WIRKUNG VON ZWEI SPORTGETRÄNKEN AUF DIE URINLITHOGENITÄT

AUS: Urological Research 2009 (Feb); 37 (1): 41-46 ~ VOLLTEXT
JeVrey W. Goodman – John R. Asplin – David S. Goldfarb
NYU School of Medicine,
New York, NY 10010, USA.

Warum wurde diese Studie durchgeführt?
Um die Wirkung von zwei Sportgetränken („G“ oder „P“) zu untersuchen und ob sie die Bildung von Nierensteinen verursachen oder verhindern.
Was diese Studie ergab
„P“ erhöhte die Citratausscheidung (um 170 mg/Tag) und den pH-Wert des Urins (um 0,31), während „G“ die Citratausscheidung oder den pH-Wert nicht veränderte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass „P“ dazu beitragen kann, die Bildung von Nierensteinen zu verhindern.

Die Wirkung kommerzieller oraler Rehydrationslösungen („Sportgetränke“) im Vergleich zu Wasser auf das Risiko einer Nephrolithiasis wurde bisher nicht untersucht. Wir untersuchten die Wirkung von zwei Sportgetränken, Performance (Shaklee Corp., Pleasanton, CA, USA) und Gatorade (Gatorade, Chicago, IL, USA), auf die Urinchemie und die Messung der Lithogenität bei Nichtsteinbildnern.
Performance hat einen

pH von 4,3 und enthält
21 mmol/L Natrium,
5,3 mmol/L Kalium,
0,8 mmol/L Calcium und
19,5 mmol/L Citrat.

Gatorade

Der pH-Wert liegt zwischen 2,9 und 3,2 und enthält
20 mmol/L Natrium,
3,2 mmol/L Kalium,
unbedeutendes Calcium und
13,9 mmol/L Citrat.

Die Probanden tranken 3 Tage lang täglich 946 ml Leitungswasser und führten ein Ernährungsprotokoll.
Danach folgte ein zweiter 3-tägiger Versuchszeitraum, in dem die Probanden täglich 946 ml Sportgetränk tranken, wobei sie die Diäten aus Teil 1 wiederholten.
In jedem 3-Tages-Zeitraum wurde an den Tagen 2 und 3 24 Stunden lang Urin gesammelt. Der Urin wurde chemisch analysiert, und die Übersättigung an Kalziumoxalat, Kalziumphosphat und Harnsäure wurde berechnet.
Neun Probanden beendeten die Studie mit Performance, zehn mit Gatorade. Urinvolumen und Kreatininausscheidungen unterschieden sich während der Kontroll- und der Versuchsperiode nicht. Performance erhöhte die mittlere Citratausscheidung um 170 mg/Tag (95% CI 57-284 mg/Tag; P = 0,01) und den Urin-pH-Wert um 0,31 (95% CI 0,03-0,59; P = 0,03). Gatorade veränderte die Citratausscheidung im Urin oder den pH-Wert nicht signifikant. Keines der beiden Getränke verursachte signifikante Unterschiede in der Natrium- und Kalziumausscheidung oder einem Übersättigungswert. Die Einnahme von Performance, nicht aber von Gatorade, führte zu einem Anstieg der mittleren Citratausscheidung und des pH-Werts im Urin im Vergleich zu Wasser. Der Anstieg des Citrats ist wahrscheinlich ein klinisch signifikanter Effekt. Der pH-Wert ist eine wichtige Determinante der Alkalibelastung in Getränken, die organische Anionen enthalten. Performance, das mehr Citrat und einen höheren pH-Wert als Gatorade aufweist, könnte eine bessere Alternative zu Wasser sein, um die Lithogenität im Urin zu reduzieren. Die meisten Sportgetränke mit hohem Kohlenhydratgehalt enthalten jedoch möglicherweise zu viele Kalorien und Fruktose, um als Getränke zur Steinprävention geeignet zu sein.
Schlüsselwörter Getränke – Nierensteine – Citrat -Diät – Fruktose – Nierensteine – Oxalat -Rehydrationslösungen – Urolithiasis

