kette bilden. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren sind Bestandteil der Membranen einer jeden Zelle und auch der Synapsen, mit deren Hilfe Signalübertragungen zwischen zwei Nerven stattfinden.

Was ist EPA und warum ist die mehrfach ungesättigte Omega-3-Fettsäure so wichtig für uns?

Die zwei griechischen Wortstämme „eicosa“ für zwanzig und „penta-en“ für fünffach, die sich in der Bezeichnung Eicosapentaensäure finden, zeigen, dass es sich um eine fünffach ungesättigte Fettsäure mit insgesamt 20 Kohlenstoffatomen handelt. Weil sich die erste Doppelbindung am dritten C-Atom befindet, gehört die Eicosapentaensäure zu den bioaktiven Omega-3 Fettsäuren. Sie wird von unserem Stoffwechsel für eine fast unüberschaubare Vielzahl von Stoffwechselvorgängen verwendet. Omega-3-Fettsäuren sind ein wichtiger Bestandteil der Membran, die eine Zelle umschließt und die den Zellkern und die Zellorganellen vom umgebenden Cytosol trennt. Die ungesättigten Fettsäuren spielen eine dabei eine wichtige Rolle beim notwendigen zellulären Stoffaustausch. Zudem dient die Eicosapentaensäure als Ausgangsstoff für die körpereigene Synthese einer fast unüberschaubaren Vielfalt an sogenannten Eicosanoiden.

Die Klasse der Eicosanoide verkörpert eine große Zahl verschiedener Gewebs- und Zellhormone wie Prostaglandine und andere Gewebshormone, die in nahezu jeder Körperzelle oder in jedem Gewebe außerhalb der Zellen vorhanden sein müssen. Gewebshormone werden entweder von speziellen Drüsen erzeugt und mit dem Blutstrom im Körper verteilt oder sie entstehen lokal direkt in den einzelnen Körperzellen. Sie sind deshalb nicht auf den Transport mit dem Blut angewiesen, sondern bleiben an Ort und Stelle. Gewebshormone sind Teil körperlicher Regelkreise, über die beispielsweise Blutdruck, Herzfrequenz, Blutgerinnung und viele Funktionen des Immunsystems gesteuert werden.

Eicosanoide sind auch als sogenannte Second Messenger an neuronalen Übertragungswegen beteiligt. Sie haben damit direkten Einfluss auf die Wirkung von psychisch wirksamen Botenstoffen (Neurotransmitter) wie Serotonin und Melatonin. Serotonin wirkt psychisch aufhellend und wird deshalb häufig als Glückshormon bezeichnet, während uns Melatonin quasi als Gegenspieler (Antagonist) des Serotonins nachts einen gesunden Schlaf ermöglicht. Die Omega-3-Fettsäure ist damit als „Rohstoff“ für unseren Stoffwechsel zur Steuerung der Körperfunktionen absolut unentbehrlich. Sie hat sogar Einfluss auf unser psychisches Befinden.

Bei Betrachtung der Eicosapentaensäure muss auch Docosahexaensäure (DHA) berücksichtigt werden

Im gleichen Atemzug wie die Eicosapentaensäure muss auch die Docosahexaensäure (DHA) erwähnt werden. Es handelt sich ebenfalls um eine Omega-3-Fettsäure, allerdings mit 22 C-Atomen und insgesamt 6 Doppelbindungen. Auch DHA dient dem Stoffwechsel als Ausgangsstoff für die Synthese vieler Gewebshormone, die vor allem in den Membranen der Nervenzellen – auch im Gehirn – wichtige Funktionen übernehmen. DHA und EPA ergänzen sich in ihren Funktionen als Vorstufen für Gewebshormone in unterschiedlichen Gewebszellen. Allerdings treten die beiden Omega-3-Fettsäuren bei ihrer Synthese auch als Konkurrenten auf.

Der menschliche Stoffwechsel kann beide Omega-3-Fettsäuren aus dem gleichen Ausgangsstoff, der essenziellen Omega-3-Fettsäure alpha-Linolensäure (ALA) synthetisieren. Allerdings wird nur ein geringer Teil der über die Nahrung zugeführten ALA zu EPA und DHA verstoffwechselt, weil dazu mehrere Stufen notwendig sind. Der größte Teil der beiden Omega-3-Fettsäuren muss mit der Nahrung aufgenommen oder mit Nahrungsergänzungsmitteln supplementiert werden.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) empfiehlt und genehmigt nach einer wissenschaftlichen Einschätzung der Wirkung von EPA und DHA auf den menschlichen Organismus folgende Aussagen: EPA und DHA tragen zur normalen Funktion des Herzens bei unter der Voraussetzung, dass dem Körper täglich 250 mg der ungesättigten Fettsäuren zugeführt werden.

