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Taurin - Mehr als eine Pseudoaminosäure

Ich bin nicht breit genug, ich bin noch so schmal, ich muss mehr essen und mehr Supplemente zu mir nehmen. So lautet oft das Kredo in der Fitness- und Kraftsportszene, wenn es um das Muskelwachstum geht. Um dem nachgeeiferten Ideal näher zu kommen, wird so manches an Tabletten, Kapseln, Pulvern und Tropfen eingenommen. Dabei machen meist die Proteinpulver und die Aminosäuren den Anfang. Dieser Artikel wird sich genau mit so einer Aminosäure, dem „Taurin“, beschäftigen. Dabei werden wir uns die Geschichte und die biochemische Rolle des Taurins genauer ansehen. Als nächsten Punkt haben wir noch das Vorkommen von Taurin in Lebensmitteln und wie es im Sport eingesetzt wird vor uns. Des Weiteren werfen wir auch noch einen Blick auf die anderweitigen Anwendungsmöglichkeiten dieser oftmals unterschätzten Aminosäure.

1. Allgemeines

Taurin wurde hauptsächlich als Inhaltsstoff von diversen Energydrinks bekannt. Taurin ist eine Aminosäure, so ist der allgemeine Glaube. Sie ist entgegen der landläufigen Meinung keine Aminosäure, sondern streng genommen ein im Tierreich allgegenwärtig vorkommendes Abbauprodukt der Aminosäuren Methionin und Cystein. Sie unterscheidet sich von den anderen Aminosäuren, da ihr die Fähigkeit, Peptidbindung einzugehen, nicht gegeben ist. Man könnte sie auch als nicht-proteinogene Aminosulfonsäure bezeichnen, da sie nicht am Aufbau von Gewebe, Muskulatur und Bindegewebe beteiligt ist. Jedoch spielt sie eine nicht unerhebliche Rolle beim Aufbau und der Funktionalität des neuronalen Systems (Gehirn) sowie der Augen. Des Weiteren ist sie ein Bestandteil diverser Neurotransmitter, welche für die Funktionen der Nerven mitverantwortlich sind. Sie ist in unserem Körper größtenteils in freier Form und in einfacher Peptidform vorzufinden.

1.1 Geschichte und Entdeckung

Den Chemikern Gmelin und Tiedemann gelang es als erstes, im Jahre 1827 Taurin aus der Galle eines Ochsens zu isolieren. Aufgrund des Fundortes wurde die Aminosulfonsäure zunächst als „Gallen – Asparagin“ bezeichnet. Im Jahre 1838 wurde der Name „Taurin“ erstmalig verzeichnet und durch Demaray bekannt gemacht. Der Ursprung von „Taurin“ leitet sich allerdings von dem lateinischen Terminus für Stiergalle, Fel Taui ab (Jacobsen et al., 1968) ab. Im 1900 Jahrhundert galten Teile von Ochsen bzw. Stieren als natürliches Stärkungsmittel, so wurden unter anderem die Stierhoden und deren Eingeweide verzehrt, da man hoffte, deren Stärke auf sich zu übertragen.

2. Biochemische Rolle von Taurin

2.1 Chemische Strukturen

Bei Taurin (C15H20O3) sind in der biochemischen Literatur zwei Stoffe mit dem Trivialnamen „Taurin“ verzeichnet. Der Grund, wie es zu dieser seltenen Doppelbenennung kam, ist unbekannt.

Taurin Struktur
Abb. 1: Struktur des Taurin

Die erste Abbildung zeigt die chemische Struktur des aus Artemisia-Arten isolierten Sesquiterpens „Taurin“ (11S) 1- Oxo-4-eudesmen-12,6-? –olid (Steglich et al., 1997).

Das Taurin (C2H7O3NS), welches in diesem Artikel beschrieben wird, bezeichnet man als 2-Aminoethansulfoäure (Steglich et al., 1997).

