Nahrungsergänzung mit GABA (Gamma-Amino-Buttersäure)

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GABA (Gamma-Amino-Buttersaüre), eine natürlich vorkommende Aminosäure, im Gehirn wirkt als hemmender Neurotransmitter. Aus diesem Grund wird sie als Anxiolytikum, d. h. Beruhigungsmittel, eingesetzt. Neue Studien zeigen, dass GABA auch die Freisetzung von Wachstumshormonen stimuliert. 

Die Einnahme von Kreatin zur Förderung des Kraftaufbaus revolutionierte in den 90er-Jahren die Sporternährung. Denn im Gegensatz zu den meisten anderen Nahrungsergänzungsmitteln hielt Kreatin auch, was es versprach. Seither tauchten auf dem Markt zwar diverse andere mögliche Anwärter auf den Thron auf, in puncto Wirksamkeit konnte aber bislang kein anderes Mittel dem Kreatin gleichkommen.

Kreatin steigert den Kraftgewinn, weil es die kurzfristige, hochintensive Energiebereitstellung in den Muskeln über das so genannte „Kreatinphosphat (KP)-System“, fördert. Eine größere Energiebereitstellung über das KP-System ermöglicht eine längere intensive Kontraktion der Muskelfasern, und das steigert die Belastungsintensität und begünstigt die Ermüdung. Dies wiederum regt vermehrt die Wiederherstellung und das Wachstum der Muskeln an und führt bei ausreichender Erholung und richtiger Ernährung längerfristig zu größerem Kraftgewinn.

 

Welche Rolle spielt GH?

Einer der Hauptakteure bezüglich der Muskelreparatur und des Muskelwachstums nach sportlicher Belastung ist das so genannte „Wachstumshormon“, kurz GH („growth hormone“) genannt. Das ist ein großes Proteinmolekül, das von speziellen Zellen in der Hypophyse im Gehirn produziert, gespeichert und ausgeschüttet wird.

Das Wachstumshormon hat im Körper verschiedene biologische Funktionen. Für Sportler besonders interessant ist jedoch, dass es die Proteinsynthese erhöht und die Fettverbrennung fördert.(1) Dies führt zu einer vermehrten Kalziumspeicherung, was wiederum eine erhöhte Knochenmineralisierung bewirkt. Darüber hinaus stimuliert es auch das Immunsystem.

Bei Erwachsenen wird GH unregelmäßig und in leichten Schüben ausgeschüttet. Über den Tag verteilt ergeben sich bei der Ausschüttung von Wachstumshormonen etwa 5 größere Schübe oder Spitzen, die etwa 10–30 Minuten andauern. Mit ziemlicher Sicherheit lässt sich sagen, dass diese Spitzen etwa eine Stunde nach dem Einschlafen auftreten.(2) Sportliche Aktivität ist ein weiterer sehr starker Stimulus für die Ausschüttung von Wachstumshormonen, insbesondere ein hochintensives Training, wie beispielsweise das Krafttraining oder ein hochintensives anaerobes Training.(3-6)

Angesichts der Tatsache, dass durch GH das Wachstum und die Reparatur der Muskeln gefördert werden und auch die Fettverbrennung angekurbelt wird, ist es nicht weiter erstaunlich, dass manche Sportler in die Versuchung geraten, GH missbräuchlich einzunehmen, um die Erholung nach dem Training zu beschleunigen, Kraft aufzubauen und den Körperfettanteil gering zu halten. Aber der Missbrauch von Wachstumshormonen ist nicht nur illegal, sondern birgt auch andere Risiken. Er kann zu gesundheitlichen Störungen, wie z.B. hohem Blutdruck oder Herzbeschwerden, führen.(7)

 

GH im Körper

GH kommt im Körper in verschiedenen Formen vor. Allerdings sind nur wenige biologisch aktiv. Um biologisch wirksam zu sein, muss sich das Wachstumshormon in einer Art „Schlüssel-Schloss“-Reaktion an GH-Rezeptoren auf Zelloberflächen ankoppeln.

