Phytosterine: Pflanzliche Cholesterinsenker

Phytosterine stellen die erste Gruppe von sekundären Pflanzenstoffen dar, die wegen ihrer spezifischen physiologischen Wirkungen zur Entwicklung funktioneller Lebensmittel genutzt wurde. Als Inhaltsstoff einer neuen Generation von Margarinen sollen sie den Cholesterinspiegel senken und zur Reduktion des Herz-Kreislauf-Erkrankungsrisikos beitragen.

Phytosterine gehören ebenso wie das Cholesterol zu der Gruppe der Sterine. In ihrer chemischen Struktur sind die Phytosterine dem Cholesterol sehr ähnlich. Von etwa 44 bekannten Sterinen entfallen 50 % auf Beta-Sitosterin. Auch Stigmasterin und Campesterin kommen häufig vor. Phytosterine sind in Wasser unlöslich und in Öl wenig löslich. Lediglich die durch Veresterung gewonnenen Phytosterinester sind in Öl löslich und werden daher beispielsweise für die Anreicherung von Margarinen verwendet.

Ähnlich zum Cholesterin im tierischen Gewebe sind Phytosterine essenzielle Bestandteile von pflanzlichen Zellmembranen. Mindestens 44 verschiedene Phytosterine aus 7 verschiedenen Pflanzenfamilien wurden bisher identifiziert, wobei beta-Sitosterin (C-29) das am häufigsten in der Nahrung vorkommende (65 %) ist, gefolgt von Campesterin (30 %) und Stigmasterin (5 %). Sitostanol, ein gesättigter Abkömmling des Beta-Sitosterins, ist das in der Nahrung am häufigsten vorkommende Stanol. Es kommt natürlicherweise in geringen Mengen in Sojaöl vor.

In Lebensmitteln liegen Phytosterine hauptsächlich in fettreichen Pflanzenteilen vor, fettarme Pflanzen wie Gemüse und Obst enthalten nur wenig davon. Phytosterine sind besonders reichlich in Sonnenblumenkernen und Sesamsaaten enthalten (534 bzw. 714 mg/ 100 g), auch natives Sojaöl ist reich an Phytosterinen (494 mg/ 100 g). Bei einer Raffination wird der Phytosteringehalt stark verringert (132 mg/ 100 g).

Funktionen und Aufgaben

Aufgrund der Ähnlichkeit zu Cholesterol hemmen Phytosterine im Dünndarm die Resorption von Nahrungscholesterol, wenn beide gleichzeitig mit der Nahrung aufgenommen werden. Das hat eine Senkung der Cholesterolkonzentration, insbesondere des LDL-Cholesterols, im Serum zur Folge. In der Ernährungstherapie wird insbesondere das Beta-Sitosterin eingesetzt. Bei einer Gabe von 5 bis 6g täglich senkt es bei Hypercholesterolämikern den Serumcholesterolspiegel um 20%. Durch eine tägliche Aufnahme von 1,5 bis 3 g Phytosterinen, beispielsweise als Brotaufstrich, kann eine Senkung der Cholesterol- und LDL-Konzentration erreicht werden. Dadurch tragen sie zu einem verringerten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei. Bei einer Überdosierung sind keine gesundheitsschädlichen Wirkungen bekannt. Auch bestehen Hinweise darauf, dass Phytosterine, die mit der Nahrung zugeführt werden, das Risiko von Dickdarm-Krebs verringern. Durch die erhöhte Zufuhr kommt es zu einer verminderten Bildung von sekundären Gallensäuren und Cholesterolabbauprodukten im Darm. Außerdem sind Phytosterine in der Lage das Risiko für eine gutartige Prostatavergrößerung sowie für die Prostatakarzinom-Entstehung zu vermindern.

