Es war im Jahr 1911, als der polnische Biochemiker Casimir Funk herausfand, was hinter der bis dahin mysteriösen neurologischen Erkrankung namens Beriberi steckt. Diese war besonders dort verbreitet, wo sich die Menschen vorwiegend von geschältem oder "poliertem" Reis ernährten. Funk fütterte damals kranke Tauben mit einer Substanz, die er beim Reispolieren isoliert hatte. Und in der Tat: Die Tauben erholten sich innerhalb von zwölf Stunden. Daraufhin stellte er die These auf [1], dass einige rätselhafte Krankheiten, wie auch Beriberi und Skorbut, auf einen Mangel an Nährstoffen zurückgehen, vergleichbar denen aus Reisschalen. Die Substanzen hielt er für "vitale Amine", welche er kurz "Vitamine" nannte.

Obwohl viele mit der Idee liebäugelten, dass Vitamine bestimmte Krankheiten verhindern oder kurieren könnten, so wetterten auch viele aus dem medizinischen Establishment dagegen. Funks Kollegen am Lister-Institut für präventive Medizin in London stellten seine These in Frage und wollten ihn dazu bringen, den Begriff "Vitamin" in seinen Veröffentlichungen nicht zu gebrauchen. Außerdem kam ein 1917 erschienener Leitartikel in der Fachzeitschrift "Journal of the American Medical Association" zu dem Schluss, dass der Ausdruck Mangelerkrankung zwar inzwischen gängig geworden war, dass dieses Konzept aber eine sehr vage Erklärung sei, die unkritisch übernommen wurde [2].

Heutzutage bezweifelt keiner mehr, dass Vitamin B1 vor Beriberi schützt und Vitamin C Skorbut verhindert. Dennoch gehen die Meinungen von Wissenschaftlern über die Einnahme von Vitaminpräparaten durch Millionen scheinbar gesunde Menschen mehr denn je auseinander.

Bestes Beispiel dafür ist ein Leitartikel in der Fachzeitschrift "Annals of Internal Medicine" [3] im letzten Jahr. Darin forderten unter anderem Wissenschaftler der Johns Hopkins University in Baltimore eindringlich, die Amerikaner sollten mit dieser "Geldverschwendung für Vitaminpräparate aufhören". Ihrer Meinung nach konnte die Wissenschaft keinen Nutzen zeigen, unter anderem auf Grund der guten Ernährungslage der meisten Menschen in den Industrieländern. Darauf folgte innerhalb weniger Monate die Gegenattacke, angeführt von bekannten Größen der Ernährungsmedizin und Biochemie, wie Bruce Ames vom Children's Hospital Oakland Research Institute in Kalifornien und Walter Willett von der Harvard University in Cambridge, Massachusetts. Ihrer Meinung nach ist Vitaminmangel in den Vereinigten Staaten sehr wohl weit verbreitet und könnte mit Nahrungsergänzungsmitteln behoben werden [4].

Der Epidemiologe Meir Stampfer aus Harvard hält den Anti-Vitamin-Leitartikel für "Schrott". "Ich finde es einfach traurig, wie eine so schlechte Veröffentlichung in einer bedeutenden Fachzeitschrift erscheinen durfte und viel Verwirrung stiften konnte", äußert er sich. Der Streitfall wirft wichtige Fragen zur Qualität und Relevanz von Studien eines ganzen Jahrhunderts auf. "Hier wird es immer zwei gegensätzliche Sichtweisen geben, vor allem deshalb, weil wir die Wahrheit nicht kennen. Es gibt weder für die eine noch für die andere Seite klare Beweise", kommentiert Paul Coates, der Direktor der Behörde für Nahrungsergänzungsmittel am National Institute of Health (NIH) in Bethesda in Maryland.

