train | Jetzt mal Klartext, BCAAs!

Wer im Bereich Krafttraining unterwegs ist, seine Ernährung eventuell sogar dementsprechend wählt, trifft früher oder später auf verzweigte Aminosäuren (branched chain amino acids, kurz BCAAs). Habt ihr Euch auch schon mal gefragt, was eigentlich genau dahinter steckt? Falls ja – weiterlesen, denn heute erfahrt ihr alles über den Zusammenhang zwischen BCAAs und (Kraft-)Training.

Von den 20 sogenannten biogenen Aminosäuren, die unserem Körper für den Aufbau von Proteinen zu Verfügung stehen, gibt es drei – Leucin, Isoleucin und Valin – die unter die Kategorie verzweigte Aminosäuren fallen. Der Name gründet auf der Tatsache, dass alle Aminosäuren zwar das gleiche Grundgerüst haben, jedoch eine spezifische Seitenkette aufweisen. Diese ist jeweils unterschiedlich angelegt und führt so zur Unterscheidbarkeit der einzelnen Aminosäuren.

Im Fall der verzeigten Aminosäuren ist nun eben diese variable Seitenkette, wie der Name schon nahelegt „verzweigt“. Doch warum fallen ausgerechnet diese drei Aminosäuren immer wieder im Zusammenhang mit Krafttraining und Muskelaufbau?

Leucin, Isoleucin und Valin sind für unseren Körper essentiell, d.h. er kann sie nicht selbst herstellen und ist daher auf die Zufuhr über die Nahrung angewiesen. Oft bekommt man auf diversen Fitnessaccounts, von Trainern und in Fitnessstudios die Empfehlung BCAAs zu substituieren, um den Muskelaufbau und den Muskelerhalt zu garantieren.

Interessant sind in diesem Zusammenhang folgende Zahlen: der Markt für proteinbasierte Nahrungsergänzungsmittel soll bis zum Jahr 2022 auf ein Volumen von nahezu 58,5 Milliarden US Dollar anwachsen. Kein Wunder – substituieren doch viele Profisportler, aber auch ganz normale Fitnessstudiobesucher BCAAs. It must be a thing, though… Aber was ist die physiologische Grundlage hierfür, ist es wirklich sinnvoll und bringt es überhaupt etwas? Nicht zuletzt, weil ich selbst viel Kraft- und Ausdauertraining betreibe, schwirren auch mir solche Fragen immer wieder durch den Kopf.

Wann immer man sich mit diesem Thema auseinandersetzt, habe ich die Erfahrung gemacht: frag‘ 10 Menschen und du erhältst 10 verschiedene Antworten. Der eine sagt dies, der andere das und am Ende ist man nicht wirklich schlauer als zuvor. Also bleibt einem nichts anderes übrig, als selbst auf Spurensuche zu gehen: lesenlesenlesen, befragen von Experten und das Ausgraben meiner biochemischen Grundausbildung hat mir so einige Fragen beantworten können, die eventuell auch für Euch von Interesse sein könnten. Also los gehts: jetzt mal Klartext, BCAAs!

Welche biologischen und biochemischen Aufgaben haben BCAAs?

• Einer der zentralen Stoffwechselwege unserer Energiegewinnung ist der Citratzyklus. In diesem Stoffwechselkreis werden für den Körper nutzbare Zwischenprodukte, sowie Energiebausteine generiert. BCAAs sind hierbei wichtige Vorläufer, die zu Zwischenprodukten des Citratzyklus umgewandelt werden und so in den Zyklus eingeschleust werden, um diesen am laufen zu halten. Sie dienen also über mehrere Ecken der Energiegewinnung: wann immer wir trainieren, veranlassen unsere Muskeln als Reaktion auf Belastung den Abbau der BCAAs [1].
• Abgesehen von der Energiegewinnung sind BCAAs Bausteine für strukturelle und kontraktile Proteine (wie sie z.B. in der Muskulatur zu finden sind) [2].
• BCAAs fungieren als Signalstoffe [3]. Leucin im besonderen aktiviert einen speziellen molekularen Signalweg (mTOR = mammalian target of rapamycin) [4, 5], der die Biosynthese von Muskelproteinen vorantreibt [6, 7, 8].
• Diverse Studien legen außerdem nahe, dass BCAAs die Biogenese/Entstehung von Mitochondrien (Kraftwerke unserer Zellen) steigern und als Radikalfänger fungieren indem sie reaktive Sauerstoffspezies abfangen [9, 10]. So dienen BCAAs möglicherweise nicht nur dem Energiestoffwechsel, sondern auch dem Schutz unserer Muskulatur [11].

