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Expertenserie: Dr. Klaus Pöttgen über Eiweißgabe in Rehabilitation und Sport

6. April 2014 von Dr. Klaus Poettgen

Christine Waitz,   freiTeil zwei der Expertenserie von Ironman-Rennarzt Dr. Klaus Pöttgen zum Thema Rehabilitation und Sport. In diesem Teil widmet er sich speziell der Gabe von Eiweiß. Nutzt zusätzliches Eiweiß der Regeneration? Welches Eiweiß ist am Wirkungsvollsten? Und wie viel empfiehlt der Experte? Alle Antworten in diesem Beitrag.


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Eiweiß kann im Gegensatz zu Fett und Kohlenhydraten nicht gespeichert werden. Aminosäuren wirken damit  an sich anabol über eine gesteigerte Proteinbiosynthese oder werden im Stoffwechsel verbrannt bzw. in Kohlenhydrate oder Fett umgebaut. Im Wesentlichen  führen nur Bewegung, Hormone wie Testosteron und HGH sowie Eiweißzufuhr zu einer erhöhten Proteinbiosynthese. Werden Aminosäuren abgebaut entsteht als Stoffwechselendprodukt der stickstoffhaltige Harnstoff. Somit lag nahe die Abbaurate (proteinbreakdown) hierüber zu bestimmen.

Unterschiedliche Verwertbarkeit von Aminosäuren

Christine Waitz, freiIn frühen Studien kam man so im Umkehrschluss dazu, Eiweißquellen unterschiedliche anabole Verwertbarkeit zuzuschreiben (Hühnereiweiß 48%, Fleisch 32%, Kuhmilch 16%,  Sojaprotein 17%). Gemische von essenziellen Aminosäuren und besondere Kombinationen derer, auch als Master Amino Acids (MAP) bekannt, sind dagegen zu 99% anabol verwertbar und können sogar nach 23 Minuten resorbiert werden.
Genauere Studien unterscheiden mit markierten Aminosäuren die Proteinbiosynthese, den Proteinabbau und aus der Differenz die sogenannte Nettobilanz. Tipton zeigten dass 40 Gramm Eiweißgabe nach Krafttraining (5×10 Wdh. mit 75% max.) bei Gabe gemischter Aminosäuren eine höhere Biosynthese und Abbaurate  erreichten, als die Gabe von 40 Gramm essentieller Aminosäuren. Die positive Nettobilanz war allerdings bei den essentiellen Aminosäuren höher und somit effektiver. Placebogabe führte zu einer negativen Nettobilanz.

Eiweiß nach Belastung fördert Regeneration

So gilt wie in früheren Studien, dass die Gabe von Eiweiß nach Belastung zu einer positiven Nettobilanz und Maximierung des anabolen Effektes führt. Wird dies nicht beachtet und dazu noch Trainingsreize zu eng gesetzt, lassen sich dadurch auch Folgen wie Übertraining und  Infekte erklären (Hinweis: Antikörper bestehen aus Aminosäuren).
Die alleinige Gabe von Kohlenhydraten (100 Gramm Matodextrin) nach Belastung führt lediglich zu einer geringeren negativen Nettobilanz der Proteinbiosynthese bis zu drei Stunden nach Krafttraining gegenüber Placebogabe , nicht aber zu einer positiven anabolen Nettobilanz. Kohlenhydratgabe nach Belastung bremst somit die Proteinabbaurate im Gesamtkörper. Eiweiß- oder Aminosäurengabe nach Belastung reduziert  nicht nur die Proteinabbaurate (Gesamtkörper) sondern stimuliert die Eiweißbiosynthese im Muskel. Eiweißgabe vor dem Schlafen erweist sich als effektiv über Nacht mit einer positiven Nettobilanz.

Wie hoch sollte die zugeführte Eiweißmenge sein?

Dr. Klaus Pöttgen, einmaligNach Gabe verschiedener Mengen von Hühnereiweiß nach Krafttraining konnte bei sechs jungen Männer (Alter 22 +/- 2 Jahre ) gezeigt werden, dass die Proteinsyntheserate ab Gabe von 20 Gramm abflacht (Abb.1.).

