Aminosäuren für Sport und Muskelaufbau – ein kurzer Überblick

Aminosäuren – die unbekannte Größe im riesigen Supplement-Angebot für den ambitionierten Profi oder Hobbysportler. Kaum eine andere Gruppe an Nahrungsergänzungsmitteln wirft so viele Fragezeichen auf und schafft bei einem kurzen Erklärungsversuch nur noch mehr Fragen. Warum? Weil die Vielzahl an Aminosäuren und ihre jeweiligen Funktionen im menschlichen Organismus erschlagend groß ist, ganz zu schweigen von den verschiedenen Kombinationen aus Aminosäuren, um synergistische Effekte beim Muskelaufbau, bei der Regeneration, bei der Diät oder schlicht bei der Gesunderhaltung des Körpers zu erzielen. Diese Einführung soll einen „kleinen“ Überblick über die wichtigsten Aminosäuren schaffen und hoffentlich die ein oder anderen Fragen klären.

Allgemeines zu Aminosäuren

Prinzipiell sind Aminosäuren Substanzen, die sich chemisch durch eine saure COOH-Gruppe und eine basische NH3-Gruppe auszeichnen – Aminosäuren funktionieren also sowohl als Säure als auch als Base. Neben diesen beiden funktionellen Gruppen enthält jede Aminosäure eine charakteristische Seitenkette aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und u.U. auch Stickstoff, die für die spezifische Wirkung der jeweiligen Aminosäure im Organismus verantwortlich ist.
Ähnlich wie Kohlenhydrate können Aminosäuren über ihre sauren und basischen Gruppen unter Wasserabspaltung Ketten bilden, sogenannte Peptide. Erreichen Peptide eine bestimmte Größe (mind. 100 Aminosäuren), spricht man von Proteinen; und das ist auch schon der ganze Zauber.
Proteine aus der Nahrung werden nach dem Verzehr verdaut und enzymatisch in einzelne Aminosäuren wieder aufgespalten, ehe sie ins Blut geraten und hauptsächlich in der Leber verstoffwechselt und in Zielorganen wieder zu Proteinen zusammengesetzt werden.
Dieser Vorgang kann allerdings nicht mit allen Aminosäuren umgesetzt werden – insgesamt gibt es 20 proteinogene alpha-Aminosäuren, die strukturell für den Aufbau von Eiweißen verwendet werden können. Weiterhin werden diese zusätzlich in essentielle (solche, die vom Körper nicht selbst hergestellt werden können und über die Nahrung zugeführt werden müssen) und nicht-essentielle Aminosäuren (solche, die der Körper mit Hilfe sogenannter Transaminierungen anderer Aminosäuren selbst herstellen kann) untergliedert. Ferner gibt es sogenannte semi-essentielle Aminosäuren, die prinzipiell vom Körper selbst synthetisiert, unter besonderen physiologischen Bedingungen hingegen auf jeden Fall über die Nahrung zugeführt werden müssen. So ist beispielsweise Glutamin nicht essentiell, wird aber bei Krankheiten, Traumata und besonderen physischen Stress wie zum Beispiel hartes Training insbesondere für einen reibungslosen Ablauf des Immunsystems verbraucht. Unter diesen Umständen wird Glutamin essentiell und muss über hohe exogene Dosen aus hochwertigem Nahrungsprotein oder über eine isolierte Gabe durch Supplemente dem Körper zur Verfügung gestellt werden.
Fest steht, dass viele Bodybuilder und Kraftsportler eine enorm hohe Proteinaufnahme neben der Deckung des grundlegenden Eiweißbedarfs im Interesse der Aufnahme bestimmter Aminosäuren verfolgen. Viele Aminosäuren entfalten nämlich erst ab einer relativ hohen Zufuhrmenge ihre volle Wirkung – so sind Gaben des bereits angesprochenen Glutamins erst von mind. 20-30g pro Tag als nutzbringend einzustufen. BCAAs hingegen entfalten sowohl bei geringen als auch bei hohen Aufnahmemengen unterschiedliche Eigenschaften, die je nach persönlicher Zielsetzung interessant sein können.

