Das Verdauungssystem spielt bei der Verwertung von Nahrungsmitteln eine zentrale Rolle. Hier wird die Nahrung in Partikel zerlegt, die klein genug sind, um die Darmwand zu passieren und die Zellen des Körpers mit Energie, Baustoffen und Hilfsstoffen zu versorgen. Die Verdauung der Nahrung ist ein sowohl mechanischer als auch chemischer Prozess, der im Mund beginnt und im Enddarm endet.
Wenn das Verdauungssystem nicht richtig funktioniert, wird die Nahrung nicht ausreichend verdaut und die Nährstoffe werden nicht richtig aufgenommen (Malabsorption). Darüber hinaus können unverdaute Nährstoffe im Verdauungstrakt zu Symptomen wie Völlegefühl, Blähungen, Unterleibsschmerzen, Verstopfung oder Durchfall führen. Eine sehr wichtige Rolle bei der Verwertung der Nahrung spielen Enzyme. Probleme bei der Produktion oder Aktivität von Verdauungsenzymen führen daher häufig zu Malabsorption und Magen-Darm-Beschwerden. In diesen Fällen kann eine Supplementierung mit Verdauungsenzymen die Verdauung unterstützen.
Was ist ein Enzym? Das Wort Enzym kommt von dem griechischen Wort “enzymos”, was “gesäuert” oder “in Sauerteig/Hefe enthalten” bedeutet. Ein Enzym ist ein Protein, das dafür sorgt, dass eine bestimmte (bio)chemische Reaktion innerhalb oder außerhalb der Zelle besser oder schneller abläuft, ohne selbst dabei verbraucht zu werden oder seine Form zu verändern. Das Enzym ist der Katalysator, und die Substanzen, auf die das Enzym einwirkt, bilden das Substrat. Für jedes Enzym gibt es einen bestimmten Säuregrad (pH-Wert) und eine bestimmte Temperatur, bei denen es seine optimale Wirkung entfaltet. |
Im Mund wird die Nahrung durch Kauen zerkleinert, so dass sie heruntergeschluckt werden kann. Spezielle Drüsen in der Mundhöhle und deren Umgebung produzieren Speichel, der hauptsächlich aus Wasser, Schleim und dem Enzym Amylase besteht. Während des Kauens vermischt sich der Speichel mit dem Speisebrei. Amylase ist ein stärkespaltendes Enzym: Es spaltet Amylose (Stärke, ein Mehrfachzucker) in kürzere Polysaccharide, Dextrine* und Disaccharide wie Maltose auf. Speichelamylase funktioniert am besten bei einem pH-Wert zwischen 6 und 7 und bleibt aktiv, während der Speisebrei durch die Speiseröhre in den Magen transportiert wird. In der Speiseröhre werden dem Speisebrei keine neuen Verdauungsenzyme zugesetzt. Der hohe Säureanteil (niedrige pH-Wert) im Magen macht die Speichelamylase inaktiv. Die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) produziert ebenfalls Amylase, die dem Speisebrei (Chymus*) zugesetzt wird, nachdem dieser den Magen verlassen hat und in den Zwölffingerdarm gelangt ist. Die Pankreasamylase hat die gleiche Wirkung wie die Speichelamylase.
* Siehe Erläuterung der Begriffe
Die Muskelschicht in der Magenwand knetet den Nahrungsbrei und vermischt ihn mit dem Magensaft. Die Produktion von Magensaft durch Drüsen in der Magenwand wird durch das Sehen, Riechen, Schmecken und Kauen von Nahrung ausgelöst. Magensaft enthält nicht nur Schleim und Salzsäure, sondern auch Pepsinogen. Dieses Proenzym wird unter dem Einfluss der Magensäure in das aktive Enzym Pepsin umgewandelt. Pepsin ist ein eiweißspaltendes Enzym, das Eiweißmoleküle in kürzere Polypeptide zerlegt. Pepsin wirkt am besten bei einem pH-Wert von etwa 2. Unter den leicht alkalischen Bedingungen des Zwölffingerdarms wird Pepsin inaktiviert.
