Die Bedeutung von Omega-3-Fettsäuren für die Gesundheit

Omega-3-Fettsäuren sind wichtig für gesunde Zellen, ein gesundes Herz, ein gut funktionierendes Immunsystem und können gegen Entzündungen helfen. Aufgrund ihrer vielversprechenden Gesundheitseigenschaften und ihrer breiten Wirkung besteht ein zunehmendes Interesse an Omega-3-Fettsäuren aus der Forschung. Allein im Jahr 2019 erschienen 3366 wissenschaftliche Artikel zu diesen Fettsäuren in der biomedizinischen Datenbank PubMed.

Die bekanntesten Omega-3-Fettsäuren sind die pflanzliche Alpha-Linolensäure (ALA) aus Nüssen oder Samen und die Fettsäuren aus marinen Quellen (Fisch, Krill, Krusten- und Schalentiere): Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA). Die letzten beiden Namen leiten sich von den griechischen Ziffern für die Anzahl der Kohlenstoffatome ab, die jeweils Fettsäuren enthalten: eicosa bedeutet 20 und docosa 22. 

Omega-3-Fettsäuren sind mehrfach ungesättigte Fettsäuren, die aus langen Ketten von Kohlenstoffatomen mit einer Carboxylgruppe (-COOH) am einen Ende der Kette und einer Methylgruppe (-CH3) am anderen Ende bestehen. Diese Fettsäuren unterscheiden sich von gesättigten Fettsäuren durch das Vorhandensein von zwei oder mehr Doppelbindungen zwischen den Kohlenwasserstoffen in der Fettsäurekette (eine einfach ungesättigte Fettsäure hat nur eine Doppelbindung).

Das Wort Omega im Namen bezieht sich auf den Schwanz des Moleküls mit der Methylgruppe. Die Position der Doppelbindung, die dem Methylende des Moleküls am nächsten liegt, bestimmt die der Fettsäure zugeordnete Zahl. Bei Omega-3-Fettsäuren befindet sich die erste Doppelbindung am dritten Kohlenstoffmolekül, ausgehend von der Methylgruppe; bei Omega-6-Fettsäuren befindet sie sich am sechsten Kohlenstoffmolekül.

Die Bedeutung von Omega-3-Fettsäuren
Omega-3-Fettsäuren spielen im Körper eine wichtige Rolle als Bestandteil der Phospholipidstruktur von Zellmembranen.(1) Als solche beeinflussen sie die Eigenschaften der Zellmembran, wie Fluidität, Flexibilität, Permeabilität, die Aktivität membranassoziierter Enzyme* und Zellsignalwege*.(2)

Die DHA hat die besondere Eigenschaft, dass sie in hohen Konzentrationen in den Zellen der Netzhaut und des Gehirns vorkommt.(3) Bis zu 97 Prozent der Omega-3-Fettsäuren im Gehirn und bis zu 93 Prozent der Omega-3-Fettsäuren in der Netzhaut sind DHA.(4) Zusätzlich zu ihrer strukturellen Rolle in den Zellmembranen liefern Omega-3-Fettsäuren (zusammen mit Omega-6-Fettsäuren) Energie für den Körper und werden zur Bildung von Eicosanoiden verwendet. Eicosanoide sind lokal wirkende Signalmoleküle mit einer ähnlichen chemischen Struktur wie die Fettsäuren, von denen sie abstammen. Diese Gewebshormone haben eine breite und regulierende Funktion im Herz-Kreislauf-, Lungen-, Immun- und endokrinen System des Körpers.(5)

