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BCAA

Inhaltsverzeichnis

BCAAs – Eine Aminosäurenkombination mit vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten

Der nachfolgende Artikel beschäftigt sich mit den vermutlich populärsten Aminosäuren der Sporternährung - den BCAAs. Was versteht man unter der Abkürzung "BCAA"? Wie sind sie aufgebaut und welche Bedeutung wird den verzweigtkettigen Aminosäuren zugesprochen? Weiterhin wird erläutert, in welchen Lebensmitteln die BCAAs vorzufinden sind und welche Einsatzmöglichkeiten sich im Sport und bei Krankheiten bieten.

1. Allgemeines

Kaum ein anderes Supplement ist in der Fitnessbranche so vertreten und wird so vielseitig verwendet wie die BCAAs. Dabei ist es unerheblich, ob es sich dabei um den Bodybuilder mit 50 cm dicken Oberarmen oder das 50 kg leichte Fliegengewicht handelt, der von einem gestählten Körper träumt. Im Hantelsport haben sie sich zu einer festen Größe etabliert und bei den Supplementherstellern sorgen sie für satte Gewinne. Die Rede ist von Aminosäurenpräparaten. Die Anzahl der verschiedenen Varianten, Größen und Formen ist inzwischen so umfangreich geworden, dass ein Athlet kaum noch einen klaren Überblick hat, was es alles zu kaufen gibt. Inzwischen sind die Produkte im Drogeriemarkt oder im Supermarkt zu finden. Die Produktpalette unterscheidet hierbei unter anderem zwischen essentiellen Aminosäuren, nichtessentiellen Aminosäuren, semiessentiellen Aminosäuren sowie weiteren Varianten, die sich durch ihre Größe und Form unterscheiden. Dann tauchen auch noch „seltsam amerikanisch“ klingende Aminosäurennamen auf, wie z.B. Branched Chain Amino Acids, die für große Verwirrung bei den Sportlern sorgt. Welche Aminos sind die besten und wie muss man sie dann einsetzen? Greifen wir uns für den Kraftsportler die wohl interessantesten - die BCAAs - heraus.

2. Kleine Einführung Aminosäuren

Um körpereigenes Eiweiß (Protein) aufbauen zu können, benötigt der Körper Aminosäuren. Mit Beginn der Zeugung befinden sich Proteine in einem ständigen Auf-, Ab- und Umbau. Diese Proteine bestehen aus Aminosäuren. Sie stellen dann unter anderem alle Körperzellen, Hormone, Enzyme Hämoglobin und noch viele andere Stoffe im Körper selbst her. Von den uns über 100 bekannten Aminosäuren kommen nur 20 in der Natur vor. Diese liegen dann in der Peptidform (Zusammenschluss vieler Aminosäuren) oder in freier Form vor.

Von den 20 proteinogenen Aminosäuren, die unser Organismus für einen einwandfrei funktionierenden Ablauf benötigt, können nur 11 Aminosäuren aus körpereigenen (nicht-essentiellen) Rohmaterialien hergestellt werden. Die restlichen 9 essentiellen Aminosäuren müssen exogen über die Nahrung zugeführt werden.

Tab. 1: Einteilung der Aminosäuren in der Nahrung

nicht essentiell (entbehrlich)essentiell (unentbehrlich)
Alanin Leucin (*)
Asparaginsäure Isoleucin (*)
Asparagin Valin (*)
Glutamin Threonin
Glutaminsäure Methionin
Prolin Tryptophan
Tyrosin Phenylalanin
Cystein Lysin
Serin Histidin
Glyzin
Arginin

(*) Proteinelemente der BCAAs

3. BCAAs

Die englische Abkürzung BCAA steht für „Branched Chain Amino Acids“, was übersetzt soviel wie „verzweigtkettige Aminosäuren“ bedeutet. Gemeint sind damit die essentiellen Aminosäuren aus denen die BCAAs bestehen, nämlich aus:

  • Leucin,
  • Isoleucin und
  • Valin


Der Grund, warum sie „verzweigtkettig“ genannt werden, ist, dass sich am Kohlenstoffgerüst der essentiellen Aminosäuren seitliche Ketten befinden, deren Muster bei genauer Betrachtung wie Verzweigungen eines Baumes aussehen.

3.1 BCAA-Stoffwechsel

Im Gegensatz zu den übrigen Aminosäuren werden BCAAs nach der Einnahme einer Mahlzeit direkt in den Mitochondrien (den Kraftwerken) der Muskulatur und nicht in der Leber verstoffwechselt. Damit umgehen sie den First-Pass-Effekt der Leber.

Für die „Verstoffwechslung“ (Oxidation) der BCAAs werden 2 Enzyme benötigt:

BCAT → branched-chain aminotransferase (verzweigtkettige Aminosäuren-Transferase)

(Transaminase = Übertragung einer nicht mehr verwendeten Aminogruppe auf eine a-Ketosäure)

BCKDH → branched-chain alpha-keto dehydrogenase (verzweigtkettige Alpha-Ketosäure-Dehydrogenase)

(Dehydrogenase = Übertragung eines vollständigen Wasserstoffatoms inklusive seiner Elektronen und Protonen)

BCAAs gelten als grundlegendes Baumaterial für die zwei in der Muskulatur am häufigsten vorkommenden Aminosäuren, dem Glutamin und Alanin. Der Körper benötigt die BCAAs während einer Stresssituation, wie z.B. einem intensiven Gewichtstraining. Sie werden herangezogen, um den absinkenden Glutamin- und Alaninspiegel neu zu synthetisieren und so einen katabolen (eiweißabbauenden) Zustand zu verhindern.

Etwa 35% des Muskelproteins besteht aus verzweigtkettigen Aminosäuren. Des Weiteren sind sie maßgeblich am Transport von Stickstoff und Energie zwischen Muskulatur und Leber beteiligt.

Bei einer Glykogenknappheit können die BCAAs im menschlichen Organismus als Energiesubstrat genutzt werden. Dies geschieht mittels des Alanin-Glucose-Zyklus. Dabei wird Alanin in der Leber mittels der Gluconeogenese in Glukose (Blutzucker) umgewandelt und wieder zurück an die Skelettmuskulatur abgegeben.

3.2 Fakten/Funktionen der einzelnen BCAAs

Um den Stellenwert dieser verzweigtkettigen Aminosäuren richtig einschätzen zu können, muss man sich ihrer Bedeutung in der Muskulatur im Klaren sein. In Zahlen würde sich das wie folgt darstellen:

30-40% des körpereigenen Proteins bestehen aus verzweigtkettigen Aminosäuren.

14-18% der Muskulatur setzen sich aus den essentiellen BCAAs zusammen.

3.2.1 Leucin

Chemischer Aufbau Leucin

Leucin selbst wird den ketogenen (Verstoffwechslung über den Fettstoffwechselpfad der ß-Oxidation) Aminosäuren zugeordnet. Sie ist maßgeblich an der Proteinsynthese des Muskelproteins beteiligt.

Bei einem Mangel an Leucin kommt es zu einer katabolen Stoffwechsellage in den Muskelstrukturen. Ferner kann sie die Rolle als Energiesubstrat einnehmen sowie einem Überschuss an dem Neurotransmitter Serotonin entgegenwirken. Das Verhältnis der drei Aminosäuren sollte vor einer körperlichen Belastung optimal abgestimmt werden, da Leucin anteilsmäßig am meisten verstoffwechselt wird.

3.2.2. Valin

Valin (auch Val oder V abgekürzt) ist eine glucogene (Verstoffwechslung über den Kohlenhydratpfad – Glykolyse) Aminosäure. Sie kann wie Leucin als Energielieferant für die Muskulatur und als Hemmer bei der Serotoninbildung dienen.

 

Abbildung 2: Valin

3.2.3 Isoleucin

Die essentielle Aminosäure Isoleucin wird abgekürzt, IIe oder I genannt. Sie weist ketogene und glucogene Eigenschaften auf.

Wie Leucin und Valin besitzt sie die Fähigkeit, als Energielieferant für die Muskulatur verwertet zu werden und die Serotoninbildung im Gehirn zu unterdrücken. Dies geschieht durch die Verdrängung der Aminosäure Tryptophan am Rezeptor. Dabei setzt sich Isoleucin auf den Rezeptor (Andockstelle), womit dem Tryptophan die Möglichkeit der Wirkungsentfaltung genommen wird.

 Leucin Tryptophan

4. BCAAs in Lebensmitteln

4.1 Vorkommen in Lebensmitteln

Besonders Fisch-, Rindfleisch-, und Molkeprodukte enthalten einen hohen Anteil an BCAAs.

Die unten dargestellte Tabelle gibt einen Überblick über proteinreiche Nahrungsmittel und den jeweiligen Anteil an den enthaltenen verzweigtkettigen Aminosäuren.

Tab 2.: Beispiele für proteinreiche Nahrungsmittel und deren Anteil an BCAAs

Nahrungsmittel (pro 100 g) Protein (g) Gesamt BCAA (g)Leucin (g)Isoleucin (g)Valin (g) 
Vollmilch 3,3 0,7 0,3 0,2 0,2
Ei gekocht 13,5 2,9 1,1 0,8 1,0
Haselnüsse 12,0 2,0 0,7 0,6 0,7
Tofu 10,6 1,9 0,8 0,5 0,6
Hülsenfrüchte 22,9 4,3 1,7 1,3 1,3
Fischfilet mager 18,6 3,4 1,5 0,9 1,0
Emmentaler Käse vollfett 28,7 6,2 2,7 1,7 1,8
Getreideflocken 12,5 2,2 0,9 0,6 0,7

 

5. Einsatz im Sport

Als Nahrungsergänzung werden die BCAAs vor, während oder nach einer körperlichen Belastung zugeführt. Die angestrebten Ziele der Supplementierung sind die Verringerung des belastungsinduzierten Muskelabbaus, die Stimulierung der Muskelproteinsynthese und ein direkter ergogener Effekt auf das Leistungsvermögen.

BCAA Einnahme
Abb. 3: BCAAs werden bevorzugt rund um das Training konsumiert

5.1 BCAAs und die Proteinsynthese

Die aktuelle Studienlage zeigt uns, dass die Supplementierung mit BCAAs, neben den bereits genannten Punkten, noch viele weitere interessante Möglichkeiten bietet. Die äußerst positiven Studienergebnisse im Bezug auf Kraftsport und Muskelproteinsynthese stellen hier einen besonders interessanten Aspekt dar.

Hier scheint es so, dass von den 3 Aminosäuren, aus denen die BCAAs bestehen, Leucin eine Sonderstellung einnimmt.

KARLSSON et al. 2006 führte mit weiteren Wissenschaftlern eine randomisierte Doppelblind-Crossover-Studie durch, bei der herausgefunden werden sollte, welchen Einfluss die zusätzliche Einnahme von verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAAs) nach einem Krafttraining auf die mitogen-aktivierte Protein-Untersuchung Kinase (MAPK) sowie die Phosphorylierung haben würde. Für den Versuchsaufbau führten 7 männliche Probanden ein Krafttraining des Quadrizeps durch. Dabei wurde vor, während und nach dem Training eine BCAA-Lösung verabreicht. Nach Auswertung aller Daten konnte eine Erhöhung von speziellen Enzymen und Translationsfaktoren (Synthese innerhalb der Zelle von Proteinen) notiert werden. Inwieweit diese einen Einfluss auf die Proteinsynthese haben könnten, gilt es noch durch weitere Studien abzuklären.

5.2 BCAAs und Ausdauer

In Bezug auf das direkte Leistungsvermögen gibt es nur wenige aussagekräftige Studien, die den Bezug zwischen den BCAAs und der Ausdauer herstellen. Hinzu kommt noch, dass viele der Studien zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen.

Eine der bekannteren Studien ist die von Madsen et al. (1996). Er testete, inwieweit BCAAs einen signifikanten Einfluss auf das Leistungs-/Ausdauervermögen während einer 100-km-Rad-Belastung haben. Dabei wurden den Probanden neben einer Kohlenhydratsupplementierung BCAAs gegeben. Im Vergleich erhielt die Placebogruppe nur Kohlenhydrate. In diesem Zusammenhang ist noch wichtig zu wissen, dass beide Gruppen drei Tage vor dem Referenz-/Belastungstest ausreichend mit Kohlenhydraten versorgt wurden. Nach Beendigung der Studie konnten bei der BCAA/Kohlenhydratgruppe keine Vorteile gegenüber der Placebogruppe festgestellt werden.

Im Jahre 2006 führte CROWE mit seinem Team eine Studie zu diesem Thema durch. Bei den Probanden handelte es sich um Kanuten, die über einen Zeitraum von 6 Wochen täglich mit 45 mg Leucin pro kg Körpergewicht versorgt wurden. Nach Abschluss der Studie konnte eine deutliche Verbesserung in der Kraftentwicklung und Verlängerung der Belastungszeit bis zur totalen Erschöpfung festgestellt werden. Eine weitere Studie durchgeführt von DE LORENZO et al. (2003) konnte ebenfalls positive Ergebnissen liefern. Über einen Zeitraum von 30 Tagen wurden Probanden täglich mit 14,4 g BCAAs versorgt. Es kam zu einem Kraftanstieg und einer Erhöhung der VO2 max. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es sich hier um untrainierte Probanden handelte.

Hierbei gilt es jedoch zu berücksichtigen, dass die als positiv zu wertenden Studienergebnisse wissenschaftlich nicht anerkannt sind und es weiterer Studien bedarf, um diese hier festgestellten Wirkungen zu stützen.

5.3 Bei Muskelkater

Viele bereits durchgeführte Studien beschäftigen sich mit der Wirksamkeit einer BCAA-Supplementierung auf das Muskelkatersyndrom/ DOMS = DELAYED ONSET MUSCLE SORENESS und die daraus entstandenen Muskelschäden. Eine interessante Studie wurde im Jahr 2013 von Song-Guy Ra geleitet.

Das Ziel war es herauszufinden, inwieweit eine zusätzliche Supplementierung mit BCAAs und Taurin einen Einfluss auf einen Muskelkater haben könnte.

Es wurden 36 untrainierte Personen als Probanden herangezogen. Diese wurden dann in 4 Gruppen mit dem jeweiligen Placebo, BCAA und Taurin aufgeteilt.

  • Gruppe 1 → Placebo + Placebo
  • Gruppe 2 → BCAA (3,2 g) + Placebo
  • Gruppe 3 → Placebo + Taurin (2,0 g)
  • Gruppe 4 → BCAA (3,2 g) + Taurin (2,0 g)

 

Jeder Gruppe wurde eine bestimmte Kombination (siehe oben) dreimal täglich für zwei Wochen vor und drei Tage nach der Belastung zugeteilt.

Nach Auswertung aller Daten fanden sie heraus, dass die von ihnen eingesetzte Kombination aus BCAAS und Taurin durchaus in der Lage war, die durch die Belastung auftretenden Muskelschmerzen und Muskelschäden zu reduzieren. Diese positiven Ergebnisse lassen jedoch keine allgemeingültige Schlußfolgerung zu und sind wissenschaftlich nicht anerkannt. Auch hier sind weitere Studien notwendig, um die positiven Ergebnisse zu stützen.

5.4 Supplementierung

Ausschlaggebend bei der Einnahme von BCAAs ist das optimale Verhältnis der Aminosäuren zueinander. Erst wenn dies der Fall ist, kann man sich die Vorteile einer zusätzlichen Supplementierung zu Nutze machen.

5.4.1 Supplementierung nach der International Society of Sports Nutrition (ISSN)

Die ISSN empfiehlt eine Einnahme der BCAAS rund um das Training. Das Verhältnis von 2:1:1 → Leucin: Isoleucin: Valin sollte in folgender Dosierung eingenommen werden.

Tab 3.: Mindestmenge der BCAAs nach ISSN

Mindestmenge
Leucin 45 mg/kg/Tag
Valin 22,5 mg/kg/Tag
Isoleucin 22,5 mg/kg/Tag

 

5.4.2 Anwendung in Praxis

Inzwischen bietet jede namhafte Firma, die sich im Nahrungsergänzungsmittelsektor angesiedelt hat, BCAA-Supplemente an. Beim Kauf und somit für die Verwendung in der Praxis, sollte man sich vorher informieren, wie die verzweigtkettigen Aminosäuren zusammengesetzt sind und welche Inhaltsstoffe diese noch enthalten müssen. BCAAs sollten, wenn möglich, in einem optimalen Verhältnis (Leucin: Isoleucin: Valin = 2:1:1) zueinander aufgenommen werden. Des Weiteren hat sich eine Anreicherung mit Biotin, Panthothensäure und Vitamin B6 bewährt, da erst die Ergänzung mit diesen drei Vitaminen eine Verstoffwechslung möglich macht. Bei der Verwendung von BCAAs sollte immer der Vitaminanteil im Auge behalten werden. Wie bei der Zusammensetzung der BCAAs, ist auch der Zeitpunkt der Einnahme von entscheidender Bedeutung. Idealerweise sollten sie ca. 30 - 45 Minuten vor dem Training eingenommen werden, da sich dieser Zeitpunkt in der Praxis besonders bewährt hat.

Je nachdem welches Ziel verfolgt wird, fallen die Dosierungen bei der Einnahme dementsprechend hoch oder niedrig aus. Im Kraft- und Bodybuildingbereich steht während der Massephase der Aufbau von Muskulatur an erster Stelle. Um diesen zu unterstützen, werden hier ca. 10 g BCAAs zusätzlich zum Post-Workout-Shake empfohlen. Für die Unterstützung einer Diät sollten morgens, mittags und abends sowie im Anschluss nach dem Training jeweils zwischen 3 und 5g verzehrt werden.

Ausdauerathleten nutzen je nach Länge und Dauer der intensiven Belastung bis zu 20 g BCAAs. Für einen Lauf hat sich ein BCAA-Pulver als ideal erwiesen, da dieses mit Wasser vermischt und während der Belastung getrunken werden kann.

5.4.3 Nebenwirkungen einer Supplementierung

Selbst nach intensiven Recherchen war es nicht möglich, aktuelle und verlässliche Studien über mögliche Nebenwirkungen zu finden. Die Einnahme von BCAAs gilt weitgehend als unbedenklich. Nur Menschen mit einer Leber- und Niereninsuffizienz sollten vor Beginn der Supplementierung einen Arzt kontaktieren.

6. Sonderstellung bei Krankheiten

In den letzten Jahren wurden zahlreiche positive Studien über die verzweigtkettigen Aminosäuren veröffentlicht. Viele der in Auftrag gegebenen Studien kommen ursprünglich aus der Medizin. Ziel war es festzustellen, welchen möglichen Einfluss die Aminosäuren Leucin, Isoleucin, Valin bei bestimmten pathologischen Bedingungen haben könnten. Unter stressbedingten Situationen wie bei Unfällen, Trauma oder gar Operationen, kann ein Mehrbedarf an Aminosäuren im Körper entstehen. Hier sind die Studienergebnisse nun von Vorteil, da man die BCAAs in der idealen Dosishöhe dem Patienten verabreichen sowie dem Abbau von Muskelsubstanz entgegenwirken kann. Inzwischen ist die Verwendung von zusätzlichen verzweigtkettigen Aminosäuren in der Medizin weit verbreitet. Sie werden unter anderem bei folgenden medizinisch benötigten Indikationen eingesetzt:

  • septischen Symptomen
  • Verbrennungsopfern
  • Sarkopenie (altersbedingter Verlust an Muskelmasse)
  • Krebspatienten
  • Muskelatrophie
  • Muskeldystrophie

Dies war aber nur ein kurzer Abriss, wo die BCAAs eingesetzt werden.

7. Fazit und abschließende Worte

Bei der Suche nach der Aminosäure, wird man früher oder später an den verzweigtkettigen Aminosäuren, den BCAAs nicht vorbeikommen. Man könnte sogar sagen, dass BCAAs neben Whey, Creatin, Fischöl und Vitamin D, bezüglich Ihrer Einsatzmöglichkeiten wohl zu den am Meisten verwendeten Aminosäuren schlechthin gehören.

Dabei spielt es keine Rolle, ob es als zusätzliche Ergänzung zum Proteinshake nach einer schweren körperlichen Tätigkeit oder als Energiesubstrat für lang anhaltende intensive Ausdauersportarten genommen wird.

Auch bei Krankheiten werden sie eingesetzt, wobei das Potenzial der Aminosäuren in diesem Bereich sicherlich noch weitgehend erforscht werden muss.

Abschließend kann man sagen, dass es sich bei den verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAAs) um die Aminosäurenkombination handelt, die sich zu Recht ihren Platz im Kraft- und Ausdauersport verdient hat. Bedenkt man ihre bisherigen Anwendungsmöglichkeiten, darf man noch gespannt sein, welche Ergebnisse zukünftige Studien noch liefern werden.

 

 

Quellen:

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Internetquellen:

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  • http://de.wikipedia.org/wiki/Muskelatrophie
  • http://welt-fakten.de/muscle_atrophy
  • http://de.wikipedia.org/wiki/Sarkopenie
  • http://de.wikipedia.org/wiki/Valin