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Schutz aus der Nahrung
Welche Patienten profitieren von Immunonutrition?
Ernährungsstatus und Immunsystem
Interaktionen zwischen dem Immunsystem und dem Ernährungszustand wurden bereits früh in Bezug auf die Infektabwehr erforscht [1]. Aktuellere Studien beschäftigen sich vermehrt mit den Wirkungen einzelner Nahrungsmittelinhaltsstoffe auf das Immunsystem [2 – 5]. In gesundem Zustand ermöglicht eine ausgewogene, mit vielen verschiedenen Nahrungsmitteln zusammengesetzte Ernährung die optimale Grundlage für die Bildung und Funktion immunrelevanter Mediatoren wie Immunglobulinen, Interleukinen und Lymphokinen [6]. Dies gilt insbesondere für eiweißreiche Lebensmittel (Fleisch, Fisch, Ei, Milch und Milchprodukte, Hülsenfrüchte) zur Nukleinsäuresynthese sowie für Vitamine, Mineralstoffe und Kohlenhydrate in Obst, Gemüse und Getreide zur Bildung wichtiger Cofaktoren [7]. Extreme Belastungen für den Organismus z. B. im Rahmen von Traumata, Operationen oder Verbrennungen bedürfen gegebenenfalls einer zusätzlichen immunonutritiven Unterstützung. So erhöhen akute inflammatorische Prozesse den Bedarf an spezifischen Aminosäuren wie Arginin oder Glutamin und an ω-3-Fettsäuren, die ihrerseits Reparaturmechanismen unterstützen [8]. Entsprechende immunmodulierende Substanzen können dazu beitragen, das immunologische Reaktionsmuster zu dämpfen und die postakute Immunsuppression zu minimieren [9].
Sowohl Mangel- und Unterernährung als auch Fehl- und Überernährung verringern die Antigenpräsentation, die Proliferation und die Differenzierung lymphatischer und nicht-lymphatischer Zellen und reduzieren die phagozytische und zytolytische Kapazität der entsprechenden Immunzellen [6]. Umgekehrt führen viele Erkrankungen im Rahmen pathophysiologischer Reaktionen zur Verschlechterung des Ernährungsstatus. Maßgeblich beteiligt an dieser Interaktion von Immunreaktion und Nährstoffmetabolismus sind der Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) und verschiedene Zytokine. Neben der Entstehung von Fieber und Appetitlosigkeit sind diese Zytokine auch an der Ausprägung einer katabolen Stoffwechsellage beteiligt. Dabei kommt es neben dem vermehrten Abbau von Glucose und Fettsäuren auch zum Verlust essenzieller Proteine. Bei bereits geschwächten Patienten kann diese immunologisch bedingte Katabolie zu einer Mangelernährung führen. Wird sie nicht durch eine gezielte Zufuhrsteigerung kompensiert, kann diese Mangelernährung die Prognose des individuellen Patienten nachhaltig verschlechtern [10].
Konzept der Immunonutrition
Über das Produkt „Impact®“ als eine vollbilanzierte, modifizierte Sondennahrung mit Arginin, ω-3-Fettsäuren und Nukleotiden wurde die Immunonutrition im Jahr 2003 in Deutschland als Marketingbegriff eingeführt. Indikationen dieses Produktes waren Polytraumata, große Wundflächen und die postoperative Ernährung [11]. Unterstützt wurde dieses Konzept durch neue Erkenntnisse über das sogenannte „Postaggressionssyndrom“ nach schweren Operationen und entzündlichen Prozessen. Das Postaggressionssyndrom ist gekennzeichnet durch hohe Protein- und Stickstoffverluste, zunehmende Insulin-Resistenz, eine sich verschlechternde Glucose-Verwertung und eine gesteigerte Lipolyse [8, 9]. Im weiteren Verlauf des Postaggressionssyndroms kommt es auch zu einer pathophysiologischen Immunsuppression [6], die in Form eines hyperinflammatorischen Entzündungsgeschehens eskalieren kann (systemic inflammatory response syndrome, SIRS) [12]. Gerade auch bei SIRS-Patienten kann die Immunonutrition zur Prognoseverbesserung beitragen [9, 11, 13].