Auch die positive Bedeutung von DHA für das menschliche Gehirn wurde 2010 von der EFSA bestätigt, so dass für Nahrungsergänzungsmittel die Health-Claim-Aussage erlaubt ist, dass DHA einen Beitrag zur Aufrechterhaltung der normalen Gehirnfunktionen leistet. In einer placebokontrollierten Doppelblindstudie der University of Western Australia wurde 1999 nachgewiesen, dass DHA – isoliert betrachtet – in der Lage ist, Blutdruck und Herzfrequenz zu senken. Diese Eigenschaften konnten in der Studie bei isolierter Betrachtung für EPA nicht bestätigt werden.

Omega-3-Fettsäuren interagieren mit Omega-6-Fettsäuren

Viele Menschen, die Wert auf eine gesunde und natürliche Ernährung legen, sind sich bewusst, dass mehrfach ungesättigte Fettsäuren positiven Einfluss auf unser Immunsystem, auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden haben. Allerdings lohnt es sich, Eigenschaften und Wirkung der Fettsäuren ein wenig differenzierter zu betrachten. Unter den mehrfach ungesättigten Fettsäuren spielen außer Omega-3-Fettsäuren auch Omega-6-Fettsäuren eine wichtige Rolle in unserem komplexen Stoffwechsel. Omega-6-Fettsäuren unterscheiden sich von den Omega-3-Säuren chemisch zunächst nur durch die Position der ersten Doppelbindung.

Sie befindet sich nicht am dritten, sondern erst am sechsten C-Atom, vom Ende der Methylgruppe aus gezählt. Die wichtigsten Omega-6-Fettsäuren sind Linolsäure, Gamma-Linolensäure und die Arachidonsäure. Linolsäure wird als essenziell eingestuft, weil unser Stoffwechselsystem nicht in der Lage ist, die Säure aus anderen Bausteinen zu synthetisieren. Sie dient unter anderem als Ausgangsstoff der körpereigenen Synthese der beiden Omega-6-Fettsäuren gamma-Linolensäure und Arachidonsäure und der Herstellung einer Vielzahl von Gewebshormonen.

Auch Omega-6-Fettsäuren sind wie die Omega-3-Fettsäuren wichtiger Bestandteil aller Zellmembranen und nehmen dort ähnliche Aufgaben wahr. Beide Gruppen von Fettsäuren werden zum Teil zu Gewebshormonen weiter verstoffwechselt, die eine Vielzahl von Stoffwechselprozessen und Körperfunktionen steuern. Die Gewebshormone, die aus Omega-3- oder aus Omega-6-Fettsäuren gebildet werden, unterscheiden sich in ihren Eigenschaften und Wirkungen. Vereinfacht ausgedrückt, wirken Eicosanoide, die aus EPA und DHA gebildet werden, eher entzündungshemmend, während die Gewebshormone, die aus der Arachidonsäure synthetisiert werden, meist als entzündungsfördernd eingestuft werden. Sie unterstützen das Immunsystem bei der Abwehr schädlicher Stoffe.

Auch der Einfluss der beiden Hormonsysteme auf Blutdruck und Herzfrequenz ist meist antagonistisch. Zudem steht die Synthese der Gewebshormone in Konkurrenz zueinander, weil bei den Umwandlungsprozessen beider Klassen von Gewebshormonen die gleichen Enzyme benötigt werden. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt ein Mengenverhältnis von Omega-6-Fettsäuren zu Omega-3-Fettsäuren von maximal 5:1. Demnach sollte dem Körper maximal die fünffache Menge an Omega-6- als an Omega-3-Fettsäuren zugeführt werden. Vielen Ernährungswissenschaftlern, Medizinern und Biochemikern erscheint das Verhältnis als viel zu hoch. Sie stimmen der Empfehlung der WHO zu, nach der ein maximales Verhältnis von 4:1, besser noch von 1:1 anzustreben ist, weil das der ursprünglichen, natürlichen Ernährung des Menschen von vor mehreren tausend Jahren entspräche.

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Wie viel EPA und DHA benötigen wir täglich und welche Lebensmittel sind gute Lieferanten?

Wie weiter oben ausgeführt ist neben der absolut konsumierten Menge an Omega-3-Fettsäuren auch das Verhältnis zwischen Omega-6- und Omega-3-Fettsäuren wichtig. Einig sind sich die Fachleute für Ernährungswissenschaften darin, dass in der vorherrschenden Zusammenstellung von Lebensmitteln meist ein deutliches Übergewicht der Omega-6-Fettsäuren zulasten der Omega-3-Fettsäuren zu verzeichnen ist. Meist liegt das Verhältnis der beiden Säuren bei 8:1 bis weit über 10:1 und weicht damit erheblich vom empfohlenen Wert von 5:1 bis 1:1 ab. Das liegt daran, dass Lebensmittel mit einem hohen Gehalt an Omega-6-Fettsäuren weiter verbreitet sind als solche mit hohem Gehalt an Omega-3-Fettsäuren. Das bedeutet aber auch im Umkehrschluss, dass es in vielen Fällen bereits ausreicht, Nahrungsmittel mit hohem Omega-6-Gehalt ein wenig zu reduzieren, um das Verhältnis Omega-6 zu Omega-3 zu verbessern.