In einer Studie mit 33 alten Männern (Alter 73+/- 2 Jahre) zeigte sich jedoch, dass sich auch noch bei Gabe von 35 Gramm Eiweiß (Molke) ohne vorgehende Belastung postprandial der Eiweißgehalt in Muskelbiopsien steigert. Daraus lässt sich insbesondere für ältere Männer auf eine deutlich höhere  optimale Eiweißgabe schließen als bei jungen Männern. Bei jungen Sportlern scheint die Gabe von 20-max. 30 Gramm Eiweiß nach sportlicher Belastung ausreichend für einen optimalen Anpassungsprozess. Dies sollte auch bei Krafttraining im Rehaprozeß oder im Regenerationstraining nach hohen Belastungen unbedingt beachtet werden um die Heilung der Muskeldefekte zu beschleunigen, insbesondere auch nach Belastungen welche man leicht als „gering“ oder als „Regenerationslauf“ abtut.

Welches Eiweiß ist das geeignetste?

Dr.Klaus Pöttgen, einmaligKasein oder Casein (lat. caseus=Käse) ist der Name für denjenigen Proteinanteil der Milch der höheren Säugetiere, der nicht in die Molke gelangt und der beispielsweise zu Käse weiterverarbeitet wird. Kaseine sind die häufigsten Milchproteine, die etwa 80 % der Gesamtproteinmenge in der Milch ausmachen. Molke (auch Molken, Käsewasser) ist die wässrige grünlich-gelbe Restflüssigkeit, die bei der Käseherstellung entsteht. In Studien wurde untersucht ob Sojaeiweiß, Molke oder Kasein zu einer höheren Proteinbiosyntheserate führt.  Milcheiweiß, welches sowohl durch einen höheren Anteil an verzweigtkettigen als auch an essentiellen Aminosäuren (wie Leucin) gekennzeichnet ist, führte nach Belastung zu einer 34% höheren Proteinbiosynthesrate als die Gabe von Sojaeiweiß.

Schaut man sich nun das Milcheiweiß genauer an so zeigt sich aktuell das Molkeprotein (WHEY) gegenüber Kasein (CAS) oder Caseinhydrolysaten (CASH) als das deutlich effektivste im Hinblick auf die Proteinbiosyntheserate und die damit verbundene anabole Reaktion (Anpassung) (Abb.3).

Proteinbiosyntheserate ist sehr differenziert

Dr. Klaus Pöttgen, einmaligBetrachtet man trainierte  Muskulatur gegenüber gegenüber untrainierter so zeigt sich bei Trainierten ein deutlich schnellerer Anstieg der Proteinbiosynthese als bei Untrainierten.
Die Gesamtproteinbiosynthese ist allerdings über 28 Stunden gesehen höher als bei Trainierten. Daraus könnte man die Anpassung im Sport so diskutieren, dass bei Untrainierten insgesamt ein höherer Umbau notwendig,  dagegen jedoch Trainierte schneller und effektiver über die Proteinbiosynthese reagieren um für den nächsten Trainingsreiz schneller regeneriert zu sein.

Ausdauersport ist im Gegensatz zu reinem Kraftsport neben der Muskulatur (myofibrillär) vermehrt auf Anpassungen in den Mitochondrien angewiesen. So zeigten Wilkinson et al. unter Betrachtung der Proteinbiosynthese in Mitochondrien und den Muskelfasern bei Untrainierten und Trainierten folgendes:

  • Untrainierte zeigen nach  Krafttraining in der Muskulatur eine deutlich höhere Proteinbiosynthese als Trainierte, während es bei Ausdauertraining nur eine geringe Veränderung gibt.
  • Die Proteinbiosynthese  in Mitochondrien reagiert dagegen deutlich sowohl auf Kraft- als auch auf Ausdauertraining (Ausdauer > Kraft) bei Untrainierten.
  • Trainierte zeigen in Ruhe schon eine erhöhte myofibrilläre Proteinbiosynthese  und reagieren sowohl auf Ausdauer- als auch auf Krafttraining mit einem deutlichen Anstieg.
  •  Auf Ausdauertraining reagieren die Mitochondrien bei Trainierten deutlich mit einem Anstieg der Syntheserate, auf Krafttraining dagegen kaum noch.

