Alanine gegen Erschöpfung beim Training

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Viele Sporternährungswissenschaftler meinen, dass eine diätetische Nahrungsergänzung mit Aminosäuren (Bausteine der Proteine) selbst bei Sportlern, deren Speiseplan ausreichend Protein enthält, die sportliche Leistung steigern kann. Von Interesse ist dabei u.a. eine Alanin genannte Aminosäure.

Die Muskeln setzen während des Trainings Alanin in direktem Verhältnis zu der Intensität der Anstrengung in den Blutkreislauf frei.(1) Das Alanin wird dann von der Leber aufgenommen, wo es in Glukose umgewandelt und in das Blutplasma abgegeben wird. Alanin scheint folglich den Blutzuckerspiegel während des Trainings stabil zu halten; und da ein Zusammenhang zwischen einem niedrigen Blutzuckerspiegel und der Erschöpfung während des Trainings festgestellt wurde, glauben einige Experten, dass Sportler durch Alanin-Nahrungsergänzungen länger mit Wettkampfintensität trainieren können.

Eine recht neue Untersuchung besagt, dass während des Trainings aufgenommenes Alanin eine kohlenhydratkonservierende Wirkungen hat und die Proteinsynthese steigert. Ebenso führt es zu einem besseren Stickstoffgleichgewicht bei Sportlern, die ein hartes Training absolvieren.(2) Für die Untersuchung nahmen 6 gesunde Sportler 74 g Alanin während eines verlängerten Trainings (180 Minuten Dauer) bei einer submaximalen Belastung von 53 % VO2max zu sich. Während des 3-stündigen Trainings oxidierten 51 g (69 %) des Alanins (es wurde zur Energieversorgung aufgespalten) und stellte ganze 10 % der für das Training benötigten Gesamtenergie zur Verfügung. Im Vergleich dazu, steuerten andere Aminosäuren nur 5 % der Energie für die Trainingseinheit bei, während Kohlenhydrate 48 % und Fett 37 % lieferten. Ein zusätzliches, eindrucksvolles Ergebnis war, dass nur sehr wenig des Stickstoffs aus der Nahrungsergänzung Alanin durch Urin oder Schweiß ausgeschieden wurde, was zu einem positiven Stickstoffgleichgewicht (+ 8.5 g) während des Trainings führte. Die Annahme ist begründet, dass dieses positive Stickstoffgleichgewicht mit einer besseren muskulären Erholung nach einer verlängerten Anstrengung in Verbindung gebracht werden kann.

Es besteht auch ein beträchtliches Interesse an den verzweigtkettigen Aminosäuren – Valin, Leucin und Isoleucin. Einige Forschungen haben gezeigt, dass Muskeln während des Trainings verzweigtkettige Aminosäuren aufspalten und weisen daraufhin, dass eine Nahrungsergänzung zusätzlichen muskulären Brennstoff liefern könnte. Eine kürzlich erschienene Studie hat jedoch gezeigt, dass eine Nahrungsergänzung mit diesen Aminosäuren die Blutlaktatkonzentrationen weder verändert noch die Leistung während des Schwimmens mit hoher Geschwindigkeit oder des Radfahrens mit einer über der Laktatschwelle liegenden Intensität verbessert.(3)

 