Glutamin

Neben den BCAAs ist Glutamin das wahrscheinlich wichtigste Substrat aus der Familie der Aminosäuren und wartet mit vielfältigen Eigenschaften auf, die sowohl im Leistungssport als auch in der Immunonutrition bei der Behandlung von Krankheiten ungemein wertvoll sind. Bei der Erwägung einer Supplementation mit Glutamin ist allerdings darauf zu achten, dass auf dem Etikett des Produkts auch tatsächlich „L-Glutamin“ als Hauptbestandteil und nicht das nutzlose Derivat „Glutamat“ oder „Glutaminsäure“ ausgewiesen sind. Darüber hinaus sind viele Glutaminpräparate mit weiteren Aminosäuren wie BCAAs oder Taurin angereichert (hier muss also entsprechend des Glutamingehalts des Produkts die tatsächliche Aufnahmemenge umgerechnet werden, um auf die empfohlenen 20-30g reines Glutamin am Tag zu kommen).
Inwieweit ist für einen Sportler Glutamin nun tatsächlich interessant?
Glutamin fördert auf vielfältige Weise den Muskelaufbau, der wichtigste Mechanismus ist wohl allerdings zweifelsfrei der erhöhte Wassereinstrom in die Muskelzelle. Als Faustregel lässt sich nämlich festhalten: Je besser der Zustand der Hydratation einer Zelle ist, desto leichter und schneller laufen anabole Adaptationsprozesse ab. Ist der Wasserstatus einer Zelle hingegen schlecht, kommt es im schlimmsten Fall unabhängig von der zugeführten Nährstoffmenge zu einem Proteinabbau. Neben Creatin, Glykogen und einigen anabolen Hormonen wie Insulin und IGF-1 ist Glutamin ein sehr mächtiges Stimulanz, um die intrazelluläre Wasserversorgung sicherzustellen und den Muskelaufbau zu begünstigen. Da während einer Low Carb Diät Glykogen und anabole Hormone eher Mangelware sind, bietet sich vor allem hier eine Supplementation mit Glutamin besonders an. Ferner sei an dieser Stelle erwähnt, dass Muskeln etwa 60% des freien Glutamins innerhalb des Körpers speichern. Wie anfangs bereits angesprochen, wird Glutamin unter bestimmten physiologischen Bedingungen in großen Mengen benötigt und zügig verbraucht, sodass neben der Nutzung des Glutamins aus der Nahrung in erster Linie die Muskeln zwecks Glutamin-Freisetzung angegriffen und dezimiert werden.
Ähnlich der Verwendung von BCAA-Supplementen ist eine erhöhte Glutaminaufnahme ein mächtiges Instrument, um die Muskulatur vor trainings- und stressbedingtem Abbau zu schützen.

Weiterhin ist Glutamin seit kurzem einer der großen Eckpfeiler in der noch jungen Disziplin der Immunonutrition. Inzwischen belegen zahlreiche Studien das enorm verminderte Sterberisiko (um bis zu 60%) von Traumapatienten und frisch operierten Darmerkrankten in der akuten Erholungsphase. Insgesamt verbesserte sich auch von chronisch Kranken (u.a. HIV-Patienten) der physische Zustand unter einer erhöhten Glutamingabe. Glutamin ist allerdings nicht zur Prävention von Krankheiten, sondern viel mehr zur beschleunigten Erholung nach der eigentlichen Erkrankungen geeignet. Wer also hofft, sich durch Glutamin erkältungsfrei durch den kalten Winter zu bewegen, sollte eher auf altbewährte Hausmittelchen zurückgreifen und eine Supplementation zum Zwecke der Eindämmung des drohenden Muskelabbaus in Erwägung ziehen.
Wie bereits erwähnt, ist eine Supplementation mit Glutamin erst bei höheren Gaben wirklich lohnenswert. Sportler greifen hier zu 20-30g pro Tag, insgesamt auf 2-3 Portionen verteilt. Die Einnahmezeiten sind am besten fix an das Frühstück, das Mittagessen und die Spätmahlzeit gebunden, lediglich an Trainingstagen sollte eine Portion von etwa 10g direkt im Anschluss an das Workout erfolgen. Wer hierfür Pulver verwendet, muss unbedingt darauf achten, das Getränk direkt nach dem Anrühren zu verzehren, da Glutamin in Flüssigkeit instabil ist schnell zerfällt. Das Wasser kommt also erst nach dem Training mit dem Pulver in Berührung!

