Summary

This document provides information on proteins, including their structure, function, and metabolism. It covers topics such as protein synthesis, protein degradation, and the role of proteins in various bodily functions. It also discusses protein requirements, quality, and practical applications. The document is suitable for students learning about biochemistry and nutrition.

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1 PROTEIN 2 Inhalt Was ist EiweiƟ/Protein?.................................................................................................. 6 1. Strukturelle Elem...

1 PROTEIN 2 Inhalt Was ist EiweiƟ/Protein?.................................................................................................. 6 1. Strukturelle Elemente............................................................................................... 6 2. Enzyme.................................................................................................................... 6 3. Hormone.................................................................................................................. 8 4. pH-Puffer................................................................................................................. 8 5. FlĆ¼ssigkeitsbalancer................................................................................................ 9 6. Andere Rollen........................................................................................................ 11 1. Glutathion.............................................................................................................. 11 2. Carnitin.................................................................................................................. 11 3. Kreatin................................................................................................................... 12 4. Carnosin................................................................................................................ 13 5. Cholin.................................................................................................................... 13 Biochemie der AminosƤuren 101.................................................................................. 14 Essentielle und nicht-essentielle AminosƤuren.......................................................... 15 Proteinbiochemie 101................................................................................................ 18 Take-Home Message................................................................................................ 20 EiweiƟstoffwechsel........................................................................................................ 21 EiweiƟverdauung....................................................................................................... 21 EiweiƟaufnahme........................................................................................................ 25 Intestinaler EiweiƟstoffwechsel.................................................................................. 25 Take-Home Message................................................................................................ 26 AminosƤuren-Stoffwechsel........................................................................................ 27 Anabolismus: Proteinsynthese............................................................................... 27 AminosƤure-Katabolismus..................................................................................... 32 Take-Home Messages: Proteinstoffwechsel.............................................................. 43 Wie viel EiweiƟ braucht ihr?.......................................................................................... 44 3 Der Ursprung des Ein-Gramm-pro-Pfund-Mythos (1g/lb).......................................... 48 "Aber ich trainiere hƤrter! "......................................................................................... 49 "Aber ich bin fortschrittlicher als diese Geeks!"......................................................... 51 Was ist, wenn du abnehmen willst? Oder wenn du bereits sehr schlank bist?.......... 52 Biologisches Geschlecht............................................................................................ 59 PEDs......................................................................................................................... 59 Muskelspeicher.......................................................................................................... 60 Solltet ihr das EiweiƟ in Relation zum Kƶrpergewicht oder zur fettfreien Kƶrpermasse setzen?...................................................................................................................... 61 Take-Home Messages............................................................................................... 62 EiweiƟqualitƤt................................................................................................................ 63 BCAAs....................................................................................................................... 63 QualitƤtsindizes fĆ¼r Proteine...................................................................................... 68 Studien zur ProteinqualitƤt......................................................................................... 70 Die Lebensmittelmatrix.............................................................................................. 70 Schnelles vs. langsames Protein............................................................................... 73 Vegetarische DiƤten.................................................................................................. 76 VerfĆ¼gbarkeit von AminosƤuren............................................................................. 77 Verdaulichkeit......................................................................................................... 83 Fazit........................................................................................................................... 87 Einfluss der Proteinzufuhr auf die Fettmasse................................................................ 89 Voreingenommenheit bei der Verƶffentlichung?........................................................ 90 Replikationsfehler...................................................................................................... 90 Die Mechanismen der Gewichtsabnahme durch eiweiƟreiche DiƤten....................... 92 Selbstauskunft........................................................................................................... 96 Daten der Metabolischen Station............................................................................... 99 Fazit......................................................................................................................... 102 Ist eine Ć¼bermƤƟige EiweiƟzufuhr ungesund?............................................................ 104 Protein Timing............................................................................................................. 106 4 Die Leucin-Schwelle................................................................................................ 106 Take-Home Message........................................................................................... 111 HƤufigkeit der Mahlzeiten........................................................................................ 113 Fazit..................................................................................................................... 120 Fastentraining.......................................................................................................... 121 Fazit & Anwendung.............................................................................................. 128 Fastentraining zum Fettabbau?........................................................................... 133 Das anabole Fenster und die ErnƤhrung nach dem Training.................................. 135 Trainiert vs. untrainiert......................................................................................... 141 Protein-Synchronisation....................................................................................... 145 Was ist mit der Arbeit von Schoenfeld, Aragon & Krieger? [Optionaler Abschnitt]............................................................................................................................. 152 Energiebilanz....................................................................................................... 154 Gemischte vs. myofibrillƤre Proteinsynthese....................................................... 155 HƤufigkeit der Mahlzeiten im Vergleich zur ErnƤhrung beim Training.................. 156 Protein vor dem Schlafengehen.............................................................................. 157 Anwendung von Protein-Timing............................................................................... 159 Praktische Anwendungen............................................................................................ 163 Lernziele...................................................................................................................... 164 5 Vortrag [optional] EiweiƟ Alle Inhalte der Vorlesung sind im Text enthalten. Wenn ihr also lieber lest als zuseht, kƶnnt ihr die Vorlesung Ć¼berspringen. Umgekehrt gilt das nicht, also solltet ihr das gesamte Modul lesen, auch wenn ihr die Vorlesung gesehen habt. Hinweis: Die Proteinempfehlungen fĆ¼r Vegetarier/innen wurden seit der Vorlesung aktualisiert. Der Text enthƤlt aktuellere Empfehlungen. Bevor wir zu den praktischen Anwendungen kommen, ist es sinnvoll, einige Grundlagen der Proteinbiologie zu verstehen. Diese LektĆ¼re kann fĆ¼r manche Menschen manchmal schwierig sein, also konzentriere dich auf deine persƶnlichen Lernziele. Wenn ihr ein Personal Trainer werden wollt, der/die vor Ort arbeitet, mĆ¼sst ihr nur einmal alles grob verstanden haben und euch die Take-Home-Messages und die praktischen Anwendungen merken. Wenn nicht anders angegeben, stammen alle biologischen und biochemischen Grundlagen aus dem Lehrbuch Advanced Nutrition and Human Metabolism von Gropper et al. ein sehr empfehlenswertes Buch fĆ¼r alle, die sich fĆ¼r extrem detaillierte Biochemie interessieren. 6 Was ist EiweiƟ/Protein? Das Wort Protein kommt aus dem Griechischen "proteios" und bedeutet "von erstem Rang". Proteine sind fĆ¼r die meisten Funktionen im gesamten menschlichen Kƶrper verantwortlich. Sie sind die "Arbeitsbienen" in eurem Kƶrper. Ɯber 40 % des Kƶrperproteins befindet sich in der Skelettmuskulatur, Ć¼ber 25 % in den Organen und der Rest befindet sich hauptsƤchlich in der Haut und im Blut. Proteine bestehen aus AminosƤuren, die der Kƶrper braucht, um seine eigene Vielfalt an Proteinen und stickstoffhaltigen MolekĆ¼len herzustellen, die das Leben ermƶglichen. Jedes Kƶrperprotein hat einzigartige Merkmale und Sequenzmuster der AminosƤuren, aus denen seine Struktur besteht. Die folgenden Proteine sind nĆ¼tzlich zu kennen, da sie dir auch einige grundlegende biologische Kenntnisse Ć¼ber den menschlichen Kƶrper vermitteln. 