Nimmt man die Befunde aus verschiedenen placebokontrollierten klinischen Doppelblindstudien zusammen, zeigt fast kein Nahrungsergänzungsmittel einen konsistenten, positiven Effekt auf die Gesundheit der Menschen in Industrieländern. Jedoch vermuten viele, dass die negativen Ergebnisse mit mangelhaften Studien zu tun haben, sei es auf Grund eines schlechten Studiendesigns, einer unzulänglichen Vermischung verschiedener Studiendaten oder eines Missverständnisses über die benötigte Nährstoffdosis. "Unsere Studienmethoden waren bisher so wenig sensibel – wie wenn man bei geschlossenen Vorhängen durch eine schmutzige Fensterscheibe schauen möchte", sagt Susan Mayne, die Vorsitzende der Abteilung für Epidemiologie chronischer Erkrankungen der Yale School of Public Health in New Haven in Connecticut. Sie ist Mitglied des Institute of Medicine's Food and Nutrition Board, das Ernährungsrichtlinien wie auch Angaben zur empfohlenen Aufnahme von Vitaminen und Mineralstoffen für die USA festlegt.

"Traurig, dass eine so schlechte Veröffentlichung in einer bedeutenden Fachzeitschrift erscheinen durfte"

Obwohl einige Wissenschaftler meinen, aus den vorhandenen Ernährungsdaten wertvolle Erkenntnisse ziehen zu können, sind andere wie der Endokrinologe Robert Heaney von der Creighton University in Omaha in Nebraska der Auffassung, dass die meisten vorhandenen Studien verheerend fehlerbehaftet seien und die Methoden des ganzen Bereichs überarbeitet werden müssten.

"Die bisherigen Ernährungsstudien beantworten nicht die richtigen Fragen. Deshalb sind sie auch nicht als Beweis geeignet", urteilt Connie Weaver, Vorsitzende der Abteilung für Ernährungswissenschaften an der Purdue University in West Lafayette in Indiana und Mitglied des Food and Nutrition Board. "Im Moment haben wir nur ziemlich miese Daten."

Optimale Mengen

Der Weltmarkt für Vitamine und Nahrungsergänzungsmittel wurde auf etwa 68 Milliarden US-Dollar geschätzt – wobei Multivitaminpräparate den größten Anteil ausmachen. Nach Untersuchungen der US-Behörde für Nahrungsergänzungsmittel [5] nehmen die meisten Menschen diese nicht gegen einen diagnostizierten Mangel ein, sondern um ihr Allgemeinbefinden zu verbessern. Klinische Mangelzustände wie Skorbut treten in den Industriestaaten nur selten auf, viele Leute scheinen aber doch zumindest einen leichten Mangel an einzelnen Nährstoffen zu haben. Das amerikanische Zentrum für Krankheitskontrolle und Prävention (US Centers for Disease Control and Prevention's National Health and Nutrition Examination Survey, NHANES) berichtete im Jahr 2011 [6], dass mehr als ein Viertel der US-Bürger zu wenig Vitamin A, C, D und E sowie Kalzium oder Magnesium aufnehmen, dazu 97 Prozent der Bevölkerung nicht genügend Kalium. Die im Jahr 2010 veröffentlichten und noch aktuellen Ernährungsempfehlungen für Amerikaner warnen vor einer zu niedrigen Aufnahme von Kalium, Ballaststoffen, Kalzium und Vitamin D, was langsam zu "einem allgemeinen Gesundheitsproblem der Bevölkerung" werde. Doch die Wissenschaftler sind sich uneins darüber, wie wichtig diese scheinbar weit verbreiteten subklinischen Mangelzustände überhaupt sind. Der Johns-Hopkins-Epidemiologe Pete Miller weist sie als nichtexistent von der Hand. Seiner Meinung nach sind sogar bei den staatlich empfohlenen Nährstoffmengen "die Grenzwerte zur Mangelerscheinung wahrscheinlich falsch".

"Das Studiendesign war allerdings auch nicht geeignet, um überhaupt etwas festzustellen"

Umfragen zu den Essgewohnheiten der Leute, also was und wie viel sie essen, sind bekanntermaßen unzuverlässig. Im Jahr 2013 wurde in einer Studie gezeigt [7], dass die in den letzten 39 Jahren in NHANES-Studien erhobenen Daten zur Kalorienaufnahme "physiologisch unmöglich" sind, was schlichtweg daran liegt, dass immer zu niedrige Werte angegeben wurden.