Es gibt zwei bestimmte Bereiche, in denen sich das GH-Molekül an diese Rezeptoren ankoppeln und die biologischen Folgereaktionen auslösen kann. Besitzt ein GH-Molekül beide Bereiche, so gilt es als biologisch aktiv. Die „aktive“ Form des GH wird häufig als „immunofunktionales GH“ oder „ifGH“ bezeichnet. Im Gegensatz dazu ist das „immunoreaktive GH“ (irGH) eine Messgröße für das insgesamt vorhandene Wachstumshormon (d.h. alle Formen von Wachstumshormonen, biologisch aktive wie auch inaktive).

Steigt oder fällt der irGH-Spiegel, dann zeigen sich beim ifGH-Spiegel zumeist ähnliche Veränderungen. Dennoch favorisieren wissenschaftliche Studien den ifGH-Wert als Messgröße für den GH-Spiegel, weil man hierbei mit Sicherheit vom biologisch aktiven GH-Anteil ausgehen kann.

 

Richtige Ernährung und GH-Ausschüttung

Das A und O für eine maximale Ausschüttung von natürlichen Wachstumshormonen und das Erreichen einer anabolen Wirkung sind ein intensives Training und ausreichend Schlaf. Gibt es darüber hinaus vielleicht noch ein Rezept, wie man die GH-Ausschüttung über die Ernährung steigern kann? Da das GH vom Gehirn ausgeschüttet wird, stellt sich natürlich die Frage, ob die Hirnfunktion durch Nährstoffe beeinflusst werden kann.

Tatsächlich gibt es eine große Anzahl von biologisch aktiven Verbindungen, die an der Regulierung der Gehirnchemie und des zentralen Nervensystems (ZNS) beteiligt sind und die über simple Lebensmittelbestandteile synthetisch hergestellt und unter dem Oberbegriff „Neurotransmitter“ zusammengefasst werden. Sie kontrollieren und regulieren die Aktivität von Gehirn und ZNS, indem sie auf bestimmte Rezeptoren in diesen Regionen einwirken.

 

Neurotransmitter

Neurotransmitter sind chemische Stoffe (oftmals einfache Aminosäuren), die Signale zwischen den Nervenzellen und anderen Zellen übertragen, verstärken und steuern. Neurotransmitter werden in den Nervenzellen produziert und gespeichert. Sie werden nur dann aktiv, wenn sie in ausreichender Menge ausgeschüttet werden und sich an zugeordnete Rezeptoren an der Oberfläche der Zielzellen binden können. Viele wichtige Neurotransmitter sind eigentlich nur einfache Aminosäuren (AS) oder Metaboliten von Aminosäuren. Hierzu gehören zum Beispiel die Aminosäuren Glycin und Gamma-Amino-Buttersäure (GABA), die spinale Reflexe/motorisches Verhalten bzw. die Hemmung von Motoneuronen steuern, sowie Serotonin, das aus der AS Tryptophan im Körper synthetisch gebildet wird.(8)

Natürlich vorkommende Transmitter sind zum Beispiel:

– Acetylcholin – steuert die willkürliche Muskelbewegung

– Noradrenalin – steuert Aufmerksamkeit und Wachsamkeit

– Dopamin – steuert die willkürliche Bewegung und Motivation sowie „Verlangen“ und Genuss in Zusammenhang mit Sucht und Liebe

– Serotonin – steuert Gedächtnisleistung, Emotionen, Wachsamkeit, Schlaf und Temperaturkontrolle

– GABA (Gamma-Amino-Buttersäure) – steuert die Hemmung der Motoneuronen

– Glycin – steuert die spinalen Reflexe und das motorische Verhalten

Beispiele für künstliche (Drogen-)Transmitter:

– Kokain – blockiert die Wiederaufnahme (Abbau) von Dopamin, so dass die Wirkung der Dopamin-Neurotransmitter länger anhält