Die Bauchspeicheldrüse spielt bei der Verdauung eine wichtige Rolle. Als Reaktion auf die Wahrnehmung oder den Verzehr von Nahrung produziert die Bauchspeicheldrüse Pankreassaft, der über den Pankreasgang (Ductus pancreaticus) in den Zwölffingerdarm (Duodenum) abgegeben wird. Die Hauptaufgabe des Zwölffingerdarms ist die Verdauung der Nahrungsbestandteile zu verwertbaren Endprodukten. Die Resorption findet hauptsächlich im restlichen Dünndarm statt. Im Zwölffingerdarm werden Mineralstoffe wie Eisen und Kalzium absorbiert, und es beginnt die Aufnahme von Aminosäuren. Der Pankreassaft enthält verschiedene Enzyme zur Verdauung von Kohlenhydraten (Amylase), Fetten (Lipase) und Proteinen (Proteasen oder proteolytische Enzyme). Außerdem enthält der Pankreassaft Natriumbicarbonat, das dafür sorgt, dass der saure Speisebrei aus dem Magen neutralisiert wird. Das ist wichtig, weil die Säure sonst die Darmwand schädigen könnte.
Fette (Lipide) werden u. a. als Energieträger und als Bausteine für Zellmembranen und Hormone genutzt. Eine gute Fettverdauung ist auch wichtig für die Aufnahme fettlöslicher Nährstoffe wie der Vitamine A, D, E und K. Die Fettverdauung findet unter der Einwirkung von Lipase statt. Diese beginnt eigentlich schon in der Mundhöhle durch eine kleine Menge Lipase im Speichel, die ein pH-Optimum von 4 hat, so dass sie auch im Magen noch aktiv ist, und wird durch die Magenlipase fortgesetzt. Das für die Fettverdauung wichtigste Enzym ist jedoch die Pankreaslipase. Lipase spaltet Fette (Triglyceride) in Monoglyceride (Glycerin mit einer Fettsäurekette), Glycerin und freie Fettsäuren. Das pH-Optimum ist an das leicht alkalische Milieu des Dünndarms angepasst. Die Lipase wird bei der Fettverdauung durch das von der Bauchspeicheldrüse produzierte Coenzym* Colipase und durch die Gallenflüssigkeit aus der Leber unterstützt. Colipase ist für eine optimale Enzymaktivität der Lipase erforderlich. Sie hemmt die Inaktivierung der Lipase durch Gallensalze und erleichtert die Bindung der Lipase an das Substrat. Gallenflüssigkeit emulgiert Fette, was bedeutet, dass große Fetttröpfchen in kleinere Tröpfchen zerteilt werden, wodurch sich die Kontaktfläche vergrößert und die Enzyme besser auf die Fette einwirken können. Dies ist noch keine Verdauung, da die Bindungen im Fettmolekül intakt bleiben. Triglyceride sind die wichtigsten Fette in der Nahrung. Die Nahrung enthält außerdem auch kleinere Mengen an Phospholipiden* und Cholesterin. Für die Verdauung dieser Fette produziert die Bauchspeicheldrüse auch andere Lipase-Arten wie Phospholipase und Cholesterinesterase.
* Siehe Erläuterung der Begriffe
Eiweiße (Proteine) dienen hauptsächlich als Baustoffe, werden aber bei geringer Zufuhr von Kohlenhydraten und Fetten auch als Energielieferant verwendet. Die Proteinverdauung beginnt mit Pepsin im Magen, findet aber hauptsächlich im Dünndarm unter dem Einfluss verschiedener Proteasen statt, die in der Bauchspeicheldrüse gebildet und mit dem Pankreassaft in den Dünndarm abgegeben werden. Die wichtigsten Pankreasproteasen sind Trypsin, Chymotrypsin, Carboxypeptidase und Elastase. Pankreasproteasen sind eiweißspaltende Enzyme, die die kurzen Polypeptide in kleinere Stücke zu Dipeptiden zerteilen. Die verschiedenen Proteasen sind bei unterschiedlichen pH-Werten aktiv und wirken daher in verschiedenen Teilen des Dünndarms. Um die Zellen der Bauchspeicheldrüse und des Ductus pancreaticus vor der Wirkung von Proteasen zu schützen, werden diese eiweißspaltenden Enzyme – ebenso wie das Pepsin im Magen – als inaktive Proenzyme sezerniert und erst im Dünndarm aktiviert.