Taurin
Abb. 2. Struktur des Taurins

 2.2 Aufnahme von Taurin

Bei der täglichen Aufnahme von Taurin geht man von einer durchschnittlichen Menge von ca. 0-400 mg/d aus. Ausnahme bilden hier allerdings die Vegetarier/Veganer, da deren täglicher Verzehr von taurinhaltigen Lebensmitteln doch sehr gering ausfallen kann (Shao et al., 2008). Von den verzehrten Lebensmitteln, welche Taurin enthalten, werden bis zu 93% im Dünndarm über das ?-Aminosäuren-Carriersystem absorbiert (Pogan, 1998). Es wird über die Pfortader zur Leber und dann über den Blutkreislauf bis zu den Organen weiter transportiert. Es wird dort mit hoher Effizienz, aber mit nur begrenzten Kapazitäten, in die Zellen transportiert. Je nachdem, um welches Organ es sich handelt, muss ein dementsprechender Gradient (Gradient bezeichnet die Steilheit eines Konzentrationsgefälles) zu der Skelettmuskulatur und den Herzmuskelfasern überwunden werden.

2.3 Biosynthese von Taurin

Wie bereits unter Punkt 1 erwähnt, ist Taurin ein Abbauprodukt der Aminosäure Methionin und Cystein. Wir werden den Weg der Biosynthese zwecks der Überschaubarkeit vereinfacht darstellen. Der ausgewachsene menschliche Organismus besitzt die Fähigkeit, Taurin aus der Aminosäure Cystein selbst herzustellen. Dabei wird Taurin in der Leber und im Gehirn abhängig vom Vitamin B6-Status aus der Aminosäure Cystein unter Sauerstoff – und NAD+ Verbrauch in mehreren Zwischenschritten oxidiert. Limitierende Faktoren bei der Synthese sind hier die Aktivität von der Cysteinsulfinatdecarboxylase (CSAD) sowie ein ausreichender Vorrat an Pyridoxalphosphat (Vitamin B6). Die untere Grafik zeigt noch einmal den Vorgang der Biosynthese.

Biosynthese Taurin
Abb. 3: Biosynthese von Taurin (vereinfachte Darstellung)

2.4 Ausscheidung von Taurin

Taurin wird entweder über den Urin oder mit der Galle mittels Gallensalzen ausgeschieden. Die tägliche renale Ausscheidungsmenge beläuft sich beim Erwachsenen annähernd auf 25 bis 300 mg (JACOBSEN et al., 1968). Dieser Wert ist je nach Ernährungsgewohnheit entweder im normalen bzw. oberen (Fleisch und Fischesser) oder im unteren (Veganer) Bereich anzusiedeln. Addiert man jetzt das mit der Nahrung aufgenommene und das im Körper endogen synthetisierte Taurin zusammen und zieht dann das im Darm zu Sulfan abgebaute sowie davon das über den Urin ausgeschieden Taurin ab, so erhält man eine entsprechend ausgeglichene Taurinbilanz. Dies ist allerdings nur beim Erwachsenen so, da beim Frühgeborenen und beim Säugling die Nierenfunktion noch nicht ausgereift ist. Deshalb werden in den ersten Tagen nach der Geburt bis zu 60% des enthaltenen Taurins ausgeschieden. Aufgrund dieser Umstände ist eine diätische Supplementierung bei Frühgeborenen und nicht durch Muttermilch aufgezogenen Säuglingen wie auch bei Menschen, die unter einem Leber- oder Nierenproblem leiden sowie längerfristig parenteral ernährten Patienten erforderlich (Lourenço und Camilo, 2002).

2.5. Zusammenhang von Taurin und den Organen

Da Taurin eine nicht-proteinogene Aminosulfonsäure ist und somit keine Funktion bei der Proteinsynthese ausübt, werden wir uns die Bedeutung von Taurin für die Aufrechterhaltung bestimmter Organfunktionen betrachten. Die hier dargestellten Aspekte beziehen sich auf den Menschen und die meisten Säugetiere.