Nahrungsergänzungsmittel mit verzweigtkettigen Aminosäuren gegen Erschöpfung

Im Gegensatz dazu gibt es jedoch Beweise, dass eine Nahrungsergänzung mit verzweigtkettigen Aminosäuren bei einem ausgedehnten Training, dessen Intensität unter der Laktatschwelle liegt, hilfreich sein kann. Das erklärt sich wie folgt: Da die Blutkonzentrationen der verzweigtkettigen Aminosäuren während des Trainings sinken (vermutlich ein Resultat des vermehrten Aufspaltens durch die Muskeln), können die Spiegel einer anderen Aminosäure – Trytophan – um 100 % ansteigen.(4) Da Trytophan mit den verzweigtkettigen Aminosäuren „konkurriert“, um durch die Kapillaren in das Gehirn zu dringen und Zugang zu dem neuralen Gewebe zu bekommen, kann das durchaus bedeuten, dass das Gehirn von Sportlern während eines ausgedehnten Trainings mit Trytophan relativ angereichert und relativ frei von verzweigtkettigen Aminosäuren ist. Das ist nicht gefährlich, doch ist erwähnenswert, dass Tryptophan im Gehirn relativ leicht in Serotonin umgewandelt werden kann, das manchmal auch als der „Sandmann“ des Gehirns bezeichnet wird, da es zu extremer Erschöpfung und Schläfrigkeit führen kann.

 

Daraus folgernd haben einige Wissenschaftler darauf hingewiesen, dass eine Nahrungsergänzung mit verzweigtkettigen Aminosäuren das Empfinden von Erschöpfung während längerer physischer Anstrengungen einschränken und somit die Leistung steigern kann. In einer US Studie konnten Sportler, die täglich ungefähr 14 g verzweigtkettige Aminosäuren eingenommen hatten, tatsächlich während des Laufens bei einem Triathlon beträchtlich schneller laufen als die Kontrollpersonen, die keine verzweigtkettigen Aminosäuren eingenommen hatten.(5)

 

Ebenfalls häufen sich die Beweise, dass eine Nahrungsergänzung mit verzweigtkettigen Aminosäuren sofort nach dem Training sehr wichtig ist. Für eine von den bekannten Trainingsphysiologen Eva Blomstrand und Bengt Saltin vorgenommenen Untersuchung in Kopenhagen nahmen Sportler während eines 1-stündigen Radfahrens auf dem Ergometer und einer anschließenden 2-stündigen Erholungsphase verzweigtkettige Aminosäuren bzw. einen Placebo zu sich.(6) Die Nahrungsergänzungen hatten kaum Auswirkungen auf den Proteinstoffwechsel während des Trainings, schienen jedoch in der Erholungsphase zu einer geringeren Freisetzung von Aminosäuren aus den Beinmuskeln zu führen. Blomstrand und Saltin schlossen daraus, dass verzweigtkettige Aminosäuren eine proteinsparende Wirkung während der Erholungsphase haben, was die Anstoßeffekte haben könnte, dass die Qualität der Erholungsphase höher ist. Das Risiko einer Verletzung des Muskelgewebes wäre geringer und der Sportler könnte problemloser hochqualifizierte Trainingseinheiten an aufeinander folgenden Tagen durchführen. Auf diesem Gebiet muss allerdings noch beträchtlich mehr geforscht werden, doch scheint die bisherige Forschung darauf hinzuweisen, dass Leucin die verzweigtkettige Aminosäure sein könnte, die in Verbindung mit der gesteigerten Proteinsynthese nach dem Training für eine bessere Regeneration sorgt.(7)

 

Es besteht zudem die Vermutung (zu der auch einiges an Beweisen vorliegt), dass Aminosäuren während des Trainings in einem größeren Ausmaß als Brennstoff genutzt werden, als bisher angenommen wurde – und dass der Proteinbedarf von Sportlern somit über der allgemein empfohlenen Zufuhr liegt.(8) Eine ausreichende Proteinzufuhr bei Sportlern wird in der Regel durch Stickstoffgleichgewichtstudien festgestellt. Diese Untersuchungen basieren auf dem Prinzip, dass Stickstoff ungefähr 16 % des Proteingewichts ausmacht und dass ein Sportler dann in einem Stickstoffgleichgewicht ist, wenn der aufgenommene Stickstoff (zu bestimmen durch das Wiegen der Nahrung) dem des ausgeschiedenen entspricht. Wird mehr Stickstoff ausgeschieden als aufgenommen, ist der Sportler in einem negativen Gleichgewicht, was potentiell ernsthafte Konsequenzen für Gesundheit und Leistung mit sich bringt, einschließlich einer Abnahme der Muskelmasse.