BCAAs – Verzweigtkettige Aminosäuren

BCAAs sind eine spezielle Klassen an essentiellen Aminosäuren, die sich durch eine verzweigte Seitenkette auszeichnen. Dieser Gruppe zugehörig sind Leucin, Isoleucin und Valin, die zu etwa 30% den vollständigen Aminosäuren- bzw. Proteingehalt unserer Muskulatur ausmachen – die Bedeutung für eine adäquate Adaptation an Trainingsstimuli in Form von Muskelaufbau sollte bereits an dieser Stelle klar werden. Doch nicht nur als Baustoff für Muskelfleisch, sondern auch als Signalträger für anabole Stoffwechselwege in der Zelle sind BCAAs ein ganz besonderer Nährstoff vor allem für Ausdauer- und Kraftsportler. Der Aminosäure Leucin kommt hierbei eine gesonderte Bedeutung zu: sie ist eines der wichtigsten Stimulanzen des sogenannten mTOR-Signalweg, der zu einem gesteigerten Proteinaufbau in der Muskelzelle führt, und hemmt gleichzeitig den Proteinabbau. Insgesamt verschiebt sich also das Verhältnis zwischen Auf- und Abbau im Proteinturnover zu Gunsten der Eiweißsynthese.
Weiterhin ist Leucin in Verbindung mit Kohlenhydraten ein Enhancer der Insulinausschüttung. So konnte inzwischen mehrfach gezeigt werden, dass Testpersonen, die neben kurzkettigen Kohlenhydraten zusätzlich Leucin einnahmen, eine um 60% gesteigerte Insulinausschüttung gegenüber denjenigen zeigten, die lediglich Kohlenhydrate verzehrten.
Da Insulin das anabolste Hormon des Körpers ist und ein wichtiger Faktor bei der Resynthese des Glykogens und beim Proteinaufbau direkt im Anschluss nach harten körperlichen Belastungen ist, kommt verzweigtketiggen Aminosäuren eine tragende Rolle beim Erfolg des Leistungs- und Breitensportlers zu.
Neben den anabolen Eigenschaften steht dem Sportler mit BCAAs ein starkes „Antikatabolikum“ zur Verfügung, welches insbesondere vor dem Training eingenommen indirekt den Abbau von Muskelprotein hemmt. Die verzweigtkettigen Aminosäuren sind nämlich ein wichtiger Stickstoff-Spender für die Aminosäuren Glutamin und Alanin, die unter Belastung als Energiereserve herangezogen werden. Durch die Gabe von BCAAs über die Nahrung hält der Körper seine eigenen Reserven (Muskeln) zurück und kann somit dein Proteinabbau eindämmen.
Anders als Aminosäuren wie Glutamin gibt es bei den BCAAs offenbar eine lineare Dosis-Wirkungs-Beziehung. So kommen bei einer Supplementation mit etwa 10-15g pro Tag die erwähnten antikatabolen Eigenschaften zum Tragen, während bei sehr viel höheren Dosierungen auch offenbar eine massiv gesteigerte Lipolyse (Fettverbrennung) zu beobachten ist.
Ferner liefern einige Studien Hinweise darauf, dass BCAAs die psychische Ermüdung bei Ausdauerbelastungen reduzieren. Man vermutet eine durch BCAAs ausgelöste kompetitive Hemmung der Aufnahme von Tryptophan über spezielle Carrier in der Blut-Hirnschranke (BCAAs und Tryptophan verwenden dieselben Transport-Proteine im Gehirn). Da weniger Tryptophan ins zentrale Nervensystem gelangt, wird weniger 5-Hydroxytryptamine synthetisiert – ein Botenstoff, der die Ermüdung hervorruft. Die sich daraus ergebende Regel ist einfach: Je mehr BCAAs im Blut, desto weniger Tryptophan im Gehirn, ergo weniger 5-HT.
Wie viel BCAAs benötigt man jetzt eigentlich, und wann ist der ideale Zeitpunkt der Einnahme? Die generelle Empfehlung geht von etwa 10-15g BCAAs pro Tag aus, verteilt auf mehrere Portionen, um die Stimulation der Wachstumsprozesse gleichmäßig gewährleisten zu können. Optimal ist die Einnahme immer dann, wenn eine katabole Stoffwechsellage droht oder bereits besteht. Somit sollten insbesondere zum Frühstück, vor dem Training und direkt im Anschluss ans Training BCAAs verzehrt werden. Die Einnahme spät abends vor der Bettruhe ist allerdings nicht zu empfehlen, da Leucin bekanntlich die Insulinsekretion stimuliert und somit die Wachstumshormonausschüttung in der Nacht hemmt.