1. Strukturelle Elemente Verschiedene Proteine haben strukturelle Aufgaben im Kƶrper. Sie sind quasi Teil der Ziegel, des Mƶrtels und des Stahls, aus denen euer Kƶrper besteht. Es gibt sie in 2 Hauptformen: 1. Kontraktile Proteine ermƶglichen es euren Muskeln, sich zusammenzuziehen. Die wichtigsten kontraktilen Proteine, die du kennen musst, sind Aktin, Myosin und Titin. Wir werden sie in den Trainingsmodulen im Detail behandeln. 2. Faserproteine geben eurem Kƶrper Halt. Dazu gehƶren Kollagen, Elastin und Keratin. Sie sind in Knochen, ZƤhnen, Haut, Sehnen, Knorpeln, BlutgefƤƟen, Haaren und NƤgeln enthalten. 2. Enzyme Enzyme sind EiweiƟmolekĆ¼le, die in der Regel mit der Endung -ase bezeichnet werden und als Katalysatoren wirken: Sie verƤndern die Geschwindigkeit von Reaktionen im 7 Kƶrper. Proteasen zum Beispiel sind Enzyme, die die Proteolyse, also den Abbau anderer Proteine, beschleunigen. 8 3. Hormone Einige Proteine sind Hormone, die als chemische Botenstoffe im Kƶrper wirken. Sie werden von endokrinen Geweben (DrĆ¼sen) synthetisiert und abgesondert und Ć¼ber das Blut zu den Zielgeweben oder -organen transportiert, wo sie an Proteinrezeptoren auf den Membranen binden. Hormone regulieren im Allgemeinen Stoffwechselprozesse. Sie kƶnnen zum Beispiel die Proteinsynthese fƶrdern oder die AktivitƤt von Enzymen beeinflussen. Einige Hormone leiten sich von Cholesterin ab und werden als Steroidhormone eingestuft, wƤhrend andere sich von einer oder mehreren AminosƤuren ableiten. Tyrosin zum Beispiel wird zusammen mit dem Mineral Jod zur Synthese der SchilddrĆ¼senhormone verwendet. Tyrosin wird auch fĆ¼r die Synthese von Katecholaminen wie Dopamin, Noradrenalin und Epinephrin verwendet. Das Hormon Melatonin, das euch nachts schlƤfrig macht, wird im Gehirn aus der AminosƤure Tryptophan gewonnen. 4. pH-Puffer Proteine kƶnnen im Kƶrper als Puffer dienen, die helfen, das SƤure-Basen- Gleichgewicht zu regulieren. Ein Puffer ist eine Verbindung, die eine VerƤnderung des pH-Werts, also des SƤuregrads, abmildert, die sonst als Reaktion auf die Zugabe von Lauge oder SƤure zu einer Lƶsung auftreten wĆ¼rde. Der pH-Wert des Blutes und anderer Kƶrpergewebe muss in einem angemessenen Bereich gehalten werden. Der pH-Wert des Blutes liegt zwischen 7,35 und 7,45, wƤhrend der pH-Wert in den Zellen oft saurer ist und einen niedrigeren pH-Wert aufweist. Der pH-Wert der roten Blutkƶrperchen liegt zum Beispiel bei etwa 7,2 und der der Muskelzellen bei etwa 6,9. Der pH-Wert des Kƶrpers beeinflusst viele biologische Prozesse. 9 Quelle 5. FlĆ¼ssigkeitsbalancer Neben dem SƤure-Basen-Haushalt beeinflussen Proteine den FlĆ¼ssigkeitshaushalt durch ihr Vorkommen im Blut und in den Zellen. Proteine kƶnnen helfen, Wasser anzuziehen, um es in einem bestimmten Bereich zu halten und tragen zum osmotischen Druck bei. Verminderte Konzentrationen von Proteinen im Blutplasma, wie z. B. Albumin, dem hƤufigsten Protein im Blut, fĆ¼hren zu einem RĆ¼ckgang des osmotischen Drucks im Blutplasma. Wenn die Proteinkonzentration im Blut weniger dicht ist als normal, "entweicht" FlĆ¼ssigkeit aus dem Blut in die ZwischenrƤume und verursacht Schwellungen (Ɩdeme). 10 Osmose, ein lebenswichtiger Prozess in unserer Biologie. Quellen 11 6. Andere Rollen Proteine erfĆ¼llen viele weitere Aufgaben im Kƶrper, die aber fĆ¼r ErnƤhrungswissenschaftler/innen und -expert/innen in der Regel nicht relevant sind. In den Zellmembranen sind Proteine zum Beispiel fĆ¼r die ZelladhƤsion zustƤndig und einige andere dienen dazu, Signale in und aus der Zelle zu Ć¼bertragen. Viele Proteine, wie z. B. Albumin, fungieren auch als Transporter: Sie transportieren NƤhrstoffe aus dem Blut zu anderen Stellen im Kƶrper. AminosƤuren werden nicht nur fĆ¼r die Synthese von Kƶrperproteinen verwendet, sondern auch fĆ¼r die Synthese von stickstoffhaltigen Verbindungen, die keine Proteine sind, aber dennoch wichtige Funktionen im Kƶrper haben. Ihr mĆ¼sst die Funktionen dieser Verbindungen nicht im Detail auswendig lernen. Ihr mĆ¼sst nur verstehen, was sie tun, damit ihr Texte, in denen sie erwƤhnt werden, verstehen kƶnnt. 1. Glutathion Glutathion ist ein Tripeptid, das aus drei AminosƤuren synthetisiert wird: Glycin, Cystein und Glutamat. Glutathion hat mehrere Funktionen im Kƶrper. Es ist ein wichtiges Antioxidans mit der FƤhigkeit, freie Radikale (O2 und OH) abzufangen und so wichtige Zellbestandteile vor Oxidation zu schĆ¼tzen. 2. Carnitin Carnitin, eine weitere stickstoffhaltige Verbindung, wird aus der AminosƤure Lysin hergestellt. Es kommt in den meisten Kƶrpergeweben vor und wird fĆ¼r den Transport von FettsƤuren, insbesondere von langkettigen FettsƤuren, durch die innere Mitochondrienmembran zur Oxidation (Fettverbrennung) benƶtigt. Carnitin wird auch fĆ¼r den Ketonkƶrperabbau zur Energiegewinnung benƶtigt. 12 Carnitinmangel ist zwar bei allen Menschen auƟer Vegetariern selten, fĆ¼hrt aber zu einem gestƶrten Energiestoffwechsel. Im Gegensatz zu den Behauptungen einiger Supplement-Unternehmen muss Carnitin normalerweise nicht supplementiert werden, um einen Mangel zu vermeiden. Carnitin wird nicht nur in der Leber und den Nieren synthetisiert, sondern ist auch in Lebensmitteln enthalten, vor allem in Fleisch wie Rind- und Schweinefleisch. Carnitin aus der Nahrung oder aus Supplementen wird im proximalen DĆ¼nndarm absorbiert. Etwa 54% bis 87% des aufgenommenen Carnitins werden resorbiert. Es wird davon ausgegangen, dass die intestinale Carnitinaufnahme bei einer Zufuhr von etwa 2 g gesƤttigt ist. 3. Kreatin Kreatin ist ein wichtiger Bestandteil der Energieverbindung Kreatinphosphat, auch Phosphokreatin genannt. Phosphokreatin funktioniert wie ein Lagerhaus fĆ¼r energiereiches Phosphat. Eure Muskeln kƶnnen es abbauen, um Energie fĆ¼r ihre Kontraktionen zu gewinnen. Dieser Prozess wird durch die Kreatinkinase beschleunigt. Etwa 95 % des Kƶrperkreatins befindet sich in den Muskeln, die restlichen 5 % in Organen wie den Nieren und dem Gehirn. In den Geweben kommt Kreatin sowohl in freier Form als Kreatin als auch in seiner phosphorylierten Form vor. Kreatin ist in der Nahrung enthalten, vor allem in Fleisch und Fisch. Der Kƶrper kann auch etwas Kreatin aus AminosƤuren herstellen. Um die Kreatinspeicher in den Muskeln deutlich zu erhƶhen, muss es jedoch supplementiert werden. Darauf gehen wir im Kursmodul zu NahrungsergƤnzungsmitteln ein. Kreatin wird bei Gebrauch zu Kreatinin abgebaut, das von den Nieren Ć¼ber den Urin ausgeschieden wird. 13 4. Carnosin Carnosin wird im Kƶrper aus den AminosƤuren Histidin und Beta-Alanin hergestellt. Im Kƶrper wird Carnosin vor allem im Skelett- und Herzmuskel synthetisiert, aber auch im Gehirn, in den Nieren und im Magen kommt es vor. Carnosin ist in Lebensmitteln, vor allem in Fleisch, enthalten und kann im Darm in Histidin und Beta-Alanin aufgespalten oder in unverƤnderter Form aufgenommen werden. Es sind noch nicht alle Funktionen von Carnosin bekannt, aber einige Studien haben gezeigt, dass Carnosin sowohl als Puffer als auch als Antioxidans in den Zellen wirkt. Es kann auch den Kalziumbedarf fĆ¼r die MuskelkontraktilitƤt verringern. 5. Cholin Cholin ist ein essentieller, aminosƤureƤhnlicher NƤhrstoff. Unser Kƶrper kann etwas davon aus der AminosƤure Serin herstellen, aber nicht genug, um optimal zu funktionieren. Deshalb mĆ¼ssen wir es in Form von freiem Cholin oder einem Cholinphospholipid wie Phosphatidylcholin (einem Lecithin) mit der Nahrung aufnehmen. Cholin ist wichtig fĆ¼r unsere Lebergesundheit und fĆ¼r die Synthese des Neurotransmitters Acetylcholin. Die angemessene Zufuhr von Cholin liegt bei 425 mg fĆ¼r erwachsene Frauen und 550 mg fĆ¼r MƤnner pro Tag. Es ist sehr einfach, so viel Cholin Ć¼ber eine eiweiƟreiche ErnƤhrung zu bekommen. Die meisten tierischen EiweiƟquellen sind mit Hunderten von mg pro Portion sehr reich an Cholin. Organisches Fleisch und Eier sind besonders reich an Cholin. Auch viele Pflanzen enthalten etwas Cholin, insbesondere Sojabohnen und Kartoffeln. Lecithin, das Phosphatidylcholin enthƤlt, wird auch vielen Lebensmitteln als Emulgator zugesetzt. Es wurde auch ein tolerierbarer oberer Aufnahmewert von 3,5 g Cholin pro Tag festgelegt, obwohl eine Cholinvergiftung ƤuƟerst selten ist. 14 Biochemie der AminosƤuren 101 Nachdem du nun einige wichtige Proteine kennengelernt hast, kƶnnen wir uns mit den Bausteinen der Proteine beschƤftigen: den AminosƤuren. Es gibt zwar Tausende von verschiedenen Proteinen im Kƶrper, aber der Kƶrper stellt sie aus nur 21 natĆ¼rlichen AminosƤuren her: 20 im genetischen Standardcode und die erst vor kurzem entdeckte AminosƤure Selenocystein (st ), die durch einen speziellen Prozess der translationalen Umcodierung entsteht. Strukturell gesehen haben alle AminosƤuren einen zentralen Kohlenstoff (C), mindestens eine Aminogruppe (-NH2 ), mindestens eine Carboxy- (SƤure-)Gruppe (-COOH) und eine Seitenkette (R-Gruppe). Diese Faktoren machen jede AminosƤure einzigartig. AminosƤuren kƶnnen sich in Umgebungen mit unterschiedlichem SƤuregehalt in ihrer Struktur unterscheiden. Die charakteristischen Eigenschaften der Seitenketten der AminosƤuren in einem Protein bestimmen seine funktionelle Rolle im Kƶrper, einschlieƟlich: Ob bestimmte AminosƤuren im Kƶrper synthetisiert werden kƶnnen oder mit der Nahrung aufgenommen werden mĆ¼ssen. Welche Stoffwechselwege die AminosƤuren durchlaufen kƶnnen. Die Tendenz einer AminosƤure, bei einem physiologischen pH-Wert mit Wasser zu interagieren - ihre PolaritƤt - ist eine weitere Mƶglichkeit, AminosƤuren zu klassifizieren. AminosƤuren werden als polar oder unpolar klassifiziert, obwohl sie unterschiedliche PolaritƤtsgrade haben kƶnnen. Polar geladene AminosƤuren interagieren mit wƤssrigen Umgebungen, kƶnnen SalzbrĆ¼cken bilden und mit Elektrolyten und Mineralien wie Kalium, Chlorid und Phosphat interagieren. Die neutralen AminosƤuren interagieren in unterschiedlichem MaƟe mit Wasser und kƶnnen in polare, unpolare und relativ unpolare Kategorien eingeteilt werden. Die Seitenketten der polaren neutralen AminosƤuren enthalten funktionelle Gruppen, die 15 durch WasserstoffbrĆ¼ckenbindungen mit Wasser bzw. der wƤssrigen Umgebung der Zellen interagieren kƶnnen. Polare AminosƤuren befinden sich normalerweise auf der OberflƤche von Proteinen. Wenn sie sich nicht auf der OberflƤche befinden, sind sie nach innen gerichtet und wirken an der Bindungsstelle eines Proteins (z. B. eines Enzyms). Unpolare AminosƤuren enthalten Seitenketten, die nicht mit Wasser interagieren und daher hydrophob (wasserscheu) sind. Diese AminosƤuren sind in der Regel kompakt und auf oder innerhalb der zentralen Region oder des Kernbereichs ausgerichtet. Um die Auswirkungen der PolaritƤt von AminosƤuren zu veranschaulichen, betrachte reine verzweigtkettige AminosƤuren (BCAAs: ihr kƶnnt ihre Struktur nachlesen, um zu verstehen, warum sie so genannt werden). Sie sind aufgrund ihrer UnpolaritƤt schlecht in Wasser lƶslich. Deshalb werden BCAA-ErgƤnzungen oft in Kapseln abgefĆ¼llt oder in ein GetrƤnk gemischt. Alle 3 BCAAs - Leucin, Isoleucin und Valin - haben eine unpolare Seitenkette. Essentielle und nicht-essentielle AminosƤuren Im Gegensatz zu Chemikern kategorisieren ErnƤhrungswissenschaftler/innen die AminosƤuren in erster Linie nach ihrer EssentialitƤt fĆ¼r den menschlichen Kƶrper. Eine AminosƤure wird als essentiell eingestuft, wenn der Kƶrper sie nicht schnell genug herstellen kann, um seinen Bedarf zu decken, sodass ihr sie Ć¼ber die Nahrung aufnehmen mĆ¼sst. Von den 21 proteinogenen AminosƤuren, die der Kƶrper zur Bildung von Proteinen verwendet, sind nur 9 essentiell fĆ¼r die ErnƤhrung: 1. Leucin 