Wie passen Krafttraining und BCAAs zusammen?

Dazu muss man zwei Aspekte kennen:

1. Die meisten Aminosäuren werden in der Leber verstoffwechselt. BCAAs jedoch stellen eine Ausnahme dar, denn sie werden bevorzugt in unserer Muskulatur abgebaut [12].

2. Intensives und kraftzehrendes Training steht im Zusammenhang mit einer Schädigung der Muskulatur.

Irgendein gewitzter Wissenschaftler hat sich also diese beiden Fakten vor Augen geführt und schlau gefolgert: die Supplementierung mit BCAAs über die Nahrung könnte dann ja theoretisch die durch intensives Krafttraining induzierte Schädigung der Muskulatur, sowie die damit verbundenen Konsequenzen eindämmen.

Sport ist also doch Mord?! Was es mit der Muskelschädigung und dem Training auf sich hat

Vorweg: nein, Sport ist kein Mord^^ Wer ausgeglichen trainiert und auch der Regeneration einen Platz in der Trainingsroutine einräumt, wird am Ende des Tages eher vom Sport profitieren, als dass es schädlich ist. Dennoch können Muskeln beim Sport geschädigt werden, man spricht in diesem Kontext von exercise-induced muscle damage (EIMD). Ursächlich für das EIMD sind vor allem mechanische Belastungen [13, 14] und daraus resultierende entzündliche Prozesse [15]. Mit diesen Informationen im Hinterkopf, war es nicht schwer den Bogen weiter zu spannen: könnte man die strukturellen und metabolischen Veränderungen infolge eines EIMD [16, 17] eventuell verlangsamen oder sogar aufhalten, wenn man denn nur genügend BCAAs liefern würde? Diese könnten theoretisch den Muskelabbau verhindern und durch ihre Radikalfänger-Eigenschaften, die schädigenden Einflüsse reaktiver Sauerstoffspezies minimieren.

Aber damit noch nicht genug der Überlegungen, gehen wir einen Schritt weiter: BCAAs und allen voran Leucin werden ein anabolischer Effekt nachgesagt [2, 18]. Somit könnten BCAAs aktiv Reparaturprozesse in den proteinhaltigen Teilen der durch EIMD strukturell veränderten Muskulatur anschieben.

Was sich hier alles so wunderbar einfach und biochemisch durchaus logisch nachvollziehbar darstellt, hat leider einen entscheidenden Haken – bildgebende Untersuchungen konnten diese Zusammenhänge bis dato nie nachweisen… fischen wir also weiter im Trüben über die Zusammenhänge und Wirkungen von BCAAs auf den Muskelaufbau und den Muskelschutz? Nicht ganz, denn aktuell befasst sich eine vergleichende Studie mit Fragen zu genau diesem Thema:

BCAAs und Muskelschädigung

Ende September wurde in Nutrients ein Review publiziert [19], das sich zum Ziel gesetzt hat, objektiv zu untersuchen wie sich die Supplementierung mit BCAAs auf indirekte Biomarker der Muskelschädigung auswirken. Diese Biomarker können z.B. ganz klassisch ein Muskelkater sein, aber auch Veränderungen der Muskelfunktion (Kraftverlust) oder bestimmte Blutwerte wie Creatinkinase, Lactatdehydrogenase und Myoglobin sein.