Beta-Alanin

Wer den Text bis hierhin aufmerksam gelesen hat, wird bei dem Namen womöglich etwas stutzig werden – waren alpha-Aminosäuren nicht hier eher Programm? Jain, hauptsächlich werden hier Aminosäuren behandelt, die neben ihren spezifischen Eigenschaften auch für den Aufbau von Eiweiß verwendet werden können, allerdings gibt es auch Aminosäuren, die nicht proteinogen sind (beispielsweise solche mit einem „Beta“ im Vornamen), allerdings sehr interessant im Hinblick auf die Leistungssteigerung sind.

Beta-Alanin ist eine ergogene Substanz, die in den letzten Jahren für viel Aufsehen in der Leistungsernährung gesorgt hat, da sie auf komplett eigenständige Weise die Leistung unserer Muskeln sowohl im anaeroben als auch im aeroben Kraftbereich verbessert und synergistisch mit anderen ergogenen Substanzen gebraucht werden kann.
Wie so oft ist auch Beta-Alanin nicht der eigentliche leistungsfördernde Stoff, sondern Carnosin, welches aus u.a. Beta-Alanin synthetisiert wird. Carnosin ist ein Peptid, welches beim Training anfallende Wasserstoffionen abpuffert und somit den Abfall des pH-Wertes im Muskel reduziert. Dadurch, dass der Muskel nicht so stark übersäuert, steigt automatisch auch die Ausdauer – ergo können mehr Wiederholungen mit dem gleichen Gewicht absolviert werden, was den Muskel zu neuem Wachstum anregt und die Intensität des Trainings erhöht. Ähnlich wie bei Creatin wird allerdings auch beim Beta-Alanin eine lange Einnahmezeit voraussetzt, bis sich tatsächlich erste Erfolge verbuchen lassen. Auch hier gibt es Speicher innerhalb des Muskels, die sich über einige Wochen hinweg füllen und die Grundlage für den leistungssteigernden Effekt schaffen. Wer also gerade erst mit einer Supplementation dieser Aminosäure begonnen hat und bereits im nächsten Training einen Kraftzuwachs erwartet, wird bitter enttäuscht sein. Untersuchungen haben gezeigt, dass selbst nach beinahe 10 Wochen immer noch eine Steigerung der Carnosin-Synthese unter Einsatz von Beta-Alanin zu verzeichnen ist. Nun gut, ihr werdet nicht 10 Wochen auf die Früchte eures Einsatzes warten müssen, allerdings sollten 3 Wochen durchgehende Supplementation das Minimum sein, bevor ihr einen echten Nutzen ziehen könnt.
Anders als Creatin verringert sich beim Absetzen von Beta-Alanin die Carnosin-Konzentration im Muskel nicht innerhalb weniger Tage – es kommt viel mehr zu einem „Ausschleichen“, das sich über viele Wochen hinzieht. Kurze Unterbrechnungen in der Supplementation von 1-2 Wochen sollten also keinen echten Leistungseinbruch hervorrufen.