Immunsystem
Epidemiologische Befunde zeigen, dass Omega-3-Fettsäuren eine positive Rolle bei der Prävention von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bluthochdruck und Entzündungskrankheiten spielen. Sie spielen aber auch eine Rolle im Immunsystem, insbesondere bei der Funktion von Makrophagen. Der Einfluss von Omega-3-Fettsäuren auf diese Funktion ist seit Ende der 1970er Jahre umfassend erforscht worden.(6) Drei wichtige Eigenschaften der Makrophagenbiologie, die durch Omega-3-Fettsäuren beeinflusst werden, wurden identifiziert: die Produktion und Sekretion von Signalmolekülen (Zytokine und Chemokine), die Kapazität der Phagozytose* (der Prozess, durch den die Membran des Makrophagen Krankheitserreger einschließt) und die Regulation der Funktion der Makrophagen (pro-inflammatorisch versus anti-inflammatorisch und Gewebereparatur). Durch ALA, EPA und DHA haben Makrophagen nicht nur eine entzündungshemmende Wirkung, sondern erhöhen auch ihre phagozytische Kapazität. Wissenschaftler vermuten, dass diese erhöhte Kapazität mit Veränderungen in der Zusammensetzung und Struktur ihrer Zellmembran zusammenhängt, wenn diese die Omega-3-Fettsäuren aufnimmt.(7)

Kardiovaskuläre Erkrankungen
Das Interesse an Omega-3-Fettsäuren im Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen entstand nach epidemiologischen Forschungen in den 1970er Jahren. Es zeigte sich, dass unter fischessenden Populationen wie den grönländischen Eskimos und Japanern ein niedriger Prozentsatz an Herzinfarkten und anderen Herzkrankheiten festgestellt wurde. Mehrere Studien haben diesen Zusammenhang bestätigt. Übersichtsstudien zeigen, dass ein höherer Fischverzehr und ein höherer Gehalt an Omega-3-Fettsäuren in der Nahrung oder im Plasma* mit einem geringeren Risiko für Herzinsuffizienz, koronare* Herzerkrankungen und tödliche Herzinfarkte verbunden sind.(8) Im Jahr 2019 wurden die Ergebnisse einer retrospektiven Studie (Meta-Analyse) über den Einfluss einer Omega-3-Supplementierung von Meeresorganismen auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen veröffentlicht. Diese Studie umfasste mehr als 125.000 Teilnehmer aus 13 randomisierten Kontrollgruppenstudien*, darunter 3 neuere größere Studien. Der Dosisbereich der marinen Omega-3-Supplementierung betrug 376 bis 4000 mg pro Tag, wobei das Verhältnis von EPA und DHA zwischen den verschiedenen Studien variierte. Unabhängig von diesem Verhältnis deuten die Ergebnisse auf einen Zusammenhang zwischen einer Supplementation mit marinen Omega-3-Fettsäuren und einem geringeren Risiko für Herzinfarkt, koronare Herzerkrankungen insgesamt, kardiovaskuläre Erkrankungen insgesamt und Sterblichkeit durch koronare Herzerkrankungen oder kardiovaskuläre Erkrankungen hin. Solche umgekehrten Zusammenhänge werden besonders deutlich bei der Supplementation von höheren Dosen von Omega-3-Fettsäuren.(9)

Entzündungen
Omega-3-Fettsäuren werden häufig bei Entzündungen eingesetzt. Die vorteilhafte Wirkung von EPA und DHA bei Entzündungskrankheiten lässt sich biochemisch unter anderem dadurch erklären, dass entzündliche Signalstoffe im Blut reduziert, die Fettsäurezusammensetzung der Phospholipide in der Zellmembran verändert und die Expression von Entzündungsgenen reduziert wird.(10) Eine 2017 durchgeführte Übersichtsstudie bewertete die Wirksamkeit von Omega-3-Nahrungsergänzungsmitteln bei Patienten mit rheumatoider Arthritis. Im Vergleich zu Placebo verringerte eine Supplementation über 3 bis 18 Monate die Anzahl der empfindlichen Gelenke, die Steifheit am frühen Morgen und die Schmerzhaftigkeit.(11) Ein weiterer Bericht aus demselben Jahr zeigte, dass Omega-3-Fettsäuren eine therapeutische Rolle bei der Schmerzreduktion bei rheumatoider Arthritis spielen können. Dosen von 3 bis 6 Gramm pro Tag scheinen eine größere Wirkung zu haben als niedrigere.(12)