Cholesterinsenkende Wirkung

Phytosterine können auch direkt in den Cholesterinstoffwechsel eingreifen, weshalb sie auch in der Therapie von Hypercholesterinämie eingesetzt werden. Gegenwärtig wird davon ausgegangen, dass Phytosterine in der Lage sind, den Cholesterinspiegel (v.a. das LDL-Cholesterol), in Abhängigkeit von der Ausgangshöhe, um bis zu 10 Prozent zu senken. Die HDL-Cholesterinkonzentration wird dadurch nicht negativ beeinflusst. In der normalen Mischkost ungefähr 300 mg Phytosterine enthalten. Zu einer effektiven Senkung des LDL-Cholesterins um 10 bis 15 % werden jedoch 2 g Phytosterine benötigt, weshalb einige Lebensmittel mit Phytosterinen angereichert wurden.

Die Phytosterine konkurrieren im Darm mit Cholesterin um den Resorptionsmechanismus. Sie vermindern dadurch die Cholesterinresorption im Dünndarm, weshalb es zu einer Veränderung des Profils der primären Gallensäuresynthese kommt. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit mit Cholesterin wird gegenwärtig davon ausgegangen, dass Phytosterine die Membranen der Dickdarmzellen beeinflussen und dadurch auch ihre Morphologie. Vermutlich werden Phytosterine an Stelle von Cholesterin in die Membran von Dickdarmepithelzellen eingebaut, wodurch sie gegen Hyperproliferation geschützt sind.

Obwohl die cholesterinsenkende Wirkung als gesichert erwiesen gilt, kann über den Wirkmechanismus keine klare Aussage gemacht werden. Es wird unter anderem auch vermutet, dass Phytosterine die Cholesterinabsorption beeinflussen, indem sie mit dem Cholesterin auskristallisieren. Auf diese Weise kann das LDL-Cholesterin bei einer täglichen Zufuhr von 0,8 bis 3,8 g Phytosterol-Estern (pharmakologische Dosen) um 7 bis 16 % gesenkt werden. Eine andere Hypothese geht davon aus, dass Phytosterine im Darm das Cholesterin aus den Mizellen verdrängen. Folglich ist die Aufnahme von Cholesterin verringert. Weiterhin gibt es Hinweise auf eine systematische Wirkung, da selbst nach intraperitonealer Injektion von Phytosterinen ein cholesterinsenkender Effekt nachgewiesen werden konnte. So können Phytosterine auch Schlüsselenzyme des Cholesterinstoffwechsels in der Leber beeinflussen. Nach Schätzungen soll 1 mg Sitosterin die Aufnahme von 1 mg Cholesterin im Darm hemmen. Werden täglich 1,5 bis 3 g Phytosterine in Form von Brotaufstrich aufgenommen, kann die Cholesterinkonzentration im Plasma um etwa 10 % reduziert werden.

Margarinen, die mit Phytosterinen angereichert wurde, senken zwar das Gesamt- bzw. LDL-Cholesterin, gleichzeitig jedoch auch die Konzentration an Alpha- und Beta-Carotin, indem sie die Carotinoid-Absorption vermindern.

Bei den Phytosterinen hat Sitostanol den größten cholesterinsenkenden Effekt, gefolgt von Desmosterol und Brassicasterol sowie von Beta-Sitosterol. Campesterol hat von den Phytosterinen den geringsten Effekt auf den Cholesterinspiegel.

Antikanzerogene Wirkung

In epidemiologischen und experimentellen Studien konnte für Phytosterine eine antikanzerogene Wirkung nachgewiesen werden, wobei sie vor allem das Risiko für Dickdarm-, Brust- und Prostatakrebs senken sollen. Es gibt zahlreiche Hinweise, dass Phytosterine im Dickdarm protektiv gegen Krebs wirken. Epidemiologische Studien ergaben einen Zusammenhang zwischen einer hohen nahrungsbedingten Phytosterinaufnahme und einem niedrigen Risiko für Dickdarmkrebs. Vegetarier, deren Phytosterinaufnahme über der der übrigen Bevölkerung liegt, wiesen höhere beta-Sitosterinkonzentrationen im Stuhl auf als Nicht-Vegetarier. Sie besitzen somit ein geringeres Krebsrisiko als die Allgemeinbevölkerung. Im Tierversuch verhinderte die Zugabe von 2 Prozent Phytosterinen zum Futter die durch Cholesterin ausgelöste erhöhte Proliferation der Dickdarmzellen. Ohne Phytosterine war die Proliferation fast um das Dreifache erhöht.