2.5.1 Einfluss auf die Muskulatur

Als Musterorgan wurde der Herzmuskel gewählt, da der Schwerpunkt der Studien sich mit diesem Muskel besonders beschäftigt. Immerhin besteht der im Herzmuskel befindliche freie Aminosäureanteil zur Hälfte aus Taurin. Ziel einiger Studien und Wissenschaftler (Jacobsen et al., 1968; Pogan, 1998; Lombardini et al., 1992; Iwata et al., 1989) war es herauszufinden, welchen Einfluss Taurin auf die konstante Herzmuskeltätigkeit und Kontraktion ausübt. Wie dieser ganze Ablauf vonstattengeht, ist bis heute nicht eindeutig geklärt und bedarf weiterer Studien. Allgemein geht man davon aus, dass je höher der Calciumgehalt im Herzen ist, desto mehr Einfluss Taurin auf das Herz ausüben könnte. Zu hohe Calciumkonzentrationen führen zu permanenter Potentialauslösung und damit zum Zelltod. Umgekehrt führen zu niedrige Calciumkonzentrationen zu einem Potentialauslösungsstop, was wiederum die Kontraktion der Muskelzelle zum Erliegen bringt.

2.5.2 Einfluss auf das zentrale Nervensystem (ZNS)

Bei einem sich entwickelnden ZNS (Gehirn) von Säuglingen ist die Taurinkonzentration am höchsten (1,8 – 5,7 µmol/g Nassgewicht) und sinkt mit dem Heranwachsen bis auf ein konstantes Niveau (0,8 – 4,3 µmol/ Nassgewicht) ab (Jacobsen, 1968). Sie verhält sich hier anders wie die restlichen Aminosäuren, denn deren Anzahl erhöht sich mit fortschreitendem Alter im Gehirn. Aufgrund dieser wissenschaftlich bewiesenen Tatsache wird für Taurin eine Bedeutung als Entwicklungs- und Wachstumsfaktor im Gehirn von Säuglingen angenommen (Huxtable et al., 1998). Bezogen auf das Gehirn herrscht in der Wissenschaft weiterhin Uneinigkeit darüber, ob Taurin, wie die strukturverwandten Transmittersubstanzen GABA und Glycin, ein echter Neurotransmitter ist oder ihm nur eine Rolle als Neuromodulator zukommt.

ZNS Zentrales Nervensystem Taurin
Abb. 4: Taurin ist auch im zentralen Nervensystem (ZNS) vorhanden.

2.5.3 Einfluss auf das Auge

Die Bedeutung des Taurins für den Muskel und für das ZNS wurde ja bereits beschrieben. Im Hinblick auf die Sehstärke soll sie einen positiven Einfluss auf die Retina der Augen haben, indem es für die Entstehung und Erhaltung von Photorezeptoren bedeutend ist (BRETZ, 2001). Diese Hypothese stützt sich hauptsächlich auf eine Vielzahl von Ergebnissen aus Tierstudien. Bei den Katzenstudien wurde den Tieren taurinangereichertes Futter verabreicht. Kurze Zeit später hat man festgestellt, dass sich die Sehfähigkeit (Schärfe) der Tiere tatsächlich verbessert hatte. Diese Ergebnisse können jedoch nur eingeschränkt 1:1 auf den Menschen übertragen werden.

2.5.4 Einfluss auf die Verdauung

Die am Besten recherchierten Studien mit Taurin beziehen sich auf dessen metabolische Funktion, sprich die Konjugation von Gallensäuren (Taurin oder Glycin werden mittels einer Peptidbindung an die Cholsäure oder Chenodesoxycholsäure geknüpft und damit die Beteiligung am enteropatischen (Darm-Leber-Kreislauf) Kreislauf. Dieser Fakt ist wissenschaftlich fundiert, jedoch ist Taurin während dieses Prozesses nur in einem geringeren Ausmaß daran beteiligt (BRETZ, 2001). Aufgrund dieser Eigenschaft ist sie als Promoter zu betrachten, der den Vorgang der Entgiftung bestimmter Toxine vorantreibt.

3. Taurinvorkommen

3.1 Vorkommen in Lebensmitteln

Für die endogene Gewinnung von Taurin aus der Aminosäure Cystein wird zusätzlich Vitamin B6 benötigt. Neben der endogenen Synthese kommt Taurin in fast allen Proteinen vor, besonders reichhaltige Lebensmittel sind unter anderem:

  • Fisch
  • Fleisch
  • Milch
Taurin Fleisch
Abb. 5: Fleisch ist reich an Taurin.

Hier eine kleine Tabelle, die den Taurinanteil von Lebensmitteln wiederspiegelt.