2. Isoleucin 3. Valin 4. Lysin 16 5. Tryptophan 6. Threonin 7. Methionin 8. Phenylalanin 9. Histidin Die Einstufung von AminosƤuren als (nicht) essentiell ist jedoch eine unflexible Klassifizierung. Sie erlaubt keine Abstufungen bei unterschiedlichen physiologischen UmstƤnden. Zum Beispiel kann eine entbehrliche AminosƤure unentbehrlich werden, wenn ein bestimmtes Organ nicht richtig funktioniert. Deshalb wird hƤufig eine dritte Kategorie verwendet: Die bedingt essentiellen AminosƤuren, die auch als "erworbene unverzichtbare AminosƤuren" bezeichnet werden. Die 6 AminosƤuren, die gemeinhin als bedingt essentiell eingestuft werden, sind Arginin, Cystein, Glycin, Glutamin, Prolin und Tyrosin. Glutamin zum Beispiel kann vom Kƶrper nicht in dem MaƟe produziert werden, wie es bei bestimmten Krankheiten und Darmstƶrungen benƶtigt wird. Damit bleiben nur die folgenden 6 wirklich nicht-essentiellen AminosƤuren Ć¼brig, die der Kƶrper selbst herstellen kann: Alanin, AsparaginsƤure, Asparagin, GlutaminsƤure, Serin und Selenocystein. Der Kƶrper kann die Stoffe, die er zur Bildung nicht-essentieller AminosƤuren benƶtigt, aus essentiellen AminosƤuren oder durch den Abbau anderer Proteine gewinnen. Das Bild auf der folgenden Seite listet alle 21 proteinogenen "natĆ¼rlichen" AminosƤuren auf, die im menschlichen genetischen Code vorkommen. Macht euch keine Gedanken Ć¼ber die Chemie: Ihr mĆ¼sst nur verstehen, dass die Struktur einer AminosƤure ihre Funktion bestimmt und dass einige AminosƤuren (bedingt) essentiell sind, wƤhrend der Kƶrper die anderen selbst aus anderen AminosƤuren herstellen kann. 17 Funktionsgruppen von AminosƤuren unterteilt in der PolaritƤt Quelle 18 Proteinbiochemie 101 Um Proteine herzustellen, werden AminosƤuren von den Ribosomen in euren Zellen zu Peptidketten aneinandergereiht. Peptide sind kurze AminosƤureketten. Dipeptid: ein Peptid, das aus 2 AminosƤuren besteht. Tripeptid: ein Peptid, das aus 3 AminosƤuren besteht. Peptide mit 2-20 AminosƤuren werden als Oligopeptide bezeichnet. Peptide mit mehr als 20 AminosƤuren werden als Polypeptide bezeichnet. Ribosomen in euren Zellen Ć¼bersetzen den genetischen Bauplan eurer DNA, um neue Proteine zu synthetisieren, angefangen mit der Bildung von Peptidketten. Quelle Diese AminosƤuren werden von den Ribosomen in euren Zellen so gefaltet, dass komplexe Strukturen entstehen. Proteine haben 4 Strukturebenen. Die PrimƤrstruktur eines Proteins stellt seine AminosƤuresequenz dar. Die SekundƤrstruktur ist die Wicklung, Faltung und Biegung des Proteins. Diese Form wird durch WasserstoffbrĆ¼ckenbindungen, also elektrische AnziehungskrƤfte, die die Atome zusammenhalten und elektrostatische/ionische AnziehungskrƤfte zwischen den AminosƤuren (Ƥhnlich wie Magnete) erzeugt. Die TertiƤrstruktur eines Proteins ist die gesamte dreidimensionale Konfiguration des Proteins. Sie ist im Grunde die Gesamtform der kombinierten SekundƤrstrukturformen, die miteinander verbunden 19 sind. Einige Proteine haben auch eine quaternƤre (vierte) Struktur, die durch interagierende Polypeptidketten entsteht, die ein so genanntes Oligomer bilden. Die folgende Abbildung zeigt die 4 Ebenen der Proteinstruktur. Die 4 Ebenen der Struktur eines Proteins. Quelle 20 Take-Home Message Proteine sind die wichtigsten Bausteine des menschlichen Kƶrpers. Sie unterscheiden sich in ihrer chemischen Struktur, wodurch jedes Protein seine eigenen Funktionen hat. Proteine bestehen aus AminosƤuren, die sich ebenfalls in ihrer Struktur unterscheiden, so dass jedes Protein seine eigenen Rollen einnimmt. Es gibt 21 natĆ¼rliche AminosƤuren, von denen 9 essentiell, 6 bedingt essentiell und 6 entbehrlich sind, weil der Kƶrper sie selbst aus anderen AminosƤuren herstellen kann. 21 EiweiƟstoffwechsel Wenn der Kƶrper eine AminosƤure braucht, gewinnt er sie, indem er ein Protein abbaut. Sowohl Nahrungsproteine (exogene Proteine) als auch kƶrpereigene Proteine (endogene Proteine) versorgen den Kƶrper mit AminosƤuren, die er verwenden kann. Ohne exogenes EiweiƟ kann der Kƶrper jedoch nie eine positive EiweiƟbilanz aufweisen, da er nur einen Teil der kƶrpereigenen Proteine an einer Stelle abbaut, um an einer anderen Stelle Proteine aufzubauen. EiweiƟ in der ErnƤhrung kann sowohl von Pflanzen als auch von Tieren stammen. Zu den Ć¼blichen tierischen EiweiƟquellen gehƶren Fleisch, GeflĆ¼gel, Fisch, Eier und Milchprodukte (auƟer Butter, saure Sahne und FrischkƤse). HƤufige pflanzliche EiweiƟquellen sind Getreide, HĆ¼lsenfrĆ¼chte und GemĆ¼se. Tierische Proteine sind in der Regel von hƶherer QualitƤt als pflanzliche Proteine, wie wir spƤter noch genauer erlƤutern werden. Nachdem du sie zu dir genommen hast, dienen Nahrungsproteine als Quelle fĆ¼r AminosƤuren und zusƤtzlichen Stickstoff, um nicht-essentielle AminosƤuren und stickstoffhaltige Verbindungen im Kƶrper zu bilden. EiweiƟverdauung AminosƤuren sind fĆ¼r das Funktionieren des menschlichen Kƶrpers unerlƤsslich. Um eine positive EiweiƟbilanz zu haben, muss EiweiƟ Ć¼ber die Nahrung aufgenommen werden. Bevor es im Kƶrper verwertet werden kann, muss EiweiƟ wie jeder andere NƤhrstoff erst verdaut und aufgenommen werden. Bevor wir erklƤren, wie der Kƶrper EiweiƟ verdaut, wirf einen Blick auf die folgende Grafik, um zu verstehen, wie der menschliche Kƶrper NƤhrstoffe verdaut. 22 Ein Primer Ć¼ber die menschliche Verdauung. Im Bild unten seht ihr eine Vereinfachung inklusiver Ɯbersetzungen in die deutsche Sprache. 23 Quelle Im Mund oder in der Speiserƶhre findet keine nennenswerte Verdauung von EiweiƟ statt. Der erste Ort, an dem EiweiƟ in nennenswertem Umfang verdaut wird, ist der Magen, wo die SalzsƤure (HCl) wirkt, die im Magensaft enthalten ist. Der SalzsƤuregehalt des Magensaftes fĆ¼hrt zu einem stark sauren Milieu im Magen mit einem pH-Wert von etwa 1-2, das die Denaturierung (Aufbrechen) der quaternƤren, tertiƤren und sekundƤren Strukturen von Proteinen ermƶglicht. Denaturierungsmittel wie SalzsƤure brechen Wasserstoff- und elektrostatische Bindungen auf, um das Protein zu entfalten oder aufzurollen (d. h. die QuartƤr-, TertiƤr- und SekundƤrstruktur zu zerstƶren). Peptidbindungen (die PrimƤrstruktur) werden von der SalzsƤure nicht beeinflusst. Eine weitere Funktion der SalzsƤure ist die Aktivierung des 24 Verdauungsenzyms Pepsin, das die Peptidbindungen in Proteinen aufbrechen kann. Diese Denaturierung ist ein normaler Teil der Proteinverdauung, so dass die BefĆ¼rchtung, dass die Denaturierung des Proteins beim Kochen "das Protein zerstƶrt", im Allgemeinen kein Problem darstellt: Euer Kƶrper muss dasselbe tun, um an die AminosƤuren in den Proteinen zu gelangen. Kochen ist also im Grunde eine Form der Vorverdauung. Zu den Endprodukten der Proteinverdauung im Magen gehƶren in erster Linie groƟe Polypeptide, aber auch einige Oligopeptide und freie AminosƤuren. Diese gelangen anschlieƟend in den DĆ¼nndarm. Im DĆ¼nndarm werden die Peptide durch weitere Verdauungsenzyme weiter aufgespalten, wie unten dargestellt. Der DĆ¼nndarm verdankt seinen Namen der Tatsache, dass er im Vergleich zum dickeren Dickdarm sehr dĆ¼nn ist, aber der DĆ¼nndarm ist etwa 6 m lang und ein GroƟteil unserer Verdauung findet dort statt. Der Dickdarm ist etwa 1,5 m lang. Die Nahrung, die wir zu uns nehmen, hat also eine lange Reise hinter sich, bevor sie unseren Kƶrper wieder verlƤsst. 25 Bei der Proteinverdauung entstehen zwei wichtige Endprodukte: Peptide (hauptsƤchlich Dipeptide und Tripeptide) und freie AminosƤuren. Um vom Kƶrper genutzt werden zu kƶnnen, mĆ¼ssen diese Endprodukte absorbiert werden. EiweiƟaufnahme Die Absorption ist der Prozess, bei dem die Endprodukte der Verdauung durch die Innenwand des Magen-Darm-Trakts ("Lumen") ins Blut transportiert werden. Die Absorption von AminosƤuren erfolgt im gesamten DĆ¼nndarm, aber die meisten AminosƤuren werden in den ersten Teilen, dem Zwƶlffingerdarm und dem oberen Jejunum (Leerdarm), aufgenommen. Sobald sie im Blut sind, wandern AminosƤuren und gelegentlich auch Peptide durch die Pfortader zur Leber und zu anderen Geweben. Quelle Intestinaler EiweiƟstoffwechsel 26 Die DarmwƤnde leiten die AminosƤuren in das Blut und zur Leber weiter. Was viele nicht wissen, ist, dass auch der Darm selbst einen sehr aktiven Proteinstoffwechsel hat. Obwohl er nur 2-5% des Kƶrpergewichts einer durchschnittlichen Person ausmacht, verstoffwechselt der DĆ¼nndarm 30-50% vieler AminosƤuren und den grĆ¶ĆŸten Teil des Glutamins, Glutamats und Aspartats, das wir zu uns nehmen, so dass diese AminosƤuren nie den DĆ¼nndarm passieren. Die Darmzellen, die Enterozyten, verwenden AminosƤuren fĆ¼r die Energieproduktion sowie fĆ¼r die Synthese von Proteinen und stickstoffhaltigen Verbindungen, darunter die folgenden. Strukturproteine Nukleotide Apoproteine, die fĆ¼r die Bildung von Lipoproteinen (Chylomikronen) notwendig sind Verdauungsenzyme Hormone andere stickstoffhaltige Verbindungen Take-Home Message Nahrungsprotein ist die wichtigste AminosƤurequelle deines Kƶrpers. EiweiƟ wird in der Regel im Magen verdaut, anschlieƟend im DĆ¼nndarm aufgenommen und die daraus resultierenden AminosƤuren werden im Blut zur Verstoffwechselung in die Leber transportiert. 27 AminosƤuren-Stoffwechsel Nach der Verdauung und Absorption gelangen die AminosƤuren Ć¼ber das Blut zu ihren Aufnahmestellen. Die Leber ist die wichtigste Aufnahmestelle. Die Leber Ć¼berwacht, welche AminosƤuren aufgenommen werden, und passt die Geschwindigkeit ihres Stoffwechsels durch selektiven Katabolismus (Abbau) und Anabolismus (Aufbau) an die BedĆ¼rfnisse des Kƶrpers an. Hormone spielen eine wichtige Rolle bei der AminosƤurenverwertung im Kƶrper. Bevor AminosƤuren von einem Kƶrpergewebe, wie z.B. dem Muskel, aufgenommen werden, gelangen sie normalerweise in den "AminosƤurepool". Dabei handelt es sich nicht um einen echten Pool irgendwo im Kƶrper, sondern um einen Sammelbegriff fĆ¼r alle AminosƤuren, sowohl endogener als auch exogener Herkunft, die im Blutplasma oder in der FlĆ¼ssigkeit innerhalb der Zellen (Cytosol) herumschwimmen. Etwa 150 g EiweiƟ befinden sich im AminosƤurenpool eines normalen Menschen. Der AminosƤurenpool bietet eurem Kƶrper einen temporƤren EiweiƟspeicher, damit ihr nicht stƤndig EiweiƟ zu euch nehmen mĆ¼sst, um nicht in einen katabolen Zustand zu geraten. Anabolismus: Proteinsynthese Wenn die ErnƤhrung ausreichend Energie und andere NƤhrstoffe liefert, wird Nahrungsprotein nach der Aufnahme aus dem AminosƤurepool bevorzugt fĆ¼r den Anabolismus und nicht fĆ¼r den Katabolismus im Gewebe verwendet. Als Kraftsportler ist der Anabolismus natĆ¼rlich das gewĆ¼nschte Schicksal der AminosƤuren, denn er ist fĆ¼r den Aufbau von Muskelgewebe erforderlich. Im Gegensatz zu dem, was viele Bodybuilder mit ihrem EiweiƟ vorhaben, wird der grĆ¶ĆŸte Teil des Proteins, das ihr zu euch nehmt, jedoch fĆ¼r andere Zwecke verwendet, wie unten dargestellt. Selbst nach einem Krafttraining werden normalerweise weniger als 20 % des Proteins, das ihr zu 28 euch nehmt, vom Muskelgewebe absorbiert. Dennoch kommt es nach praktisch jeder Mahlzeit zu einem Anabolismus und die Proteinsynthese steigt zumindest fĆ¼r ein paar Stunden an. Quelle Mehrere Hormone im Kƶrper, wie Wachstumshormon, Testosteron und Insulin, sind stark anabol. Insulin, das als Reaktion auf einen Anstieg des Blutzuckerspiegels und bestimmter AminosƤurekonzentrationen im Blut ausgeschĆ¼ttet wird (z. B. wenn ihr etwas esst), erhƶht im Allgemeinen die Proteinsynthese und verringert den Proteinabbau. Insulin wird oft als Speicherhormon bezeichnet. Um die Proteinsynthese zu fƶrdern, stimuliert Insulin die transzellulƤre Bewegung von AminosƤuretransportern zur Zellmembran und erhƶht die GesamtaktivitƤt der AminosƤuretransporter in der Leber, den Muskeln und anderen Geweben. Im Wesentlichen bereitet Insulin eure Zellen darauf vor, NƤhrstoffe zu speichern. Insulin wirkt auch der Aktivierung einiger Enzyme entgegen, die fĆ¼r die Oxidation ("Verbrennung") von AminosƤuren verantwortlich sind. Daher fƶrdert Insulin die Aufnahme von AminosƤuren in das Gewebe und hemmt die Enzyme, die fĆ¼r den Abbau der AminosƤuren verantwortlich sind und fƶrdert so die Proteinsynthese. 