Inzwischen findet sich die Empfehlung zur immunonutritiven Ernährung mit Arginin, Antioxidanzien, Glutamin und ω-3-Fettsäuren auch in den Leitlinien der deutschen, europäischen und amerikanischen ernährungsmedizinischen Fachgesellschaften; empfohlen wird die Immunonutrition darin für onkologische Patienten, kritisch Kranke, Konzepte der perioperativen Ernährung sowie bei einigen spezifischen Indikationen [14 – 17] (siehe Tab. 1).
| guter Ernährungszustand (z. B. NRS > 3) | Mangelernährung (z. B. NRS < 3) | |
|---|---|---|
| präoperativ | Immunonutrition über fünf bis sieben Tage | orale oder enterale Ernährung über zehn bis 14 TageImmunonutrition über fünf bis sieben Tage |
| postoperativ | Start Ernährung innerhalb von 24 StundenErnährungssupport1, wenn vollständiger Nahrungsaufbau nicht innerhalb von fünf Tagen möglich | Start Ernährung innerhalb von 24 StundenErnährungssupport1 bis zum vollständigen NahrungsaufbauImmunonutrition über fünf bis sieben Tage |
1 Ernährungssupport: Bereitstellung von Nahrung über orale, enterale oder parenterale Ernährung sowie Begleittherapien zur Förderung von Nahrungsaufnahme, Nährstoffresorption oder Stoffwechsel [57]
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Immunmodulierende Substanzen
Bis heute existiert keine einheitliche Definition für den Begriff der Immunonutrition. Grundsätzlich wird unter der immunonutritiven Wirkung die positive Beeinflussung der mukosalen Barrierefunktion im Darm, der zellulären Immunfunktion und der lokalen wie systemischen Inflammation verstanden [9] (siehe Abb. 1). Die Beurteilung von Studien zur immunmodulierenden Wirksamkeit einzelner Substanzen ist aus zwei Gründen sehr schwierig: Einerseits wurden zahlreiche Studien zur Immunonutrition bei Patienten mit unterschiedlichen Grunderkrankungen durchgeführt, bei denen auch die pathophysiologische Beeinflussung des Immunsystems jeweils unterschiedlich ist. Andererseits unterscheiden sich die eingesetzten Supplemente teilweise erheblich hinsichtlich Zusammensetzung, Dosierung, Applikationsformen oder Therapiedauer [9, 18]. Daraus ergibt sich zwangsläufig eine widersprüchliche Studienlage, die auch durch die Erstellung von Metaanalysen nicht übersichtlicher wird, da die Zusammenfassung derartig heterogener Studien wenig subgruppenspezifische Evidenz liefern kann. Unabhängig davon wurden die meisten Studien jedoch mit Supplementen durchgeführt, die Arginin, Antioxidanzien, Glutamin und ω-3-Fettsäuren enthielten.
Abb. 1: Grundsätzliche Ziele der Immunonutrition
Arginin.
Arginin als semiessenzielle Aminosäure dient als Quelle für die Stickstoffmonoxid(NO)-Synthese und ist an zahlreichen immunologisch relevanten Prozessen beteiligt (Tab. 2). Bei Traumata und Infektionen ist die endogene Synthese von Arginin reduziert [9]. Für die Arginin-Supplementation konnte in einer Metaanalyse gezeigt werden, dass durch diese Art der Immunonutrition positive Effekte auf die gestörten Endothelfunktionen möglich sind [19] und es bei chirurgischen Patienten zu einer verbesserten Wundheilung kommt [20]. Nach wie vor umstritten ist die Arginin-Supplementation im Bereich der Intensivmedizin, da die Bedeutung von Arginin besonders innerhalb der komplexen Pathophysiologie der Sepsis noch nicht vollständig verstanden ist [21, 22]. Die aktuellen Leitlinien empfehlen einzig bei Patienten mit einer leichten Sepsis die enterale Arginin-Supplementation [23]. Der Einsatz bei chirurgischen Hochrisikopatienten, in der Behandlung von mangelernährten Patienten in der Chirurgie sowie bei Patienten mit großen Tumoroperationen könnte ebenfalls prognostische Vorteile bringen; diese sind aber bislang nicht ausreichend belegt [11, 24].
