Allgemeine Beschreibung
Eiweisse basieren auf einzelnen Aminosäuren, die unter sich verkettet sind und oft eine Kettenlänge von über 100 Einzelbausteinen (Aminosäuren) erreichen. Als Einzelbausteine sind ca. 20 verschiedene Aminosäuren bekannt, die in unterschiedlichster Reihenfolge zu Proteinen verkettet werden können. 8 dieser 20 Aminosäuren sind für den Menschen essentiell, das heisst, dass diese vom Körper selbst nicht hergestellt werden können und deshalb über die Nahrung zugeführt werden müssen.
Im Sport werden häufig aus der Milch stammende Eiweisse eingesetzt. Dabei wird zwischen den Kaseinaten (= Käseeiweiss) und den aus der Molke gewonnenen Molkenproteinen (Whey Protein) unterschieden. Zusätzlich sind auch Präparate anzutreffen, die nur aus Kartoffel-, Ei-, Soja-, Lupinen- oder Fleischprotein bestehen oder aus Gemischen dieser Einzelproteine hergestellt sind. Proteinprodukte, deren lange Eiweissketten durch sogenannte Hydrolyse in kürzere Ketten abgebaut wurden, werden als Hydrolysate bezeichnet.
Metabolismus, Funktion, Wirkung und Leistung
Eiweisse werden über verschiedenste Lebensmittel durch die Nahrung aufgenommen. Im Magen-Darm-Trakt werden die langen Aminosäurenketten unter Mithilfe verschiedenster körpereigener Stoffe (Enzyme) in kleinere Ketten zerlegt, bevor sie als Aminosäuren-Zweier- oder Dreierketten über spezifische Transportsysteme in die Darmzelle aufgenommen werden. Nur ca. 50% der in die Darmzelle aufgenommenen Aminosäuren gelangen ins Blut und damit zu verschiedenen Geweben wie z.B. Muskel, Leber. Neben der Definition des Bedarfs an den essentiellen Aminosäuren wird versucht, die Proteinzufuhr in Gramm Protein pro Kilogramm Körpermasse (g Protein/kg KM) zu deklarieren. Während sich die empfohlene Zufuhr für gesunde, wenig aktive Personen auf ca. 0,8 g/kg KM beläuft, sollen aktive Personen (z.B. Ausdauersportler/innen mit ca. 1,21,4 g und Kraftsportler/innen mit ca. 1,61,7 g Eiweiss/kg KM) einen höheren Bedarf aufweisen. Da im Sport aber individuell stark variierende Faktoren wie die Trainingsart (Intensität, Typ, Dauer), der Trainingszustand, die Zufuhr von Energie, Kohlenhydraten und Fett, das Alter, das Geschlecht und die Proteinqualität den individuellen Proteinbedarf stark beeinflussen, sind empfohlene Angaben pro Kilogramm Körpermasse höchstens als Richtwerte zu interpretieren.
Von besonderem Interesse im Sport sind Eiweisse deshalb, weil erhöhte Spiegel von Aminosäuren im Blut den Proteinaufbau in der Muskelzelle zu erhöhen (anabol) und in geringerem Umfang auch den zellulären Eiweissabbau (katabol) zu reduzieren scheinen. Dieser Aspekt ist besonders in den Phasen des Muskelmassenaufbaus, der Neubildung der Mitchondrien oder in der an hohe Belastungen anschliessenden Regeneration von Interesse. Auch bei sich erschöpfenden Kohlenhydratspeichern während mehrstündigen Belastungen mittlerer Intensität scheint das Kohlenstoffgerüst verschiedener Aminosäuren zur Herstellung von Energie verstoffwechselt zu werden. In derartigen Situationen kann von aussen zugeführtes Protein die oxidierten Aminosäuren ersetzen.
Während in den vergangenen Jahren eher Aspekte des sportartspezifischen Proteinbedarfs die Wissenschaft im Bereich Sporternährung geprägt haben, sind die heutigen Schwerpunkte der Proteinzufuhr hauptsächlich auf den Muskelaufbau und die Regeneration (inklusive Glykogen, Rehydratation) ausgerichtet. In diesem Zusammenhang interessiert speziell die Proteinart (tierische oder pflanzliche Herkunft), die Quantität und Qualität, die Verfügbarkeit des zugeführten Proteins in Kombination mit anderen Nährstoffen (z.B. Kohlenhydrate, Fett) und das Timing der Einnahme im Umfeld hoher muskulärer Belastungen.
