AMINOSÄUREN - BAUSTEINE DER PROTEINE

Unser Körper, sowie unsere Muskeln, bestehen zu einem Großteil aus Proteinen. Diese sind wiederum aus Aminosäuren zusammengesetzt. Aminosäuren nehmen als Stickstoffverbindungen eine zentrale Rolle in der Sporternährung ein. Die Anzahl und Kombination verschiedener Aminosäuren bestimmt die Qualität einer Proteinquelle. Aber was genau sind Aminosäuren? Wie kann der Körper sie nutzen und können Aminosäuren gespeichert werden? In diesem Artikel erfährst du die Grundlagen zu Aminosäuren und erhältst so ein besseres Verständnis für die Unterschiede verschiedener Proteinquellen für deinen Körper.

FUNKTION: WAS SIND AMINOSÄUREN UND WOFÜR BRAUCHT DER KÖRPER SIE?

Proteine bestehen aus Aminosäuren. Sie sind die Bausteine der Proteine. Aminosäuren verdanken ihren Namen ihrem zentralen Baustein, der Aminogruppe, eine Verbindung aus Stickstoff und Wasserstoff.

Obwohl in der Natur wesentlich mehr Aminosäuren vorkommen, interessieren uns vorwiegend 20 davon. Denn diese 20 Aminosäuren sind im menschlichen Erbgut angelegt. Sie sind „proteinogen“, bauen also Körperproteine auf und werden unter anderem dringend für den Muskelaufbau benötigt.

KÖRPERMASSE: WIE WERDEN AMINOSÄUREN AUS DER NAHRUNG ZU KÖRPEREIGENEM PROTEIN?

Es sind einige Schritte nötig, damit die Aminosäuren der Nahrungsproteine frei werden und unserem Körper für die Bildung von körpereigenem Protein (z.B. Muskelgewebe) zur Verfügung stehen. Die über die Nahrung zugeführten Proteine werden im Darmtrakt enzymatisch abgebaut. Die dabei frei gewordenen Aminosäuren werden anschließend über das Blut zur Leber transportiert. Nun stehen sie dem Körper für die Bildung von körpereigenen Proteinen zur Verfügung.

AMINOSÄURENPOOL: WIE WERDEN AMINOSÄUREN GESPEICHERT?

Im Gegensatz zu Kohlenhydraten und Fetten besteht für Proteine keine direkte Speichermöglichkeit. Nur 100 bis 150 g der frei verfügbaren Aminosäuren können im „Aminosäurenpool“ gespeichert werden. Der Aminosäurenpool bezeichnet dabei die Gesamtmenge aller frei verfügbaren Aminosäuren im Organismus [2].

Um den Abbau von körpereigenem Protein zu verhindern, müssen wir alle Aminosäuren, welche unser Körper braucht, ständig mit der Nahrung aufnehmen. Verzehren wir mehr Proteine als benötigt, gelangen die bei der Verdauung frei gewordenen Aminosäuren in den Aminosäurepool. Ist dieser bereits voll, verwendet unser Körper die überschüssigen Aminosäuren zur Energiegewinnung. Der in den Aminosäuren gebundene Stickstoff wird dabei größtenteils über den Urin ausgeschieden.

MUSKELAUFBAU: WAS VERSTEHT MAN UNTER DER STICKSTOFFBILANZ?

Der mit der Nahrung zugeführte Stickstoff stammt vorwiegend aus Proteinen. Inwieweit der Körper Nahrungsproteine nutzt, wird über die Stickstoffbilanz ermittelt. Die Stickstoffbilanz bezeichnet die Differenz der Stickstoffzufuhr und der Stickstoffausscheidung [8].

StickstoffbilanzDie Stickstoffbilanz in Zusammenhang mit Muskelaufbau und Abbau.

Ausgeglichene Stickstoffbilanz: Um den Bestand an Körperprotein aufrechtzuerhalten, muss der Bedarf an Proteinen gedeckt sein. Der Proteinbedarf ist somit die Proteinmenge, die aufgenommen werden muss, um die Stickstoffbilanz auszugleichen.

Positive Stickstoffbilanz: Während des Muskelwachstums oder einer Muskelaufbauphase nimmt die Menge an Körperprotein zu (anabole Phase). Es wird mehr Stickstoff im Körper gespeichert als ausgeschieden.

Negative Stickstoffbilanz: Während einer Fastenkur werden weniger Proteine über die Nahrung zugeführt als benötigt. Der Proteingehalt des Körpers wird verringert (katabole Phase) und der frei gewordene Stickstoff anschließend ausgeschieden.

Wichtig für Sportler: Der Muskelzuwachs ist ein wichtiges Ziel für die meisten Sportler. Um Muskelmasse aufzubauen müssen die aufbauenden (anabolen) Prozesse die abbauenden (katabolen) Prozesse dominieren [6,8].

