Stoffwechsel der Frau – 8 wesentliche Unterschiede zwischen Mann und Frau

Eine zentrale der Funktionen des Stoffwechsels im menschlichen Körper ist die Energiebereitstellung von Energie für den Organismus. Diese wird sowohl für das Gehirn, als auch die Kontraktion der Muskulatur und diverse Biosynthesen und Transportvorgänge benötigt. Hauptsächlich wird die benötigte Energie durch hydrolytische Spaltung von ATP (Adenosintriphosphat) in ADP (Adenosintriphosphat) und P (Phosphat) in unserem Körper freigesetzt (9).

Unter körperlicher Belastung steigt der Energiebedarf je nach Intensität und Dauer der Aktivität. Das gespeicherte ATP ist allerdings bereits nach einigen Sekunden verbraucht, sodass der Körper es wieder erneuern muss. Dies geschieht größtenteils durch schrittweise Oxidation von Glukose und freien Fettsäuren.

Ein wesentlich kleinerer Teil (2-5%) wird auch durch die Oxidation von Aminosäuren (Eiweißen) gewonnen. Bei intensiveren und längeren Belastungen, bei denen die Kohlenhydrate verbraucht werden, können höhere Werte (5-15%) gemessen werden. Die Proteine werden vorrangig für den Aufbau von Zellbestandteilen und Enzymen benötigt.

Zu erwähnen ist an der Stelle, dass das Gehirn vorrangig Glukose verarbeitet. Aus diesem Grund ist eine adäquate Glukosekonzentration im Blut erforderlich, um einen Ermüdungszustand zu vermeiden.

Der Respiratorische Quotient

Um den Anteil der Substrate zu messen, die während der körperlichen Aktivität verstoffwechselt werden, bedient man sich in der Spiroergometrie dem respiratorischen Quotienten. Der Respiratorische Quotient ist das Verhältnis von ausgeatmeter Kohlenstoffdioxidmenge (VCO2) und eingeatmeter Sauerstoffmenge (VO2) (11).

Im Stoffwechsel wird bei der Verwertung von einem Mol Glukose 6 Mol Sauerstoff benötigt und 6 Mol Kohlenstoffdioxid wieder abgegeben. Somit beträgt der respiratorische Quotient von Kohlenhydraten 1. Bei dem Stoffwechsel von Fetten und Proteinen wird mehr Sauerstoff benötigt. Der Respiratorische Quotient von Fetten liegt bei 0,7 und der von Proteinen bei 0,81.

Da für die muskulären Arbeit überwiegend Kohlenhydrate und Fette verwertet werden, vernachlässigt man für die Berechnung des Respiratorischen Quotienten den Eiweißanteil. Somit wird mit dem Respiratorischen Quotienten das Verhältnis von Fett und Kohlenhydraten im Stoffwechsel erfasst (9).

Stoffwechsel der Frau – 8 Unterschiede zwischen Mann und Frau

1. Frauen verbrennen mehr Fette während körperlicher Belastung als Männer

Durch Ausdauertraining können die Aktivitäten der Enzyme, die bei der Fettsäureoxidation und im Citratzyklus beteiligt sind, angeregt werden. Somit ist es Ausdauersportlern möglich, während körperlicher Arbeit mehr freie Fettsäuren zu verbrauchen als es untrainierte Personen können.

Bei Frauen wurde während körperlicher Belastung ein niedrigerer Respiratorische Quotient im Vergleich zu ähnlich trainierten Männern gemessen (13). Je geringer der Respiratorische Quotient, desto mehr freie Fettsäuren werden für die Energiebereitstellung genutzt. Dementsprechend nutzen Frauen während körperlicher Belastung prozentual mehr Fette als Männer. Dies zeigt sich vor allem in Ultra Langdistanzen und in Bergläufen, in denen Frauen den Belastungen länger standhalten.

Gründe dafür können die Unterschiede in der Muskulatur von Männern und Frauen sein. Die aeroben Typ 1 Muskelfasern sind effizienter in der Fettverbrennung. Bei Frauen sind diese Muskelfasern länger.

Der Stoffwechsel der Frau wird ebenfalls durch die weiblichen Sexualhormone beeinflusst. Der Östrogenspiegel der Frau ist höher als der des Mannes. Östrogen sorgt bei natürlich menstruierenden Frauen dafür, dass die Beta-Oxidation in den Mitochondrien effektiver abläuft (4). Somit werden mehr Fette für die Energiegewinnung genutzt.

Des Weiteren ist die Körperkomposition bei Frauen und Männern unterschiedlich. Wie bereits im Beitrag zu der Anatomie der Frau erwähnt, besitzen Frauen weniger Muskulatur und mehr Fettmasse im Vergleich zum Mann. Die größeren intramuskulären Triglyceridspeicher der Frauen können stärker für die Energiegewinnung herangezogen werden.