Aus dem Volltextartikel:
Einleitung
Eine Erhöhung des Urinvolumens als Reaktion auf eine erhöhte orale Flüssigkeitsaufnahme ist eine anerkannte Methode zur Verringerung der Prävalenz von wiederkehrenden Nierensteinen. Eine Erhöhung der Flüssigkeitszufuhr hat sich in einer einzigen randomisierten, kontrollierten Studie als wirksam erwiesen. Obwohl das optimale Urinvolumen nicht in klinischen Studien ermittelt wurde, wird häufig das Ziel genannt, das Urinvolumen auf mehr als 2 l/Tag zu erhöhen. In der Praxis sind die Ergebnisse der ärztlichen Bemühungen um eine Erhöhung des Urinvolumens jedoch bestenfalls bescheiden und beliefen sich in einer Studie mit 2.877 Patienten in 14 steinorientierten Praxen auf eine durchschnittliche Erhöhung von nur 0,3 l/Tag.
Es hängt vermutlich von den individuellen Vorlieben und der empfundenen Verträglichkeit verschiedener Getränke ab, ob die Urinmenge erfolgreich gesteigert werden kann. In den letzten Jahren haben „Sportgetränke“, Getränke, die in der Vergangenheit als orale Rehydrationslösungen formuliert wurden und sowohl Natrium als auch Glukose enthalten, um den Natrium-Glukose-Kotransport im Darm zu nutzen, an Beliebtheit und Verfügbarkeit gewonnen. In den letzten Jahren ist der Absatz von Natrium in den Vereinigten Staaten zum ersten Mal zurückgegangen, während Sportgetränke und Energydrinks weiterhin um mehr als 10 % pro Jahr wachsen. Frühere epidemiologische Erhebungen, die den Zusammenhang zwischen bestimmten Getränken und der Prävalenz von Steinen untersuchten, fanden vor der Popularität von Sportgetränken statt und umfassten diese nicht als eigene Kategorie. Wir wollten herausfinden, ob Sportgetränke aufgrund ihres Citratgehalts die Lithogenität von Kalzium- und Harnsäuresteinen im Urin verringern oder sie aufgrund ihres Natrium- und Kohlenhydratgehalts verschlechtern würden.