Tab. 1: Taurinanteil in Lebensmitteln

Lebensmittel Menge Taurinanteil
Venusmuscheln  100 g  240 mg
Thunfisch in Konserven   100 g  70 mg
Schweinefleisch   100 g  50 mg
Humanmilch   100 g  50 mg
Kuhmilch   100 g  5 mg
Käse   100 g  10 - 40 mg

 

Neben den bereits genannten Lebensmitteln wird Taurin in hohen Dosen vor allem in Energydrinks zugesetzt. Viele Energydrinks enthalten Taurin, darunter sind auch welche, die bis zu 400 mg pro 100 ml enthalten (Schek, 2008).

3.2 Vorkommen in der Natur

Von allen bekannten Aminosäuren, welche im Tierreich vorkommen, nimmt Taurin den größten Anteil ein. Sie ist dort als freie Aminosäure (2-Aminothansulfonsäure) vorzufinden (HUXTABLE, 1992). Taurin konnte bis zum jetzigen Zeitpunkt nur in der Kaktusfeige Opuntia ficus-indica gefunden werden. Schon damals im 19. Jahrhundert stand fest, das sie im gesamten Tierreich überall vertreten ist. Dagegen ist es in der Pflanzenwelt extrem selten anzutreffen (JACOBSEN et al., 1968; HUXTABLE et al., 1998; STINZING et al., 2000).

3.2.1 Taurinbestand beim Menschen

Der Taurinbestand beträgt bei einem gesunden Erwachsenen Menschen, bei einem Gewicht von 70 kg etwa 70 g (560 mmol), wobei dies nicht gleichmäßig im Körper verteilt ist. Das mit der Nahrung täglich aufgenommene Taurin liefert je nach Ernährungsgewohnheiten bis zu 400 mg/d. Die körpereigene Herstellung beträgt ca. 50-125g pro Tag. Die nun folgenden Zahlen beziehen sich auf die körperliche Statur eines Menschen, sind aber auf Säugetiere, die in etwa dieselben Körperproportionen aufweisen, übertragbar. Während die Höhe des Plasmas zwischen 4 und 7.5 mg/l liegt, ist es in den Organen mit 190 bis 1425 mg/kg um ein mehrfaches höher (Jacobsen et al., 1968). Vor allem im Gehirn und im Herzmuskel befinden sich die größten Depots. Selbst der Neurotansmitter GABA ist, wenn es um das intrazelluläre Vorkommen im neuronalen System geht, dem Taurin unterlegen. Im Laufe der Gehirnentwicklung übersteigen die Taurinwerte sogar die von Glutamat (Davis und Himwich, 1973; Huxtable, 1992). Absolut gesehen enthält jedoch die Muskulatur ca. 75 % des gesamten Taurinvorkommens (Pogan, 1998; Lombardini et al., 1992).

4. Einsatz im Sport

4.1 Studie: Taurin als Antioxidans

Ziel einer Studie von Anitha Nandhinie et al., 2002 war es herauszufinden, welches antioxidatives Potenzial Taurin bei Ratten hat. Es zeigte sich, dass durch die Taurin-Supplementation die antioxidativen Enzyme aktiviert werden, wodurch es zu einer geringeren Lipidoxidation kommt. Weitere Ergebnisse von Tierstudien konnten klar zeigen, dass oxidative Reperfusionsschäden am Herzen durch eine Taurinsupplementation verhindert werden (Raschke et al., 1995). Inwieweit diese positiven Ergebnisse auf den Menschen übertragbar sind, muss noch geklärt werden. Eine wissenschaftliche Anerkennung ist bisher ausgeblieben.

Der Begriff der Reperfusion beschreibt die Wiederherstellung des Blutflusses zum Herzen nach einem Herzinfarkt (Myokardinfarkt). Das endlich wieder zum Herzen fließende Blut kann jetzt einen Schaden am Herzgewebe verursachen → es entsteht der Reperfusionsschaden.

4.2 Taurin und BCAAS

Bezüglich der Kombination von Taurin mit BCAAS, veröffentliche das „Journal of the internationl (international) society of sports nutrition“ eine Studie, welche von Song-Gyu et al., im Jahre 2013 durchgeführt wurde. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass eine Kombination von 3,2 g BCAA und 2,0 g Taurin, dreimal täglich für zwei Wochen vor und drei Tage nach der Belastung, den trainingsbedingten Muskelkater und Muskelschäden möglicherweise reduzieren kann. Eine Bestätigung dieser Wirkung ist wissenschaftlich jedoch bisher nicht erfolgt.