2. Frauen verbrauchen weniger Kohlenhydrate während körperlicher Belastung als Männer

Kohlenhydrate dienen im Stoffwechsel als wichtiger Energielieferant während körperlicher Belastung, vor allem bei intensiven Belastungen. Frauen gewinnen während körperlicher Belastung prozentual mehr Energie aus den Fetten und weniger aus Kohlenhydraten als Männer (13).

Ein größerer Anteil des in der Leber gespeicherten Glykogens wird vom Körper der Frau zurückgehalten. Das Hormon Östrogen ist bei Frauen dafür verantwortlich. Damit ist der Anteil an Kohlenhydraten, die für die Energiegewinnung genutzt werden kann, bei Frauen geringer als bei Männern (3).

Ein Nachteil, wenn Frauen weniger auf ihre Kohlenhydrate zugreifen können, besteht darin, dass sie intensiven Belastungen nicht so lange standhalten können. Dies zeigt sich vor allem in der Lutealphase des Menstruationszyklus (Phase vor Einsetzen der Periode) im Vergleich zur frühen Follikelphase (Phase ab Einsetzen der Menstruation). In einer Studie von Campbell et al. erreichten die Frauen eine 13% bessere Leistung in der Follikelphase als in der Lutealphase (2).

3. Bei Frauen ist das Carboloading vor dem Wettkampf weniger effektiv als für Männer

Beim Carboloading wird versucht drei bis vier Tage vor dem Wettkampf durch erhöhte Kohlenhydratzufuhr die Glykogenspeicher aufzufüllen. Es zeigt sich, dass Frauen vergleichsweise mehr Kohlenhydrate und mehr Gesamtkalorien aufnehmen müssen, um den gleichen Effekt zu erzielen, wie Männer (17).

4. Frauen profitieren mehr von der Zugabe von Kohlenhydraten während des Trainings als Männer

Die Aufnahme von Kohlenhydraten während der Belastung führt zu ihrer vermehrten Nutzung als Energielieferant. Auch bei Frauen erhöht sich damit der Anteil der für den Stoffwechsel genutzten Kohlenhydrate.

In der Studie von Campbell et al. wurde im zweiten Versuch anstelle von Wasser eine 6%ige Kohlenhydratlösung als Hydrationsgetränk verabreicht. Die Frauen zeigten in der Follikelphase unter Einnahme der Zuckerlösung eine um 19% höhere Leistung als bei dem Vergleichstest ohne Kohlenhydrate. In der Lutealphase steigerten sie die Leistung sogar um 26% (2). In der Vergleichsstudie der Autoren erhöhten die Männer ihre Leistung nur um 7%.

Somit zeigt sich bei Frauen eine höhere Kapazität zur Nutzung von Glukose im Blutplasma. Der Grund dafür könnte die höhere Insulinsensitivität der Skelettmuskulatur der Frau sein (8). Eine höhere Insulinsensitivität bedeutet, dass mehr Glukose vom Gewebe aufgenommen werden kann.

Die in der Studie größere Steigerung in der Lutealphase kann auf die weiblichen Sexualhormone zurückgeführt werden. Östrogen sorgt dafür, dass Frauen weniger stark auf die Kohlenhydratspeicher zugreifen können. Bei einer Kohlenhydratzufuhr während des Trainings kann der Körper auf die im Blut zirkulierende Glukose zugreifen und die Leistungseinbußen gegenüber der Follikelphase sogar ausgleichen (10).

5. Frauen verbrennen weniger Fette nach der körperlichen Aktivität als Männer

Interessanterweise verbrauchen Männer in der Erholungsphase mehr Fette als Frauen (6). Auch wenn Frauen während sportlicher Aktivität mehr Fette als Energielieferant nutzen als Männer, ist nach der Trainingseinheit die Fettverbrennung bei Männern stärker und hält sogar länger an. Der Nachverbrennungseffekt von Fetten nach dem Training beträgt bei Frauen 3 Stunden. Bei Männern kann die Zeit der Fettverbrennung sogar bis zu 21 Stunden anhalten.

Man geht davon aus, dass bei Männern durch den höheren Verbrauch von Kohlenhydraten der Stoffwechsel von Fetten stärker angeregt wird, um ihre höheren Verluste an Glykogen wieder aufzufüllen. Des Weitere wurde in einer Studie bei Männern eine höhere Ausschüttung des Wachstumshormon Somatropin, welches die Fettverbrennung anregt, als Reaktion auf körperliche Aktivität gemessen (6).

Leider scheint das der Grund zu sein, warum Frauen weniger erfolgreich darin sind, durch Training ihre Fettspeicher zu reduzieren. Um den Fettanteil im Körper einer Frau zu reduzieren, sind demnach Trainingseinheiten mit höheren Intensitäten erforderlich, in denen mehr Kohlenhydrate verstoffwechselt werden.