Materialien und Methoden
Probanden und Studiendesign
Sechzehn gesunde Probanden zwischen 25 und 55 Jahren ohne Nierensteine in der Vorgeschichte nahmen an einem Protokoll teil, um die Wirkung von zwei Sportgetränken auf die Urinlithogenität mit der von Wasser zu vergleichen. Vier Teilnehmer nahmen an beiden Gruppen teil, sechs nahmen nur an der Gruppe mit Gatorade teil und sechs nahmen nur an der Gruppe mit Performance teil. Ausdrücklich ausgeschlossen wurden Patienten mit einer Vorgeschichte von metabolischen Knochenerkrankungen, Hyperparathyreoidismus, chronischen Nierenerkrankungen oder Diabetes.
Die Probanden gaben eine informierte Einwilligung zur Teilnahme an der Studie. Die Studie wurde von der lokalen Prüfungskommission geprüft und genehmigt. Die Probanden erhielten Medikamente und wurden ausdrücklich gebeten, während des Studienzeitraums keine Multivitamine oder Kalziumpräparate einzunehmen.
Während des Kontrollzeitraums trank jede Versuchsperson 3 Tage lang täglich 946 ml (1 Quart) Leitungswasser zusätzlich zu ihrer üblichen Flüssigkeitszufuhr. Abgesehen von der Wasserzufuhr ernährten sich die Probanden wie gewohnt uneingeschränkt nach Belieben und nahmen Flüssigkeiten frei zu sich, wobei sie ein Tagebuch über alle Speisen und Getränke führten. Am zweiten und dritten Tag des dreitägigen Kontrollzeitraums wurde 24 Stunden lang Urin gesammelt. Während der Urinsammlung wurde der Urin bei Raumtemperatur aufbewahrt. Jedem Urinbehälter wurden ein antimikrobielles Konservierungsmittel und ein Volumenmarker beigefügt. Am Ende der 24-stündigen Sammlung wurde der Urinsammelbehälter geschüttelt und ein 50-ml-Aliquot entnommen und per Nachtpost an Litholink Corp. (Chicago, IL) zur Analyse geschickt.
Nach einer einwöchigen Auswaschphase begannen die Probanden mit dem dreitägigen Versuchszeitraum, in dem sie täglich 946 ml (1 Quart) Sportgetränk tranken. Abgesehen vom Sportgetränk nahmen die Probanden dieselbe normale Ernährung und dieselbe Flüssigkeitszufuhr wie in der Kontrollperiode zu sich und wiederholten die zuvor gemachten Tagebucheinträge. Am zweiten und dritten Tag des dreitägigen Versuchszeitraums wurde der Urin erneut für 24 Stunden gesammelt. Wir verwendeten zwei leicht erhältliche Sportgetränke: Performance (Shaklee Corporation, Pleasanton, CA) und Gatorade Thirst Quencher Original (Gatorade, Chicago, IL). Je nach persönlicher Vorliebe der Teilnehmer wurden Performance und Gatorade mit Zitronen-Limetten-Geschmack oder Orangengeschmack verwendet. Performance wird von lokalen Einzelhändlern verkauft, die über das Internet gefunden und kontaktiert werden können, und wird als pulverförmiges Konzentrat geliefert, das von den Prüfern abgewogen und von den Teilnehmern gemäß den Anweisungen des Herstellers mit Leitungswasser zu 1 l gemischt wurde. Gatorade wurde in örtlichen Lebensmittelgeschäften gekauft. Einige Teilnehmer absolvierten beide Protokolle mit einer Pause von mindestens einer Woche zwischen den Sportgetränken. Die Studie war nicht verblindet und konnte nicht verblindet werden. Die Ergebnisse von Personen, bei denen die 24-Stunden-Ausscheidung von Kreatinin zwischen den Erhebungen um 30 % oder mehr abwich, wurden als ungenaue Erhebungen gewertet und ausgeschlossen. Keiner der Hersteller war an der Finanzierung, Planung, Durchführung oder Berichterstattung der Studie beteiligt.
Untersuchungen der Urinchemie
In jeder 24-Stunden-Urinprobe wurden Kalzium-, Chlorid-, Kreatinin-, Magnesium-, Natrium-, Kalium-, Phosphat-, Ammonium- und Harnsäurekonzentrationen mit Hilfe von Standard-Labortechniken unter Verwendung eines Beckman Synchron CX5 (Beckman Instruments, Brea, CA, USA) gemessen. Der pH-Wert wurde mit einer Glaselektrode gemessen. Oxalat wurde mittels eines Enzymtests unter Verwendung von Oxalatoxidase (Trinity Biotech, Bray, Irland) gemessen. Citrat wurde mittels eines Enzymtests unter Verwendung von Citratlyase (Mannheim Bohringer, Mannheim, Deutschland) gemessen. Aus diesen Analysen wurde die Übersättigung (SS) in Bezug auf Kalziumoxalat, Kalziumphosphat und Harnsäure mit dem Computerprogramm EQUIL 2 berechnet. Für jede der 3-tägigen Versuchsphasen wurden die Mittelwerte der beiden 24-Stunden-Sammlungen angegeben.
Statistiken
Die während der Versuchs- und Kontrollperioden ermittelten Harnwerte wurden mit dem gepaarten Student t-Test verglichen und bei P

Ergebnisse

Tabelle 1

Die Zusammensetzung der beiden Sportgetränke ist inTabelle 1 angegeben. Mit Ausnahme von pH-Wert und Citrat, die im Labor gemessen wurden, wurden die Werte von den Herstellern bezogen. „Unprotoniertes Citrat“ ist ein berechneter Wert, der auf den pKs der drei Carboxylgruppen von Citrat und dem gemessenen pH-Wert basiert. Er ist ein Maß für den Gehalt an Carboxylgruppen, die mit anderen Kationen als Protonen (z. B. Natrium, Kalium) assoziiert sind, und stellt daher eine potenzielle Base dar.Performance enthielt mehr Citrat und hatte einen deutlich höheren pH-Wert als Gatorade. Performance, das Maltodextrin enthält, hatte mehr Kalorien pro Portion, aber weniger Gramm Einfachzucker. Keines der beiden Getränke hatte einen nennenswerten Kalziumgehalt. Die Gehalte der beiden Getränke an Natrium und Kalium waren ähnlich.
Eine Versuchsperson hielt sich nicht erfolgreich an das Studienprotokoll, was durch einen Unterschied in der Kreatininausscheidung von mehr als 30 % in aufeinanderfolgenden Zeiträumen beurteilt wurde, und die Ergebnisse dieser Person wurden nicht in die Analyse einbezogen. Von den fünfzehn verbleibenden Probanden schlossen neun das Protokoll unter Verwendung von Performance und zehn das Protokoll unter Verwendung von Gatorade ab. Während der Studienzeiträume traten keine unerwünschten Ereignisse auf.