Verbindliche und differenzierte Empfehlungen über die anzustrebenden Verzehrmengen wurden bisher weder von der DEG noch von der EU ausgesprochen. Lediglich die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat einen Richtwert veröffentlicht. Danach liegt der tägliche Bedarf an den beiden wichtigsten Omega-3-Fettsäuren für gesunde Erwachsene bei zusammengenommen 250 Milligramm. Um auf möglichst unkomplizierte Art einem Mangel an Omega-3-Fettsäuren zu entgehen, empfehlen viele Ernährungsfachleute, ein bis zweimal pro Woche schmackhaften, möglichst wild aufgewachsenen, Kaltwasserfisch in den Speiseplan zu integrieren.

Ausgesprochen reich an Omega-6-Säuren sind beispielsweise Distelöl, Walnüsse und Walnussöl sowie Öl aus Sonnenblumenkernen. Auch fettes Fleisch und Süßigkeiten tragen zur Versorgung mit Omega-6-Fettsäuren maßgeblich bei. Es gibt aber auch natürlich belassene Lebensmittel mit außerordentlich hohem Gehalt an EPA und DHA. Es sind dies vor allem Kaltwasserfische wie Hering, Makrele, Aal und Lachs. Sehr gute Lieferanten der beiden Säuren sind auch Haifischöl, Heringsöl. Es handelt sich dabei um eine Direktversorgung, so dass der Stoffwechsel nicht erst andere mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie die alpha-Linolensäure verstoffwechseln muss, um aus den Stoffwechselprodukten EPA und DHA zu synthetisieren. Meist enthalten pflanzliche Lieferanten von Omega-3-Fettsäuren wie Lein- und Rapsöl die essenzielle alpha-Linolensäure, die erst weiter verstoffwechselt werden muss.

Wie lässt sich die Versorgung mit Omega-3-Fettsäuren zukünftig ökologisch verträglich sichern?

Die Empfehlung, ein- bis zweimal wöchentlich möglichst wild aufgewachsenen Kaltwasserfisch auf den Tisch zu bringen, ist zwar einfach auszusprechen, stößt aber auf ökologische Grenzen. Je mehr Menschen der Empfehlung folgen, desto stärker treten Überfischung und weitere Probleme des Meeres-Ökosystems zutage. Angesichts der zu erwartenden Problematik hilft die Überlegung, wo die beiden begehrtesten Omega-3-Fettsäuren des Fisches ihren Ursprung haben. Es ist nämlich keineswegs so, dass die Fische in der Lage sind, die Fettsäuren selbst zu synthetisieren, sondern es handelt sich um ein Produkt bestimmter Mikroalgen, die von den Fischen gefressen werden. Die Fische isolieren die wichtigsten Fettsäuren und speichern sie, um sie bei Bedarf für den eigenen Stoffwechsel verwerten zu können. Die marinen Mikroalgen Schizochytrium und Ulkenia sind die bekanntesten Arten, die EPA und DHA synthetisieren können und die unterste Sprosse der Nahrungskette bilden.

Seit der Jahrtausendwende haben mehrere Unternehmen das Potenzial erkannt, das die Algen für die menschliche Ernährung bieten. Die Firmen haben sich erfolgreich der Algenzüchtung und der Produktion der beiden Omega-3-Fettsäuren EPA und DHA gewidmet. Eine erste Zulassung von Algenöl aus der Mikroalge Schizochytrium als Novel Food erfolgte durch die EU-Kommission 2003. Erweiterte Zulassungen erfolgten am 21.10.2009 . Das Algenöl wird mittlerweile als Lebensmittelzusatz beispielsweise in Backwaren, Milcherzeugnissen, nichtalkoholischen Getränken und vielen weiteren Produkten verwendet, muss aber als solches klar gekennzeichnet sein.

Ein weiterer Ansatz, um die begehrten Omega-3-Fettsäuren ohne Störung der Meeresökologie zu erhalten, geht ein Projekt in der Pflanzenforschung. In den Mikroalgen wurden zunächst die Gene identifiziert, die für die Produktion der Omega-3-Fettsäuren zuständig sind. In weiteren Schritten wurden diese Gene mit Hilfe des Bakteriums Agrobacterium tumefaciens in das Genom der Pflanze Leindotter (Camelina sativa) übertragen. Der Leindotter konnte somit tatsächlich zur Produktion von Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure befähigt werden. Die Verantwortlichen des Projektes hoffen, das Verfahren innerhalb von etwa 10 Jahren zur Marktreife zu bringen.