Laut Mayne gibt es aber sicher auch Leute, die von manchen Nährstoffen "wirklich nicht genug bekommen". Verschiedene Daten lassen auch darauf schließen, dass Menschen mit unterdurchschnittlicher Nährstoffaufnahme, aber klinisch normalem Nährstoffstatus von Nahrungsergänzungsmitteln profitieren können. Forscher der Harvard School of Public Health veröffentlichten eine Studie mit 672 Probanden, die zuvor gutartige Darmpolypen hatten, was als Risikofaktor für Kolorektalkarzinom gilt. Die Probanden erhielten Folsäure, um zu testen, ob sich so die Rezidivrate vermindern lässt. Die Hälfte der Teilnehmer nahm täglich ein Milligramm Folsäure über 3 bis 6,5 Jahre hinweg, während die andere Hälfte ein Placebo bekam. Bei der Auswertung aller Studienteilnehmer zusammen hatte Folsäure keinen Effekt. Wurden aber nur die Teilnehmer mit den anfangs niedrigsten Folsäurespiegeln betrachtet, hatten diese nach Supplementation ein reduziertes Rezidivrisiko [8].

Vitamine in Obst- und Pillenform
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(Ausschnitt)
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Die Kehrseite der Medaille ist die schädliche Wirkung von einem Zuviel an Nährstoffen, worauf mehrere groß angelegte Studien hindeuten. In der Alpha-Tocopherol-Betacarotin-Studie sollte untersucht werden, ob Raucher von einzelnen Nahrungsergänzungsmitteln profitieren. Dabei zeigte sich, dass eine tägliche Einnahme von 20 Milligramm des Vitamin A-Vorläufers Betacarotin – was dem Dreifachen der in den USA empfohlenen Tagesmenge entspricht – zu einer 18 Prozent höheren Wahrscheinlichkeit für Lungenkrebs führt als die Einnahme eines Placebos [9]. Der Grund dafür mag darin liegen, dass Spaltprodukte des Betacarotins in hohen Dosierungen das Zellwachstum fördern.

Hierin zeigt sich die Komplexität des Stoffwechsels von Nahrungsmitteln. Ernährungswissenschaftler haben festgestellt, dass Risikokurven eine J- oder U-Form haben. Das heißt, Nährstoffe haben beispielsweise eine günstige Wirkung in niedrigen Dosierungen und eine toxische Wirkung in hohen Dosierungen. Das Ausmaß der Wirkung hängt auch davon ab, welchen Anfangslevel, den so genannten Baseline-Status, einer Person hat.

Trotzdem wird dies oft ignoriert. Im Auftrag der US-Regierung wurden 2009 in einem Review [10] Studien zusammengefasst, um als Basis beispielsweise für Richtlinien zur Vitamin D-Aufnahme zu dienen. Viele der eingeschlossenen Studien enthielten jedoch keinerlei Information über den Baseline-Status der Probanden, so dass in dem Review wahrscheinlich viele unterschiedlich reagierende Probanden zusammengewürfelt waren. Daher ist es wenig erstaunlich, dass die Ergebnisse zum Vitamin D als "inkonsistent" beschrieben wurden. "Wer über eine Studie nachdenkt, muss sich ein sinnvolles Studiendesign überlegen. Das wurde hier irgendwie nicht beachtet", sagt Heaney.

Verborgene Effekte

Auch die Nährstoffaufnahme der Kontrollprobanden ist ein wichtiger Faktor, der aber häufig übersehen wird. Als Teil der Women's Health Initiative (WHI) des NIH wurde untersucht, welchen Einfluss eine tägliche Aufnahme von 1000 Milligramm Kalzium – zusammen mit Vitamin D – auf das Risiko von Knochenbrüchen bei Frauen hat [11]. Aus den Daten des NHANES war damals geschlossen worden, dass Frauen nach der Menopause im Durchschnitt etwa 600 Milligramm Kalzium täglich aufnehmen. In der Studie der Women's Health Initiative wurde allerdings nach Randomisierung festgestellt, dass die Frauen der Kontrollgruppe offenbar mehr als 1000 Milligramm pro Tag eingenommen hatten.