Im Zwölffingerdarm werden die Nährstoffe aufgespalten und bereits teilweise absorbiert. Die größte Nährstoffaufnahme findet jedoch im Jejunum und im Ileum statt, dem mittleren bzw. letzten Teil des Dünndarms. Auch hier erfolgt noch eine Verdauung. Drüsen in der Dünndarmwand produzieren den so genannten Dünndarmsaft (mit einem pH-Wert zwischen 6,5 und 8), der Wasser, Schleim und verschiedene kohlenhydratverdauende und eiweißverdauende Enzyme enthält. Beispiele hierfür sind Maltase und Laktase für die Verdauung von Maltose bzw. Laktose sowie Amino- und Dipeptidasen für die weitere Zerlegung von Dipeptiden in einzelne Aminosäuren. Im Dickdarm werden keine Verdauungsenzyme produziert, sondern es werden nur Schleim und Hydrogencarbonat (HCO3-) freigesetzt, um die vorhandenen Säuren (H+-Ionen) zu neutralisieren.
Kohlenhydrate |
Proteine |
Fette |
Amylase (baut Stärke ab) |
Pepsin |
Lipase |
Maltase (alpha-Glucosidase; baut Maltose ab) |
Trypsin |
Cholesterinesterase |
Laktase (beta-Galaktosidase; baut Laktose ab) |
Chymotrypsin |
Phospholipase |
Sucrase (baut Sucrose ab) |
Carboxypeptidase |
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Isomaltase (baut Dextrine ab) |
Elastase |
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Glucoamylase (baut Maltodextrin* ab) |
Amino- und Dipeptidase |
|
Tabelle 1: Überblick über die wichtigsten Enzyme für die Verdauung von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten
* Siehe Erläuterung der Begriffe
In bestimmten Fällen kann es sinnvoll sein, die Verdauung mit einem Enzympräparat zu unterstützen. Die Enzyme in einem Enzympräparat stammen von Tieren (Schweinen, Kühen), Pflanzen (Ananas, Papaya) oder Mikroorganismen (Bakterien, Pilze). Enzympräparate mit Pankreasenzymen werden als Arzneimittel (Pankreatin) bei Patienten eingesetzt, die selbst wenig oder keine Pankreasenzyme bilden. Dies wird als exokrine Pankreasinsuffizienz bezeichnet und tritt bei Erkrankungen wie der zystischen Fibrose (Mukoviszidose) oder chronischen Entzündungen der Bauchspeicheldrüse (Pankreatitis) oder nach vollständiger oder teilweiser operativer Entfernung des Magens oder der Bauchspeicheldrüse auf. Eine Enzymdefizienz kann aber auch andere, nicht-pathologische Ursachen haben.(1) So beeinflusst beispielsweise der Zeitpunkt der Mahlzeiten die Enzymsekretion: Eine späte Mahlzeit am Abend kann zu einer verminderten Freisetzung führen. Eine hohe Zufuhr von verarbeiteten Kohlenhydraten, Transfetten, Fleisch und Alkohol und eine geringe Zufuhr von enzymhaltigen pflanzlichen Lebensmitteln kann ebenfalls zur Enzymdefizienz führen. Darüber hinaus nimmt die Enzymproduktion mit dem Alter ab.(1)
Eine Verdauungsstörung im oberen Teil des Verdauungstrakts (Speiseröhre, Magen, Dünndarm) wird als Dyspepsie bezeichnet. In den meisten Fällen kann keine identifizierbare Ursache gefunden werden; man spricht dann von einer funktionellen Dyspepsie. Zu den Symptomen der Dyspepsie gehören Blähungen, schnelles Völlegefühl, Sodbrennen, Aufstoßen, Blähungen, Bauchschmerzen und manchmal auch Übelkeit und Erbrechen. Eine Supplementierung mit Verdauungsenzymen, insbesondere Proteasen, Amylase und Lipase, kann diese Symptome deutlich lindern.(1-5)