 

Bis jetzt lassen die meisten dieser Studien darauf schließen, dass Sportler ihr Stickstoffgleichgewicht im Allgemeinen gut halten, doch es gibt einen Haken: Der im Urin nachgewiesene Stickstoff gilt als Indikator, wie viel Stickstoff der Körper ausscheidet – das schien immer vernünftig, da man davon ausging, dass ungefähr 85 % des Stickstoffs, den der Körper absondert, über das Harnwegsystem abgesondert wird.(9) Einige Studien weisen jedoch daraufhin, dass bei dieser Technik der Umfang des abgesonderten Stickstoffs stark unterschätzt wird. So hat z. B. eine Studie herausgefunden, dass die über den Schweiß abgesonderte Menge an Stickstoff sich während des Trainings um das 150-fache erhöhen kann, was darauf schließen lässt, dass die Schweißdrüsen erheblich zu den Stickstoffverlusten beitragen.(10) Diese Studie weist auch daraufhin, dass die Aufspaltung der Aminosäuren ungefähr 10 % der Energie beisteuert, die für das Training benötigt wird – sehr viel mehr als gewöhnlich dem Aminosäurenstoffwechsel zugeschrieben wird.

 

Aspartat und Asparagin 

In der letzten Zeit bestand beträchtliches Interesse an den Auswirkungen von 2 speziellen Aminosäuren – Aspartat und Asparagin – auf die sportliche Leistung. Diese beiden Säuren sind chemisch eng miteinander verwandt und in der Pflanzenwelt sehr verbreitet; (Aspargin kommt in hohen Konzentrationen im Spargel vor). Frühe Forschungen zu Asparat und Asparagin weisen daraufhin, dass das Duo in gewisser Weise den Glykogenabbau in Muskeln und Leber verlangsamt und somit den Sportler befähigt, länger zu trainieren.(11) Man geht auch davon aus, dass Asparat und Asparagin irgendwie dazu beitragen, die Tryptophanblutspiegel während eines verlängerten Trainings unter Kontrolle zu halten und möglicherweise das Risiko der mentalen Ermüdung während eines längeren Trainings zu reduzieren.(12) Es wurden jedoch nur wenige Untersuchungen zu den potentiellen Vorteilen von Asparatat und Asparagin während eines intensiven, kürzeren Trainings vorgenommen. Um diesem Mangel abzuhelfen, hat ein Team brasilianischer Forscher kürzlich die Auswirkungen von Aspartat- und Asparagin-Nahrungsergänzungsmitteln auf die Leistungsfähigkeit von Laborraten untersucht.(13) Insgesamt nahmen 32 männliche Wistar-Ratten an der Studie teil, diese wurden in 4 Gruppen wie folgt unterteilt:

– Ruhe/Aminosäuren

– Erschöpfung/Aminosäuren

– Ruhe/Placebo

– Erschöpfung/Aminosäuren

 

Alle Ratten trainierten, indem sie über einen Zeitraum von 7 Tagen 5-mal täglich 20 Minuten schwammen. Während dieser Zeit nahmen die Ratten in den beiden Aminosäuregruppen täglich 35 Millimol (mM) Asparat und 400 mM Aspargin zu sich; (alle Ratten fraßen das Standardlaborfutter, um ihren Gesamtnahrungsbedarf zu decken). Die Ratten in der Placebo-Gruppe tranken destilliertes Wasser statt Asparat und Asparagin. Am 7. Tag schwammen die Tiere aus den Erschöpfungsgruppen mit einer leicht über der Laktatschwelle liegenden Intensität bis zur Erschöfpung.

 

Ein K.O.-Sieg für die Nahrungsergänzungen

Nahrungsergänzungen mit Asparat und Asparagin führten zu einigen bemerkenswerten Ergebnissen. So waren z. B. in der Woche nach der Verabreichung der Nahrungsergänzung die Glykogenkonzentrationen in den Soleus-Muskeln der Ruhe/Aminosäure Ratten um 59 % höher als die der Kontrollgruppe. Auch die Zeit bis zur Erschöpfung war während des Schwimmens mit einer über der Laktatschwelle liegenden Intensität bei den Erschöpfung/Aminosäure Ratten (68 Minuten) beträchtlich höher als bei der Kontrollgruppe (41 Minuten).