– Prozac – ein Antidepressivum, das zur Gruppe der selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer gehört und die Wirkung des natürlichen Botenstoffs Serotonin verstärkt

 

Die Bedeutung der „Blut-Hirn-Schranke“

Aufmerksame Leser werden an dieser Stelle fragen, ob und wie Protein aus der Nahrung (das aus AS-Bausteinen besteht) die Synthese von Neurotransmittern und die jeweilige Hirnfunktion beeinflussen kann. Die Antwort lautet, dass die Aufnahme von AS zwar Einfluss auf die Konzentration und/oder Synthese von Neurotransmittern haben kann, jedoch nicht über die normale ernährungsbedingte Proteinzufuhr. Um die Konzentration eines AS Neurotransmitters im Gehirn über die Ernährung signifikant zu steigern, muss von dieser AS eine wesentlich größere Menge ins Gehirn gelangen als von anderen AS. Das Problem hierbei ist, dass praktisch alle ernährungsbedingte Proteine 20 oder mehr AS enthalten. Um nach der Nahrungsaufnahme ins Gehirn gelangen zu können, müssen sie beim Überschreiten der „Blut-Hirn-Schranke“ folglich mit anderen wettstreiten. Somit kommt es gar nicht dazu, dass eine einzelne AS über andere dominiert. Also kann es auch nicht zu einer erhöhten Konzentration einer einzelnen AS im Gehirn kommen. Manche Proteinquellen besitzen zwar vergleichsweise relativ große Mengen einer bestimmten AS (Hüttenkäse ist z.B. sehr reich an Tyrosin). Doch aufgrund der Präsenz anderer, konkurrierender AS macht sich selbst eine isolierte Aufnahme solcher Nahrungsmittel nur minimal bei der nachfolgenden Konzentration dieser AS im Gehirn bemerkbar.

Ganz anders sieht es jedoch aus, wenn einzelne AS nicht an Nahrungsmittel gekoppelt sind. Wenn keine anderen AS da sind, die um das Überschreiten der Blut-Gehirn-Schranke wetteifern, können selbst kleine Mengen einer einzelnen AS eine große Wirkung haben. Ein gutes Beispiel ist die zunehmende Popularität des Aminosäuren-Nahrungsergänzungsmittels Tryptophan, einer Vorläufersubstanz von Serotonin. Ein niedriger Tryptophanspiegel wird mit Depression und anderen Störungen der Gehirnchemie in Verbindung gebracht. Studien zeigen, dass die Einnahme von Tryptophan ohne die Anwesenheit anderer Proteine zu einem deutlichen Anstieg des Serotoninspiegels im Gehirn führt.(9)

Wie wirkt GABA?

Gamma-Amino-Buttersäure ist eine natürlich vorkommende AS, die im Körper in kleinen Mengen existiert. Sie ist zwar (im Gegensatz zu den meisten anderen AS) nicht im Muskelgewebe oder in Lebensmitteln vorhanden, kann jedoch im Körper von der AS L-Glutamin synthetisch gebildet werden und kommt im ZNS, in den pankreatischen Inselzellen und in den Nieren vor.(10)

Im ZNS ist GABA der wichtigste hemmende Neurotransmitter. Er versucht, die elektrochemische Aktivität und somit die Erregbarkeit der Nervenzellen zu vermindern. Dies erklärt auch, warum die Einnahme von GABA eine anxiolytische und spasmolytische Wirkung haben kann und warum man sich in so vielen wissenschaftlichen Untersuchungen über Anxiolytika und Spasmolytika mit dem verlangsamten Abbau von GABA im ZNS beschäftigt.

Welche Vorteile hat GABA nun für Sportler?

Eine GABA-Supplementierung bei Ruhe führt über zentral gesteuerte Mechanismen scheinbar direkt zu einer Stimulation der GH-Ausschüttung im Gehirn.(11,12) Allerdings gab es bis vor kurzem keine Untersuchungen, die eine Aussage zur Signifikanz dieses Effekts machen konnten. Es war also nicht belegt, ob eine Supplementierung einen deutlichen Anstieg des ifGH (der aktiven Form) bewirkt und welche Relevanz dies gegenüber dem Effekt einer GH-Ausschüttung nach einem Training hat.