Die Bildung von Pankreasenzymen kann aus verschiedenen Gründen gestört sein (siehe oben). Wenn die endokrine Funktion der Bauchspeicheldrüse, d. h. die Produktion der Hormone Insulin und Glukagon, gestört ist, kann auch die Produktion von Verdauungsenzymen beeinträchtigt sein. Daher tritt die exokrine Pankreasinsuffizienz häufig bei Menschen mit Diabetes auf.(6) Andere Ursachen für eine exokrine Pankreasinsuffizienz sind Darmerkrankungen und Zöliakie.(7) Bei einer exokrinen Pankreasinsuffizienz produziert die Bauchspeicheldrüse wenig oder gar keine Verdauungsenzyme, so dass Kohlenhydrate, Eiweiße, Fette und auch fettlösliche Vitamine und andere Nährstoffe kaum verdaut und aufgenommen werden. Ein Nahrungsergänzungsmittel, das Amylase, Lipase und Proteasen enthält, kann die Verdauung unterstützen, die Absorption verbessern und Beschwerden wie Bauchschmerzen, Gasansammlungen und Blähungen verringern.(6,8) Eine häufige Beschwerde bei exokriner Pankreasinsuffizienz ist fettiger, klebriger Stuhl (“Fettstuhl”, Steatorrhoe).(6) Die Ursache ist eine schlechte Fettverdauung, bei der ein Großteil der Fette mit dem Kot ausgeschieden wird. Diese kann durch eine Enzymsupplementierung mit dem fettspaltenden Enzym Lipase verbessert werden.(6,8,9)
In bestimmten Fällen trägt ein Mangel an Verdauungsenzymen zu den Symptomen des Reizdarmsyndroms (RDS) bei.(10) Auch wenn die Supplementierung mit Verdauungsenzymen RDS-bedingte Symptome nicht vollständig beseitigen kann, kann sie doch dazu beitragen, die Lebensqualität einiger Menschen mit RDS zu verbessern. Die Einnahme von Enzymen kann RDS-bedingte Symptome wie Krämpfe, Bauchschmerzen, Völlegefühl, Blähungen und Verstopfung lindern.(11,12) Ein Enzympräparat in Kombination mit Inositol und Beta-Glucanen kann sich ebenfalls positiv auf die RDS-Symptome auswirken.(13,14)
Für die Aufspaltung von Milchzucker (Laktose) in Glukose und Galaktose ist das Enzym Laktase erforderlich, das in der Dünndarmwand gebildet wird. Die Aktivität der Laktase ist bei Säuglingen am höchsten und nimmt dann ab. Nach dem dritten Lebensjahr verlieren manche Menschen ganz oder teilweise die Fähigkeit, Laktase zu bilden. Eine Laktose-Intoleranz kann auch nach einer Schädigung der Darmwand auftreten, zum Beispiel bei einer (chronischen) Darmentzündung, einer Darmoperation oder nach einer Strahlentherapie. Laktose wird dann im Dünndarm kaum oder gar nicht verdaut und gelangt unverdaut in den Dickdarm, wo sie von den dort vorhandenen Bakterien fermentiert wird. Dabei entstehen Kohlendioxid und Wasserstoff, die schmerzhafte Krämpfe, Völlegefühl und Durchfall verursachen können. Das Wasserstoffgas wird in das Blut aufgenommen und über die Lunge ausgeatmet. Laktoseintoleranz kann mit Hilfe eines Wasserstoff-Atemtests diagnostiziert werden. Eine Supplementierung mit Laktase reduziert die Symptome der Laktose-Intoleranz und die Menge des ausgeatmeten Wasserstoffs.(8,15)
Glutenunverträglichkeit ist ein weit verbreitetes Problem mit verschiedenen Abstufungen von Zöliakie bis hin zu (leichter) Glutensensitivität, die sich in Blähungen, Bauchschmerzen, Durchfall oder Verstopfung und chronischer Müdigkeit äußern kann. Gluten ist der Sammelbegriff für ein Stoffgemisch aus Proteinen, die unter anderem in Weizen (einschließlich Dinkel), Roggen und Gerste vorkommen. Gluten enthält sehr viel Prolin (eine Aminosäure) und ist daher schwer abbaubar. Eine Supplementierung mit Enzymen kann die Glutenverdauung bei Menschen mit Glutenüberempfindlichkeit verbessern.