Mutter und Kind
Wegen der hohen Konzentration in Augen und Gehirn ist DHA wichtig für die Entwicklung dieser Organe. Eine Supplementation von mindestens 600 mg DHA während der Schwangerschaft reduziert auch das Risiko einer Frühgeburt (Geburt vor der 34. Schwangerschaftswoche) und eines sehr niedrigen Geburtsgewichts (weniger als 1500 Gramm).(13)

Augenerkrankungen
DHA schützt vermutlich vor altersbedingter Makuladegeneration* (AMD), der häufigsten Ursache für Erblindung. DHA ist eine wichtige Fettsäure in der Netzhaut, die für das Sehvermögen unerlässlich ist. Es ist möglich, dass die Atherosklerose* der Blutgefäße, die die Netzhaut versorgen, eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von AMD spielt und dass DHA dazu beiträgt, diesen Prozess zu hemmen. Menschen, die viermal oder öfter pro Woche fetten Fisch essen, haben ein um 35 % geringeres Risiko, an AMD zu erkranken, als Menschen, die weniger Fisch essen. Auch das Verhältnis von Omega 6 zu Omega 3 in der Ernährung spielt eine Rolle: Je höher dieses Verhältnis (d. h. zu viel Omega 6 im Verhältnis zu Omega 3), desto höher ist das AMD-Risiko. DHA und EPA schützen die Netzhaut vor Anomalien, die durch Ischämie*, Licht, Sauerstoff, Entzündungen und Alterung verursacht werden.

* Siehe Erläuterung der Begriffe

Bindungsformen von Fettsäuren
Fischöl ist die bekannteste Form eines Omega-3-Ergänzungsmittels. Es gibt jedoch mehrere Arten von Fischöl-Ergänzungsmitteln. Von Natur aus liegen Fette im Fischöl, aber auch in der Nahrung in Form von Triglyceriden vor. Diese bestehen aus drei Fettsäuremolekülen, die an ein Glycerinmolekül gebunden sind (siehe Abbildung 1). Bei unverarbeitetem Fischöl ist eine davon EPA oder DHA, und die anderen beiden sind andere Fettsäuren. Daher ist die natürliche Konzentration von EPA/DHA in Fischöl nicht höher als etwa 30 %.

Bei Fischöl-Ergänzungsmitteln sind höhere Konzentrationen erwünscht. Daher werden die Fettsäureketten vom Glycerin abgespalten und die EPA/DHA-Fettsäuren durch Extraktion* abgetrennt. Da diese so genannten freien Fettsäuren sehr instabil sind, werden sie anschließend einzeln an ein Ethanol (Ethylalkohol)-Molekül gebunden. Diese Verbindungen werden als Ethylester* bezeichnet. Diese Methode wird bei den meisten Fischöl-Ergänzungsmitteln angewandt.

Abbildung 1: Drei Formen von Fischöl-Ergänzungsmitteln

Inzwischen ist es technisch auch möglich, die EPA- und DHA-Ethylester zu spalten und die freien Fettsäuren wieder an Glycerin zu binden, so dass so genannte umgeesterte Triglyceride entstehen, die eine etwas andere chemische Struktur aufweisen als die ursprünglichen Triglyceride. Jedes Glycerinmolekül trägt nun drei EPA/DHA-Seitenketten anstelle von nur einer. Aufgrund des zusätzlichen Verarbeitungsschrittes ist die Triglyceridform etwas teurer als die Ethylesterform. Eine Fischölergänzung mit umgeesterten Triglyceriden hat einen hohen EPA- und DHA-Gehalt (bis zu 80-90%) in einer besonders gut absorbierbaren Form.