Noch wichtiger ist in diesem Zusammenhang die Frage, wie sich die Kombination von Krafttraining und GABA-Supplementierung auf irGH und ifGH auswirkt.

GABA-Supplementierung ist im Krafttraining eine effektive Methode, um Muskeln aufzubauen. 

GABA + Krafttraining = GH-Ausschüttung?

Brandneue interessante Studien US-amerikanischer Wissenschaftler an der University of Florida bieten nun faszinierende neue Einsichten in diesen Forschungsbereich.(13) Man nahm an, dass die Einnahme von GABA eine Erhöhung der irGH- und ifGH-Konzentration im Blut bei Ruhe bewirkt und dass eine orale GABA-Einnahme die irGH/ifGH- Reaktion auf Kraftübungen erhöht (d.h. zu einer längeren Ausschüttung von GH führt). Wie bereits erläutert, ist dies für alle Sportler absolut ideal.

Bei der Studie handelte es sich um eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Crossover-Studie, die eine möglichst große Genauigkeit gewährleisten sollte. An 11 gesunden, krafttrainierten Männern (durchschnittlich 23,6 Jahre alt und 87,5 kg schwer) untersuchte man, welchen Effekt die Verabreichung von 3 g GABA auf die irGH- und ifGH-Ausschüttung hatte, wenn anschließend entweder eine Ruhephase oder ein Krafttraining folgte.

Die Studie beinhaltete 4 Tests im Abstand von jeweils 1 Woche. Im 1. Test erhielten die Probanden entweder 3 g GABA oder Kapseln mit inaktiver Saccharose (Haushaltszucker) mit gleichem Brennwert. Nach der Einnahme von GABA bzw des Placebos kam eine Ruhepause, in der Messungen vorgenommen wurden. Der 2. Versuch folgte genau dem gleichen Protokoll, allerdings nahmen diejenigen, die zuvor ein Placebo genommen hatten, jetzt GABA ein – und umgekehrt. Die Versuche 3 und 4 entsprachen dem 1. und 2. Versuch, jedoch mit dem Unterschied, dass die Probanden nach der Einnahme von GABA bzw. dem Placebo ein intensives 15-minütiges Kraftprogrammabsolvierte, das die nachfolgenden Übungen beinhaltete: Lastziehen, Rudern, Schulterpresse, Bizepscurl, Trizepscurl, Trizepsstrecker, Beinpresse, Beincurl, Beinstreckung und Wadenheben. Abbildung 1 ist eine schematische Darstellung des experimentellen Studiendesigns.

Vor den Tests wurden jeweils Blutproben entnommen. Bei der Testreihe mit „Ruhephase“ wurde den Probanden nochmals nach 15, 30, 45, 60, 75 und 90 Minuten Blut entnommen. Bei der Testreihe mit „Trainingsphase“ erfolgte die 2.Blutabnahme nach 1, 15, 30, 45, 60 und 75 Minuten. Diese Blutproben wurden auf die jeweilige irGH- und ifGH-Konzentration hin untersucht. Die Wissenschaftler terminierten alle Tests und Blutentnahmen für die Zeit zwischen 7 und 9 Uhr morgens. Dies sollte die zirkadiane Variabilität minimieren (naturgemäß ist die GH-Ausschüttung je nach Tageszeit mehr oder weniger hoch).