(16) In Bakterien, Pilzen und Pflanzen wurden mehrere glutenabbauende Enzyme identifiziert, darunter Prolyl-Oligopeptidase. Dieses Enzym hilft bei der Verdauung der prolinreichen Peptide im Gluten.(17) Eine Prolyl-Oligopeptidase aus dem Pilz Aspergillus niger scheint in der Lage zu sein, Gluten im Magen-Darm-Trakt vollständig abzubauen.(18,19) Eine Supplementierung mit glutenverdauenden Enzymen bessert die Verdauungsbeschwerden von Menschen mit einer Glutenüberempfindlichkeit.(20-22)
Bei allen Enzymen in Form von Ergänzungspräparaten wird die Dosierung nicht in Milli- oder Mikrogramm angegeben, wie es bei Nahrungsergänzungsmitteln üblich ist. Dies liegt daran, dass das Gewicht nichts über die Aktivität des Enzyms aussagt, d. h. über die Geschwindigkeit, mit der das betreffende Enzym das Substrat umsetzt. Die Enzymaktivität wird in Aktivitätseinheiten (“Units”) angegeben, die sich von einem Enzym zum anderen unterscheiden. Für die Messung der Enzymaktivität ist der Food Chemicals Codex (FCC) die anerkannte Norm. Die Enzymaktivität der Proteasen wird in HUT (Hemoglobin Units on Tyrosine basis) oder SAPU (Spectrophotometric Acid Protease Units) angegeben, die der Amylase in DU (Dextrinizing Units) und die Aktivität des glutenverdauenden Enzyms Prolyl-Oligopeptidase in PPI (Protease Picomole International). Wichtig ist, ein Ergänzungsmittel zu wählen, bei dem die jeweiligen Enzymaktivitäten in FCC-Einheiten angegeben sind, damit die Aktivität standardisiert ist. Das Wissen über die erforderliche Mindestaktivität ist immer noch unzureichend. Hochwertige Enzympräparate enthalten Enzyme, die innerhalb eines bestimmten pH-Bereichs in ihrer Struktur und Funktion stabil bleiben, und sind frei von Substanzen, die die Enzymaktivität hemmen. Ein Enzympräparat sollte kurz vor oder während der Mahlzeiten eingenommen werden, um den Kontakt mit der Nahrung zu erhöhen.
Enzyme gelten als sicher und haben wenig bis keine Nebenwirkungen.(8,23) Schwere Erkrankungen des Verdauungssystems wie akute Bauchspeicheldrüsenentzündung (Pankreatitis), Darmverschluss (Ileus*), Gallenblasenempyem*, Gallenwegsobstruktion und Leberfunktionsstörungen sind Kontraindikationen für die Anwendung von Verdauungsenzymen. Es ist unwahrscheinlich, dass die Supplementierung mit Enzymen die Wirkung von Medikamenten beeinflusst.
* Siehe Erläuterung der Begriffe
Chymus: die breiige Nahrungsmasse, die im Magen durch ständiges Kneten und Vermischen mit Magensaft entsteht.
Coenzym: ein relativ kleines Molekül, das für die Funktion eines Enzyms erforderlich ist.
Dextrine: Oligosaccharide (kurzkettige Kohlenhydrate), die durch den Abbau von Stärke erhalten und später weiter in Maltose, Saccharose, Glucose und Fructose abgebaut werden.
Gallenblasenempyem: eine seltene Erkrankung, die in der Regel auf eine unbehandelte Gallenblasenentzündung zurückzuführen ist und bei der sich Eiter in der Gallenblase ansammelt.
Ileus: eine vollständige Obstruktion der normalen Nahrungspassage im Darm.
Maltodextrin: ein Stärkederivat, das häufig in Fertigerzeugnissen wie Suppen und Soßen verwendet wird.
Phospholipide: phosphathaltige fettartige Stoffe, die in allen lebenden Zellen vorkommen.
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