Triglyceride besser absorbierbar als Ethylester
Im Körper werden Fette (Triglyceride) in Monoglyceride* und freie Fettsäuren aufgespalten, so dass sie klein genug sind, um in die Darmzelle aufgenommen zu werden. Danach werden sie wieder zu Triglyceriden zusammengesetzt. Die Fettsäuren werden als Triglyceride über das Lymphsystem* absorbiert und in das Blut überführt. Auch Fettsäuren, die in Form von Ethylestern vorliegen, werden zunächst aufgespalten und dann zu Triglyceriden aufgebaut, bevor sie vom Körper verwendet werden. Um ein Triglycerid zu bilden, wird ein Glycerinmolekül benötigt. Im Falle von EPA/DHA in Triglyceridform ist es bereits vorhanden. Bei Ethylestern hingegen muss das Glycerin aus der Nahrung entnommen werden. Daher ist es wichtig, Fischöl in Form von Ethylestern zusammen mit einer fetthaltigen Mahlzeit einzunehmen. EPA/DHA in Triglyceridform wird besser aufgenommen als die entsprechenden Ethylester, insbesondere in Verbindung mit einer fettarmen Mahlzeit oder auf nüchternen Magen.

* Siehe Erläuterung der Begriffe

Omega-3-Index
Es gibt einen Weg, um festzustellen, ob die Aufnahme von Omega-3-Fettsäuren durch eine Person ausreichend ist oder ob eine Ergänzung mit EPA und DHA aus Fischöl erfolgen sollte. Dies kann mit einem so genannten Omega-3-Index-Fingerpricktest (durch Fingerbeerenpunktion) gemessen werden. Der Omega-3-Index beschreibt den prozentualen Anteil von EPA und DHA an allen Fettsäuren in der Zellmembran der roten Blutkörperchen. Dies ist ein zuverlässiges Maß für den Omega-3-Fettsäurestatus. Dieser Wert korreliert nämlich gut mit dem Gehalt an Omega-3-Fettsäuren in Geweben und Organen, darunter Herz, Leber und Nieren.

Erforderliche Dosierung von EPA/DHA, um den Omega-3-Index zu erhöhen
Idealerweise sollte der Omega-3-Index mindestens 8% (bis zu 12%) betragen. In den Niederlanden zum Beispiel liegt der durchschnittliche Omega-3-Index der Menschen bei etwa 4,5%, was viel zu niedrig ist. Eine kürzlich durchgeführte Studie (14) untersuchte die Auswirkungen einer täglichen Supplementierung mit EPA/DHA (in Form von Triglyceriden oder Ethylestern) auf den Omega-3-Index. Die Forscher untersuchten dazu die Daten von 14 placebokontrollierten Interventionsstudien*. Sie fanden heraus, dass durchschnittlich 1983 mg EPA/DHA pro Tag über einen Zeitraum von durchschnittlich 13,6 Wochen den Omega-3-Index von durchschnittlich 4,9 auf 8,1% erhöhten. Ein Nahrungsergänzungsmittel, das anstelle von EPA/DHA-Ethylestern EPA/DHA-Triglyceride enthielt, erhöhte den Omega-3-Index pro 1000 mg um etwa 1% mehr. Die Forscher haben ein Modell entwickelt (siehe Abbildung 2), mit dem sich die EPA/DHA-Dosis vorhersagen lässt, die erforderlich ist, um den Omega-3-Index auf mindestens 8% zu erhöhen, wenn der Ausgangswert bekannt ist.

Um den Omega-3-Index bei 95% der Menschen in 3 Monaten von 4% auf 8% zu erhöhen, sind etwa 1750 mg EPA/DHA-Triglyceride bzw. etwa 2500 mg EPA/DHA-Ethylester pro Tag erforderlich. Die Dosis EPA/DHA, die erforderlich ist, um den Omega-3-Index stabil bei etwa 8% zu halten, beträgt wahrscheinlich mindestens 850 mg pro Tag (hierzu sind weitere Untersuchungen erforderlich).