4.3 Taurin in Energydrinks

„Red Bull“ soll ja nach der Aussage der Werbung Flügel verleihen. GEISS et al. 1994, wollten es genau wissen und erforschten den Effekt eines Sportlergetränks, welches mit Taurin angereichert war und nahmen dafür das Original „Red Bull“. Für die Studie wurden 10 Athleten herangezogen, welche 60 Minuten lang ein Ausdauertraining auf einem Ergometer absolvieren mussten. Nach 30 Minuten erhielten sie 0,5 L des Energydrinks. Es gab 3 Versuchsgruppen:

Versuch 1 → Originalgetränk (Red Bull) ohne Taurin, ohne Glucuronlacton

Versuch 2 → Originalgetränk (Red Bull) ohne Taurin, ohne Glucuronlacton, ohne Koffein

Versuch 3 → Originalgetränk (Red Bull) im Originalzustand belassen mit Taurin,

Glucuronlacton und Koffein

Es konnten tatsächlich positive Effekte für Ausdauersportler bewiesen werden. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass die positiven Effekte für Ausdauersportler nicht ausschließlich auf Koffein, sondern auch durch die Kombination von Taurin zustande kamen, dennoch ist eine wissenschaftliche Anerkennung dieser Wirkungen bisher nicht gegeben.

4.4 Mangelerscheinungen von Taurin

Um die Situation eines Taurinmangels beschreiben zu können, bedarf es nochmals auf die Taurinverteilung im menschlichen Organismus einzugehen. Man könnte vereinfacht sagen, es gibt 2 Taurin-Pools. Der eine befindet sich außerhalb der Zellen mit einer hohen Aktivität, er ist überwiegend in den Körperflüssigkeiten vorzufinden. Dann gibt es noch einen Pool außerhalb der Zellen mit einer geringen Aktivität, er ist vornehmlich in den Organen und Muskeln vorzufinden. Beide Pools tauschen sich stets untereinander aus, dies ist allerdings ein sehr langsamer Vorgang.

Frühgeborene (Frühchen vor Vollendung der 37. Schwangerschaftswoche) und Patienten, die aufgrund einer Krankheit oder eines Gendefektes parenteral (Umgehung des Darmes und Zuführung eines künstlichen Zuganges für die Ernährung) ernährt werden müssen, können von einem Taurinmangel betroffen sein.

Bei Frühgeborenen ist die Cystathionin-Aktivität limitiert und die Nierentubuli sind noch nicht weit genug ausgereift, um Taurin zu reabsorbieren. Auch der Vorrat an Taurin ist in den Speichern nur gering aufgefüllt, da sie erst in den letzten 4 Schwangerschaftswochen ins Gewebe eingelagert wird. Ferner kann es bei reinen parenteral ernährten Personen zu einem Mangel kommen, da die Synthese von Taurin aufgrund der eingeschränkten S-Adenosylmethioninbildung verringert ist (kein first-pass-effect → erste Passage durch die Leber) (Schek, 2009).

4.5 Supplementierung

Taurin ist sowohl als Monosupplement, als auch in Kombination mit anderen Stoffen in Nahrungsergänzungen vorzufinden. Für den Verzehr ist es als Pulver zum Anrühren in Flüssigkeiten oder in Kapselform erhältlich. Bei Kombinationspräparaten ist die Dosierung von Taurin oftmals sehr niedrig. Bezüglich der Dosierung sollte die Gesamtdosis von ca. 3 g, in mehrere Portionen aufgeteilt genommen werden. Mit welchen Supplementen Taurin noch kombiniert werden kann, ist unter den Punkten 4.2 und 4.3 nachzulesen.

4.5.2 Nebenwirkungen einer Supplementierung

Vom Taurin sind keine Nebenwirkungen oder gar Taurinvergiftungen bekannt. (Elmadfa, 2004)

5. Zusätzlicher Einsatz von Taurin

5.1 Medizinische Einsatzmöglichkeiten

Fernab vom sportlichen Geschehen, werden wir uns die Einsatzmöglichkeiten von Taurin im medizinischen Bereich ansehen. Es werden Medizinprodukte vorgestellt, die Taurin einerseits als zweckmäßige Nebenkomponente enthalten sowie weitere Beispiele bei denen sie im therapeutischen Bereich eingesetzt wird.