Interessanterweise waren die Blutlaktatspiegel zum Ende des erschöpfenden Trainings bedeutend niedriger in der Gruppe, die die Nahrungsergänzung verabreicht bekommen hatte. Im Durchschnitt lagen sie bei 8.6 mM pro Liter, im Vergleich zu 11.3 der Gruppe, die die Nahrungsergänzung nicht verabreicht bekommen hatte (ein Unterschied von 24 %). Darüber hinaus war die Rate des Glykogenabbaus in der Gruppe, die die Nahrungsergänzung bekommen hatte, in den Wadenmuskeln um 77 %, im langen Zehenheber um 30 % (führt vom Wadenbein zu den Zehen) und in den Leber um ganze 85 % niedriger als bei der Kontrollgruppe.

Alles in allem war es ein K.O.-Sieg für die Asparat- und Asparagin-Nahrungsergänzung. Die Aminosäuren führten zu längeren Ausdauerzeiten und gemäßigteren Laktatspiegeln und förderten eine bessere Konservierung des kostbaren Glykogens. Wie können die beiden kleinen Aminosäuren so verschiedene und eindrucksvolle positive Auswirkungen haben? Offensichtlich gibt es in den Muskelzellen einen Mechanismus, der als „Malat-Aspartat-Transport“ bekannt ist und dessen Zweck darin besteht, Wasserstoffionen aus dem Zytoplasma der Muskelzellen in die Mitochondrien zu transportieren. In den Mitochondrien wirkt der Wasserstoff bei der aeroben Produktion einer energiereichen Mischung, auch ATP genannt, mit.. Erhöhte Konzentrationen von Aspartat und Asparagin scheinen die Aktivität dieses Transports zu steigern. Dies könnte für die durch die Aspartat-Asparagin-Nahrungsergänzung verbesserte Leistung verantwortlich sein, da die Wasserstoffionen – wenn sie im Zytoplasma verbleiben – den intrazellulären pH-Wert senken, den Muskelkontraktionsprozess beeinträchtigen und die Erschöpfung erhöhen können.

 

Verarbeitung von Aminosäuren

Wie bereits erwähnt, kann Protein während eines verlängerten Trainings eine wichtige Rolle als Energiesubstrat spielen. Um Energie zu liefern, müssen die Schlüsselaminosäuren, die den Körper während des Trainings mit Energie versorgen (die verzweigtkettigen Aminosäuren, Aspartat, Asparagin und Glutamin), jedoch erst in ein Produkt verwandelt werden, das schnell in die biochemischen Bahnen, die mit der Freisetzung von Energie zu tun haben, eingeschleust werden kann. Zu diesem Prozess gehört das Abspalten des Stickstoffs aus den Aminosäuren und das Weiterleiten desselben mittels eines Transaminierung genannten Prozesses in andere Produkte: Ist eine Aminosäure erst einmal transaminiert, existiert sie als „Kohlenstoffskelett“, das für die Energieproduktion genutzt werden kann. Die Wichtigkeit dieses Prozesses wird durch die Tatsache demonstriert, dass Muskeln, die bei einem intensiven Training beansprucht werden, sich adaptieren, indem sie die Konzentrationen der Enzyme erhöhen, die eine Transaminierung erlauben.