In der Studie konnte kein statistisch signifikanter Unterschied im Frakturrisiko der behandelten Gruppe und der Kontrollgruppe gezeigt werden. "Das Studiendesign war allerdings auch nicht geeignet, um überhaupt etwas festzustellen", findet Heaney. Nichtsdestotrotz wird diese Studie immer noch in Reviews als "negative" Studie aufgeführt.

Außerdem finden sich darin zwei weitere Störfaktoren. Erstens sind Studienteilnehmer in der Regel gesundheitsbewusster als andere. Auch wenn die Teilnehmerinnen der WHI-Studie im Schnitt relativ hohe Mengen an Kalzium konsumierten, so erreichen 75 Prozent der US-amerikanischen Frauen im Alter zwischen 31 und 50 Jahren die empfohlenen 1000 Milligramm Kalzium pro Tag nicht allein durch Nahrungsaufnahme. Als zweiter Störfaktor fällt die oftmals niedrige Compliance der Studienteilnehmer auf, also die häufige Nichteinhaltung der Vorgaben. So nahmen nur 59 Prozent der Teilnehmer zumindest 80 Prozent ihrer Tabletten bis zum Ende der Studie ein. Probanden, die sich nicht an die Vorgaben halten, können allein dadurch wesentlich von denen abweichen, die den Einnahmeplan tatsächlich beachten. So werden die Ergebnisse letztendlich verfälscht.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die genetische Variabilität der Teilnehmer. "Jeder hat etwa 50 000 Variationen in seinen Genen", sagt Steven Zeisel, der Direktor des Nutrition Research Institute der University of North Carolina in Chapel Hill. Davon könnte jede einzelne im Metabolismus wichtig sein. Doch leider "sammeln nur sehr wenige Genetiker Daten zur Ernährung, und sehr wenige Ernährungsfachleute sammeln Daten zur Genetik". Zeisel deckte beispielsweise auf, dass 44 Prozent der Frauen genetische Varianten aufweisen, die ihren Bedarf an Cholin signifikant erhöhen. So ist es nicht verwunderlich, dass die Studienergebnisse inkonsistent waren und in Reviews oft von Studien ohne Effekt berichtet wird (siehe "Mangelhafte Datenlage"). Außerdem ist der Effekt von Ernährungsänderungen vermutlich sehr subtil: Während pharmazeutische Studien "Einnahme" versus "keine Einnahme" vergleichen, geht es in Ernährungsstudien um höhere und niedrigere Aufnahme, da jeder Studienteilnehmer natürlich auch außerhalb der Studie Nährstoffe zu sich nimmt. Kleinste Unterschiede können nur schlecht detektiert werden und haben längere Latenzphasen. Diese Einschränkungen und Umstände "summieren sich derart auf, dass Studien wenig Chancen haben, überhaupt einen positiven Effekt zu zeigen", sagt der Biochemiker Balz Frei, der das Linus Pauling Institute an der Oregon State University Corvallis leitet.

Bessere Daten

Wie müssten also Studien aussehen, anhand deren sich die Wahrheit in Ernährungsfragen herausfinden lässt? Heaney schlug Anfang des Jahres in "Nutrition Reviews" klare Richtlinien dazu vor [12]. Seiner Meinung nach hat es oberste Priorität, die Dosis-Wirkungs-Kurve zu beachten. Essentiell sei es, den Ernährungsstatus der Teilnehmer am Studienbeginn zu bestimmen und Veränderungen im Zeitverlauf zu verfolgen. Außerdem sollten in Studien immer Probanden mit vergleichbarem Baseline-Status eingeschlossen werden. Dies könnte zwar die Zielgruppe einschränken, würde aber die Datenlage klären.