Abbildung 1
Tabelle 2

Es gab zwei signifikante Unterschiede in der Urinchemie, die durch Performance, nicht aber durch Gatorade verursacht wurden. Performance erhöhte den mittleren 24-Stunden-pH-Wert von 6,16 in der Kontrollperiode auf 6,47 (P Abbildung 1 zeigt, dass 8 von 9 Personen im Performance-Arm einen Anstieg der Citratausscheidung im Urin hatten, während nur 5 von 10 einen Anstieg mit Gatorade hatten.
Bei beiden Getränken gab es keine signifikanten Veränderungen der Natriumausscheidung. Leistung war mit einem nicht signifikanten Anstieg der Na-Ausscheidung von 12,1 ± 49,4 meq/Tag verbunden, während Gatorade ebenfalls eine nicht signifikante Veränderung von 2,6 ± 44,3 meq/Tag verursachte. Auch die Kalziumausscheidung im Urin nahm mit keinem der beiden Getränke signifikant zu, sie stieg um 1,7 ± 44,4 mg/Tag mit Performance und 14,7 ± 32,7 mg/Tag mit Gatorade (beide P = NS). Keines der beiden Getränke verursachte Veränderungen in der Oxalat- oder Kaliumausscheidung im Urin (Tabelle 2) oder in der Magnesium- oder Phosphatausscheidung (Daten nicht gezeigt).
Das Endergebnis war, dass keines der beiden Getränke mit einer statistisch signifikanten Verringerung der Übersättigung des Calciumoxalats im Urin verbunden war, die in der Kontrollperiode 3,6 und mit Performance 3,2 und in der Kontrollperiode 4,0 und mit Gatorade 3,4 betrug. Die Harnsäureausscheidung änderte sich bei keinem der beiden Sportgetränke. Trotz der Veränderungen des UrinpHs führte keines der beiden Getränke zu einer signifikanten Senkung der Übersättigung mit Harnsäure.
Das Protokoll, bei dem ein Ernährungstagebuch verwendet wurde, um die Ad-lib-Ernährung der Patienten während der Sammelzeiträume zu replizieren, war erfolgreich bei der Kontrolle anderer Variablen, da die Urinmengen und die Ausscheidung von Kalium und Oxalat bei Wasserversus Performance und Gatorade nahezu identisch waren. Die Patienten führten die Sammlungen auch genau durch, was durch sehr ähnliche 24-Stunden-Ausscheidungsraten von Kreatinin (1.834,2 mg/Tag in der Kontrollperiode gegenüber 1.790,9 mg/Tag während der Performance-Periode; 1.754,2 mg/Tag in der Kontrollperiode gegenüber 1.722,2 mg/Tag während der Gatorade-Periode) belegt wird.