| Arginin | gesteigerte T-Zell-Aktivierung im Rahmen einer effektiven Immunantwortvermehrte Bildung und Aktivitätssteigerung von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) und lymphokinaktivierten Killerzellen (LAK-Zellen)erhöhte Zytokin-Spiegel im Blutgesteigerte NO-Produktionbeschleunigte Wundheilung durch Steigerung der Kollagen-Synthesevermehrte Sekretion anaboler Hormone wie Prolaktin oder IGF-1 |
| Glutamin | gesteigerte T-Zell-Aktivierung im Rahmen einer effektiven Immunantwortgesteigerte Differenzierung von B-Lymphozyten und vermehrte Antikörper-Bildunggesteigerte Aktivität von Makrophagen und neutrophilen Granulozytenvermehrte Zytokin-ProduktionStärkung der intestinalen Mucosa-Barriere, dadurch reduzierte bakterielle Translokation vom Darm ins Blutbevorzugtes Energiesubstrat für Zellen mit hoher proliferativer AktivitätPräkursor für das Antioxidans Gluthation (Scavenger für Sauerstoff-Radikale) |
| ω-3-Fettsäuren | Suppression der T-Zell-AktivitätHemmung der Aktivität von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) und lymphokinaktivierten Killerzellen (LAK-Zellen)reduzierte Mobilität von neutrophilen Granulozyten und MonozytenHemmung der Bildung proinflammatorischer EicosanoidePräkursor antiinflammatorischer Resolvine |
Antioxidanzien. Bei kritisch kranken Patienten liegt ein massives Ungleichgewicht zwischen der vermehrten Bildung und der verminderten Inaktivierung reaktiver Sauerstoffspezies vor [25]. Deren Inaktivierung kann über Substrate wie die Gluthation-Peroxidase mit den Co-Faktoren Eisen, Mangan, Selen und Zink erfolgen; außerdem kann dazu ein erhöhter Bedarf an Selen, Vitamin C und Vitamin E bestehen [26]. Da diese Spurenelemente im Rahmen der inflammatorischen Reaktion im kranken Körper verknappt werden, wird die Supplementation von Protein und Mikronährstoffen in den Leitlinien für die Klinische Ernährung in der Chirurgie ebenso empfohlen [11] wie bei Patienten mit parenteraler Ernährung [27]. Durch diese Immunonutrition können die Beatmungszeit und die Liegedauer postoperativer Patienten verkürzt werden [28]. Auch die gezielte Selen-Supplementation kann die Letalität bei bestimmten Patientenkollektiven um bis zu einem Drittel reduzieren [29].
Glutamin. Das semiessenzielle Glutamin spielt in der Immunreaktion des Körpers ebenfalls eine wichtige Rolle, insbesondere bei der Aufrechterhaltung der intestinalen Mukosabarriere, die der Abwehr einer bakteriellen Translokation aus dem Darm ins Blut dient (siehe Tabelle 2). Da das Glutamin im kranken Organismus unter Stressstoffwechsel vermehrt verbraucht wird, könnte die exogene Glutamin-Zufuhr zur Sepsisprävention sinnvoll sein [30 – 35]. Klinische Studien konnten durch Glutamin-Supplementation bei kritisch Kranken, chirurgischen Patienten und nach Knochenmarktransplantationen eine Hemmung der intestinalen Mukosaatrophien sowie eine reduzierte Letalität zeigen [35 – 37].