Abbildung 2: EPA/DHA-Dosis (Triglyceride versus Ethylester), die erforderlich ist, um bei 95 % der Menschen nach dreimonatiger Ergänzung einen Omega-3-Index von etwa 8 % zu erreichen (bei bekanntem Omega-3 Ausgangswert).(14) 

Sicherheit
Laut der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) ist eine langfristige Supplementierung mit EPA plus DHA bis zu einer Dosierung von 5000 mg pro Tag sicher.(15) Dies gilt auch für Personen, die gerinnungshemmende Medikamente einnehmen. Es treten keine spontanen Blutungen oder Blutungskomplikationen auf. Während der Schwangerschaft und Stillzeit kann Fischöl (das von Schadstoffen garantiert frei ist) dem Verzehr von fettem Fisch vorzuziehen sein, bei dem nicht sicher ist, ob er Quecksilber und andere für das Kind schädliche Verunreinigungen (wie PCBs und Dioxine) enthält. Wenn Sie Medikamente einnehmen, ist es wichtig, dass Sie vor der Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln einen Arzt oder Therapeuten konsultieren. 

Erläuterung der Begriffe

Altersbedingte Makula-Degeneration: ein Zustand, bei dem sich die Funktion des gelben Flecks (Makula) im Auge mit dem Alter verschlechtert.

Atherosklerose: eine Erkrankung der Blutgefäße, bei der sich auf der Innenseite Plaques bilden, die ein Blutgefäß verstopfen können; auch Arterienverkalkung genannt.

Blutplasma: der flüssige Anteil des Blutes ohne die Blutzellen.

Enzyme: Proteine, die chemische Reaktionen im Körper auslösen und beschleunigen können.

Epidemiologisch: eine spezielle Forschungsmethode, die das Auftreten von Krankheiten in großen Populationen und die Faktoren, die sie beeinflussen, untersucht.

Ethylester: eine Verbindung einer Säure mit einem Alkohol (hier Ethanol).

Extraktion: eine Methode zur Trennung einer Substanzmischung anhand der unterschiedlichen Löslichkeit der Komponenten der Mischung in einem bestimmten Lösungsmittel. Bei hochwertigen Fischölpräparaten wird das ungiftige Lösungsmittel Kohlendioxid (CO2) verwendet.

Ischämie: Minderdurchblutung mit einhergehendem Sauerstoffmangel.

Koronar: die Herzkranzgefäße betreffend.

Lymphsystem: ein System von Gefäßen, die Lymphgefäße genannt werden und die unter anderem Fette aus dem Darm in den Blutkreislauf transportieren.

Monoglycerid: ein Glycerinmolekül, an das ein Fettsäuremolekül gebunden ist.

Phagozytose: der Prozess, bei dem die Membran des Makrophagen Pathogene (Krankheitserreger) umschließt.

Placebokontrollierte Interventionsstudien: ein Studiendesign für eine wissenschaftliche Studie, bei der die Wirksamkeit eines Medikaments oder eines Nahrungsergänzungsmittels mit einem Placebo (Scheinpräparat ohne Wirkstoff) verglichen wird.

Randomisierte Studien mit Kontrollgruppe: ein Studiendesign für eine wissenschaftliche Studie, bei der ein Teil der Probanden das zu untersuchende Medikament erhält und ein anderer Teil ein Placebo (= die Kontrollgruppe). Die Probanden werden nach dem Zufallsprinzip (randomisiert) einer der beiden Gruppen zugewiesen.

Zellsignalrouten: Jede Zelle hat mehrere Rezeptoren (eine Art Antennen) an ihrer Membran. Hieran kann ein Botenstoff (Signalstoff) binden. Dies führt dazu, dass ein Signal in das Innere der Zelle übertragen wird.