Diskussion
Der Verzehr von Sportgetränken hat in den letzten Jahren zugenommen und einen größeren Anteil am Getränkemarkt gewonnen. Ihr Beitrag zur Steinbildung, sei es zur Erhöhung oder zur Verringerung der Inzidenz, wurde weder durch die Untersuchung ihrer Auswirkungen auf die Urinchemie noch durch die Bewertung des epidemiologischen Zusammenhangs mit der Steinbildung bewertet. Aufgrund ihrer Zusammensetzung könnte man sowohl eine Erhöhung als auch eine Verringerung der Urinlithogenität erwarten. Es ist zu erwarten, dass der Citratgehalt die Citratausscheidung im Urin und den pH-Wert des Urins erhöht und somit einen Schutz vor Kalzium- und Harnsäuresteinen bietet.
Der Natriumgehalt von Sportgetränken, der als nützlich für die „Rehydrierung“ von Sportlern angepriesen wird, könnte jedoch mit einer erhöhten Kalziumausscheidung im Urin in Verbindung gebracht werden.
Außerdem könnte die Aufnahme erheblicher Mengen einfacher Kohlenhydrate wie Saccharose in diesen Getränken ebenfalls mit einer erhöhten Kalziumausscheidung in Verbindung gebracht werden. Schließlich wird auch der Fruktosegehalt von Limonaden und Säften mit einem erhöhten Steinrisiko in Verbindung gebracht. Eine Erklärung für diesen Zusammenhang liegt noch nicht vor, aber Fruktose kann Hyperurikämie (und das metabolische Syndrom) und Nephrokalzinose verursachen. Auch wenn einige dieser Auswirkungen nicht sofort zu beobachten sind, hielten wir es für sinnvoll, die akuten Auswirkungen von Sportgetränken auf die Urinchemie zu untersuchen.
Wir fanden heraus, dass beide untersuchten Sportgetränke zu einem Anstieg des Citrats und des pH-Werts im Urin führten, obwohl diese Effekte nur für Performance und nicht für Gatorade statistisch signifikant waren.Die Wirkung der Getränkeeinnahme auf die Citratausscheidung und den pH-Wert im Urin hängt von der Menge der im Getränk enthaltenen potenziellen Base ab, die wiederum von der Konzentration des spH und der organischen Anionen im Getränk abhängt. Zitronensäure, d. h. protoniertes Citrat, hat keinen Nettoeffekt auf den pH-Wert oder die Citratausscheidung im Urin. Das Citrat kann von der Leber und den Nieren zu Bikarbonat metabolisiert werden, aber das begleitende Proton neutralisiert das entstehende Bikarbonat. Es sind nur minimale Änderungen des pH-Werts im Urin oder der Citratausscheidung zu erwarten, da die intestinale Citratabsorption zu einer höheren Filterbelastung führt. Bei einem höheren pH-Wert des Getränks wird die negative Ladung von Citrat durch Kalium oder Natrium ausgeglichen, so dass kein Proton zur Verfügung steht, um die Wirkung des aufgenommenen Citrats zu neutralisieren und entweder den pH-Wert im Urin zu erhöhen oder indirekt die Citratausscheidung (aufgrund des hepatischen und renalen Metabolismus zu Bicarbonat) zu erhöhen.Die Messung des Citratgehalts ohne Bezug auf den pH-Wert des Getränks ist daher nicht ausreichend, um die Auswirkungen auf den pH-Wert im Urin und die Citratausscheidung zu erklären. Es wird angenommen, dass der höhere pH-Wert von Orangensaft im Vergleich zu Limonade dafür verantwortlich ist, dass Orangensaft den Citratgehalt und den pH-Wert im Urin erhöht, während Limonade keinen Effekt hat. Da der pH-Wert von Performance etwa 1 Einheit höher war als der von Gatorade, ist die Wirkung nicht nur auf den höheren Citratgehalt zurückzuführen, sondern auch auf den höheren Gehalt an potenziellen Basen.
Trotz der möglichen Überlegenheit von Orangensaft ist Zitronensaft eine beliebte Flüssigkeit, die aufgrund ihrer Wirkung zur Erhöhung der Zitratausscheidung im Urin häufig zur Steinprävention empfohlen wird. Andere Studien haben ebenfalls eine mögliche Wirksamkeit von Zitronensaft bei der Steinprävention nahegelegt. Das ursprüngliche Protokoll von Seltzer et al. sah für Kalziumsteinbildner mit Hypocitraturie die tägliche Einnahme von 120 ml Zitronensaftkonzentrat vor, dem insgesamt 2 l Wasser zugesetzt wurden. Der Anstieg der Citratausscheidung im Urin, der hier mit 1 l/Tag Leistung beobachtet wurde, war nur 34 mg geringer als der in Seltzers Studie beobachtete Anstieg.