Wie sich herausgestellt hat, werden Aspartat und Asparagin in den Muskelzellen schnell transaminiert. Dies führt zur Bildung von Oxalacetat, das zu den Schlüsselkomponenten des „Citratzyklus“ gehört, einer komplexen Reihe von chemischen Reaktionen, die große Mengen für die Muskelzellen brauchbarer Energie (ATP) produzieren. Kohlenhydrate werden auch genutzt, um Komponenten des Citratzyklus zu bilden, und die Fähigkeit des Aspartat- und Asparaginderivats, Oxalacetat, Kohlenhydrate im Citratzyklus zu ersetzen, dies kann durchaus die niedrigeren Glykogenabbauraten (und die entsprechend erhöhte Erschöpfungsresistenz) bei den Ratten erklären, die die Aminosäuren-Nahrungsergänzung bekommen haben. Um es anders auszudrücken, brauchten die Ratten, denen man die Nahrungsergänzung verabreicht hatte, weniger Kohlenhydrate, um die für das Training benötigte Energie zu liefern, da Aspartat und Asparagin ihre Arbeit getan hatten. Das würde auch die höheren Laktatspiegel bei den Ratten erklären, die den Placebo bekommen hatten: Hohe Kohlenhydratabbauraten neigen zur Produktion hoher Laktatkonzentrationen, während der Aspartat- und Asparaginstoffwechsel überhaupt kein Laktat produziert.

Die Resultate der brasilianischen Studie werden von einer gesonderten Studie unterstützt, die ebenfalls die Auswirkungen von Aspartat- und Asparagin-Nahrungsergänzungen auf den Muskelstoffwechsel und die Trainingsausdauer untersucht hat.(12) In dieser Untersuchung steigerten Aspartat und Aspargin die Fähigkeit der Muskeln, Glykogen einzusparen – und erhöhten die Fähigkeit der Muskeln, Fett zur Energiegewinnung zu spalten. Zusätzlich war die Zeit bis zur Erschöpfung nach Verabreichung der Nahrungsergänzung ungefähr um 40 % länger. Andere Untersuchungen weisen darauf hin, dass schon eine Einzeldosis Aspartat die Fettoxidation während eines verlängerten Trainings steigern kann.(14) 
 

Sollte man Asparat-Asparagin-Nahrungsergänzungen ausprobieren?

Es gibt nur wenige Untersuchungen in diesem Bereich am Menschen, doch die Resultate der brasilianischen Studie sind mit Sicherheit eindrucksvoll. Mit den Asparat-Asparagin-Nahrungsergänzungen sind keine Nebenwirkungen verbunden, vorausgesetzt, sie werden von einem seriösen Hersteller bezogen. Sportler, die diese potentielle ergogene Hilfe testen möchten, könnten mit einer befristeten Einnahme dieser Nahrungsergänzung von vielleicht 2 Wochen beginnen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Aminosäure ihre Fähigkeit, ein längeres Training durchzuziehen, beeinflusst.

 

Lesen Sie auch: Woran erkennen Sie ein gutes Proteinsupplement? 

 

Quellenangaben: 

1. Journal of Clinical Investigation, 1971, Bd. 50, S. 2703–2714

2. Journal of Applied Physiology, 2002, Bd. 93(2), S. 499–504

3. Unveröffentlichte Magisterarbeit, Paulista State University, Institute of Biology, Rio Claro, Sao Paulo, 1998

4. Acta Physiologica Scandinavia, 1988, Bd. 133, S. 115–121

5. Running Research News, 1991, Bd. 7(3), S. 1, 5–7

6. American Journal  of Physiology Endocrinology Metabolism, 2001, Bd. 281 (2), S. S. 365–374

7. Canadian Journal of Applied Physiology, 2002, Bd. 27 (6), S. 646–663

8. Exercise Physiology: theory and Application to Fitness and Performance, Boston: McGraw-Hill, 2001

9. Medicine and Science in Sports and Exercise, 1987, Bd. 19, S. 179–S. 190

10. Journal of Applied Physiology, 1980, Bd. 48, S. 624–629

11. Biochemistry of Exercise IX, International Biochemistry Of Exercise Conference. Champaign, Illinois: Human Kinetics Publishers, 1996, S. 261–275

12. Physiology and Behavior, 1995, Bd. 57, S. 367–371

13. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 2003, Bd. 13, S. 65–75

14. Physiology and Behavior, 1993, Bd. 54 (1), S. 7–12

 

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