29 Neben der AminosƤure Leucin (die selbst als Insulinsekretagog wirkt, d.h. die InsulinausschĆ¼ttung anregt) spielt Insulin auch andere Rollen bei der Proteinsynthese, indem es die Einleitung der Protein-Transkription an den Ribosomen beeinflusst. Die Proteinsynthese findet in unseren Zellen statt, auch in den Muskelzellen. Die Zellkerne enthalten unsere Gene, die unsere DNS (eng. DNA, wir verwenden DNS/DNA austauschbar in unserem Kurs) enthalten. Unsere DNA enthƤlt den "Bauplan" fĆ¼r unseren Kƶrper. Diese Gene werden in Boten-RNA (mRNA) umgeschrieben. mRNA ist im Wesentlichen eine temporƤre Kopie unserer DNA, die dann von unseren Ribosomen, den Proteinsynthesemaschinen, Ć¼bersetzt ("gelesen") wird. FĆ¼r das Muskelwachstum ist die Muskelproteinsynthese (MPS) unerlƤsslich, insbesondere die myofibrillƤre Muskelproteinsynthese (myoMPS), bei der neue myofibrillƤre Proteine gebildet werden, insbesondere Aktin und Myosin, die fĆ¼r die Kontraktion unserer Muskeln entscheidend sind. Das folgende Diagramm zeigt, wie der Verzehr von EiweiƟ das Muskelwachstum anregt. 30 Wie das EiweiƟ, das wir zu uns nehmen, das Muskelwachstum anregt. Quelle: Witard et al. 2016 31 Kurz gesagt, die Muskelproteinsynthese ist die Grundlage des Muskelwachstums und die Summe der Proteinbilanz im Laufe der Zeit spiegelt das langfristige Muskelwachstum genau wider. Die Messung der Proteinsynthese nach einem Training reicht jedoch nicht aus, um das langfristige Muskelwachstum genau vorherzusagen, vor allem nicht bei untrainierten Personen. Das ist so, als wĆ¼rde man versuchen, die EffektivitƤt eines mehrmonatigen Trainings anhand der Ergebnisse deines ersten Trainings vorherzusagen: Es ist eine grobe SchƤtzung. Wir mĆ¼ssen uns die gesamte akkumulierte Proteinbilanz im Laufe der Zeit ansehen. Die akute Proteinsynthese liefert nur eine Momentaufnahme des Muskelwachstums. Die Muskelproteinsynthese kann um ein Vielfaches stƤrker variieren als der Proteinabbau im Muskelgewebe, daher ist die Muskelproteinsynthese der wichtigste Faktor fĆ¼r den Proteinhaushalt und das Muskelwachstum. 32 AminosƤure-Katabolismus WƤhrend lƤngerer ZeitrƤume ohne Nahrung (der post-absorptive Zustand), wie z. B. wƤhrend der Nachtstunden oder beim Fasten, nimmt die Proteinsynthese ab und der Proteinkatabolismus zu. Bei einer Ć¼bermƤƟigen Aufnahme von EiweiƟ oder einer unzureichenden Zufuhr anderer NƤhrstoffe geschieht das Gleiche: AminosƤuren kƶnnen fĆ¼r andere Zwecke als die Proteinsynthese abgebaut werden, z. B. fĆ¼r die Umwandlung in Glukose. Genau wie der Proteinanabolismus steht auch der Katabolismus unter starker hormoneller Kontrolle. Die katabolen Prozesse kƶnnen durch die AusschĆ¼ttung von Adrenalin und Cortisol sowie durch ein hƶheres VerhƤltnis von Glucagon zu Insulin im Blut angeregt werden. Glucagon, das in vielerlei Hinsicht das GegenstĆ¼ck zu Insulin ist, regt allerdings die hepatische (Leber-) Synthese einiger Proteine an, z. B. Enzyme fĆ¼r die Gluconeogenese und die Ureagenese. Die Skelettmuskulatur erfƤhrt in der Regel den meisten Proteinabbau und eine begrenzte Proteinsynthese wƤhrend der post- absorptiven Phasen, da sie weniger lebenswichtig ist als die lebenswichtigen Organe. Hohe Cortisolkonzentrationen im Blut kƶnnen den Muskelproteinkatabolismus und die hepatische Verwendung der AminosƤuren fĆ¼r die Gluconeogenese und die Ureagenese weiter fƶrdern. Der Cortisolspiegel kann durch Ć¼bermƤƟige TrainingsumfƤnge, einen extrem niedrigen Kƶrperfettanteil (auch bei DiƤten zur Wettkampfvorbereitung) und bestimmte Arten von Infektionen und Krankheiten chronisch hoch werden. Die Leber ist der Hauptort fĆ¼r den Abbau der nicht-essentiellen AminosƤuren, wƤhrend die verzweigtkettigen AminosƤuren Leucin, Isoleucin und Valin bevorzugt vom Muskelgewebe und anderen Organen wie dem Herzen verwendet werden. Die Leberzellen haben eine hohe KapazitƤt fĆ¼r die Aufnahme und den Abbau von AminosƤuren. Der Abbau von AminosƤuren erfolgt in den verschiedenen Geweben wƤhrend des Fastens und unmittelbar nach dem Essen (postprandiale Phase) in unterschiedlichem MaƟe. Nach einer Mahlzeit nimmt die Leber etwa 58% der 33 AminosƤuren aus dem Blut auf und gewinnt bis zu 50% ihrer Energie (ATP) aus der AminosƤureoxidation (Verbrennung). Die gewonnene Energie kann je nach ErnƤhrungszustand des Kƶrpers unter anderem fĆ¼r die Gluconeogenese oder die Harnstoffsynthese verwendet werden. AminosƤuren werden in unseren Zellen abgebaut, angefangen mit der Transaminierung ("Umwandlung") oder Deaminierung ("Abbau") von AminosƤuren durch Leberenzyme. De- und Transaminierung ermƶglichen es dem Kƶrper, AminosƤuren abzubauen, um ihre Bestandteile fĆ¼r andere Zwecke zu nutzen, z. B. zur Energiegewinnung, oder um eine AminosƤure in eine andere umzuwandeln, z. B. um essenzielle in nicht-essenzielle AminosƤuren zu verwandeln. Bei der Transaminierung wird eine AminosƤuregruppe von einer AminosƤure auf eine so genannte KetosƤure Ć¼bertragen, die eine neue AminosƤure bilden kann. Zum Beispiel kann Glutamat auf diese Weise in Aspartat umgewandelt werden (Glutamat + Oxalacetat ā†” Ī±-Ketoglutarat + Aspartat). Die Transaminationsreaktionen werden hauptsƤchlich von den Leberenzymen Aspartat-Transaminase (AST) und Alanin- Transaminase (ALT) durchgefĆ¼hrt. Diese Leberenzyme werden Ć¼blicherweise bei medizinischen Blutuntersuchungen zur Beurteilung der Lebergesundheit untersucht, sind aber bei Kraftsportlern, die sich eiweiƟreich ernƤhren, hƤufig und harmlos erhƶht, da der EiweiƟstoffwechsel zunimmt. Das kann Ƅrzte verwirren, die nicht an die Behandlung von Kraftsportlern gewƶhnt sind. Bei der Deaminierung wird eine Aminogruppe von einer AminosƤure entfernt. Dies geschieht in der Regel, um das verbleibende Kohlenstoffskelett, das grĆ¶ĆŸtenteils aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht, zu verbrennen, um Energie zu gewinnen oder um diese Komponenten zu recyceln. Die Aminogruppe wird dann in Ammoniak oder das austauschbare Ammonium umgewandelt, um sie zu entsorgen. Die verbleibenden Kohlenstoffskelette der AminosƤuren kƶnnen je nach der ursprĆ¼nglichen AminosƤure, von der sie abgeleitet wurden, weiter verstoffwechselt und in der Zelle mehrfach verwendet werden. Alle AminosƤuren kƶnnen vollstƤndig oxidiert werden, um Energie 34 zu erzeugen und alle bis auf 2 AminosƤuren - Leucin und Lysin - kƶnnen zur Synthese von Glukose verwendet werden. Der Verbleib des KohlenstoffgerĆ¼sts der AminosƤure hƤngt vom jeweiligen Bedarf des Kƶrpers ab. Im Allgemeinen kann das KohlenstoffgerĆ¼st einer AminosƤure zur Herstellung verschiedener Verbindungen verwendet werden: Energie Glukose Ketonkƶrper Cholesterin FettsƤuren Eine Ɯbersicht darĆ¼ber, in was katabolisierte AminosƤuren umgewandelt werden kƶnnen. Energieerzeugung AminosƤuren kƶnnen zur Energiegewinnung verstoffwechselt werden. AminosƤuren sind jedoch ein wertvoller NƤhrstoff und werden daher nicht bevorzugt zur Energiegewinnung im Kƶrper verwendet, es sei denn, andere Energiequellen in der 35 ErnƤhrung sind unzureichend oder es besteht ein Ɯberangebot an AminosƤuren. Bei eiweiƟreicher ErnƤhrung ist die Oxidation von AminosƤuren sehr verbreitet: Die Oxidation von AminosƤuren nimmt leicht zu, wenn ihr mehr EiweiƟ zu euch nehmt, als der Kƶrper fĆ¼r den Anabolismus verwenden kann. Die meisten Ć¼berschĆ¼ssigen AminosƤuren werden zur Energiegewinnung oxidiert. Bei der vollstƤndigen Oxidation von AminosƤuren entstehen auch Abfallprodukte, nƤmlich Kohlendioxid (CO2 ), das wir Ć¼ber die Lunge ausatmen und Ammoniak oder Ammoniumionen, die in Harnstoff umgewandelt und Ć¼ber den Urin ausgeschieden werden. Gluconeogenese AminosƤuren kƶnnen in Glukose umgewandelt werden, wenn Glukose knapp ist, AminosƤuren aber nicht. Die Herstellung von Glukose aus einer Nicht- Kohlenhydratquelle wie AminosƤuren wird Glukoneogenese genannt. Die Gluconeogenese findet vor allem in der Leber, aber auch in den Nieren und im DĆ¼nndarm statt. Abgesehen von Leucin und Lysin kƶnnen die KohlenstoffgerĆ¼ste aller natĆ¼rlichen AminosƤuren zur Synthese von Glukose verwendet werden. Diese AminosƤuren werden als glucogen bezeichnet. Die AminosƤure Alanin ist wichtig fĆ¼r den Transfer von Aminogruppen aus dem AminosƤureabbau zwischen den Geweben. Diese Reaktionen werden als Alanin-Glukose-Zyklus bezeichnet, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Dieser Zyklus ermƶglicht es dem Kƶrper, groƟe Mengen an Glukose zu produzieren, ohne Kohlenhydrate aus der Nahrung zu benƶtigen. Die Umwandlung von AminosƤuren in Glukose wird durch ein hohes VerhƤltnis von Glukagon zu Insulin und durch hohe Cortisolkonzentrationen im Blut beschleunigt. Die Konzentrationen des Hormons Glukagon sind in der Regel erhƶht, wenn die Glukosekonzentration im Blut relativ niedrig ist, wie es zwischen den Mahlzeiten oder bei lƤngerem Fasten der Fall sein kann, wodurch die Glykogenspeicher in der Leber geleert werden. 36 Der Glukose-Alanin-Zyklus ermƶglicht es dem Kƶrper, Glukose aus AminosƤuren herzustellen. Quelle Produktion von Ketonkƶrpern Was viele nicht wissen: Es gibt einige AminosƤuren, aus denen neben Glukose auch Ketonkƶrper gebildet werden kƶnnen. Diese werden ketogene AminosƤuren genannt. Leucin und Lysin sind nicht glucogen, sondern ausschlieƟlich ketogen. Beim Abbau dieser AminosƤuren entstehen Acetyl-CoA oder Acetoacetat, die fĆ¼r die Bildung von Ketonkƶrpern verwendet werden. Die ketogenen AminosƤuren sind: Isoleucin Phenylalanin Threonin Tryptophan Tyrosin Leucin Lysin 37 FettsƤureproduktion Das KohlenstoffgerĆ¼st der AminosƤuren kann auch zur Synthese von FettsƤuren verwendet werden. Dies geschieht vor allem dann, wenn eine Ć¼bermƤƟige Energie- und EiweiƟzufuhr mit einer ausreichenden Kohlenhydratzufuhr gekoppelt ist. Leucin zum Beispiel kann zur Synthese von FettsƤuren im Fettgewebe verwendet werden. Mit anderen Worten: Nahrungsprotein kann in Kƶrperfett umgewandelt werden, um es als Energie fĆ¼r eine spƤtere Verwendung zu speichern. Wie das KohlenstoffgerĆ¼st bestimmter AminosƤuren genutzt werden kann, um Glukose, FettsƤuren und Ketone zu produzieren. Cholesterinproduktion Die AminosƤuren, bei deren Oxidation Acetyl-CoA entsteht, kƶnnen zur Herstellung von Cholesterin verstoffwechselt werden. AuƟerdem ist Leucin die einzige AminosƤure, bei deren Abbau direkt Ī²-Hydroxy-Ī²-Methylglutaryl-CoA entsteht, ein Zwischenprodukt der Cholesterinsynthese. Bei der Oxidation von Leucin entsteht auƟerdem Ī²-Hydroxy-Ī²- Methylbutyrat (HMB), das die De-novo-Synthese von Cholesterin im Muskel zu fƶrdern scheint und so das Wachstum und die Funktion der Zellen unterstĆ¼tzt. 