Folgende Beispiele sollen einige dieser Aspekte näher beschreiben:
Im Sport häufig verwendete Milchproteine wie Kaseinate und Molkenproteine unterscheiden sich nicht nur in ihrer Zusammensetzung sondern auch in deren Verfügbarkeit. Kaseinate führen zu langsamer steigenden, länger anhaltenden Aminosäurenwerten im Blut, während Molkenproteine schneller verfügbar sind. Kaseinate scheinen den Gesamtkörperproteinaufbau stärker zu beeinflussen als Molkenproteine, während beide Proteine den Eiweissaufbau in der Muskulatur ähnlich zu stimulieren scheinen.
Geringe Mengen an essentiellen Aminosäuren (ca. 6 Gramm) in Kombination mit Kohlenhydraten (ca. 35-80 Gramm) direkt vor einem Krafttraining eingenommen scheinen den Muskelproteinaufbau stärker zu stimulieren als wenn entsprechende Mengen an Eiweiss und Kohlenhydraten eine, respektive zwei Stunden nach dem Training eingenommen werden.
In neuerer Zeit wird der Aminosäure Leucin verstärkt Beachtung geschenkt. Dies deshalb, weil Leucin einerseits den Muskelproteinabbau in der Muskelzelle (Insulinmodulation) reduzieren und andererseits den Eiweissaufbau in den Muskeln direkt als Schlüsselsubstanz mit Signalwirkung fördern könnte.
In Anbetracht dieser neuen Erkenntnisse ist der gezielte Einsatz von Mischungen mit essentiellen Aminosäuren, Protein und Proteinmischungen mit einem hohen Anteil an essentiellen Aminosäuren zur Unterstützung der Regeneration oder des Muskelproteinaufbaus nach intensiven Belastungen als sehr interessant einzustufen. Allerdings sind mögliche indirekt positive leistungsbeeinflussende Effekte derartiger Proteinanwendungen zum heutigen Zeitpunkt noch nicht belegt.
Mögliche Nebenwirkungen
Bei gesunden Personen ist eine zu geringe wie auch zu hohe Eiweisszufuhr mit Risiken verbunden. So kann eine Proteinzufuhr, die ca. 2 g/kg KM übersteigt, zu verstärkten Flüssigkeitsverlusten führen und durch die stark sättigende Wirkung die Aufnahme von genügend Kohlenhydraten beeinträchtigen und die urinbedingten Calcium Verluste fördern (Osteoporose?). Verbunden mit einer zu hohen Eiweiss zufuhr sind auch Dysbalancen einzelner Aminosäuren, Störungen im Säure-Basen-Haushalt und Störungen der Proteinsynthese denkbar. Eiweisse und Eiweisshydrolysate sind bei Nierenerkrankungen kontraindiziert.
Anwendung und Dosierung
Bei Personen mit niedriger Energiezufuhr und/oder geringer Kohlenhydratzufuhr, bei denen die bestehenden Essgewohnheiten nicht verbessert werden können, scheint es sinnvoll, situationsspezifisch 0,51 g Eiweiss/kg KM zusätzlich zuzuführen. Bei Personen mit ausgeglichenen Energie- und Kohlenhydratbilanzen kann im Umfeld sehr hoher muskulärer Belastungen versucht werden, die Proteinsynthese über die gezielte Aufnahme von Eiweissen zu fördern.
Nach heutigem Kenntnisstand können Mischungen mit essentiellen Aminosäuren (>6 Gramm essentielle Aminosäuren), Protein, Proteinmischungen mit hohen Gehalten an essentiellen Aminosäuren aber auch Lebensmittel in Quantitäten von ca. 20 Gramm Protein vor und 1-2 Stunden nach sehr hohen muskulären Belastungen in Verbindung mit je ca. 35-45 Gramm Kohlenhydraten die Proteinsynthese steigern. Allerdings muss unbedingt darauf geachtet werden, dass:
- die Gesamtproteinzufuhr, welche die Summe aus der Basisernährung und Supplementation darstellt, 2 g Eiweiss/kg KM nicht übersteigt. Zu beachten ist, dass über die Basisernährung allein bei ausreichender Energiezufuhr bereits Proteinmengen von 1,5 g und mehr pro kg KM zugeführt werden.
- bei der Einnahme von derartigen Kohlenhydrat-Protein-Mixturen direkt vor sehr hohen muskulären Belastungen mit Verträglichkeitsproblemen zu rechnen ist und deshalb eine Einnahme derartiger Mixturen 12 Stunden vor Belastung als praktikabler einzustufen ist.
- die möglicherweise mit der zusätzlichen Proteinzufuhr einhergehenden, erhöhten Flüssigkeitsverluste durch vermehrtes Trinken ausgeglichen werden.