Den Ernährungsstatus zu ermitteln, ist nicht ganz einfach. Nehmen wir beispielsweise Kalzium: Der Körper reguliert präzise den Kalziumgehalt im Blut und hält ihn konstant, indem er bei geringer Aufnahme das Mineral aus den Knochen abzieht. Die Kalziumversorgung könnte laut Heaney auch anhand anderer Biomarker bestimmt werden, wie des Parathyroidhormons, welches die Freisetzung von Kalzium aus den Knochen reguliert. Solche Tests sind aber teuer.

Die Forscher müssen außerdem bessere Methoden entwickeln, um die Nahrungs- und Nährstoffaufnahme während einer Studie erfassen zu können. Das erfordert wiederum eine bessere Aufschlüsselung der Nährstoffe in Lebensmitteln. Hierzu gibt es die vom US-Landwirtschaftsministerium geführte maßgebende Datenbank für die Zusammensetzung von Lebensmitteln (US Department of Agriculture's National Nutrient Database for Standard Reference). Der Wissenschaftler Balz Frei meint aber, die angegebene Menge an Vitamin A in der Nahrung sei hier überschätzt, weil zur Berechnung der Standardeinheiten die Bioverfügbarkeit nicht berücksichtigt wurde. Außerdem seien andere Vitaminquellen vernachlässigt worden, beispielsweise 25-Hydroxy-Cholecalciferol (Vitamin D3), das in tierischen Produkten vorkommt.

Die gute Nachricht ist: Es wurden bereits neue Technologien zur verbesserten Bestimmung von Ernährungsstatus und Nährstoffaufnahme entwickelt. So haben Mayne und ihre Kollegen beispielsweise eine spektroskopiebasierte Methode zur Messung des Karotinoidlevels in der Haut beschrieben [13]. "Damit erhält man praktisch kostenlos mit einem 30 Sekunden langen Scan der Haut umfassende Informationen zum Ernährungsstatus", betont sie. Außerdem haben Forscher an der Purdue University eine Smartphone-App entwickelt, welche die Nahrungsaufnahme aufzeichnet. Man macht einfach ein Foto von der Mahlzeit, und die App schätzt und speichert die Nährstoffzusammensetzung. Diese Methode hat sich inzwischen als präziser erwiesen als die Angaben der Studienteilnehmer selbst [14].

"Studien haben wenig Chancen, überhaupt einen positiven Effekt zu zeigen"

Auch Fehlerquellen und Störfaktoren müssen besser erkannt und berücksichtigt werden. So sollten in Reviews klar umrissene Fragen zu spezifischen Nährstoffmengen in bestimmten Bevölkerungsgruppen betrachtet werden, meint Heaney. Vor allem sollten nur solche Studien aufgeführt werden, die "vergleichbare Daten" untersuchen. Die US-Behörde für Nahrungsergänzungsmittel hat eine Reihe methodischer Arbeiten über evidenzbasierte Reviews im Bereich Ernährung gefördert, von denen sechs veröffentlicht wurden.

Doch zurück zur Ausgangsfrage. Sind Nahrungsergänzungsmittel nutzlos? Der aktuelle Stand der Wissenschaft bietet hierzu keine eindeutige Antwort: "vielleicht ja" für einzelne Personen, Nährstoffe und Dosierungen, und "vielleicht nein" für andere. "Das Thema Ernährung ist komplex, und wir werden nicht unbedingt eine Formel für alle finden", prophezeit Mayne. Aber neue Methoden, die gerade in der Entwicklung sind, "könnten uns helfen, den Blick dafür zu schärfen". Die zentrale Frage ist aber doch, ob wir eines Tages – wenn die Wissenschaft alle Puzzleteile bereithält – daraus ein klares und kohärentes Gesamtbild entwerfen können.


Der Artikel ist im Original "Nutrition: Vitamins on trial" in "Nature" erschienen.