Die Ergebnisse

Sportliche Leistungsfähigkeit – hierbei zeigten sich keine Unterschiede nach der Einnahme von GABA bzw. eines Placebos (dies war zu erwarten, denn man ging davon aus, dass GABA keine direkte Wirkung auf die Muskulatur hat)

Ausschüttung von irGH und ifGH – wie zu erwarten war, kam es bei der Krafttrainingsgruppe–anders als bei der Ruhegruppe zu einer signifikant höheren (nämlich bis zu 18-mal größeren) Ausschüttung von irGH und ifGH (wie wir wissen, kann Sport die GH-Ausschüttung enorm anregen)

GH-Ausschüttung bei Ruhe – die Einnahme von GABA führte – egal, bei welcher Übung – zu signifikant höheren Konzentrationen von irGH und ifGH, die bis auf das 15-fache zunahmen.

Wirkung von GABA plus Training

Allein die Tatsache, dass GABA die GH-Ausschüttung steigern kann, ist schon vielversprechend. Noch beeindruckender war jedoch die Erkenntnis, dass GABA plus Training zu einer deutlich höheren Konzentration von irGH und ifGH führte als das Training plus Placebo. Dies gilt sowohl für die unterschiedlichen Zeitpunkte nach der Verabreichung als auch für die ausgeschüttete Gesamtmenge (Fläche unter der Kurve – AUC). So war zum Beispiel die irGH Reaktion auf Training plus GABA 30 Minuten nach Trainingsende etwa 200 % größer als auf das Training plus Placebo. Analog dazu war die ifGH Reaktion auf Training-GABA 30 Minuten nach Trainingsende etwa 175 % größer als die auf das das Training plus Placebo. Der gleiche Trend zeigte sich bei den Spitzenkonzentrationen von irGH und ifGH.

    In den Abbildungen 2, 3 und 4 sind die Ergebnisse graphisch dargestellt:

     

    Was bedeutet dies für Sportler?

    Brandneue interessante Studien US-amerikanischer Wissenschaftler an der University of Florida bieten nun faszinierende neue Einsichten in diesen Forschungsbereich.

    In der Studie war man zu 2 wesentliche Ergebnisse gekommen:

    1. steigert eine GABA-Supplementierung bei Ruhe die Ausschüttung von ifGH, dem biologisch aktiven GH-Anteil erheblich. Diese Feststellung ist deshalb wichtig, weil es sich hierbei um die 1. Studie handelt, die dies belegt. Die Erhöhung ist absolut signifikant. Nach der Einnahme von GABA war die Ausschüttung um das 3 bis 4-fache größer als bei der Kombination von Ruheplacebo. Analog führte die Einnahme von GABA bei Ruhe zu ähnlichen Spitzenkonzentrationen der ifGH-Werte. Die waren 4-mal höher als ohne GABA.

    2. zeigen die Diagramme deutlich – und das ist noch interessanter als die Wirkung von Training plus GABA auf die GH-Ausschüttung – ,wie die Einnahme von GABA eine signifikant höhere GH-Reaktion im Vergleich zum bloßen Training (d.h. plus Placebo) erzeugte. Wenn es infolge der GABA Einnahme 30 Minuten nach dem Training beim irGH-Wert zu einem Anstieg von 200 % und beim biologisch aktiven ifGH von 175 % kommt, so ist das keineswegs zu verachten! Darüber hinaus zeigte sich beim Gesamt-irGH und -ifGH der gleiche Trend beim Vergleich von Training plus GABBA und Training plus Placebo.

     

    Win-Win-Situation für Sie

    Für Sportler, die Kraft aufbauen, Fett abbauen und schnell genesen wollen, könnte dies eine Win-Win-Situation sein. Denn bei gleicher Belastungsintensität (GABA allein verbessert die sportliche Leistungsfähigkeit bekanntlich nicht) erhöht sich hier die anschließende GH-Ausschüttung fast um das Doppelte. Selbst wenn GABA alleine genommen wurde, stieg die Konzentration von irGH und ifGH. Das eröffnet zudem die interessante Möglichkeit, diese Wirkung auch zu nutzen, um die natürliche Spitzen-Ausschüttung des Wachstumshormons während der 1. Stunden des Schlafs zu steigern.