Immobilisation

Immobilisation z.B. nach Verletzungen oder Operationen führt zu einem Muskelmasseverlust von 0,5% (100 gr/Tag) und 1,2 % Kraftverlust /Tag. Thom et. al berichten von 0,3 -4,2% Kraftverlust / Tag im Verlauf einer zehntägigen Immobilisation.
Auch bei Gabe von hochdosierten Aminosäureinfusionen kann die myofibrilläre Proteinsynthese kaum verbessert werden was einer sog. anabolen Resistenz entspricht. Während zweiwöchiger  Wochen Immobilisation kam es trotz Infusion von Aminosäuren zu einer 27% geringeren Proteinbiosynthese. Hinweise  darauf, dass Leucin die anabole Resistenz während der Unbeweglichkeitsphase durchbrechen kann, werden diskutiert. Im Rehaprozeß sollte wie auch bei bettlägerigen älteren Menschen passive Belastung erfolgen,  da diese  durch Dehnung über eine Aktivierung von mTOR zu einer erhöhten Proteinbiosynthese führt und mit Eiweißgabe noch mehr verbessert wird. Dies hat geringeren Masse- und Kraftverlust zur Folge.

Sehnen

Die Veränderungen der Muskulatur sind besser untersucht als die der Sehnen. In der Immobilisationsphase kommt es bei Sehnen überraschender Weise kaum zu  katabolen Veränderungen wie in der Muskulatur. So zeigte  eine zweiwöchige Immobilisation der Wade keine Veränderung der Kollagensynthesemarker. Nach 90 Tagen Bettruhe keine Änderung der Durchmesser in Sehnen. Ebenso fand sich keine Änderung Patellarsehne bei  zehn bis 21 Tagen Immobilisation des unteres Beines. Keine Veränderung nach 7 Wochen Immobilisation der Achillessehne. In der Rehaphase, die mit Bewegung verbunden ist, zeigen sich dagegen erhöhte Kollagensynthesemarker im Gewebe.

Elektrostimulation – Neuromuscular electrical stimulation (NMES)

Eine Möglichkeit die Unbeweglichkeitsphase in während der Immobilisation zu durchbrechen stellt die Elektrostimulation dar. Untersuchungen an älteren Männern (70 Jahre +/-2 Jahre) zeigt unter Muskelstimulation einen deutlichen Anstieg der Proteinbiosynthese nach vier Stunden gegenüber dem immobilisierten Bein. Auch der Kraftverlust konnte im gleichen Zeitraum von  -9 % auf – 6,5% und der Masseverlust von – 3,5 % auf -0,8% reduziert werden. Untersuchungen mit gleichzeitiger Gabe von Eiweiß stehen noch aus, lassen aber noch bessere Werte erwarten..

Fazit

  • Eiweißgabe nach Belastung führt zu einem höheren Anstieg der Proteinbiosynthese.
  • Alleinige Kohlenhydratgabe nach Belastung kann lediglich den Eiweißabbau bremsen.
  • Milcheiweiß führt zu einer höheren Proteinbiosynthese als Sojaeiweiß
  • Bei Milch führt die Molke zu einer höheren Proteinbiosynthese als Kasein
  • Bei jungen Menschen scheinen 20-30 Gramm, bei älteren Menschen mindestens 35 Gramm Eiweißgabe die Proteinbiosynthese optimal zu stimulieren
  • Elektrostimulation – Neuromuscular electrical stimulation (NMES) – führt nachweislich zu einem Anstieg der  Proteinbiosynthese und geringerem Kraft- sowie Masseverlust
  • Die Reaktion der Proteinbiosynthese bei Trainierten und Untrainierten ist je nach Ausdauer- und Krafttraining unterschiedlich.
  • Eiweißgabe vor dem Schlafen führt zu einer positiven Nettobilanz über Nacht.
  • Eiweiß ist umso effektiver je höher der Anteil an essenziellen Aminosäuren ist.
  • Zudem scheint ein hoher Leucinanteil effizienter

Bilder: triathlon.de, Dr. Klaus Pöttgen

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