Im Rahmen postoperativer Ernährungskonzepte verringerte die intravenöse Glutamin-Gabe die Rate postoperativer Infektionen und führte so zu einer Verkürzung der Krankenhausverweildauer [38]. Auch die im Postaggressionsstoffwechsel auftretende Glucosetoleranzstörung kann durch Glutamin verbessert und die Komplikationsrate bei Intensivpatienten gesenkt werden [39, 40]. Daher finden sich in allen Leitlinien der nationalen und internationalen Ernährungsfachgesellschaften eindeutige Empfehlungen für den Einsatz einer parenteralen Glutamin-Supplementation insbesondere für parenteral ernährte, chirurgische Patienten und für kritisch Kranke [41]. Nicht sinnvoll ist jedoch die supplementative Anhebung des bei kritisch Kranken pathophysiologisch erniedrigten Glutamin-Plasmaspiegels auf den Normwert von Gesunden, da dies mit einer erhöhten Letalität einhergeht [38].
ω-3-Fettsäuren.
ω-3-Fettsäuren wie Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA) wirken antagonistisch auf die Bildung proinflammatorischer Eicosanoide, indem sie deren pathophysiologisch erhöhte Synthese hin zum Aufbau von weniger inflammatorisch wirksamen Eicosanoiden der 3er Serie verschieben [6, 11] (siehe Tab. 3). Sowohl bei enteraler als auch bei parenteraler Gabe sind die Vorteile der ω-3-Fettsäuren lange bekannt und werden u. a. bei kritisch Kranken angewendet [42 – 44]. So empfehlen auch die aktuellen Leitlinien die Gabe von ω-3-Fettsäuren bei chirurgischen Patienten und im Rahmen einer längerfristigen parenteralen Ernährung [12, 45]. Chirurgische Patienten sowie Patienten auf der Intensivstation hatten durch optimal auf das Körpergewicht abgestimmte Dosierungen signifikant niedrigere Infektionsraten und eine insgesamt verkürzte Krankenhaus- bzw. Intensivverweildauer [46, 47]. Durch enteral verabreichte Dosen von Eicosapentaensäure und Glutamin konnte die Lungenfunktion verbessert und die Beatmungsdauer und Verweildauer auf der Intensivstation verkürzt werden [42]. Weiterhin kontrovers jedoch sind die Studienergebnisse z. B. bei Patienten mit schwerer Sepsis [48, 49]. Der Zusammenhang zwischen nutritiv zugeführten ω-3-Fettsäuren und der Bildung antiinflammatorischer Mediatoren ist zur Zeit Gegenstand umfangreicher Forschungen [50].
| Substanz | Produktbeispiele | Dosierung1 |
|---|---|---|
| Arginin | Nutriflex® Lipid peri | 6,3 g/d |
| Olimel® peri | 7,4 g/d | |
| Nutriflex® Omega plus | 7,8 g/d | |
| Nutriflex® Omega spezial | 9,9 g/d | |
| SmofKabiven® peripher | 11,4 g/d | |
| Glamin® | 14,2 g/d | |
| Impact® | 19,5 g/d | |
| in Studien | 6,3 – 40 g/d | |
| Leitlinienempfehlungen3 | bei bestimmten Indikationen empfohlen, keine Dosisangaben | |
| Glutamin | Glamin® | 25,2 g/d |
| in Studien | 15 – 37 g/d | |
| Leitlinienempfehlungen3 | bei bestimmten Indikationen empfohlen, keine Dosisangaben | |
| ω-3-Fettsäurenbzw. Fischöl | Omegaven® | 4,2 g/d (EPA) + 4,6 g/d (DHA) |
| Impact® | 5 g/d (ω-3-Fettsäuren2) | |
| Nutriflex® Omega spezial | 10,5 g/d (ω-3-Fettsäuren2) | |
| Nutriflex® Omega plus | 12 g/d (ω-3-Fettsäuren2) | |
| SmofKabiven® peripher | 12,6 g/d (Fischöl2) | |
| SMOFlipid® | 22,5 g/d (Fischöl2) | |
| in Studien | 10 g/d (Fischöl)7,5 – 14 g/d (ω-3-Fettsäuren2)2 – 10 g/d (EPA bzw. DHA) | |
| Leitlinienempfehlungen3 | bei bestimmten Indikationen empfohlen, keine Dosisangaben | |
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1 maximale Tagesdosis, berechnet für einen Patienten mit 75 kg Körpergewicht
2 nicht näher spezifiziert
3 Deutsche Gesellschaft für Ernährungsmedizin (DGEM), European Society for Clinical Nutrition and Metabolism (ESPEN)
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Pharmakonutrition
Die aktuellen Entwicklungen in der Ernährungsmedizin gehen von der bisher bekannten und hier beschriebenen, unspezifisch-immunmodulierenden Wirkung von Nahrungsbestandteilen hin zu einer spezifischen Anwendung, für die der Begriff „Pharmakonutrition“ geprägt wurde [51], wobei es zur Überschneidung von Pharmakologie und Ernährung kommt. Dabei werden einzelne Nahrungsbestandteile in definierten Dosierungen und bei definierten Indikationen angewendet, um einen therapeutischen Effekt zu erzielen. Beispiele hierfür sind die Arginin-Gabe bei Sepsis, die Glutamin-Gabe bei Brandverletzungen oder die Anwendung von ω-3-Fettsäuren bei Morbus Crohn, Colitis ulcerosa oder rheumatoider Arthritis [18, 52].
Fazit
- Gesicherte Indikationen für Immunonutrition [9]:
– Glutamin-angereicherte enterale Ernährung bei Verbrennungs- und Traumapatienten
– mit ω-3-Fettsäuren, Arginin und Nukleotiden angereicherte Nahrung perioperativ bei Patienten mit onkologisch-viszeralchirurgischen Eingriffen,
- Kritisch kranke Patienten profitieren nicht von einer Anreicherung der enteralen Nahrung mit ω-3-Fettsäuren, Arginin und Nukleotiden [9].
- Die klinische Aussagekraft der vorliegenden Metaanalysen ist begrenzt, da sich die in den Studien verwendeten Supplemente hinsichtlich Zusammensetzung, Dosierung und Anwendungsgebiet teilweise erheblich voneinander unterscheiden.
- Umfangreicher Forschungsbedarf besteht bezüglich substanzspezifischer Dosis-Wirkungs-Beziehungen, Applikationsformen, Therapiedauer und Zeitpunkt des Therapiebeginns, ebenso hinsichtlich der Identifizierung von Patientensubgruppen, die von einer Immunonutrition eindeutig profitieren können.
- Die perspektivische Entwicklung geht weg vom Einsatz unspezifisch-immunmodulierender Substanz-„Cocktails“ hin zu einer Indikations- und Substanz-spezifischen Pharmakonutrition. |
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Autoren
Prof. Dr. rer. nat. Martin Smollich, Fachapotheker für Klinische Pharmazie, Antibiotic Stewardship-Experte (DGI). 1998 bis 2004 Studium von Biologie und Pharmazie in Münster und Cambridge (UK), 2005 bis 2008 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universitätsfrauenklinik Münster und Promotion über ein Thema zur experimentellen Pharmakotherapie des Mammakarzinoms, 2009 bis 2013 klinische Tätigkeit und pharmakologischer Konsildienst. Seit 2013 Professor und Studiengangsleiter des Studiengangs Clinical Nutrition/Ernährungsmanagement an der Mathias Hochschule Rheine.
Wissenschaftliche Schwerpunkte:
Klinische Ernährung, Klinische Pharmakologie, Arzneimitteltherapiesicherheit und rationale Antiinfektiva-Therapie.
Dipl. med. päd. Birgit Blumenschein, Diätassistentin, 1988 bis 1990 Ausbildung zur staatlich anerkannten Diätassistentin, 1996 bis 2002 Lehrassistentin an medizinischer Fachschule, Fachbereich Diätassistenz, 1997 bis 2003 Studium der Medizinpädagogik an der Charité in Berlin. Seit 2003 selbstständig tätig in eigener Praxis, seit 2011 wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Mathias Hochschule Rheine, Studiengangskoordinatorin des Studiengangs Clinical Nutrition/Ernährungsmanagement, B.Sc.
Wissenschaftliche Schwerpunkte:
Ernährungsmedizin mit den Schwerpunkten Gastroenterologie, Stoffwechsel und Adipositas; Gesundheitsbildung, Betriebliches Gesundheitsmanagement.
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