Die Veränderung des Urin-pH-Wertes, die bei Performance größer war als bei Gatorade, hätte mit einer klinisch bedeutsamen Abnahme der Übersättigung für Harnsäure einhergehen können, wenn der pH-Wert niedrig gewesen wäre, wie es typischerweise bei Harnsäuresteinbildnern der Fall ist. Stattdessen begann der pH-Wert bei diesen nicht steinbildenden Teilnehmern bei etwa 6,1, und die Übersättigung der Harnsäure lag mit 0,58 deutlich unter 1, so dass der Anstieg des pH-Werts eine nicht statistisch signifikante Abnahme der Übersättigung auf 0,31 bewirkte. Wären Harnsäuresteinbildner untersucht worden, hätte man einen klinisch bedeutsamen Effekt der pH-Erhöhung auf die Verringerung der Harnsäureübersättigung erwarten können.
Obwohl die Zeiträume, in denen Sportgetränke konsumiert wurden, mit einem Anstieg der oralen Natriumaufnahme um 20 oder 21 meq/Tag verbunden gewesen wären, war bei den Studienteilnehmern, die sich ad lib. ernährten, genügend Natrium im Urin vorhanden, so dass die Auswirkungen der Sportgetränke auf die Natriumausscheidung im Urin nicht festgestellt wurden. Obwohl ein Anstieg der Natriumzufuhr mit einem Anstieg der Kalziumausscheidung im Urin einhergeht, wurde auch dieser Effekt nicht festgestellt. Der geringe Anstieg des aufgenommenen Natriums könnte auch nicht ausreichen, um die Kalziumausscheidung im Urin bei hyperkalziurischen Steinbildnern messbar zu erhöhen. Gatorade hat vor kurzem eine Formulierung namens Endurance auf den Markt gebracht, die den üblichen Natriumgehalt auf 40 meq/L verdoppelt, was eine messbare Wirkung auf die Kalziumausscheidung im Urin haben könnte.
Die Kosten für die Verwendung von Sportgetränken zur Erhöhung der Zitratausscheidung im Urin sind nicht geringer als die für die Verschreibung von Kaliumzitrat-Tabletten. Die Kosten für 20 meq Citrat betragen beim Department of Veterans Affairs (New York, NY) nur 0,31 $ für generische Tabletten; 0,40 $ für Kristalle; oder 2,20 $ für generische Tabletten; 2,32 $ für die Marke Urocit K (MissionPharmacal, San Antonio, TX) in einer Duane Reade (Privat)-Apotheke in Manhattan (Kosten Stand April 2008). Performance kostet $12,95 für einen Kanister von einem unabhängigen Anbieter, so dass 20 meq Citrat $2,72 kosten. Der Vorteil von Performance ist, dass das Sportgetränk im Gegensatz zu oralen Tabletten auch das Urinvolumen erhöht und, aufgrund der Beliebtheit dieser Getränke, möglicherweise die Compliance verbessert.
Performance ist kein perfektes Citrat-Supplement, da es als Ersatz 400 Kalorien/L enthält. Seine Verwendung als Präventivmaßnahme für wiederkehrende Steine kann daher nicht als die ideale Wahl für die meisten Patienten angesehen werden. In Anbetracht der kürzlich nachgewiesenen Zusammenhänge zwischen Fettleibigkeit, Diabetes und Steinbildung ist die Verschreibung dieser relativ kalorienreichen Flüssigkeit für viele Steinbildner möglicherweise nicht wünschenswert. Obwohl die Erhöhung des pH-Werts im Urin Harnsäuresteinen vorbeugen könnte, haben Patienten mit Harnsäuresteinen auch eine erhöhte Rate an Diabetes und Merkmalen des metabolischen Syndroms. Fruktose, ein Bestandteil von Maissirup, einem häufigen Süßungsmittel, das Sportgetränken und Limonaden zugesetzt wird, wäre für die meisten Steinbildner ebenfalls ein unerwünschtes Mittel zur Erhöhung des Urinvolumens, da es mit Hyperurikämie, metabolischem Syndrom und Steinen in Verbindung gebracht wird. Wenn der Kohlenhydratgehalt von Sportgetränken in den Griff zu bekommen wäre, könnten sie aufgrund ihrer relativen Schmackhaftigkeit und ihrer Beliebtheit in letzter Zeit für einige Patienten dem Wasser vorzuziehen sein.

Danksagung
Diese Arbeit wurde teilweise vom NIH Grant2R44DK59086-02 und vom Dept. of Veterans Affairs unterstützt. Wir danken Frank Modersitzki für seine administrative Unterstützung.

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