Literatur

1. Institute of Medicine, Food and Nutrition Board. Dietary reference intakes for energy, carbohydrate, fiber, fat, fatty acids, cholesterol, protein, and amino acids (macronutrients). Washington, DC: National Academy Press; 2005.
2. Jump DB, Tripathy S, Depner CM. Fatty acid-regulated transcription factors in the liver. Ann Rev Nutr. 2013;33:249-269. | Stillwell W, Wassall SR. Docosahexaenoic acid: membrane properties of a unique fatty acid. Chem Phys Lipids. 2003;126(1):1-27.)
3. Harris WS. Omega-3 fatty acids. In: Coates PM, Betz JM, Blackman MR, et al., eds. Encyclopedia of Dietary Supplements. 2nd ed. London and New York: Informa Healthcare; 2010:577-86. | Institute of Medicine, Food and Nutrition Board. Dietary reference intakes for energy, carbohydrate, fiber, fat, fatty acids, cholesterol, protein, and amino acids (macronutrients). Washington, DC: National Academy Press; 2005. | San Giovanni JP, Chew EY. The role of omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acids in health and disease of the retina. Prog Retin Eye Res 2005;24:87-138.
4. Greenberg. JA, Bell SJ, Van Ausdal W. Omega-3 Fatty Acid Supplementation During Pregnancy. Rev Obstet Gynecol. 2008 Fall; 1(4): 162–169.
5. Jones PJH, Rideout T. Lipids, sterols, and their metabolites. In: Ross AC, Caballero B, Cousins RJ, Tucker KL, Ziegler TR, eds. Modern Nutrition in Health and Disease. 11th ed. Baltimore, MD: Lippincott Williams & Wilkins; 2014. | Jones PJH, Papamandjaris AA. Lipids: cellular metabolism. In: Erdman JW, Macdonald IA, Zeisel SH, eds. Present Knowledge in Nutrition. 10th ed. Washington, DC: Wiley-Blackwell; 2012:132-48.
6. Magrum LJ, Johnston PV. Modulation of prostaglandin synthesis in rat peritoneal macrophages with omega-3 fatty acids. Lipids 1983, 18, 514–521. | Schroit AJ, Gallily R. Macrophage fatty acid composition and phagocytosis: effect of unsaturation on cellular phagocytic activity. Immunology 1979, 36, 199–205.
7. Gutiérrez S, Svahn SL, Johansson ME. Effects of Omega-3 Fatty Acids on Immune Cells. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 5028
8. Djousse L, Akinkuolie AO, Wu JH, Ding EL, Gaziano JM. Fish consumption, omega-3 fatty acids and risk of heart failure: a meta-analysis. Clin Nutr 2012;31:846-53. | Del Gobbo LC, Imamura F, Aslibekyan S, Marklund M, Virtanen JK, Wennberg M, et al. Omega-3 polyunsaturated fatty acid biomarkers and coronary heart disease: pooling project of 19 cohort studies. JAMA Intern Med 2016;176:1155-66.
9. Hu Y, Hu FB, Manson JE. Marine Omega-3 Supplementation and Cardiovascular Disease: An Updated Meta-Analysis of 13 Randomized Controlled Trials Involving 127,477 Participants. J Am Heart Assoc. 2019;8:e013543.
10. Calder, P.C. (2015) Marine omega-3 fatty acids and inflammatory processes: effects, mechanisms and clinical relevance. Biochim Biophys Acta. 2015 Apr;1851(4):469-84.
11. Gioxari A, Kaliora AC, Marantidou F, Panagiotakos DP. Intake of omega-3 polyunsaturated fatty acids in patients with rheumatoid arthritis: A systematic review and meta-analysis. Nutrition. 2018;45:114-124.
12. Abdulrazaq M, Innes JK, Calder PC. Effect of Omega-3 polyunsaturated fatty acids on arthritic pain: A systematic review. Nutrition. 2017 Jul – Aug;39-40:57-66.
13. Carlson SE, Gajewski BJ, Alhayek S, Colombo J, Kerling EH, Gustafson KM. Dose-response relationship between docosahexaenoic acid (DHA) intake and lower rates of early preterm birth, low birth weight and very low birth weight. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2018;138:1-5.
14. Walker RE et al. Predicting the effects of supplemental EPA and DHA on the omega-3 index. Am J Clin Nutr. 2019;110:1034-1040
15. Ref: Scientific Opinion on the Tolerable Upper Intake Level of eicosapentaenoic acid (EPA), docosahexaenoic acid (DHA) and docosapentaenoic acid (DPA). EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). EFSA Journal 2012;10(7):2815.