38 Andere Verwendungen von AminosƤuren ZusƤtzlich zu den oben genannten Verbindungen, die der Kƶrper durch die Oxidation von AminosƤuren herstellen kann, kƶnnen auch die Verbindungen in der Abbildung unten produziert werden. Endogener Proteinkatabolismus Wenn kein Nahrungsprotein zur VerfĆ¼gung steht, aber ein Bedarf an Proteinsynthese oder einem Proteinmetaboliten besteht, was bis zu einem gewissen Grad immer der 39 Fall ist, wird dein Kƶrper sein eigenes Gewebe abbauen, um das benƶtigte Protein zu gewinnen. Mit anderen Worten: Wenn ihr kein EiweiƟ zu euch nehmt, geratet ihr in einen Zustand des Katabolismus mit negativer EiweiƟbilanz, weil mehr EiweiƟ abgebaut als aufgenommen wird. Etwa 40 % des Kƶrperproteins befindet sich im Muskelgewebe und die Skelettmuskelmasse macht etwa 43 % der Kƶrpermasse einer durchschnittlichen Person aus. UnabhƤngig davon, wie ihr darĆ¼ber denkt, betrachtet euer Kƶrper die Muskeln als relativ unwichtiges Magergewebe im Vergleich zu euren lebenswichtigen Organen. Daher ist das Muskelgewebe eine Hauptquelle fĆ¼r kƶrpereigene AminosƤuren und die Muskeln sind fĆ¼r etwa 25-35% des gesamten Proteinumsatzes im durchschnittlichen Kƶrper verantwortlich. Alanin wird vom Muskel in der grĆ¶ĆŸten Konzentration freigesetzt. Andere AminosƤuren (wie Phenylalanin, Methionin, Lysin, Arginin, Histidin, Tyrosin, Prolin, Tryptophan, Threonin und Glycin) werden ebenfalls in geringeren Mengen freigesetzt. Die sechs AminosƤuren Aspartat, Asparagin, Glutamat, Leucin, Isoleucin und Valin werden in der Skelettmuskulatur in der Regel in grĆ¶ĆŸerem Umfang abgebaut als in anderen Geweben. Der stƤndige Abbau von Proteinen ist von grĆ¶ĆŸter Bedeutung, denn er sorgt fĆ¼r einen Fluss von AminosƤuren, die fĆ¼r das Zellwachstum oder die Erhaltung der Zellen verwendet werden kƶnnen. Daher ist der kƶrpereigene Proteinabbau ein normaler und nĆ¼tzlicher Prozess. FĆ¼r das Muskelwachstum sollte das Ziel nicht einfach darin bestehen, den Proteinabbau zu verhindern, sondern vielmehr die Nettoproteinbilanz zu maximieren, indem vor allem die Proteinsynthese angeregt wird. Neben dem Muskelgewebe sind Proteine, die dem Verdauungstrakt zugefĆ¼hrt werden, eine weitere Quelle fĆ¼r endogene AminosƤuren und Stickstoff. Zu den endogenen Proteinen gehƶren: Entschuppte ("abgeschabte") Schleimhautzellen, die etwa 50 g EiweiƟ pro Tag produzieren. Verdauungsenzyme und Glykoproteine, die etwa 17 g EiweiƟ pro Tag liefern. 40 Die Verdauungsenzyme und Glykoproteine werden aus den Verdauungssekreten der SpeicheldrĆ¼sen, des Magens, des Darms, der Leber und der BauchspeicheldrĆ¼se gewonnen. Die Darmzellen enthalten eine Vielzahl von Proteinen (z. B. Apoproteine, Strukturproteine und zytosolische Enzyme), die abgebaut werden, wenn sie in den Magen-Darm-Trakt ausgeschieden werden. Die meisten dieser kƶrpereigenen Proteine, die sich auf etwa 70 g oder mehr pro Tag belaufen kƶnnen, werden verdaut und liefern AminosƤuren, die fĆ¼r die Aufnahme verfĆ¼gbar sind. Ausscheidung von Abfallprodukten Beim Abbau von AminosƤuren entsteht Ammoniak oder das austauschbare Ammonium. Das sind eigentlich Abfallprodukte. Ammoniak ist fĆ¼r den Menschen giftig, deshalb muss der Kƶrper es loswerden. Der Harnstoffzyklus, auch bekannt als Ornithinzyklus, dient dazu, das giftige Ammoniak loszuwerden, indem es in Harnstoff umgewandelt wird. Nach der Umwandlung wird der Harnstoff normalerweise mit dem Blut zu den Nieren transportiert, wo er mit dem Urin ausgeschieden wird. Eure Nieren sind das Filtersystem fĆ¼r Abfallstoffe im Blut. Die Nierenglomeruli fungieren als Filter des Blutplasmas. Alle Bestandteile des Plasmas, mit Ausnahme der Plasmaproteine, gehen in das Filtrat Ć¼ber. Essentielle NƤhrstoffe wie Natrium, AminosƤuren und Glukose werden aktiv resorbiert, wƤhrend das Filtrat durch die Tubuli flieƟt. Die Zellmembranen sind relativ undurchlƤssig fĆ¼r Harnstoff und HarnsƤure und besonders undurchlƤssig fĆ¼r Kreatinin, so dass diese Verbindungen anschlieƟend mit dem Urin ausgeschieden werden. ZusƤtzlich zu den Stickstoffverlusten Ć¼ber den Urin kann Stickstoff auch Ć¼ber den Stuhl und den SchweiƟ sowie durch den Verlust von Haar- und Hautzellen verloren gehen. Diese Verluste werden als unsensibler Stickstoff bezeichnet. 41 Der Harnstoffzyklus (eng. urea cycle) wandelt die Ammoniakreste der abgebauten AminosƤuren in Harnstoff um, welche dann sicher Ć¼ber den Urin ausgeschieden werden kƶnnen. Quellen Ƅrzte verwenden in der Regel Harnstoff-, Stickstoff- oder Kreatininwerte im Urin als Indikatoren fĆ¼r die Nierengesundheit und sind daher mƶglicherweise beunruhigt, wenn diese Werte erhƶht sind. Entgegen der landlƤufigen Meinung ist eine eiweiƟreiche ErnƤhrung nicht schlecht fĆ¼r eure Nieren. Kraftsportler, die sich proteinreich ernƤhren, insbesondere wenn sie zusƤtzlich Kreatin einnehmen, haben oft erhƶhte Kreatinin- und Harnstoffwerte im Blut und eine hƶhere glomerulƤre Filtrationsrate (GFR), was aber nicht mit NierenschƤden einhergeht. Es bedeutet nur, dass die Nieren mehr EiweiƟ verarbeiten. Hƶhere MuskelschƤden, die eine normale Folge des Krafttrainings sind, erhƶhen die Kreatininausscheidung zusƤtzlich, da der Muskelabbau auch den Abbau von Muskelkreatin verursacht, das anschlieƟend in Kreatinin umgewandelt wird. 42 43 Take-Home Messages: Proteinstoffwechsel AminosƤuren kƶnnen als Bausteine verwendet werden, um Ć¼ber die Proteinsynthese neues Kƶrpergewebe zu produzieren, insbesondere Skelettmuskelmasse. Dies ist ihr bevorzugter Verwendungszweck. AminosƤuren kƶnnen auch oxidiert oder in andere Substrate, wie z. B. Glukose, umgewandelt werden. Die Oxidation von AminosƤuren ist das allgemeine Schicksal Ć¼berschĆ¼ssiger AminosƤuren. Proteinsynthese und -abbau finden im Kƶrper Ć¼ber den ganzen Tag verteilt an verschiedenen Stellen statt. Die Nettoproteinbilanz bestimmt, ob es zu einem Netto-Gewebeaufbau oder -abbau kommt. Welche Gewebe auf- oder abgebaut werden, hƤngt von vielen Faktoren ab, vor allem vom Hormonspiegel. Ein umfassender Ɯberblick Ć¼ber den Proteinstoffwechsel. Das EiweiƟ aus unserer Nahrung kann zu AminosƤuren verstoffwechselt werden, oder es kann in Energie oder, seltener, in Glukose, Ketone oder FettsƤuren umgewandelt werden. Nachdem die nĆ¼tzlichen Teile der AminosƤuren abgebaut wurden, bleiben nur noch Harnstoff und einige Ionen und Abfallprodukte Ć¼brig, die wir mit dem Urin ausscheiden. Quelle 44 Wie viel EiweiƟ braucht ihr? Da ihr nun wisst, wie der Kƶrper EiweiƟ verwendet, kommen wir zu den praktischen Fragen. Wie viel Protein kann der Kƶrper fĆ¼r die Proteinsynthese verwenden, um das Muskelwachstum zu fƶrdern? Die neueste Meta-Regression (Regression = eine Form der statistischen ZusammenhangsprĆ¼fung) der Literatur, an der Menno mitgewirkt hat, ergab, dass der Break-off-Punkt des maximalen Muskelwachstums bei 1,6 g/kg/d Protein liegt. Das sind 160 g Protein fĆ¼r einen 100 kg schweren Trainierenden. Ein hƶherer Proteinkonsum brachte keine Vorteile fĆ¼r die Kraftentwicklung oder das Muskelwachstum. Unsere Ergebnisse wurden von einer Meta-Analyse von Tagawa et al. (2022) bestƤtigt: Sie fanden heraus, dass eine Proteinzufuhr von 1,5 g/kg/d ausreicht, um die Kraftentwicklung zu maximieren. Unsere Meta-Analyse ergab, dass die Vorteile der Proteinzufuhr bei einer Zunahme der fettfreien Masse (FFM, "Muskeln") bei 1,6 g/kg/d Gesamtkƶrpergewicht ihren Hƶhepunkt erreichten. 45 Der Grenzwert von 1,6 g/kg/d wird durch Dutzende von Studien gestĆ¼tzt, wie z. B. die folgenden Studien, in denen nur die Proteinzufuhr zwischen den Gruppen variierte. Tarnopolsky et al. (1992) beobachteten keine Unterschiede in der Ganzkƶrperproteinsynthese oder im Index der fettfreien Kƶrpermasse bei Kraftsportlern, die entweder 0,64 g/lb oder 1,1 g/lb Ć¼ber einen Zeitraum von zwei Wochen zu sich nahmen. Die Proteinoxidation stieg in der Gruppe mit dem hohen Proteingehalt jedoch an, was auf eine NƤhrstoffĆ¼berlastung hindeutet. Walberg et al. (1988) fanden heraus, dass 0,73 g/lb ausreichen, um eine positive Stickstoffbilanz bei Gewichthebern Ć¼ber einen Zeitraum von 7 Tagen aufrechtzuerhalten. Tarnopolsky et al. (1988) fanden heraus, dass nur 0,37 g/Pfund erforderlich waren, um bei Elite-Bodybuildern Ć¼ber einen Zeitraum von 10 Tagen eine positive Stickstoffbilanz zu erhalten. 0,45 g/Pfund reichten aus, um die magere Kƶrpermasse von Bodybuildern Ć¼ber einen Zeitraum von 2 Wochen zu erhalten. Die Autoren schlugen vor, dass 0,55 g/Pfund fĆ¼r Bodybuilder ausreichend sind. Lemon et al. (1992) fanden bei Bodybuilding-AnfƤngern, die Ć¼ber einen Zeitraum von 4 Wochen entweder 0,61 g/lb oder 1,19 g/lb zu sich nahmen, keine Unterschiede beim Aufbau von Muskelmasse oder Kraft. Auf der Grundlage von Stickstoffbilanzdaten mit einer Sicherheitsmarge von zwei Standardabweichungen empfahlen die Autoren 0,75 g/Pfund. Hoffman et al. (2006) fanden keine Unterschiede in der Kƶrperzusammensetzung, der Kraft oder den Konzentrationen von Ruhehormonen bei Kraftsportlern, die 3 Monate lang entweder 0,77 g/lb oder Ć¼ber 0,91 g/lb zu sich nahmen. Roberts et al. (2017), die von Mennos Forschungsteam mitverfasst wurden, fanden heraus, dass der Verzehr von 2,8 gegenĆ¼ber 1,8 g/kg/d Protein die Erholung nach dem Training nicht verbesserte. 46 ZusƤtzlich zu den oben genannten Studien findest du hier eine vollstƤndige LiteraturĆ¼bersicht Ć¼ber Studien, in denen Muskelmasse, Kraft oder ein anderes MaƟ dafĆ¼r in Gruppen mit unterschiedlicher Proteinzufuhr gemessen wurde. Diese Studien umfassten verschiedene Gruppen, die eine unterschiedliche Proteinzufuhr zu sich nahmen, ohne dass es andere Unterschiede zwischen den Gruppen gab, wie z. B. eine unterschiedliche MakronƤhrstoffzufuhr oder ein anderes NƤhrstoff-Timing (je nach Forschungsdesign). In dieser Art von kontrolliertem Setting wurden keine Vorteile von mehr als 0,73 g/lb/d (1,6 g/kg/d) Protein gefunden und viele Studien deuten darauf hin, dass deutlich weniger Protein ausreichend ist. LiteraturĆ¼bersicht EiweiƟaufnahme Da die Proteinzufuhr fĆ¼r den Aufbau unseres Kƶrpergewichts von groƟem Vorteil ist, sollten wir besonders darauf achten, dass wir genug davon zu uns nehmen. Obwohl die Forschung keine Vorteile Ć¼ber 1,6 g/kg/Tag hinaus festgestellt hat, ist es mƶglich, dass es ein paar besondere Schneeflocken gibt, die einen hƶheren Bedarf an Nahrungsprotein haben, um maximale Ergebnisse zu erzielen. In Wirtschaftskreisen wird manchmal die Drei-Sigma-Regel verwendet, um Leistung zu definieren: Etwas muss 3 Standardabweichungen vom Mittelwert entfernt sein, um exzellent zu sein. Basierend auf der SchƤtzung der Proteinzufuhr bei Bodybuildern von Lemon et al. (1992) ergibt die Addition von 3 Standardabweichungen zum mittleren Proteinbedarf eine Empfehlung von ~1,8 g/kg/d oder 0,82 g/lb/d. Diese Zahl wird auch in einer Ɯbersichtsarbeit von Phillips & Van Loon (2011) empfohlen. Dies ist die empfohlene tƤgliche GesamteiweiƟzufuhr aus allen Quellen, ausgedrĆ¼ckt im VerhƤltnis zum Gesamtkƶrpergewicht fĆ¼r eine optimale Kƶrperzusammensetzung und Leistung. 