Wie wird Beta-Alanin nun angewendet? Pro Tag solltet Ihr 4-6g pro Tag auf mehrere Portionen verteilt einnehmen (3x2g zum Beispiel) und nicht alles auf einen Schlag futtern. Ideale Zeitpunkte der Einnahme gibt es nicht wirklich. Höchstwahrscheinlich ist die Aufnahme von Beta-Alanin vor und nach dem Training wie so oft am besten, allerdings ist – wie bereits erwähnt – die Steigerung der Carnosin-Synthese und Vergrößerung der Carnosin-Speicher ein sehr langfristiger bzw. langsamer Prozess. Die Einnahme von Beta-Alanin in Kombination mit dem obligatorischen Post-Workout-Shake scheint insofern nicht wirklich zwingend zu sein. Viel wichtiger ist es, Beta-Alanin konsequent über viele Wochen hinweg durchgehend zu schlucken.

EAA – essentielle Aminosäuren

Im Grunde wurde das Thema bereits in den ersten Zeilen behandelt, da es allerdings viele Produkte mit dieser Bezeichnung gibt, wollen wir hier auf diese Gruppe der Aminosäuren nochmal speziell eingehen. Wie alles, was in der Biochemie und Ernährungswissenschaft als essentiell bezeichnet wird, müssen auch essentielle Aminosäuren (kurz EAA = Essential Amino Acids) unbedingt über die Nahrung zugeführt werden, da der menschliche Körper nicht in der Lage ist, diese selbst zu synthetisieren und im Falle eines langfristigen Mangels frühder oder später stirbt.

Darunter fallen folgende Aminosäuren: Leucin, Isoleucin, Valin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Tryptophan und Threonin. Wer sich ein wenig mit Sporternährung auskennt, wird sofort erkennen, dass mind. 4 Aminosäuren (Leucin, Isoleucin, Valin und Tryptophan) oft eine besondere Rolle im Leistungssport einnehmen (Leucin, Isoleucin und Valin als BCAAs und Tryptophan für einen erholsameren Schlaf). Eine gute Versorgung mit essentiellen Aminosäuren ist daher nicht nur wichtig für den reibungslosen Ablauf in der Biochemie unseres Körpers, sondern auch für die Fortschritte in unserem Training.
Für wen ist die Supplementation mit essentiellen Aminosäuren nun interessant? Im Prinzip lässt sich sagen, dass auch ein Sportler mit einer ausgewogenen Ernähung und vor allem mit einer ausreichend hohen Proteinversorgung wohl niemals einen Mangel an essentiellen Aminosäuren aufweisen wird.
Anders sieht es hingegen bei Vegetariern und insbesondere Veganern aus. Zwar enthalten auch pflanzliche Proteine alle essentiellen Aminosäuren, allerdings in geringerer Menge als tierische Eiweiße (daher auch die generelle Empfehlung, dass Vegetarier und Veganer etwa 20% mehr Protein verzehren sollten, um den geringeren Gehalt an essentiellen Aminosäuren wieder auszugleichen). In einer kalorienreduzierten Diät in Verbindung mit regelmäßigem Sport ist für solche Gruppen eine Supplementation definitiv sinnvoll, um vor allem den Schutz des Muskelproteins durch eine verstärkte Aufnahme der verzweigtkettigen Aminosäuren sicherstellen zu können. Auch lässt sich durch die Verwendung von EAA die biologische Wertigkeit des Proteins in den täglichen Mahlzeiten u.U. enorm verbessern.
Doch nicht nur Sportler, sondern auch Menschen, die unter bestimmten Proteinstoffwechselerkrankungen oder einer Niereninsuffizienz leiden, profitieren von einer Supplementation ausgewählter oder aller essentiellen Aminosäuren. So müssen Personen mit einer stark eingeschränkter Nierenfunktion auf einen niedrigen Proteinanteil in der Ernährung achten, um die Schädigung des Filterorgans nicht unnötig zu forcieren. Da mit einem niedrigen Proteinanteil auch die Aufnahme an lebenswichtigen, essentiellen Aminosäuren zu Neige geht, reicht sehr oft der Verzehr hochwertiger natürlicher Proteinquellen in Form von Fleisch, Fisch, Eiern und Milchprodukten nicht aus, um den Bedarf zu decken. Verzichtet der Patient darüber hinaus aus beispielsweise ethischen Gründen auf den Verzehr dieser Nahrungsmittel, ist eine Supplementation über spezielle Präparate unumgänglich.
Da die Anwendungsgebiete und die individuellen Bedarfe offenbar sehr unterschiedlich sind, kann man nicht wirklich von einer allgemeingültigen Aufnahmemenge oder Empfehlung sprechen. Laut der Weltgesundheitsorganisation WHO ist allerdings eine tägliche Aufnahmemenge in mg pro Kilogramm Körpergewicht erstrebenswert:
Phenylalanin: 25; Leucin: 39; Lysin: 30; Isoleucin: 20; Valin: 26; Threonin: 15; Tryptophan: 4.
Dass Sportler wiederum alleine durch den im Training erlittenen Proteinabbau und Verschleiß einen höheren Bedarf haben, ist wohl unumstritten – von daher sind diese Zahlen nicht für Jedermann wirklich verlässlich.