ART: WELCHE AMINOSÄUREN BRAUCHT DER KÖRPER?

Die Unterteilung der Aminosäuren erfolgt aufgrund ihrer chemischen und ernährungsphysiologischen Prinzipien. Es werden drei Klassen unterschieden: essentielle, semi-essentielle und nicht essentielle Aminosäuren [7].

Essentielle Aminosäuren: Diese Aminosäuren müssen über die Nahrung aufgenommen werden. Unser Körper kann sie nicht selbst herstellen. Es gelten neun Aminosäuren als essentiell. Diese sind insbesondere für den Aufbau von Muskulatur erforderlich, während nicht essentielle Aminosäuren hierfür keine nennenswerte Rolle spielen [3,4].

Semi-essentielle Aminosäuren: Diese Aminosäuren können unter optimalen Bedingungen aus den essentiellen Aminosäuren gebildet werden. Wirken jedoch Faktoren wie Wachstum, Stress oder schwere Krankheiten auf uns ein, sinkt die Produktion der semi-essentiellen Aminosäuren. In diesen Fällen müssen auch diese vermehrt über die Nahrung aufgenommen werden [3,5,7].  Somit können speziell die semi-essentiellen Aminosäuren unter bestimmten Bedingungen zu essentiellen Aminosäuren werden [5].

Nicht essentielle Aminosäuren: Diese Aminosäuren müssen nicht zusätzlich durch die Nahrung aufgenommen werden. Bei gesunden Menschen mit einer ausgewogenen Ernährung erfolgt die Herstellung in ausreichenden Mengen im Körper selbst [3,5,7].

BEDARF: WIEVIEL AMINOSÄUREN BRAUCHT DER KÖRPER?

Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) sollten wir pro Tag und kg Körpergewicht ca. 184 mg essentielle Aminosäuren über eine ausgewogene Ernährung zuführen [10]. Bei einer 80 kg schweren Person entspricht das ca. 15 g pro Tag. Normalerweise kann dieser Bedarf über eine Kombination aus tierischen und pflanzlichen Proteinquellen leicht abgedeckt werden.

Eine Proteinquelle, welche den Körper mit allen essentiellen Aminosäuren in gutem Maß versorgt, wird als „vollständige Proteinquelle“ bezeichnet.

 

Generell sind tierische Proteinquellen vollständig. Pflanzen fehlen oft eine oder mehrere essentielle Aminosäuren. Daher sollte bei einer veganen Ernährung darauf geachtet werden, Pflanzen so zu kombinieren, dass sich ihre jeweiligen Aminosäuren ergänzen [1,3,7].

Sportler haben einen erhöhten Proteinbedarf als Personen, die keinen Sport betreiben. Deswegen ist der Bedarf an essentiellen Aminosäuren erhöht.

Auch hier gilt: Wenn tierische und pflanzliche Lebensmittel verzehrt werden, wird der Bedarf optimal gedeckt [3,4].

BCAA: DIE VERZWEIGTKETTIGEN AMINOSÄUREN

Eine Sondergruppe der essentiellen Aminosäuren bilden die verzweigtkettigen Aminosäuren (branched-chained amino acids, BCAA).  Dazu gehören Leucin, Isoleucin und Valin. Aufgrund ihrer Struktur werden sie schnell in den Muskel transportiert. Sie gelangen direkt aus dem Darm ins Blut und müssen nicht, wie andere Aminosäuren, über die Leber transportiert werden [4,7].

Unter normalen Bedingungen werden Aminosäuren nicht nennenswert zur Energiegewinnung herangezogen. Bei sportlichen Aktivitäten liegt der Anteil der Energiegewinnung des Muskels aus Proteinen grade mal bei 5% [3]. Den BCAA wird hier eine gesonderte Rolle zu gesprochen. Mit zunehmender körperlicher Belastung werden sie vom Muskel zur Energiebereitstellung herangezogen und sollen auch an der Regulierung der Proteinbildung beteiligt sein. Ob dies wiederum Auswirkungen auf eine verbesserte Muskelmassenzunahme und eine spätere Ermüdbarkeit bei Ausdauerleistungen hat, wird noch diskutiert [3,4,5,8].


QUELLEN

[1] Borsheim, E., Tipton, K.D., Wolf, S.E., Wolfe, R.R. Essential amino acids and muscle protein recovery from resistance exercise. American Journal of Physiology 283(4):648–657, 2002.

[2] De Marées, H. Sportphysiologie. Sportverlag Strauß, Köln, 9. Auflage 2003.

[3] Fink, H.H., Mikesky, A.E. Sports Nutrition: Practical Applications. Jones and Bartlett Learning, Burlington, 4. Edition 2015.

[4] Jeukendrup, A., Gleeson, M. Sport Nutrition: An Introduction to energy production and performance. Human Kinetics, Stanningley, 2. Edition 2010.