Sehr interessant war übrigens das Setup dieser vergleichenden Studie. Aus den letzten 20 Jahren haben die Autoren insgesamt 2126 Einträge in diversen Literaturdatenbanken zum Thema BCAAs und Muskelschädigung gesammelt. Letztendlich eingeschlossen wurden davon aber nur 11 Publikationen, also gerade mal 0,5% der initial gefundenen Einträge. Dies lag vor allem daran, dass ausschließlich Studien berücksichtigt wurden, die eine gewisse Qualitiät hatten, die eine statistische Signifikanz aufwiesen, die das zuvor festgelegte Studiendesign erfüllten etc.. Von der Auswertung ausgeschlossen wurden zudem alle Studien, die keine entsprechenden Kontrollgruppen ohne BCAA Supplementation untersuchten, die Studie nicht verblindeten oder randomisierten und Studien, die keinerlei Angaben zum Thema Sponsoring und Fördermittel machten. Alles in allem wurden also harsche Kriterien angelegt, sodass die Ergebnisse dieser vergleichenden Studie durchaus gewisse Relevanz und Glaubwürdigkeit haben sollten.

Folgende Beobahtungen konnten die Autoren aus ihren Untersuchungen ableiten:

• Die Anzahl der Studien, die einen positiven Effekt zeigten, hielten sich die Waage mit den Studien, die überhaupt keinen Effekt durch eine BCAA Supplementation zeigten.
• Positive Effekte einer BCAA Zufuhr wurden vor allem von den Studien berichtet, die aus Sicht der Autoren eine eher niedrige Studienqualität aufwiesen. Studien hoher Qualität konnten bis auf eine Ausnahme [20], keine signifikanten Effekte nachweisen, die für eine BCAA Supplementation sprechen würden.
• Machte man Abstriche in der Qualität der Studie und berücksichtigte Studien mit einem positiven bis neutralen Studienranking, konnten positive Effekte einer BCAA Supplementation vor allem dann nachgewiesen werden, wenn die tägliche BCAA Aufnahme:

mehr als 200mg BCAAs pro kg Körpergewicht pro Tag betrug,

die Einnahme mehrmals täglich erfolgte und

die Supplementierungsphase besonders lang war (> 10 Tage) bzw. dauerhaft beibehalten wurde.

Alles in allem widerlegt diese Analyse weder den Nutzen von BCAAs, noch kommt sie zu einem eindeutig positiven Schluss. Vielmehr legen die Autoren nahe, dass BCAAs durchaus sinnvoll sein können, dazu muss jedoch die Schädigung der Muskulatur niedrig bis moderat ausfallen und die BCAA Supplementierung dauerhaft in hoher Dosierung betrieben werden. Ist der Schaden an der Muskulatur jedoch zu hoch, scheinen selbst hohe BCAA Konzentrationen dies nicht meht kompensieren zu können.

Eine große Schwäche der untersuchten Studien liegt laut Angaben der Autoren vor allem darin, dass die Ermittlung der Muskelschädigung anhand von Biomarkern starken Schwankungen unterliegt. Sinnvoller wäre vermutlich die Verwendung bildgebender Methoden wie Magnetresonanz-Scans, Muskelbiopsien oder Ultraschalluntersuchungen – alles nicht ganz günstige Methoden und daher der naheliegenste Grund, weshalb das bisher keiner in dieser Art untersucht hat.

Take home message

In Anbetracht der kürzlich publizierten vergleichenden Studie schlussfolgern die Autoren, dass es keinen Hinweis positiver Effekte von BCAAs auf die Prävention und Regeneration von Muskelschäden gibt. Dennoch betonen sie, dass unter bestimmten Vorraussetzungen eine BCAA Supplementierung die Auswirkungen trainingsbedingter Muskelschäden eingrenzen kann.

Ja gut – wissen wir nun endlich mehr oder bleibt die Frage nach dem Sinn und Nutzen von BCAAs im Sport weiterhin offen?! Mir gab der Physiotherapeut und Sportler Flo von www.dies-leben.de letztens folgenden Rat: im Hobbysport erfordert es keine Supplementierung mit BCAAs, das sei höchstens etwas für Bodybuilder mit hohen und intensiven Trainingsumfängen. Hobbysportler, die zudem noch auf ihre Ernährung achten, brauchen demnach keine zusätzliche Zufuhr von BCAAs.

Vermutlich bleibt es auch hier letztendlich eingene Ermessenssache, ob man sich mit dieser Art von Supplementen wohl/besser fühlt. Supplemente können im Sport durchaus Sinn machen, ob es aber ausgerechnet BCAAs sein müssen, bleibt fraglich. Zum Thema Supplemente gibt es von Flo und Sabrina übrigens einen hilfreichen Artikel, der mir den Anstoß gab, BCAAs den Laufpass zu geben und stattdessen über eine „Supplementierungs-Kur“ mit Vitamin B12 nachzudenken. Wen es interessieren sollte, wie und warum Vitamin B12 die phsychische und physische Leistungsfähigkeit steigern kann, darf mir gerne einen Kommentar hinterlassen – nach Abschluss meiner B12 Kur würde sich ein Artikel dieser Art sicher anbieten.

Literaturangaben

[1] Shimomura et al., Effects of squat exercise and branched-chain amino acid supplementation on plasma free amino acid concentrations in young women. J. Nutr. Sci. Vitaminol. (Tokyo) 2009, 55, 288–291.

[2] Matthews, Observations of branched-chain amino acid administration in  humans. J. Nutr. 2005, 135, 1580S–1584S.

[3] Mattick et al., Branched-chain amino acid supplementation: Impact on signaling and relevance to critical illness. Wiley Interdiscip. Rev. Syst. Biol. Med 2013, 5, 449–460.

[4] Blomstrand et al., Branched-chain amino acids activate key enzymes in protein synthesis after physical exercise. J. Nutr. 2006, 136, 269S–273S.

[5] Kimball et al., Signaling pathways and molecular mechanisms through which branched-chain amino acids mediate translational control of protein synthesis. J. Nutr. 2006, 136, 227S–231S.

[6] Norton and Layman, Leucine regulates translation initiation of protein synthesis in skeletal muscle after exercise. J. Nutr. 2006, 136, 533S–537S.

[7] Dreyer et al., Leucine-enriched essential amino acid and carbohydrate ingestion following resistance exercise enhances mtor signaling and protein synthesis in human muscle. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2008, 294, E392–E400.

[8] Wang and Proud, The mtor pathway in the control of protein synthesis. Physiology (Bethesda) 2006, 21, 362–369.

[9] Valerio et al., Branched-chain amino acids, mitochondrial biogenesis, and healthspan: An evolutionary perspective. Aging 2011, 3, 464–478.

[10] D’Antona et al., Branched-chain amino acid supplementation promotes survival and supports cardiac and skeletal muscle mitochondrial biogenesis in middle-aged mice. Cell Metab. 2010, 12, 362–372.

[11] Tatpati et al., The effect of branched chain amino acids on skeletal muscle  mitochondrial function in young and elderly adults. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2010, 95, 894–902.

[12] Harper et al., Branched-chain amino acid metabolism. Annu. Rev. Nutr. 1984, 4, 409–454.

[13] Clarkson and Hubal, Exercise-induced muscle damage in humans. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 2002, 81, S52–S69.

[14] Lieber and Friden, Muscle damage is not a function of muscle force but active muscle strain. J. Appl. Physiol. 1993, 74, 520–526.

[15] Armstrong, Mechanisms of exercise-induced delayed onset muscular soreness: A brief review. Med. Sci. Sports Exerc. 1984, 16, 529–538.

[16] Fouré et al., Heterogeneity of muscle damage induced by electrostimulation: Amultimodalmri study. Med. Sci. Sports Exerc. 2015, 47, 166–175.

[17] Fouré et al., Impaired mitochondrial function and reduced energy cost as a result of muscle damage. Med. Sci. Sports Exerc. 2015, 47, 1135–1144.

[18] Nair et al., Leucine as a regulator of whole body and skeletal muscle protein metabolism in humans. Am. J. Physiol. 1992, 263, E928–E934.

[19] Fouré and Bendahan, Is Branched-Chain Amino Acids Supplementation an Efficient Nutritional Strategy to Alleviate Skeletal Muscle Damage? A Systematic Review. Nutrients. 2017 Sep 21;9(10).

[20] Howatson et al., Exercise-induced muscle damage is reduced in resistance-trained males by branched chain amino acids: A randomized, double-blind, placebo controlled study. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2012, 9, 20.

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