Hohes Proteinangebot zur Erhaltung oder Zunahme der Körpermagermasse

In einem Ernährungsregime mit niedrigem Energiegehalt („low-energy diet“, 800-1500 kcal) fördert ein hoher Proteinanteil (1,0 bis 1,5 g/kg x Tag) die Erhaltung der fettfreien Körpermasse, d.h. der Körpermagermasse und hier vor allem der Muskulatur (Abbildungen 1 und 2). Dies ergab sich sehr überzeugend aus einer Metaanalyse von 87 Ernährungsstudien, in denen die Probanden bei vierwöchiger und längerer Anwendung von Reduktionsdiäten umso weniger Magermasse verloren, je mehr Protein Ihnen angeboten wurde. Der Quotient „Verlust an Fettmasse / Verlust an Magermasse“ hatte in einigen Studien bei relativ eiweißreicher Kost einen erheblich höheren Wert als bei eiweißarmer Ernährung. In das Konzept „viel Protein, wenig Kohlenhydrate“ passt die zusätzliche Bereitstellung der verzweigtkettigen Aminosäuren Valin, Leuzin und Isoleuzin, da diese dazu beitragen, den Abbau von Magermasse gering zu halten oder gar zu vermeiden.

An der Einsparung von Körpermagermasse sind bei Zufuhr von Protein und/oder verzweigtkettiger Aminosäuren jeweils drei Faktoren beteiligt (Abb. 2), nämlich eine vermehrte Verfügbarkeit freier Aminosäuren für die Proteinsynthese, eine Stimulation der Proteinsynthese – besonders durch Leuzin - und eine Neubildung von Glukose (Glukoneogenese).

► Vermehrte Verfügbarkeit freier Aminosäuren für die Proteinsynthese

Die aus verabreichtem Protein freigesetzten essenziellen und sonstigen proteinogenen  Aminosäuren sind für die Synthese körpereigener Eiweiße umso geeigneter, je mehr sich das Muster ihrer Konzentrationen dem Aminosäurenmuster der Muskulatur annähert. Die Reaktionen des Eiweißstoffwechsels auf ein hohes Aminosäurenangebot münden in eine Verbesserung der Stickstoffbilanz. Die Stickstoffbilanz, anders gesagt: die Differenz „Stickstoffzufuhr minus Stickstoffausfuhr“ bewegt sich bei proteinreicher Ernährung mehr ins Positive, Körpereiweiß wird also eingespart. Der Netto-Synthese und der Einsparung von Körpereiweiß kommt das Aminosäurenmuster von SEP insofern entgegen, als es der Zusammensetzung des Muskelproteins ziemlich ähnlich ist. Primär „überflüssige“ Aminosäuren werden mit dem biologisch hochwertigen SEP nicht angeliefert.

Die verzweigtkettigen Aminosäuren werden nach ihrer Aufnahme ins Blut von der Leber nur wenig einbehalten und stehen deshalb der Muskulatur weitgehend proportional zum oralen Angebot zur Verfügung. Da sie etwa 20% des Muskelproteins ausmachen, zählen sie zu den wichtigsten Eiweißbausteinen.

► Stimulation der Proteinsynthese

Freie Aminosäuren sind nicht nur Substrate der muskulären Proteinsynthese, sondern beteiligen sich auch an deren Regulation; sie wirken auf die Proteinbildung generell anregend oder „stimulatorisch“. Das gilt für die intravenöse und die orale Zufuhr. Man hat diesen  Aminosäureneffekt durch Entnahme von Muskelgewebe sowie von Blut aus Gefäßen vor und hinter der Muskulatur nachgewiesen. Das geschah im Rahmen eines Krafttrainings, aber auch unabhängig davon. Zugleich mit der Proteinsynthese findet immer auch ein Proteinabbau statt, der durch die freien Aminosäuren gehemmt wird.

Die verzweigtkettigen Aminosäuren nehmen mit ihrem fördernden Einfluss auf die Proteinsynthese eine Sonderstellung ein,  wobei die Wirkung von Leuzin am ausgeprägtesten ist. Der Proteinabbau wird gleichzeitig verringert. Über das von Leuzin gesetzte „anabole Signal“ gibt es inzwischen eine umfangreiche molekularbiologische Literatur. Die starke Wirkung des Leuzins auf die Proteinbildung ist im Reagenzglas, an Tieren und auch am Menschen demonstriert worden, letzteres sowohl beim Krafttraining als auch unabhängig davon .

► Neubildung von Glukose (Glukoneogenese)

Es gibt zusätzlich einen indirekten Effekt des Nahrungsproteins und der verzweigtkettigen Aminosäuren auf den Muskelstoffwechsel. Dieser besteht darin, für die Neubildung von Glukose (Glukoneogenese) Vorläufersubstanzen bereitzustellen. Eine vermehrte Neubildung von Glukose ist bei Kohlenhydratknappheit zur Versorgung beispielsweise des Gehirns und der roten Blutkörperchen unvermeidlich. Zur Speisung der Glukoneogenese wird gewöhnlich Muskulatur abgebaut. Dieser Muskelabbau kann durch zugeführtes Protein verringert oder vermieden werden, da die aus dem Protein stammenden  Aminosäuren als Vorläufersubstanzen der Glukose dienen. Unter den „glukogenen“ Aminosäuren spielt  Alanin eine dominante Rolle. Es entsteht beim Stoffwechsel der verzweigtkettigen  Aminosäuren Valin, Leuzin und Isoleuzin.

Autor: Prof. Dr. med. E. Holm

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Abbildung 2