47 WidersprĆ¼chliche Beweise? Vertiefung der Forschung [Optional] Der nƤchste Hinweis auf einen hƶheren Proteinbedarf stammt von Mazzulla et al. (2019). Diese Autoren verwendeten die Indikator-AminosƤure-Oxidations-Technik (IAAO), um die Proteinzufuhr zu schƤtzen, die erforderlich ist, um die Ganzkƶrper-Proteinbilanz zu maximieren. Sie kamen zu dem Schluss, dass 2 g/kg/d erforderlich sind. Der tatsƤchliche Messzeitraum der Studie betrug jedoch nur 8 Stunden und direkt nach einem Ganzkƶrpertraining nach 2 Tagen Proteinmangel (1,2 g/g/d). In dieser Studie wurde also nicht der tƤgliche Gesamtproteinbedarf unter normalen Bedingungen gemessen, sondern der Proteinbedarf in der Zeit unmittelbar nach dem Training, nachdem ein Proteinmangel stattgefunden hatte. Diese Studie ist also eher ein Beweis fĆ¼r die Notwendigkeit eines hohen Proteinbedarfs nach dem Training (NƤhrstoff-Timing) als fĆ¼r eine hohe tƤgliche Gesamtproteinaufnahme. Es ist auch erwƤhnenswert, dass die Studie nur 7 Teilnehmer hatte und 2 frĆ¼here Studien, die die gleiche Methode verwendeten, zu ProteinbedarfsschƤtzungen von 1,5 und 1,7 g/kg/d kamen. AuƟerdem stimmt der Proteinbedarf des gesamten Kƶrpers nicht unbedingt mit dem Bedarf an Muskelprotein Ć¼berein. Ab einem bestimmten Punkt kann der Bedarf fĆ¼r maximales Muskelwachstum gedeckt sein, aber zusƤtzliches Protein kann die Proteinsynthese in anderen Geweben wie Haut, Haaren und Organen anregen. 48 Der Ursprung des Ein-Gramm-pro-Pfund-Mythos (1g/lb) Warum sagen so viele Leute, dass ihr 1 g/lb (2,2 g/kg/d) zu euch nehmen mĆ¼sst? Abgesehen davon, dass es keinen guten Grund geben muss, damit Menschen etwas Unwahres glauben, dass Mythen dazu neigen, sich durch Konformismus und Tradition fortzusetzen und dass die Fitnessbranche von Mythen Ć¼berschwemmt ist, gibt es einige plausible GrĆ¼nde fĆ¼r die "Verwirrung". Man kopiert die ErnƤhrungsgewohnheiten von Profi-Bodybuildern, die anabole und androgene Steroide nehmen und dadurch viel mehr EiweiƟ aufnehmen kƶnnen als natĆ¼rliche Trainierende. Die Heuristik "mehr ist besser". Es gibt so viele Studien, die zeigen, dass EiweiƟ gut fĆ¼r euch ist; da ist es schwer, nicht zu glauben, dass mehr davon noch besser ist. Die Supplement-Firmen haben einen offensichtlichen finanziellen Anreiz, dich glauben zu machen, dass du mehr EiweiƟ brauchst, als du wirklich brauchst. Supplement-Firmen finanzieren viele der groƟen Fitnessmessen, sie sponsern viele Profi-Bodybuilder und sind an vielen populƤren Fitnessmagazinen beteiligt. Sie sponsern sogar eine Menge wissenschaftlicher Forschungen. Wenn du mal darĆ¼ber nachdenkst, gibt es im Fitnessbereich nicht mehr viel zu verkaufen. Wenn ihr also dem Geld folgt, landet ihr oft bei einem Supplement-Unternehmen. Die Leute kƶnnen sich nicht mit Dezimalzahlen beschƤftigen und runden einfach auf die nƤchste bequeme ganze Zahl auf, die zufƤllig eine leicht zu merkende 1 ist. Viele Menschen wissen auch nicht, dass der Mythos von 1 g/lb nur in der Bodybuilding- Kultur existiert. In den ersten Jahrzehnten der Forschung hat die wissenschaftliche Gemeinschaft die Idee, dass Kraftsportler mehr Protein benƶtigen als untrainierte Personen, von vornherein widerlegt(!) 49 "Aber ich trainiere hƤrter! " Wenn du denkst, dass du mehr als 0,82 g/lb brauchst, weil du glaubst, dass du hƤrter trainierst als die Teilnehmer der oben genannten Studien, dann denk noch einmal nach. Lemon et al. (1992) untersuchten zum Beispiel Bodybuilder, die 1,5 Stunden pro Tag und 6 Tage pro Woche trainierten und fanden trotzdem keine Verbesserung des Aufbaus Ć¼ber 0,61 g/lb. Es ist jedoch richtig, dass deine Proteinzufuhr logischerweise von deiner TrainingsintensitƤt abhƤngt. Wenn ihr mit eurem Training nicht viel Proteinumsatz und Muskelwachstum anregt, braucht ihr nicht so viel Protein fĆ¼r ein maximales Muskelwachstum. Wenn ihr nicht sehr hart trainiert, kann die Proteinzufuhr verringert werden. Wenn ihr die Programme eurer Kunden auf der Grundlage dessen, was ihr in diesem Kurs lernt, optimiert, ist dies jedoch nicht relevant; eure Kunden sollten auf jeden Fall hart genug trainieren. Umgekehrt solltet ihr die Proteinzufuhr erhƶhen, wenn jemand ein hohes aerobes und anaerobes Trainingsvolumen absolviert, wie z. B. Mannschaftssportler. Anhand der folgenden Tabelle kƶnnt ihr abschƤtzen, wie viel zusƤtzliches EiweiƟ Sportler mit auƟergewƶhnlich hohem Trainingsvolumen benƶtigen. Beachte, dass diese Empfehlungen nicht additiv sind. Ihr mĆ¼sst von allen Zahlen, die ihr addiert, immer den Basisproteinbedarf (RDA) abziehen, der bei ~0,9 g/kg/d liegt. Wenn ihr also eine Stunde Joggen mit mittlerer IntensitƤt zum tƤglichen Krafttraining hinzufĆ¼gt, mĆ¼sst ihr nur 0,1 g/kg/d hinzufĆ¼gen. Als Faustregel gilt, dass Ausdauersportler, die gleichzeitig Krafttraining absolvieren, wie z. B. Mannschaftssportler, die mehr als 10 Stunden pro Woche trainieren, von der herkƶmmlichen Proteinzufuhr von 2,2 g/kg/d profitieren kƶnnen. 50 Laut Fielding & Parkington (2002) Ƥndert sich der Proteinbedarf je nach Sportart und Trainingsniveau. 51 "Aber ich bin fortschrittlicher als diese Geeks!" Ein weiterer hƤufig gehƶrter Einwand ist, dass Menschen mehr EiweiƟ brauchen, weil sie erfahrener sind als die untersuchten Bevƶlkerungsgruppen. In Wirklichkeit kann das Gegenteil der Fall sein. Tarnopolsky et al. (1988) untersuchten z. B. Elite-Bodybuilder und stellten fest, dass sie weniger EiweiƟ benƶtigten als Bodybuilding-Neulinge. Mehrere Studien (Rennie & Tipton, 2000; Hartman, Moore & Phillips, 2006; Moore et al., 2007) haben das Ergebnis wiederholt: Je erfahrener ihr seid, desto weniger EiweiƟ braucht ihr. Das macht durchaus Sinn, wenn ihr darĆ¼ber nachdenkt. Proteinsynthese und -abbau halten sich bei jedem Menschen die ganze Zeit die Waage. Widerstandstraining fĆ¼hrt dazu, dass sowohl der Abbau als auch die Synthese zunehmen, wobei der Nettoeffekt im Laufe der Zeit normalerweise zugunsten der Synthese ausfƤllt. Je weiter du trainierst, desto effizienter kann der Kƶrper den trainingsbedingten Proteinabbau stoppen: Ihr erleidet bei einem bestimmten Training weniger Schaden. Da nun weniger Muskelprotein neu aufgebaut werden muss, bedeutet dies, dass weniger Protein fĆ¼r ein optimales Wachstum benƶtigt wird. Zweitens: Je fortgeschrittener ihr seid, desto weniger steigt die Proteinsynthese nach dem Training. Je muskulƶser ihr werdet und je nƤher ihr an euer genetisches Limit kommt, desto weniger Muskeln werden nach dem Training aufgebaut. Das ist sehr intuitiv. Je langsamer ihr Muskeln aufbauen kƶnnt, desto weniger Protein wird fĆ¼r ein optimales Wachstum benƶtigt. Es wĆ¼rde keinen Sinn machen, wenn der Kƶrper mehr Protein brƤuchte, um weniger Muskeln aufzubauen. Da bei fortgeschrittenen Trainierenden sowohl der Proteinabbau als auch die Proteinsynthese geringer ausfallen, benƶtigen sie weniger Protein als AnfƤngerinnen und AnfƤnger. Da das AusmaƟ dieser Anpassung jedoch nicht in der Trainingspraxis untersucht wurde und viele Studien bereits trainierte Personen betrachten, ist es ratsam, dass fortgeschrittene Trainierende immer noch 0,82 g/Pfund pro Tag an Protein zu sich nehmen. 52 Was ist, wenn du abnehmen willst? Oder wenn du bereits sehr schlank bist? Einige Forscher behaupten, dass unser Proteinbedarf bei einem Energiedefizit steigt. Das mag zwar intuitiv einleuchtend erscheinen, ist aber keine logische Konsequenz. Der EiweiƟbedarf ist eine Funktion der Nachfrage nach EiweiƟ, um neue EiweiƟe zu synthetisieren und oxidierte EiweiƟe zu ersetzen. Bei einem Energiedefizit sinkt die Proteinsyntheserate, wƤhrend die Proteinoxidationsrate gleich bleibt. Folglich kƶnnte der Proteinbedarf im Energiedefizit logischerweise sinken, weil euer Kƶrper nicht so viel Protein aufbaut wie im EnergieĆ¼berschuss. Bei untrainierten Personen zeigt die Forschung eindeutig, dass eine Erhƶhung der Proteinzufuhr bei einem Defizit Ć¼ber den Erhaltungsproteinbedarf hinaus nicht zur Erhaltung der Muskelmasse beitrƤgt und die Proteinbilanz nicht verbessert [2, 3, 4], selbst wenn man seine Proteinzufuhr bei nur 440 Kalorien pro Tag verdoppelt. Eine besonders schƶne Studie ist die von Hill et al., die 3 verschiedene Proteinzufuhren bei der Gewichtserhaltung und wƤhrend der Gewichtsabnahme untersuchte. Der Proteingehalt wirkte sich nicht auf die Kƶrperzusammensetzung aus und dieser Effekt unterschied sich auch nicht zwischen den Phasen der Gewichtserhaltung und der Gewichtsabnahme. Andere Untersuchungen zeigen, dass die positiven Auswirkungen der Proteinzufuhr auf die Kƶrperzusammensetzung unabhƤngig von der Energiebilanz sind. Wie viel Muskeln ihr abbaut, hƤngt vielmehr von Faktoren wie der Geschwindigkeit der Gewichtsabnahme, eurem Training und eurer Genetik ab. Wir wissen auch, dass eine hƶhere Proteinzufuhr kaum Auswirkungen auf den Muskelschwund bei Nichtgebrauch hat, z. B. bei BettlƤgerigkeit. Eine Metaanalyse von Hudson et al. aus dem Jahr 2020 bestƤtigte, dass es keinen signifikanten Effekt einer hƶheren Proteinzufuhr als der RDA (empfohlenen Tagesmenge) auf die fettfreie Kƶrpermasse mit oder ohne EnergiebeschrƤnkung bei untrainierten Personen gibt (im Gegensatz zu den Schlussfolgerungen der Autoren). Leider gab es nicht genĆ¼gend Daten, um den gleichen Vergleich bei trainierten Personen anzustellen. Es ist mƶglich, wenn auch sehr 53 selten, dass es einen doppelten Interaktionseffekt zwischen Proteinzufuhr, Energiebilanz und Trainingszustand gibt, d. h. der Proteinbedarf ist bei trainierten Personen hƶher und der Anstieg ist bei Energiedefizit grĆ¶ĆŸer. Im Jahr 2021 schƤtzten Gwin et al. den Proteinbedarf fĆ¼r eine maximale Proteinbilanz bei krafttrainierenden jungen Erwachsenen mit 30 % Energiedefizit. Sie fanden Ć¼berraschenderweise keinen Anstieg der Muskelproteinsynthese (MPS) mit 0,3 g/kg essentiellen AminosƤuren (EAAs) im Vergleich zu 0,1 g/kg in Ruhe oder sogar nach 16 SƤtzen Quadrizeps-Krafttraining. Die geringere Menge von 0,1 g/kg entspricht 8-10 g EAAs oder 20 g hochwertigem EiweiƟ wie Molke oder 0,3 g/kg hochwertigem EiweiƟ, also der gleichen Menge, von der wir wissen, dass sie die MPS in Studien bei Energiebilanz oder -Ć¼berschuss maximiert. Daher schlussfolgerten die Autoren: "Die gemischte MPS scheint bei jungen Probanden optimal stimuliert zu werden, wenn sie 8- 10 g EAA zu sich nehmen, eine Menge, die in 20-30 g hochwertigem Protein enthalten ist, unabhƤngig davon, ob sich die Person in einem Zustand der Energiebilanz oder eines moderaten Energiedefizits befindet." Die Autoren schƤtzten, dass sie eine statistische Power von Ć¼ber 90 % hatten, um einen Effekt zu entdecken, wenn es denn einen gegeben hƤtte und dass die DiƤten fĆ¼r die Gesamtenergiezufuhr kontrolliert wurden, so dass diese Ergebnisse stark darauf hindeuten, dass der Proteinbedarf beim Abnehmen und beim Aufbauen gleich ist. Ein groƟes Manko ist jedoch, dass es in dieser Studie keine direkte Vergleichsgruppe fĆ¼r die Energiebilanz gab. Viele andere Studien haben ein Ƥhnliches Design fĆ¼r die Energiebilanz verwendet und kamen zu Ƥhnlichen Ergebnissen. Es gab auch eine Besonderheit: ZusƤtzliches Protein erhƶhte die Gesamtkƶrperproteinbilanz, im Gegensatz zur MPS. Da wir keine guten Daten zur Ganzkƶrperproteinbilanz haben, ist unklar, ob dies auf ein Energiedefizit zurĆ¼ckzufĆ¼hren ist oder darauf, dass der Proteinbedarf fĆ¼r die Ganzkƶrperproteinbilanz im Allgemeinen hƶher ist als fĆ¼r die muskulƤre Energiebilanz. Es ist mƶglich, dass der Kƶrper, nachdem der Bedarf an essenziellem und muskulƤrem EiweiƟ gedeckt ist, immer noch EiweiƟ fĆ¼r Dinge wie zusƤtzliches Haut-, Haar- und Nagelwachstum und mƶglicherweise sogar fĆ¼r das Wachstum von Organen benƶtigt. 54 Es gibt zwar keine Untersuchungen Ć¼ber die Auswirkungen der Energiebilanz auf den Proteinbedarf von Krafttrainierenden, aber mehrere Studien belegen, dass der Proteinbedarf bei einem Energiedefizit nicht hƶher ist als bei einer ausgeglichenen Energiebilanz oder einem EnergieĆ¼berschuss in anderen Studien. Walberg et al. (1988) fanden heraus, dass 0,73 g/lb ausreichen, um die magere Kƶrpermasse von Gewichthebern zu erhalten. Helms et al. (2014) fanden bei Gewichthebern nach einer zweiwƶchigen DiƤt mit einem Energiedefizit von 40 % und einer Proteinzufuhr von 2,8 g/kg/d im Vergleich zu 1,6 g/kg/d keinen Unterschied in Bezug auf Kraft oder Kƶrperzusammensetzung. Pikosky et al. (2008) lieƟen eine Gruppe ausdauertrainierter Probanden entweder 0,41 oder 0,82 g/Pfund Protein pro Tag zu sich nehmen. AuƟerdem trainierten sie zusƤtzlich zu ihrem regulƤren Training noch tausend Kalorien. NatĆ¼rlich sank die Stickstoffbilanz in der Gruppe mit dem niedrigen Proteingehalt stark ab. Die Proteinzufuhr von 0,82 g/Pfund in der anderen Gruppe schĆ¼tzte die Probanden jedoch vollstƤndig vor Muskelabbau. Stickstoffbilanz, Ganzkƶrperproteinumsatz und Proteinsynthese blieben unverƤndert. Jose Antonio et al. (2015) untersuchten krafttrainierte Probanden mit einem leichten Energiedefizit. 3,4 g/kg Protein im Vergleich zu 2,3 g/kg Protein hatten keinen Einfluss auf die VerƤnderung der fettfreien Kƶrpermasse oder der Kraft. FrĆ¼here Untersuchungen von Jose Antonio an krafttrainierten Personen hatten das Gleiche ergeben: Die Erhƶhung des Proteingehalts von 1,9 auf 4,4 g/kg hatte keinen Einfluss auf die Kƶrperzusammensetzung (einschlieƟlich Fettabbau) oder die Kraft. (Eigentlich sollten die Probanden kein Defizit haben, aber der Kƶrperfettanteil ging in beiden Gruppen zurĆ¼ck. ) Pasiakos et al. (2013) untersuchten kƶrperlich aktive Personen, meist MilitƤrangehƶrige, die 3-4x pro Woche trainierten und ein Defizit von 40 % aufwiesen. Es gab keinen Unterschied im Fett- oder Muskelabbau zwischen einer Gruppe, die 1,6 g/kg/d Protein konsumierte und einer Gruppe, die 2,4 55 g/kg/d Protein konsumierte. Eine groƟe StƤrke dieser Studie ist, dass auch die Muskelproteinsynthese, die anabole SignalĆ¼bertragung, die Genexpression, die Stickstoffbilanz und der Ruheumsatz untersucht wurden. Keiner der Messwerte unterschied sich zwischen den beiden Proteinzufuhrgruppen, auƟer dass die Gruppe mit der hƶheren Proteinzufuhr hƶhere postprandiale Proteinsynthesewerte hatte. Da es keine anderen Unterschiede im anabolen Status gab, ist es wahrscheinlich, dass es sich um eine VerƤnderung des Zeitpunkts der Proteinsynthese handelte und nicht um eine VerƤnderung der gesamten Proteinbilanz im Laufe der Zeit. Verdijk et al. (2009) fanden keinen Unterschied in Bezug auf Fettabbau, Muskelwachstum, Stickstoffbilanz oder Kraftentwicklung zwischen einer Gruppe, die 1,1 g/kg EiweiƟ zu sich nahm und einer Gruppe, die 20 g Casein zu ihrer ErnƤhrung hinzufĆ¼gte. Die Probanden waren Ƥltere MƤnner, die 3x pro Woche Krafttraining absolvierten. Sie trainierten allerdings nur ihren Unterkƶrper, was wahrscheinlich die sehr geringe Proteinzufuhr erklƤrt. Falls ihr denkt, dass das Alter der Probanden eine Rolle spielt, stimmt das auch, aber die meisten Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Ƥltere Menschen einen hƶheren EiweiƟbedarf haben, wenn Ć¼berhaupt, dann aufgrund einer anabolen Resistenz (d. h. eines weniger effizienten EiweiƟstoffwechsels, der im Kursthema "Krafttraining fĆ¼r Ƥltere Menschen" nƤher erlƤutert wird). Campbell et al. fanden keinen Unterschied im Fettabbau, in der Kraftentwicklung oder im Muskelwachstum bei Probanden, die 1 - 1,2 g/kg Protein zu sich nahmen, im Vergleich zu mehr als 1,2 g/kg. Bei den Probanden handelte es sich um Ć¼bergewichtige MƤnner und Frauen, die zweimal wƶchentlich ein Ganzkƶrper-Krafttraining absolvierten und zusƤtzlich ein wƶchentliches Ausdauertraining von 60 Minuten. Eine bemerkenswerte StƤrke dieser Studie war, dass sie 117 Probanden umfasste und 9 Monate dauerte. Wie ihr in der Abbildung unten sehen kƶnnt, gab es in der Gruppe, die 1 - 1,2 g/kg Protein zu sich nahm, sogar einen Trend zu besserem Fettabbau und mehr Muskelwachstum als in der Gruppe, die mehr als 1,2 g/kg Protein zu sich nahm. 56 Maltais et al. (2015) fanden keinen Unterschied im Aufbau der fettfreien Kƶrpermasse bei Ƥlteren Krafttrainingsteilnehmern, die 1,1, 1,3 oder 2,1 g/kg Protein zu sich nahmen. Sie fĆ¼hrten 4 Monate lang 3 Ganzkƶrper- Krafttrainingseinheiten pro Woche durch. Die Gruppe mit 2,1 g/kg EiweiƟ verlor jedoch Fett, wƤhrend die Gruppe mit 1,3 g/kg nicht abnahm. Das lag wahrscheinlich zum Teil daran, dass diese Gruppe EiweiƟ auf Sojabasis zu sich nahm, wƤhrend die Gruppe mit 2,1 g/kg Milchprodukte konsumierte. Die Gruppe mit 1,1 g/kg verlor tatsƤchlich nur 200 Gramm weniger Fett als die Gruppe mit 2,1 g/kg (0,9 kg gegenĆ¼ber 1,1 kg Fett), aber ihr Fettverlust erreichte keine statistische Signifikanz. Campbell & Meckling (2015) fanden Ć¼berraschenderweise heraus, dass eine Proteinzufuhr von 0,9 g/kg (1,4 g/kg FFM) zu deutlich mehr Fettabbau und besserem Muskelerhalt fĆ¼hrte als eine Proteinzufuhr von 1,2 g/kg (1,9 g/kg FFM), wobei es keinen Unterschied bei der Kraftentwicklung gab. Die Probanden waren Ć¼bergewichtige Frauen und absolvierten 3 Ganzkƶrperkrafttrainingseinheiten pro Woche. Ofsteng et al. (2020) fanden keine Unterschiede zwischen einer Proteinzufuhr von 1 g/kg/d und 2 g/kg/d wƤhrend eines 10-tƤgigen MilitƤrtrainings bei extremem Energiedefizit (~77%) in Bezug auf LeistungseinbuƟen (inkl. 1RM Bank- und Beinpresskraft), VerƤnderung der Kƶrperzusammensetzung und Marker des Muskelabbaus (inkl. hormonelle Marker und CK). Pearson et al. (2021) fanden keinen Unterschied in der Wirksamkeit einer Proteinzufuhr von 1,7 g/kg/d im Vergleich zu 0,9 g/kg/d zur Aufrechterhaltung der 57 fettfreien Kƶrpermasse oder der sportlichen Leistung bei Frauen wƤhrend eines 2-wƶchigen 40%igen Energiedefizits. Ein anderes Argument fĆ¼r einen erhƶhten Proteinbedarf bei Energiedefizit ist, dass du weniger Kohlenhydrate oder Fette zu dir nimmst, die angeblich Stickstoff ā€žschonenā€œ. Kohlenhydrate und Fette schonen jedoch kein EiweiƟ in nennenswertem Umfang (und Kohlenhydrate sind auch nicht effektiver als Fette). Nur EiweiƟ spart/schont EiweiƟ. Die Idee der EiweiƟersparnis scheint auf einer Fehlinterpretation der Literatur zur Stickstoffbilanz zu beruhen, die zeigt, dass bei grĆ¶ĆŸerem Kaloriendefizit mehr Magermasse verloren geht. Eine einfache ErklƤrung fĆ¼r diese Erkenntnis ist, dass ihr umso mehr Magermasse verliert, je mehr Gesamtmasse ihr verliert. Das ist keine Ɯberraschung. Was ist die Stickstoffbilanz? Die Stickstoffbilanz ist die Differenz zwischen dem vom Kƶrper ausgeschiedenen Stickstoff und dem mit der Nahrung aufgenommenen Stickstoff, der hauptsƤchlich aus EiweiƟquellen stammt. Die Stickstoffbilanz kann auf Ganzkƶrperebene gemessen werden, indem Aufnahme und Abgabe (SchweiƟ, Kot, Urin) gesammelt oder geschƤtzt werden, oder in bestimmten Kƶrperteilen, indem die arterielle Zufuhr mit dem venƶsen Abfluss verglichen wird. Die Arterien pumpen sauerstoffreiches Blut zu den Organen und Muskeln, wƤhrend die Venen sauerstoffarmes Blut zurĆ¼ck zum Herzen transportieren. (Quelle) 58 Ein weiterer praktischer Grund dafĆ¼r, dass ihr im Energiedefizit oft nicht mehr EiweiƟ braucht, ist, dass bei geringerer Energiezufuhr hochwertige EiweiƟquellen wie HĆ¼hnerbrust einen grĆ¶ĆŸeren Anteil des gesamten EiweiƟbedarfs ausmachen, wƤhrend beim Bulking in der Regel mehr EiweiƟ aus anderen Lebensmitteln, wie z. B. Getreide, stammt. Es gibt also keinen empirisch belegten Grund fĆ¼r die Annahme, dass wir beim Abnehmen mehr als 0,82 g/Pfund Protein pro Tag benƶtigen. Ihr kƶnntet sogar davon ausgehen, dass der Kƶrper in der Lage ist, in der Wachstumsphase mehr EiweiƟ zu verwerten, weil mehr Muskeln aufgebaut werden und eine Menge anderer NƤhrstoffe aufgenommen werden, die die Verwertung von mehr EiweiƟ ermƶglichen. 59 Biologisches Geschlecht Frauen brauchen theoretisch nicht so viel EiweiƟ wie MƤnner, weil ihr Stoffwechsel von Natur aus eiweiƟƤrmer ist und mehr auf Fett als Brennstoff angewiesen ist. Frauen oxidieren beim Sport weniger EiweiƟ als MƤnner. Frauen verbrennen auch im Fasten oder nach den Mahlzeiten weniger EiweiƟ als MƤnner. Aufgrund ihrer hƶheren essentiellen Fettmasse haben Frauen in der Regel weniger magere Kƶrpermasse als MƤnner mit demselben Gewicht. Eine Metaanalyse ergab einen Trend, dass der Proteinbedarf von Frauen fast genau 10 % niedriger ist als der von MƤnnern, aber der Unterschied war statistisch nicht signifikant. Wenn die Ganzkƶrperproteinsynthese und der Proteinabbau bei krafttrainierenden Frauen an einem Trainingstag gemessen werden, erreicht die Nettobilanz einen Spitzenwert von 1,5 g/kg/d, was darauf hindeutet, dass dies die erforderliche Proteinzufuhr fĆ¼r einen maximalen Aufbau ist. Die gleiche Methode bei mƤnnlichen Bodybuildern ergab einen Bedarf von 1,7 g/kg/d an Ruhetagen. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Proteinbedarf von Frauen etwa 10 % niedriger ist als der von MƤnnern. Da es jedoch keine Studien gibt, die den Unterschied zu MƤnnern direkt untersuchen und es auch keine Studien gibt, die belegen, dass weniger als 1,8 g/kg/d auch fĆ¼r Frauen mit einem Kƶrpergewicht unter 60 kg ausreichen, empfehlen wir fĆ¼r weibliche Krafttrainierende, die optimale Fortschritte erzielen wollen, immer noch standardmƤƟig 1,8 g/kg/d. PEDs Leistungssteigernde Medikamente (performance enhancing drugs, PEDs), insbesondere androgene-anabole Steroide (AAS), erhƶhen wahrscheinlich den 60 Proteinbedarf erheblich. Manche behaupten, dass AAS den Proteinbedarf senken, weil sie die Stickstoffbindung erhƶhen: Sie machen euren Proteinstoffwechsel effizienter. Die Rate des Muskelproteinabbaus (MPB) schwankt jedoch um ein Vielfaches weniger als die Rate der Muskelproteinsynthese (MPS) und der MPB nimmt wƤhrend der Einnahme von AAS nicht annƤhernd so stark ab, wenn Ć¼berhaupt, wie die MPS zunimmt [2, 3, 4, 5, 6, 7]. In mehreren Studien wurde kein signifikanter RĆ¼ckgang der Muskelproteinabbauraten festgestellt, wohingegen die MPS bei einer Testosteronersatztherapie (TRT) oder der Einnahme von AAS in niedriger Dosierung (15 mg/d) tendenziell um etwa 50 % ansteigt. Wenn der Proteinbedarf direkt mit dem Anstieg der MPS skaliert, wĆ¼rde das bedeuten, dass der Proteinbedarf unter AAS drastisch ansteigt: um 50 % Ć¼ber 1,6 g/kg/d oder 2,4 g/kg/d, selbst bei den niedrigsten mƶglichen Dosierungen. Bei hochdosierten Zyklen kann der Proteinbedarf noch hƶher sein, aber erfahrungsgemƤƟ nehmen nur wenige mƤnnliche Wettkampfbodybuilder viel mehr zu sich. Eine systematische ƜberprĆ¼fung der ErnƤhrungsgewohnheiten von Bodybuildern aus dem Jahr 2015 ergab eine durchschnittliche Proteinzufuhr zwischen 2,1 und 3,7 g/kg/d bei leistungsorientierten Bodybuildern. In Ermangelung konkreterer Daten kƶnnen 2,4 bis 3,7 g/kg/Tag als Richtwert gelten, abhƤngig von den verwendeten Dosen. Muskelspeicher Trainierende, die nach einer mehrwƶchigen bis monatelangen Pause wieder mit einem intensiven Training beginnen, kƶnnen aufgrund des MuskelgedƤchtnisses vorĆ¼bergehend auch von den traditionellen 2,2 g/kg/d profitieren. Das MuskelgedƤchtnis wird im Modul zum VerstƤndnis des Muskelwachstums nƤher erlƤutert, aber kurz gesagt ermƶglicht es jemandem, der frĆ¼her viel mehr Muskelmasse hatte als heute, diese Muskelmasse deutlich schneller wieder aufzubauen, als es beim ersten Mal der Fall war. Die optimale Proteinzufuhr hƤngt in erster Linie davon ab, wie stark die Proteinsynthese angekurbelt werden kann. In FƤllen wie diesen, in denen wir auƟergewƶhnlich hohe Muskelwachstumsraten beobachten kƶnnen, ist daher auch eine auƟergewƶhnlich hohe Proteinzufuhr erforderlich. 