5.1.1 Taurin als Infusionslösung

Wie bereits unter 4.4 dargestellt, können Frühgeborene und Patienten aufgrund von genetisch/umwelttechnisch benachteiligten Umständen (Gendefekt, Unfall, Krankheit) nicht mehr in der Lage sein, ihre Nahrung ganz normal zu verzehren und über den Darm zu verdauen. Hier hilft nur noch die parenterale Ernährung. Genau hier kommen jetzt die Infusionslösungen ins Spiel, denn laut der „Roten Liste“ sind Infusionslösungen zur parenteralen Ernährung die einzigen Produkte, welche Taurin als funktionellen Bestandteil enthalten (Rote Liste, Stand 1/2001). Sie dienen zur Deckung des täglichen Bedarfs der Makro- und Mikronährstoffe. Die ersten Taurinlösungen wurden bereits 1981 eingesetzt. Zu dieser Zeit stellte man fest, dass der Taurinspiegel der Patienten, die über Infusionslösungen parenteral ernährt wurden, im Blut und Urin erheblich gesunken war. Um diesen Mangel auszugleichen, wurde den Infusionslösungen Taurin beigesetzt (Huxtable et al., 1996).

5.1.2 Taurin in Kryokonservierungslösungen

Eine weitere Einsatzmöglichkeit von Taurinlösungen ist die Verwendung bei der Konservierung von Organen und Zellkulturen mittels Kryotechnologie (Einfriertechnologie). Massenhafte Studien belegen, dass ein Taurinzusatz zu Konservierungslösungen die Überlebensrate der Zellen nach dem Wiederauftauen maßgeblich erhöht. Die Dosierungen reichen dabei von 1 bis 20 mmol/l. Des Weiteren fand man heraus, dass höhere Dosierungen nur Sinn ergeben, wenn die Organe länger eingelagert wurden. Dieses Vorgehen steigerte ihre Überlebensrate. (Passantes, 1990; Jentzsch, 1988).

5.1.3 Taurin für therapeutische Anwendungen

Homöopathie ist in Japan noch ein sehr junges Konzept zur „ganzheitlichen“ Behandlung. Doch gerade in diesem Bereich wird Taurin inzwischen bei bestimmten Herz- und Kreislauferkrankungen angewandt. Einige Studien stellen den positiven Einfluss von Taurin auf die Herzgesundheit dar (Iwata, 1989). Eine wissenschaftliche Anerkennung ist bisher jedoch nicht erfolgt.

6. Fazit und abschließende Worte

In diesem Artikel konnte gezeigt werden, dass Taurin durchaus mehr als nur irgendeine Substanz in Energydrinks ist. Wir konnten einen Blick auf die Geschichte sowie auf seine biochemische Rolle im Körper werfen und welche Bedeutung Taurin für die Organe besitzt. Sie erfreut sich einer immer größer werdenden Beliebtheit und ist im Kraftsport als Mono- oder als Kombinationsprodukt im Einsatz. Neben seiner Verwendung im Fitness- und Kraftsport ist es auch im medizinischen und therapeutischen Bereich vorzufinden. Bezüglich der Studienlage gibt es viel Positives über Taurin zu berichten, wobei anzumerken ist, dass sehr viele Studien an Tieren durchgeführt wurden. Da es sich bei Taurin selbst um eine nicht-proteinogene Aminosulfonsäure handelt, sind deren Eigenschaften noch nicht alle eindeutig geklärt und es bedarf weiterer Untersuchungen. Bis heute konnte noch nicht eindeutig geklärt werden, ob Taurin den Neurotransmittern zugeordnet werden kann. Es bleibt abzuwarten, was zukünftige Studien und praktische Erfahrungswerte uns noch alles über Taurin lehren werden.

 

 

Bildquellen:

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Quellen:

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  • Jacobsen, J.; Smith, L.; Biochemistry and Physiology of Taurine and Taurine Derviatives; Derviatives; Phys. Rev. 48; 1968
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Internetquellen: