BCAA die verzweigtkettigen Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin

Die verzweigtkettigen Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin

(BCAAs von engl. Branched chain amino acids) unterstützen Fettabbau und gleichzeitig Muskelaufbau

 

Chemie

Aminosäuren im Allgemeinen

Aminosäuren sind in erster Linie Bausteine der Eiweißbiosynthese. Da die Aminosäuren im Stoffwechsel vielfältig verändert werden können, stellen sie eine wichtige Stufe für die Synthese anderer körpereigener Stoffe dar.

Die meisten Aminosäuren sind gut wasserlöslich. Von den über hundert aus Organismen isolierten Aminosäuren kommen nur zwanzig regelmäßig als Eiweißbestandteile vor. Der menschliche Organismus ist in der Lage zwölf der zur Eiweißsynthese ständig benötigten Aminosäuren selbst herzustellen. (nicht-essentielle Aminosäuren). Die restlichen acht müssen über die Nahrung zugeführt werden (essentielle Aminosäuren).

 

BCAAs

Drei der acht essentiellen Aminosäuren bezeichnet man auf Grund des verzweigten Musters der seitlichen Ketten, die an das Kohlenstoffgerüst der Aminosäuren angebunden sind, als verzweigt-kettige Aminosäuren (BCAAs von engl. Branched chain amino acids). Diese drei verzweigtkettigen Aminosäuren sind Isoleucin, Leucin und Valin. Auf Grund ihrer Struktur ohne funktionelle Gruppen erhält der Kohlenstoffwasseranteil des Aminosäuremoleküls hydrophobe (wasserabweisende) Eigenschaften. Somit sind BCAAs im Gegensatz zu den meisten anderen Aminosäuren relativ schlecht wasserlöslich und begrenzen somit auch die Wasserlöslichkeit vieler Aminosäuregemische.

 BCAAs erfüllen im Körper ähnliche Funktionen und werden zum Aufbau fast aller Proteine benötigt. Ungefähr 35% der Muskulatur bestehen aus BCAAs. Während die meisten Aminosäuren in der Leber verstoffwechselt werden, werden die BCAAs direkt im Muskel verstoffwechselt. Sie sind maßgeblich am Energie- und Stickstofftransport zwischen Muskulatur und Leber beteiligt, wobei sie reversibel zu den entsprechenden Ketosäuren umgewandelt werden. Der größte Teil der BCAAs wird jedoch im Energiestoffwechsel verbraucht. Eine wichtige Rolle spielt aber auch die Anwesenheit von L-Alanin als Schutz des so wichtigen L-Leucins vor zu schneller Verwertung.

 

Wie wirken BCAA?

Kreislauf der BCAAs

Im Körper werden BCAAs hauptsächlich von der Skelettmuskulatur freigesetzt. Die Kohlenstoffgerüste werden als Brennstoff genutzt und die Nitrogenrückstände bilden die Aminosäure Alanin. Alanin wird in die Leber transportiert und dort in Glukose umgewandelt (Glukoneogenese). Anschließend wird die Glukose wieder zurück in die Skelettalmuskeln transportiert. Bei diesem Vorgang wird die Blutglukose-Homöostase beibehalten (Homöostase = ist die für die Existenz von Organismen notwendige Konstanz von Stoffwechselbedingungen). Den Vorgang bezeichnet man als Glukose-Alanin-Zyklus.

 

Senkung des Ammoniakspiegels

Ammoniak ist ein Nebenprodukt des Abbaus von Aminosäuren. Hohe Ammoniakwerte sind ein Zeichen dafür, dass viel Protein für die Energiegewinnung abgebaut wurde. Da Ammoniak als Zellgift wirkt, ist dies negativ für den Körper. In einer Studie ^1 mit Schwimmern wurde nach 4 Wochen festgestellt, dass die mit BCAAs behandelten Testpersonen einen um 37% niedrigeren Ammoniakspiegel hatten, als die Kontrollgruppe.

Man konnte also beobachten, dass nach dem Training ein geringerer Proteinabbau stattfindet, wenn die Schwimmer eine BCAA- Ergänzung erhalten.

 

Die Funktion der einzelnen BCAA´s Leucin, Isoleucin und Valin

Leucin

Leucin stimuliert die Proteinsynthese im Muskel, ist essentiell an den Wachstumsvorgängen im Körper beteiligt und unterstützt Heilungsprozesse von Knochen, Haut und Muskelgewebe. Über das Stoffwechselprodukt Ketoleucin (KIC) kann es auch antikatabol wirken. KIC vermindert unter anderem die Ausschüttung von Cortisol (einem Stresshormon, das kontraproduktiv für den Muskelaufbau ist), beschleunigt somit die Regeneration und gewährt eine maximale anabole Wirkung. Darüber hinaus stimuliert Leucin Insulin, und unter dem Einfluss von Insulin wird Leucin wiederum schneller von den Zellen aufgenommen.

Leucin sorgt so neben seiner eigenen Einschleusung auch für die einiger anderer Aminosäuren. Dabei kommt es trotz erhöhter Insulinkonzentration im Blut nicht zu einem wesentlichen Absinken der Glukosekonzentration, so dass physische und psychische Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigt sind.

 

Isoleucin

Isoleucin ist für die Entwicklung von Hämoglobin zuständig und stabilisiert und reguliert Blutzucker- und Energiespiegel.

 

Valin

Valin hat stimulierende Wirkungen auf den Körper und ist zuständig für gesundes Wachstum. Es wird im Körper zu Energie verstoffwechselt, wobei Glukose erhalten bleibt.

Wo kommen BCAA´s vor?

Verzweigtkettige Aminosäuren werden überwiegend aus komplexen Eiweißen wie Casein, Molke- oder Milch- und Fleischproteim gewonnen. Als Nahrungsergänzung werden verzweigtkettige Aminosäuren in Kapsel und Pulverformangeboten und zwecks Aufwertung vielen Proteinpulvern beigesetzt. Seit neustem gibt es auch Getränkepulver mit BCAAs, der strenge Geschmack und das schlechte Auflösungsverfahren einzelner Aminosäuren in Wasser gehören nun, dank des neuen RC-Verfahrens, der Vergangenheit an. RC steht für Rekristallation, ein in der Lebensmittelchemie übliches Veredelungsverfahren, bei dem die freien, kristallinen Aminosäuren aufgelöst und anschließend wieder kristallisiert werden. Die neu entstandenen 100% freien Aminosäurekristalle lösen sich nun ultraschnell und vollständig in Flüssigkeit auf und sind bereits wenige Minuten nach dem Verzehr im Blutkreislauf und anschließend im Muskelgewebe. Hoch dosierte Drinks enthalten maximal 8g BCAAs in 500ml.

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Die Wirkung von BCAA´s bei Sportlern

Bei körperlicher Belastung entsteht im Körper ein Energiemangel, der zu einem vermehrten Abbau von Leucin und somit zu einem Fehlbestand an verzweigtkettigen Aminosäuren führt. Schon leichte sportliche Tätigkeit führt zu einem stark vermehrten Anstieg von Leucin im Muskel. Anhand des Konzentrationsabfalls der freien Aminosäuren in Plasma und Zellen lässt sich bei einem Marathonläufer jedoch nur ein Leucnverlust von 235mg errechnen, was die Vermutung aufkommen lässt, dass der Großteil des abgebauten Leucins durch Einschmelzen von körpereigenem Eiweiß ausgeglichen wird. Der Körper scheint also Fehlbestände durch den Abbau von körpereigenem Eiweiß zu ersetzen. Sportler sollten innerhalb von 70 Minuten nach dem Training leichtverdauliches Milcheiweiß oder Aminosäuregemische, die verzweigtkettige Aminosäuren enthalten, zu sich nehmen.

 

Kraftsportler sollten direkt nach der Belastung BCAAs zu sich nehmen um den Abbau von körpereigenem Eiweiß zu verhindern.

Ausdauersportler sollten bereits während der Belastung BCAAs zuführen, um einen Verlust an wertvollen Funktionsproteinen gar nicht erst entstehen zu lassen.

BCAA´s und Muskelaufbau

Das bekannte Problem

Bei längerem, hochintensivem Training sinken die BCAA-Werte im Blut, da der Körper bei Belastung BCAAs verbrennt. An diesem Punkt greift der Körper auf Muskelgewebe zurück, um Aminosäuren für die Energiegewinnung zu erlangen.

Durch diesen Stoffwechselvorgang werden die Muskeln abgebaut, da die Proteine verbrannt werden.

Die Folge ist, dass die Muskulatur kleiner und schwächer wird – genau das gegenteil dessen, wofür Sie trainiert haben.

 Dieser Prozess verstärkt sich insbesondere bei Bodybuildern in der Definitionsphase. Eine stark kalorienreduzierte Ernährung und gleichzeitiges Training verstärken den katabolen (muskelabbauenden) Zustand. Die Proteinsynthese wird durch das Training negativ beeinflusst. Leichtes Ausdauertraining jedoch bringt diesen negativen Effekt nicht mit sich.

Um die Situation zu entschärfen, muss man einige Regeln bei der Ernährung beachten. Eine wasser-und kohlenhydratarme Ernährung wie sie viele Bodybuilder zu sich nehmen, führt früher oder später unweigerlich zum Muskelabbau, insbesondere wenn der Körperfettanteil sowieso schon sehr gering ist., Dem Körper müssen also alternative Energiequellen zugeführt werden, damit er zur Energiegewinnung nicht auf die Muskulatur zurückgreifen muss. BCAAs – insbesondere Leucin – eignen sich sehr gut, da sie direkt in der Muskulatur umgewandelt werden.

 

BCAAs und Muskelaufbau

Schwedische Forscher untersuchten ^2 den Einfluss von BCAAs auf Ausdauersportler. Verglichen wurden eine Gruppe von Marathonläufern und eine Gruppe von Geländeläufern, die einen 18-km-Lauf absolvierten. Beide Gruppen erhielten eine tägliche Gabe von 10g BCAAs, eine Vergleichsgruppe erhielt ein Placebo. Es stellte sich heraus, dass während des Training die Tyrosin – und Phenylalaninwerte im Blutplasma bei der Placebogruppe anstiegen. Da diese beiden Stoffe jedoch nicht von der Skelettalmuskulatur aufgenommen werden, ist dies ein Indikator dafür, dass das Protein in der Skelettalmuskulatur aufgespalten worden ist.

Bei den Gruppen, die eine BCAA-Ergänzung erhielten, wurde dieser Anstieg nicht festgestellt, ein solcher Proteinabbau in der Skelettalmuskulatur fand hier also nicht statt.

Gewichtsverlust bei einer kohlenhydratarmen Ernährung ist zum großen Teil auf Wasserverlust zurückzuführen.

In einer Studie ^3 wurde der Einfluss von BCAAs auf die Plasmawerte und die Glykogenkonzentration bei längerem Radfahren untersucht. Die Testpersonen fuhren mit 70% der maximalen Sauerstoffaufnahme 60 Minuten Rad und anschließend 20 Minuten bei voller Leistung. Unmittelbar vor dem Training und alle 15 Minuten während des Trainings wurden 90mg BCAAs je kg Körpergewicht verabreicht.

Das Ergebnis war nicht nur ein deutlicher Anstieg der BCAA-Konzentration in Blut und Muskulatur sondern auch ein deutlich größerer Anstieg der Alaninwerte. Die Glykogenkonzentration sank deutlich weniger als bei Personen der Placebogruppe (10% anstelle von 35%). Daraus kann man schließen, dass Alanin in der Leber zu Glukose umgewandelt worden ist, zu den arbeitenden Muskeln transportiert wurde und dort als Brennstoff zur Verfügung stand.

 

Eine BCAA-Ergänzung verhilft Bodybuildern, in Vorwettkampfzeiten dem Teufelskreis aus fettarmer Ernährung, vermehrtem Training und dem daraus resultierenden katabolen Zustand zu entkommen. Nur so kann er gleichzeitig Fett abbauen und Muskeln aufbauen.

BCAA´s und Ausdauer

Anstrengendes Ausdauertraining führt zu einer Abnahme im BCAA-Pool. Gleichzeitig führt Ausdauerbelastung zu Katabolismus im Muskel, um diese mit einem konstanten BCAA-Vorrat zu versorgen. Bei einem Ausdauerwettkampf können 10 bis 15% des Energiebedarfs von BCAAs gedeckt werden.

Eine weitere Wirkung haben BCAAs durch ihre Fähigkeit, gemeinsam mit Tryptophan im Transport über die Blut-Hirn-Schranke zu wetteifern. Tryptophan ist Vorstufe von Serotonin, das im Gehirnals „Schlafsignal“ wirkt. Ein niedriger Spiegel an anderen, neutralen Aminosäuren ermöglicht größeren Mengen Tryptophan in das Gehirn einzudringen, wodurch eine größere Menge Serotonin produziert wird. Eine Abnahme an Plasma-BCAAs während einer Ausdauerbelastung verringert das Verhältnis von BCAAs zu Tryptophan. Somit können größere Mengen Tryptophan ins Gehrin eindringen und es wird mehr Serotonin produziert.

Eine BCAA-Ergänzung vor uns insbesondere auch während einer Ausdauerbelastung kann diese Verschiebung des Verhältnisses verhindern und somit die vermehrte Produktion von Serotonin unterdrücken. Dies führt zu weniger Ermüdung und verbesserter Ausdauer.

Können BCAA´s das Training erleichtern?

Schwedische Wissenschaftler führten eine Studie ^4 durch, wobei Testpersonen die wahrgenommene Anstrengung beurteilen mussten. Die Personen mussten mit 70% ihrer maximalen Kraft Rad fahren und erhielten entweder BCAAs oder ein Placebo. Alle 10 Minuten mussten sie wahrgenommene Anstrengung und Ermüdung beurteilen. Es stellte sich heraus, dass die mit BCAAs versorgten Personen eine um 7% verminderte wahrgenommene Anstrengung hatten und gleichzeitig eine um 15% geringere Ermüdung.

Es wurden jedoch keine Unterschiede in der Trainingsleistung festgestellt. Es muss dem zu Folge noch in einer weiteren Untersuchung überprüft werden, ob Leistungszuwächse mit der geringer wahrgenommenen Anstrengung in Verbindung gebracht werden können. Doch es erscheint sinnvoll, dass höhere Leistungen erbracht werden können, wenn das Training leichter fällt.

Wirkungen von BCAA´s auf den Gehirnstoffwechsel

BCAAs haben einen Einfluss auf die Psyche. Sie werden, ähnlich wie die Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan vorbei an der Blut-Hirn-Schranke ins Gehirn eingeschleust. Dieser Mechanismus kann jedoch durch ein geändertes Konzentrationsverhältnis dieser sechs Aminosäuren untereinander, z.B. durch eine vermehrte Verstoffwechselung der BCAAs, gestört werden.

Die Folge ist ein vermehrtes Einströmen von Tryptophan und Phenylalanin, wodurch Serotonin und Tryptamin vermehrt synthetisiert werden können. Dies führt zu Ermüdung bis hin zur Bewusstlosigkeit (Coma Heptikum).

Eine Supplementierung durch BCAAs kann diesen Zustand lindern und das Gleichgewicht der Aminosäuren zueinander wieder herstellen.

 

Die Ergänzung von BCAAs im Plasma erhält das Verhältnis zwischen BCAAs und Tryptophan, wodurch weniger Serotonin gebildet wird und die Ausdauer des Sportlers verbessert wird.

Wie wirken BCAA´s auf den Fettabbau?

Als Brennstoffe sind BCAAs wichtig für die Kohlenhydratentleerung bei Athleten. Französische Wissenschaftler ^5 untersuchten wie der Fettabbau in einer kalorienbeschränkten Studie gesteigert werden kann. 25 Ringer wurden in 4 Gruppen aufgeteilt. Alle vier Gruppen erhielten eine kalorienbeschränkte Ernährung mit 28 kcal je kg Körpergewicht. Die erste Gruppe erhielt eine ausgeglichene Ernährung, die zweite gruppe ernährte sich proteinarm, die dritte Gruppe ernährte sich proteinreich und die vierte Gruppe erhielt eine zusätzliche BCAA-Ergänzung.

Es wurde festgestellt, dass die Abnahme an Körperfett bei den Personen, die die BCAA-Ergänzung erhielten am größten war.