61 Solltet ihr das EiweiƟ in Relation zum Kƶrpergewicht oder zur fettfreien Kƶrpermasse setzen? Theoretisch wĆ¼rdet ihr erwarten, dass der Proteinbedarf vor allem von der fettfreien Kƶrpermasse und weniger von der Fettmasse beeinflusst wird. In den meisten Untersuchungen wird jedoch das Kƶrpergewicht herangezogen, so dass dies innerhalb der untersuchten Bereiche des Kƶrperfettanteils angemessen ist. Der Grund dafĆ¼r ist wahrscheinlich, dass die Muskelmasse zwar mehr Protein benƶtigt als die Fettmasse, die Organmasse aber immer noch das Gewebe mit dem hƶchsten Proteinverbrauch in eurem Kƶrper ist. AuƟerdem geht die hƶhere Vorhersagekraft, die sich aus der Verwendung der fettfreien Kƶrpermasse anstelle der Gesamtkƶrpermasse ergibt, leicht verloren, weil der Kƶrperfettanteil einer Person nicht genau bestimmt werden kann, es sei denn, ihr habt Zugang zu einer zuverlƤssigen Methode zur Analyse der Kƶrperzusammensetzung, wie z. B. einer aktuellen DXA-Untersuchung. In Mennos erneuter Analyse der Daten von Helms stellte er auƟerdem fest, dass die Zugrundelegung der fettfreien Kƶrpermasse nicht zu einer besseren SchƤtzung der optimalen Proteinzufuhr fĆ¼hrte als die Zugrundelegung des Gesamtkƶrpergewichts. Der p-Wert stieg von 0,36 auf 0,43 und die erklƤrende Varianz (R2 ) sank von 8% auf 6%. Mit anderen Worten: Die Berechnung der Proteinzufuhr im VerhƤltnis zum mageren Kƶrpergewicht anstelle des Gesamtkƶrpergewichts hat den Zusammenhang zwischen Proteinzufuhr und Gewichtsverlust nicht gestƤrkt: Es gab immer noch keinen signifikanten Trend, dass eine hƶhere Proteinzufuhr von Vorteil ist. Technisch gesehen war der Zusammenhang sogar noch etwas schlechter. Die wenigen Forschungsergebnisse, die wir haben und die die Auswirkungen der fettfreien Kƶrpermasse auf die Proteinverwertung direkt untersucht haben, sind widersprĆ¼chlich. In einer Studie hatte die magere Kƶrpermasse keinen Einfluss auf die 62 Dosis-Wirkung der Proteinzufuhr auf die Proteinsynthese und die anabole Signalgebung. In einer anderen Studie wurde festgestellt, dass Soldaten mit einer hƶheren geschƤtzten fettfreien Masse (FFM) mehr von einer Molkeprotein- Supplementierung profitierten als solche mit einer geringeren FFM, aber sie verglichen die FFMI nicht mit dem Gesamtkƶrpergewicht. Bei fettleibigen Personen kƶnnen 1,8 g/kg/d jedoch zu viel sein. Wenn ihr eine einigermaƟen verlƤssliche SchƤtzung des Kƶrperfettanteils einer Person habt (die im Kursthema zur Fortschrittsmessung besprochen wird), kƶnnt ihr die untere Grenze der Empfehlung von Eric Helms verwenden und 2,3 g/kg Kƶrperfett pro Tag verschreiben, wenn dies zu einer niedrigeren Proteinempfehlung als 1,8 g/kg pro Tag fĆ¼hrt. Take-Home Messages Im Allgemeinen ist es nicht vorteilhaft, mehr als 0,82 g/lb/d (1,8 g/kg/d) EiweiƟ pro Tag zu sich zu nehmen, daher ist dies ein guter Mindestwert fĆ¼r die Zufuhr. Diese Empfehlung bezieht sich auf das gesamte Kƶrpergewicht und ist unabhƤngig von der Energiebilanz. Sie enthƤlt bereits einen Aufschlag, da kontrollierte Untersuchungen nach 0,64 g/lb/d (1,6 g/kg/d) keine nennenswerten Vorteile mehr feststellen. Die einzigen Ausnahmen sind Trainierende mit MuskelgedƤchtnis (muscle- memory-Effekt), concurrent athletes (z.B. Ausdauer- und Kraftsport), Nutzer anabol-androgener Steroide und Veganer. Die optimale Proteinzufuhr nimmt mit zunehmender Trainingserfahrung ab, weil euer Kƶrper den Proteinabbau wƤhrend des Trainings immer effizienter verhindert und die Proteinsyntheseraten nach dem Training zusammen mit dem Muskelwachstum abnehmen. Frauen und Trainierende, die nicht ernsthaft heben, benƶtigen mƶglicherweise weniger Protein, aber in Ermangelung von Daten sind 1,8 g/kg/d immer noch ratsam. 63 EiweiƟqualitƤt Die gesamte Proteinzufuhr Ć¼ber die Nahrung ist nicht alles, was zƤhlt. Letztendlich ist fĆ¼r euren Kƶrper vor allem die gesamte AminosƤurezufuhr wichtig. Es gibt eine AminosƤure, die besonders wichtig ist: Leucin. BCAAs Leucin ist eine essentielle, verzweigtkettige AminosƤure (BCAA), die das Enzym mTOR stimuliert, das wie ein Aktivierungsschalter der Muskelproteinsynthese funktioniert. Dieses Wissen hat Leucin und BCAAs insgesamt zu einem sehr beliebten Supplement gemacht, von dem angenommen wird, dass es das Muskelwachstum steigert. Leucin ist ein wichtiger Aktivator der anabolen Signalkaskade in Muskelzellen, bei der mTOR eine SchlĆ¼sselrolle spielt. Quelle Die anabole SignalĆ¼bertragung oder mTOR ist jedoch nicht gleichbedeutend mit Muskelwachstum. Es ist lediglich die Nachricht, die an den Zellkern gesendet wird. Im 64 Zellkern befindet sich eure DNA mit dem Bauplan fĆ¼r die Bildung neuer Proteine. Diese Informationen von eurer DNA werden in mRNA umgeschrieben und an eure Ribosomen gesendet, wo sie Ć¼bersetzt werden und dort im Ribosom die eigentliche Produktion neuer Proteine stattfindet: siehe Abbildung unten. Quelle Leucin bewirkt eine anabole Signalisierung (Aktivierung der mTOR-p70S6K-Kaskade), aber ihr braucht andere AminosƤuren, insbesondere die anderen 6 essentiellen AminosƤuren, um eIF2Ī± zu erhƶhen und die Protein-Translation zu initiieren, um die MPS zu erhƶhen. Einfach ausgedrĆ¼ckt: FĆ¼r eine maximale Muskelproteinsynthese sind zwei Dinge wichtig: 1. Optimierung des Signals fĆ¼r die Muskelproteinsynthese durch Leucinkonsum. 2. GenĆ¼gend AminosƤurebausteine zu konsumieren, um tatsƤchlich neue Proteine zu synthetisieren. Nur BCAAs fĆ¼r MPS zu konsumieren ist, als wĆ¼rdest du einen Lichtschalter einschalten, wenn es keinen Strom gibt. Ihr kƶnnt den Schalter umlegen, so viel ihr wollt, aber ohne 65 Strom (andere AminosƤuren) gibt es kein Licht (MPS). Selbst die Erhƶhung des Leucingehalts einer 10 g EAA-Mischung von 1,8 auf 3,5 g wirkt sich nicht auf die Proteinbilanz nach dem Training aus, obwohl sie die anabole SignalĆ¼bertragung (mTOR) erhƶht. BCAAs allein maximieren also nicht das Muskelwachstum. Wenn du BCAAs isoliert zu dir nimmst, kƶnnen sie sogar die Muskelproteinsynthese und den Muskelumsatz verringern oder dich bestenfalls im EiweiƟgleichgewicht halten. BCAAs stimulieren weder die Muskelproteinsynthese (MPS) noch verringern sie den Muskelproteinabbau (MPB) in isolierter Form. FrĆ¼here Untersuchungen hatten die Stimulation der MPS durch BCAAs aus der Muskelaufnahme von Leucin abgeleitet. Leucin wird jedoch oxidiert und nicht fĆ¼r die Muskelproteinsynthese verwendet, wenn es nicht von anderen AminosƤuren begleitet wird. Damit BCAAs wirksam sind, mĆ¼sst ihr sie mit den anderen AminosƤuren kombinieren. Ihr braucht allerdings nicht so viele BCAAs. Der BCAA-Gehalt hochwertiger Proteinquellen ist nƤmlich sogar so hoch, dass eine BCAA-ErgƤnzung Ć¼berflĆ¼ssig ist. Es braucht nur etwa 10 Gramm essentielle AminosƤuren, um eine zusƤtzliche Leucin- Supplementierung Ć¼berflĆ¼ssig zu machen. Selbst bei Ƥlteren MƤnnern nach dem Training, bei denen ihr theoretisch den maximalen Nutzen aus einer Leucin- Supplementierung ziehen kƶnntet, konnte die Zugabe von Leucin zu nur 0,16 g/kg Molkenprotein (das sind gerade mal 13 g bei einem 80 kg schweren Mann) weder die Muskelproteinsynthese steigern noch den Proteinabbau verringern. Auch bei jungen, krafttrainierten MƤnnern fĆ¼hrte eine Erhƶhung des Leucingehalts von 2 Portionen mit 20 g Molke (in Form von nativer Molke) nach dem Training von 2,2 auf 2,7 g nicht zu einer Steigerung der anabolen Signalwirkung oder der Muskelproteinsynthese. Auch die Erholungsgeschwindigkeit der Muskeln wurde nicht beeintrƤchtigt. In Ɯbereinstimmung mit ihren Auswirkungen auf den EiweiƟhaushalt zeigen zahlreiche Studien eindeutig, dass der zusƤtzliche Verzehr von BCAAs zu einer ausreichenden EiweiƟzufuhr in der Nahrung unseren Aufbau in keiner Weise verbessert. 66 Kephart et al. fanden heraus, dass die Supplementierung von BCAAs nach dem Training die Regeneration nach Kniebeugen mit hohem Volumen nicht effektiver als Zucker verbessert. Spillane et al. fanden heraus, dass "in Kombination mit schwerem Widerstandstraining Ć¼ber 8 Wochen die Supplementierung mit 9 g/Tag BCAA 30 Minuten vor und nach dem Training keine bevorzugten Auswirkungen auf die Kƶrperzusammensetzung und die Muskelleistung hatte." Aguiar et al. (2017) fanden heraus, dass die Supplementierung von 3 g Leucin nach dem Training Ć¼ber 8 Wochen keine MessgrĆ¶ĆŸe fĆ¼r die Kraftentwicklung oder das Muskelwachstum (CSA) erhƶhte. Mourier et al. (1997) verglichen mehrere DiƤtgruppen von Elite-Ringern zur Gewichtsabnahme. Die Supplementierung von BCAAs zusƤtzlich zu einer ausreichenden Proteinzufuhr hatte keine Auswirkungen auf den Muskelerhalt, den Abbau von subkutanem Fett, die aerobe Leistung, die anaerobe Leistung oder die Kraft. De Andrade et al. (2020) fanden heraus, dass "eine hochdosierte Leucin- Supplementierung den Aufbau von Muskelkraft und -masse nach einem 12-wƶchigen Krafttrainingsprogramm bei jungen, krafttrainierten MƤnnern, die ausreichende Mengen an Nahrungsprotein zu sich nahmen, nicht verbesserte. " Bagheri et al. (2021) fanden heraus, dass eine Supplementierung mit 9 g BCAA pro Tag das Muskelwachstum, die Kraftentwicklung und die muskelregulierenden Faktoren bei postmenopausalen Frauen nicht wirksamer als Placebo verbesserte. Ooi et al. (2021) untersuchten 132 chinesische Erwachsene, die ein Energiedefizit hatten und entweder eine niedrige Proteinzufuhr (14 %) mit Placebo, eine niedrige Proteinzufuhr mit BCAAs (0,1 g/kg) oder eine proteinreiche ErnƤhrung zu sich nahmen. Die BCAAs verringerten tendenziell den Verlust an fettfreier Kƶrpermasse in der proteinarmen Situation, aber die Ergebnisse waren immer noch schlechter als bei einer hƶheren Proteinzufuhr. Jacinto et al. (2021) stellten fest, dass die tƤgliche Einnahme von 6 g Leucin keinen Einfluss auf die Erholung der Muskeln nach dem Krafttraining hat. Mehrere andere Studien bestƤtigen, dass die Zugabe von mehreren Gramm Leucin zu den Mahlzeiten Ć¼ber mehrere Wochen keinen Einfluss auf das Muskelwachstum, die 67 Muskelfunktion oder den Fettabbau bei Ƥlteren Menschen [2, 3] oder Leistungssportlern im Kanusport hat und Leucin im Allgemeinen auch bei starkem Muskelschwund keinen Muskelabbau verhindert. Wenn du Ć¼berhaupt eine Studie gelesen hast, die einen positiven Effekt der BCAA- Supplementierung zusƤtzlich zu einer ausreichenden Proteinzufuhr mit der Nahrung belegt, dann war es wahrscheinlich eine von der berĆ¼chtigten BCAA-Supplement-Firma Scivation gesponserte Studie. Fazit: Um genĆ¼gend BCAAs zu konsumieren, mĆ¼sst ihr sie nicht supplementieren. Die Natur hat uns mit tierischen EiweiƟquellen ein Gesamtpaket geschnĆ¼rt. Fleisch, Milchprodukte, Eier, Fisch und GeflĆ¼gel enthalten genug BCAAs, um eine Supplementierung Ć¼berflĆ¼ssig zu machen. Van Dusseldorp et al. (2018) kamen zu dem Schluss, dass die Vorteile einer BCAA-Supplementierung bereits bei einer Proteinzufuhr von nur 1,2 g/kg/d "wahrscheinlich vernachlƤssigbar" sind. ZusƤtzliches Leucin kann zwar immer noch die anabole Signalwirkung der Mahlzeit modulieren, nicht aber die Gesamtmenge an tatsƤchlichem Muskelprotein, die ihr aufbaut. Im Allgemeinen kƶnnt ihr davon ausgehen, dass ihr automatisch genug Leucin und andere BCAAs Ć¼ber den Tag verteilt zu euch nehmt, wenn ihr euch an die empfohlene Proteinzufuhr aus diesem Kurs haltet und zu jeder Mahlzeit mindestens eine hochwertige Proteinquelle zu euch nehmt (siehe unten). Wenn du es ganz genau wissen willst, solltest du darauf achten, dass du be

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