    Aber bevor wir jetzt zu enthusiastisch werden, muss ich auch einige Bedenken zum Thema Gesundheit in die Waagschale werfen. Zum einen ist kaum bekannt, wie es infolge der Einnahme von GABA zu diesem enormen GH-Anstieg kommt. Wenn Wirkmechanismen nicht völlig geklärt sind, dann raten Sportbiochemiker in jedem Fall zu Vorsicht.

    Trotz allem, was wir heute über GH wissen, muss erst noch geklärt werden, wie sich die Einnahme von GABA zur Steigerung der durch den Sport bedingten GH-Ausschüttung auf das Wachstum und die Erholung bei Sportlern auswirkt. Ohne entsprechende Langzeitstudien können wir nicht mit Sicherheit sagen, ob diese theoretischen Vorteile auch real zu einer Leistungssteigerung führen. Die Forscher selbst meinten hierzu: „Obwohl eine GABA-induzierte irGH/ifGH-Ausschüttung den Substratstoffwechsel verändern und/oder die Reaktion der Skelettmuskeln auf das Krafttraining verstärken kann, muss dies erst noch bestätigt werden.“

    Trotz dieser Vorbehalte gilt GABA als ein sehr sicheres Nahrungsergänzungsmittel mit geringer Toxizität und relativ günstigem Preis; 200 g (66 Portionen) kosten z.B. in den Vereinigten Staaten rund 20–30 Dollar und in Großbritannien etwa 15–20 Pfund. Wer dies ergänzend zum Krafttraining ausprobieren möchte, hat daher wenig zu verlieren. Die Voraussetzungen hierfür sind jedoch ein intelligentes Training und eine generell gute Ernährung – Wunder kann kein Nahrungsergänzungsmittel bewirken! Aber das letzte Wort hierzu ist noch nicht gesprochen. Derzeit kann man jedoch nur sagen, dass die bisherigen Untersuchungen zu GABA durchaus vielversprechend sind und man die weitere Entwicklung aufmerksam verfolgen sollte!

    Andrew Hamilton, Mitglied der Royal Society of Chemistry, des American College of Sports Medicine und Berater für die Fitnessindustrie mit dem Spezialgebiet Sporternährung.

     

     

    Fachsprache

    Blut-Hirn-Schranke – eine Art Membran, die zum Schutz des Gehirns vor im Blut zirkulierenden chemischen Substanzen eine Barriere bildet, ohne wichtige Stoffwechselfunktionen zu behindern

    Anxiolytikum – eine Substanz (meistens ein Medikament), das Angst- und Spannungszustände vermindert

    Vorläufersubstanz – ein Molekül, das für die Herstellung des Zielmoleküls verwendet wird

    Metabolit – ein Molekül, das durch eine anschließende biochemische Umwandlung des Zielmoleküls entsteht

    Zirkadiane Variabilität – rhythmische Schwankungen, die infolge der körpereigenen „inneren Uhr“ natürlicherweise auftreten

    Quellenangaben:

    1. Clinica Chimica Acta, 2006, Bd. 364, S. 77–81

    2. The Journal of Clinical Investigation, 1968, Bd. 47 (9), S. 2079–90

    3. Journal of Sports Science and Medicine, 2003, Bd. 6, S. 295–306

    4. Journal of Applied Physiology, 2001, Bd. 91, S. 163–72

    5. Growth Hormone & IGF Research, 2000, Bd. 10: ,S. 99–103

    6. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2006; Bd. 291, S. 1749–1755

    7. Nature Clinical Practice Endocrinology & Metabolism, 2007, Bd. 3, S. 198–199

    8. Pharmacologival Review, 1980, Bd. 32 (4), S. 315–35

    9. International Journal of Neuroscience, 1992, Bd. 67 (1–4), S. 127–44

    10. Neuroscientist, 2002, Bd. 8, S. 562–73

    11. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 1980, Bd. 5, S. 789–92

    12. Acta Endocrinologica, 1980, Bd. 93, S. 149–54

    13. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2008, Bd. 40 (1), S. 104–114

     

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