6. Frauen brauchen einen größeren Stimulus für die Proteinsynthese als Männer

Auch während des Trainings werden im geringem Ausmaß auch Aminosäuren für den Aufbau von Zellbestandteilen benötigt. Im Gegensatz zu den Kohlenhydraten und den Fetten besitzt der Körper allerdings keine Speichermöglichkeit für Aminosäuren. Daher kann es bei körperlicher Belastung zu einer Erschöpfung des Aminosäurepools kommen. Um diesen Verlust kurzfristig wieder auszugleichen, beginnt der Körper eigene Muskeleiweiße abzubauen (9).

Nach dem Sport ist es daher wichtig, diesen Verlust von Muskelmasse entgegenzuwirken. Dazu müssen mit der Nahrung vor allem die essentiellen Aminosäuren aufgenommen werden, weil der Körper sie nicht selbst synthetisieren kann. Dazu zählen unter anderem Valin, Leucin, Isoleucin, Lysin und Tryptophan. Von daher ist eine Aufnahme von Proteinen insbesondere nach dem Training von großer Bedeutung.

Vor allen wird die Synthese von neuem Muskelgewebe durch Krafttraining angeregt. Dieser Effekt hält mehrere Stunden danach an. Eine Nahrungsaufnahme in diesem anabolen Zeitfenster potenziert den Effekt und ist effektiver für die Stimulation des Muskelaufbaus, als die Nahrungsaufnahme ohne vorheriges Krafttraining (15).

Beim Muskelaufbau spielt die Proteinkinase mTOR eine entscheidende Rolle für die Muskel-Protein-Synthese. Der Botenstoff wird durch Maximalkrafttraining, also beim Training mit schweren Gewichten und niedrigen Wiederholungszahlen, freigesetzt. Ebenfalls wird die Proteinkinase mTOR durch die Aminosäure Leucin und dem Geschlechtshormon Östrogen getriggert, dem Körper das Muskelwachstum zu signalisieren (14,18).

Bei der Aufnahme einer gleichen Menge an Proteinen nach dem Krafttraining wird bei Frauen weniger mTOR freigesetzt als bei Männern (14). Östrogen kann nur seine anabolen Wirkungen entfalten, solange es nicht durch seinen Gegenspieler Progesteron, gehemmt wird. Aus diesem Grund benötigen Frauen mehr Leucin und damit mehr Proteine nach dem Training, um die gleiche anabole Wirkung von Maximalkrafttraining zu erzielen wie Männer.

7. Die Wechseljahre der Frau erhöhen den Muskelabbau

Mit den Wechseljahren verringert sich bei der Frau die Produktion der Hormone. Das hat zur Folge, dass vor allem die im Stoffwechsel für den Muskelaufbau wichtige anabole Wirkung des Östrogens verloren geht.

Bereits in der Peri-Menopause, also die fünf Jahre vor Aussetzen der Periode, nehmen die Hormonspiegel ab. Um die gleichen Erfolge im Training und im Muskelaufbau zu erzielen, wie in den Jahren zuvor, muss bei den Trainingseinheiten ein stärkerer Reiz ausgelöst werden. Auch die Proteinaufnahme nach dem Training sollte erhöht werden, um dem Muskelabbau entgegenzuwirken (7).

8. Die Wechseljahre der Frau verändern den Stoffwechsel

Frauen zeigen vor den Wechseljahren eine höhere Insulinsensitivität als Männer. Mit den Wechseljahren kommt es bei Frauen zu einer Abnahme des Östrogenspiegels und dadurch zu einer Abnahme der Insulinsensitivität. Diese kann bis hin zu einer Insulinresistenz führen (8). Insulin wird benötigt, damit Glukose von den Muskelzellen aufgenommen werden kann. Man spricht in den Wechseljahren davon, dass sich der Stoffwechsel verlangsamt.

Eine niedrigere Insulinsensitivität führt dazu, dass weniger Kohlenhydrate von der Muskulatur für den Energiestoffwechsel aufgenommen werden können. Der Glukosespiegel im Blut bleibt erhöht und die überschüssige Glukose wird schlussendlich als Fett eingelagert.

Im Alter sollten Frauen daher stärker auf ihre Ernährung achten. Vor allem sollten eher Kohlenhydrate mit einem geringeren glykämischen Index und mehr Proteine auf dem Tagesplan stehen. Der höhere Blutzuckerspiegel im Alter führt bei Frauen häufiger zu einer Gewichtszunahme und einem höheren Risiko an Diabetes und Bluthochdruck zu erkranken, als noch vor den Wechseljahren.

Auch im Training sollten vermehrt High Intensity Einheiten eingebaut werden. Intervall-Trainingseinheiten oberhalb der anaeroben Schwelle sorgen dafür, dass vermehrt Kohlenhydrate verbraucht werden und somit der Glukosespiegel im Blut sinkt.