Vollständige Aminosäurenpräparate- und Hydrolysate

Neben vielen Supplementen, in denen jeweils eine Aminosäure hochkonzentriert vorkommt, gibt es auch Produkte, die das komplette Aminosäurenspektrum oder das eines bestimmten Proteins abdecken. Der Sinn ist schnell erklärt: Wie bereits im ersten Absatz angedeutet, geht es bei der Verdauung von Proteinen lediglich um die Aminosäuren, mit dem Zweck, diese wieder zu körpereigenen Proteinen wieder zusammenzusetzen. Man kann sich das in etwa wie den Abriss eines Gebäudes vorstellen, deren Einzelteile man sozusagen recycled und an anderer Stelle wieder zu einem neuen Gebäude mit einer anderen Form zusammenbaut. Ist es nun möglich, den Abriss zu umgehen, kann man mit viel Zeitersparnis das neue Gebäude hochziehen. So verhält es sich auch mit Aminosäurenpräparaten: Hierbei handelt es sich um sogenannte Hydrolysate – enzymatisch vorverdaute Proteine, die der Körper nicht erst selbst zerlegen muss und somit Zeit spart. Zeit ist ein kostbares Gut, insbesondere in kritischen katabolen Phasen – beispielsweise direkt nach dem Aufstehen oder nach dem Training. Wer sich hier allzu viel Zeit mit der Zubereitung falscher Lebensmittel lässt, verschwendet wertvolles Potential. Am besten sind in solchen Phasen Lebensmittel geeignet, die nicht nur reich an Protein, sondern auch schnell verdaulich sind. Optimalerweise ist die Mahlzeit flüssig und besteht entweder aus Whey Protein oder, noch besser, einem Hydrolysat (entweder Whey Hydrolysat oder ein anderes Aminosäurenpräparat). Die schnelle Verfügbarkeit der Aminosäuren macht es möglich, das sogenannte „anabole Fenster“ voll auszunutzen. Hierunter versteht man die massiv gesteigerte Empfindlichkeit des trainierten Muskels gegenüber zugeführten Nährstoffen. Die Auswahl der verwendeten Nährstoffe im Shake nach dem Training sollte also nicht auf die leichte Schulter genommen werden. Wer nach dem Training zuerst ein Steak isst oder ein Shake aus Milchprotein (Casein) verzehrt, betreibt den Aufwand nahezu umsonst.

Am besten ist hier ein Mix aus Whey Protein und dem Aminosäurekonzentrat, um über eine längere Zeitspanne die Versorgung mit Aminosäuren in dieser akuten Phase sicherstellen zu können.
Wie bereits bei den essentiellen Aminosäuren angesprochen, gibt es auch Personen, die aufgrund bestimmter Proteinallergien auf den Verzehr von Proteinhydrolysaten angewiesen sind. Dem ein oder anderen dürfte das Prinzip bei sogenannter HA-Nahrung für Säuglinge bekannt sein, die allergisch auf Milchproteine reagieren. Der Verzehr solcher Nahrungsmittel ist also für manche Personen nicht Mittel zum Zweck, sondern überlebenswichtig.
Sofern keine Krankheit vorliegt, werden diese Präparate – wie bereits angesprochen – vornehmlich ums Training herum konsumiert. Je nach Körpergewicht bewegt sich hier die Menge zwischen 10-30g pro Portion.