Die Mechanismen, durch die Phytosterine die Tumorentstehung hemmen können, sind bisher noch nicht vollständig untersucht. Ergebnisse von Tierversuchen weisen darauf hin, dass der antikanzerogene Mechanismus nicht auf einer Beeinflussung der Entgiftungsenzyme (Phase-II-Enzyme) für Kanzerogene beruht. Vermutlich wirken Phytosterine protektiv, indem sie sekundäre Stoffwechselprodukte wie sekundäre Gallensäuren (Abbauprodukte von Cholesterin) im Magen-Darm-Trakt beeinflussen. Phytosterine binden im Darm primäre Gallensäuren und verringern dadurch die Entstehung von sekundären Gallensäuren. Es wird angenommen, dass sekundäre Gallensäuren eine Tumorentwicklung stärker fördern als primäre Gallensäuren. Somit hemmen Phytosterine die Dickdarmzellproliferation wahrscheinlich dadurch, dass sie die Bildung von Cholesterinabbauprodukten (z.B. Coprostanol, Cholestanol) und sekundären Gallensäuren im Magen-Darm-Trakt und damit auch die Konzentration dieser Produkte im Stuhl vermindern. Durch eine verlangsamte Zellproliferation bleibt den zellulären Reparaturmechanismen ausreichend Zeit, um den durch das Kanzerogen ausgelösten DNA-Schaden zu beheben. Die Hemmung der Zellproliferation ist nicht bedingt durch eine Beeinflussung der an der Regulation der Zellproliferation  beteiligten Proteinkinase C.

Vorkommen

Phytosterine sind überwiegend in fettreichen pflanzlichen Lebensmitteln wie Nüssen, Sonnenblumenkernen, Sojabohnen, Hülsenfrüchten, Sesam-, Soja-, Maiskeim-, Raps- und nativem Sonnenblumenöl enthalten. Pflanzenöle enthalten ca. 0,5 bis 1% Phytosterine. Zudem werden Phytosterine in Form von gut fettlöslichen Sterin-Ester-Gemischen verschiedenen Lebensmitteln wie Margarinen, Brotaufstrichen, Joghurt oder Milch zugesetzt. Ebenfalls finden sie sich auch in Brokkoli und Rosenkohl sowie in anderen Obst- und Gemüsesorten, wenn auch in geringeren Mengen. Beta-Sitosterin ist das Phytosterin, das mit ca. 50% am häufigsten in der Nahrung vorhanden ist. Für Beta-Sitosterin sind Erdnusscreme, Erdnussöl und kaltgepresstes Olivenöl sehr gute Lieferanten. Allerdings werden nur 5% der mit der Nahrung aufgenommenen Phytosterine resorbiert. Der Rest wird über den Stuhl ausgeschieden. Getreideprodukte enthalten zwar mit bis zu 200 mg/ 100 g nur sehr wenig Phytosterine, allerdings werden durch diese im Durchschnitt ungefähr 17% der täglichen Phytosterinzufuhr aufgenommen.

Auch die Verarbeitung der Lebensmittel spielt eine Rolle. So hat raffiniertes Sojaöl beispielsweise nur ein Viertel bis ein Drittel des Phytosteringehaltes von nativem Öl, da die Phytosterine durch die Raffination weitestgehend zerstört werden. Aus diesem Grund ist die Verwendung von kaltgepressten Pflanzenölen zu bevorzugen.