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Die richtige Proteinzufuhr ist wichtig – nicht nur für Sportler
Im letzten Monat (Februar 2016) habe ich im Beitrag Live Strong and Prosper über die Bedeutung des Erhalts der Muskulatur und der Muskelkraft für das gesunde Altern geschrieben. Dabei ging es auch um den Einfluss von mit der Nahrung aufgenommenem Protein für den Muskelerhalt. Um das Thema zu ergänzen, soll es in diesem Blog um die Bedeutung von Protein für Sportler, genauer Ausdauersportler und die allgemeine Gesundheit gehen.
Beginnen möchte ich ganz am Anfang, dort, wo für viele bereits die ersten Missverständnisse beim Thema Protein entstehen. Nämlich, was ist eigentlich ein Protein oder umgangssprachlich Eiweiss und was passiert damit im Körper?
Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaut
Ein Protein ist ein Makromolekül, dass aus verschiedenen Aminosäuren aufgebaut ist. Eine Verbindung zwischen Aminosäuren wird Peptidbindung genannt, das Produkt der chemischen Reaktion von Aminosäuren ist ein Peptid. Nach Anzahl der Aminosäuren in der Peptidkette unterscheidet man Oligopeptide (bis 10 Aminosäuren), Polypeptide (mehr als 10 Aminosäuren) und Makropeptide (über 100 Aminosäuren). Längere Peptidketten (ab ca. 50 Aminosäuren) können durch Faltung dreidimensionale Strukturen einnehmen und werden dann Proteine genannt. Von dieser dreidimensionalen Struktur ist in der Regel die biologische Aktivität von Proteinen abhängig. Die Funktionen dieser biologisch aktiven Proteine reichen vom Baustein in den Zellen unterschiedlicher Gewebetypen (z. B. Haut, Haare oder Spinnenfäden) über Toxine einiger Giftschlangen, Mikroorganismen und Spinnentiere, Enzyme (Katalysatoren für spezifische chemische Prozesse), Transportmoleküle bis hin zu Hormonen und einigen mehr. In der Muskulatur sind Proteine als Myosin und Aktin die entscheidenden motorischen Einheiten.
Es gibt essentielle und nicht-essentielle Aminosäuren
Unser Metabolismus spaltet mit der Nahrung aufgenommenes Protein in seine Bausteine, die Aminosäuren. Diesem katabolen Stoffwechsel steht der anabole Stoffwechsel gegenüber, der die Aminosäuren wiederum in die vom Organismus benötigten Peptide und damit letztlich Proteine, zusammenfügt. Für diesen Proteinsynthese genannten Prozess benötigen wir Menschen 21 proteinogene (d. h. proteinaufbauende) Aminosäuren. Von diesen 21 proteinogenen Aminosäuren kann der anabole Stoffwechsel eines erwachsenen und gesunden Menschens 12 selbst synthetisieren. Die anderen 9 sind essentiell, d. h. diese 9 Aminosäuren (Leucin, Isoleucin, Valin, Lysin, Threonin, Tryptophan, Methionin, Phenylalanin und Histidin, für Kinder gilt noch zusätzlich Arginin als essentiell) müssen zwingend mit der Nahrung zugeführt werden. Nachzulesen ist das im WHO Technical Report Series 935 Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition.
Der Anteil essentieller Aminosäuren im Protein bestimmt die Qualität
Auf diesen Report beziehen sich auch in der Regel alle, die von der Qualität von Proteinen sprechen. Was hat es mit dieser Qualität auf sich? Die von der WHO publizierte Messgrösse ist der Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score (PDCAAS). Zur Berechnung dieses Werts für ein Nahrungsmittel wird die Verfügbarkeit der essentiellen Aminosäuren in diesem Nahrungsmittel in Relation zur empfohlenen Menge gesetzt und dann ggf. auf einen Maximalwert von 1 (entspricht 100%) gekürzt.
Enthält ein Nahrungsmittel z. B. 8 der 9 essentiellen Aminosäuren in den empfohlenen Mengen, aber eine überhaupt nicht, dann ist der Wert des PDCAAS für dieses Nahrungsmittel 0. Werden alle empfohlenen Mengen für alle 9 Aminosäuren erreicht ist der Wert 1. Werte grösser 1 werden für den PDCAAS nicht angegeben. Die Überlegung dahinter ist, dass es darum geht, die empfohlenen Mengen zu erreichen, nicht mehr. Nahrungsmittel mit einem PDCAAS-Wert von 1 werden als komplette oder vollständige Proteinquellen bezeichnet, da sie den kompletten Bedarf an essentiellen Aminosäuren decken. Nahrungsmittel mit Werten kleiner 1 sind unvollständige Proteinquellen, da hier der Bedarf einer oder mehrerer essentieller Aminosäuren nicht vollständig gedeckt wird.
Die Menge an Nahrungsprotein spielt eine wichtige Rolle beim Körpergewicht
Gegenwärtig werden 0.8 g / kg Körpergewicht / Tag empfohlen (recommended dietary allowance, RDA, für den deutschsprachigen Raum von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung herausgegeben als sogenannte D-A-CH-Referenzwerte). Dass dieser Wert infrage gestellt wird, habe ich bereits in meinem Beitrag Live Strong and Proper diskutiert.
Der Review Dietary protein – its role in satiety, energetics, weight loss and health, erschienen 2012 in British Journal of Nutrition, kommt zu dem Schluss, dass Proteine eine Schlüsselfunktion für die Körperzusammensetzung einnehmen. Erhöhte Proteinmengen in der Nahrung verbessern demnach das Sättigungsgefühl, trotz einer negativen Energiebilanz (geringere Aufnahme in kcal als Verbrauch). Bei Werten von 1.2 g / kg Körpergewicht / Tag (also 50% über dem RDA!) kann laut diesem Review der Körperfettanteil gesenkt, der Anteil fettfreier Muskelmasse erhöht und damit der Grundumsatz gehalten werden. Letzteres ist für Personen wichtig, die aufgrund einer negativen Energiebilanz abnehmen wollen und dabei ein Herunterfahren des Grundumsatzes vermeiden sollten.
Die Autoren diskutieren auch mögliche Gesundheitsrisiken, die mit einer solchen Erhöhung der Proteinzufuhr einhergehen können. Je nach Krankenvorgeschichte kann es durch zuviel Protein in der Nahrung z. B. zu Nierenfehlfunktionen kommen. Für gesunde Individuen schliessen sie für die genannten Mengen aber eine Schädigung aus. Das entspricht auch den Angaben der Deutschen Gesellschaft für Ernährung, die für Proteine als oberste tolerable Grenze einen Wert von 2.0 g / kg Körpergewicht / Tag sieht.
Es gibt einen richtigen Zeitpunkt für die Proteinaufnahme
Die Autoren von Post-Exercise Dietary Protein Strategies to Maximize Skeletal Muscle Repair and Remodeling in Masters Endurance Athletes: A Review, erschienen 2015 in International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, haben sich mit der Proteinmenge, der Proteinqualität und dem Zeitpunkt der Proteinaufnahme auseinandergesetzt. Dabei haben sie sogenannte Master (je nach Definition Personen über 40, manchmal auch über 35 Jahren) mit jüngeren Athleten aus dem Ausdauerbereich verglichen. Zunächst kommen die Autoren zu dem Schluss, dass Masters in Folge eines Trainingsreizes eine geringere Muskelproteinsynthese aufweisen. Das bedeutet, bei gleichem Trainingsstand erholen sich ältere Sportler langsamer als Junge. Die nach dem Training einsetzende Muskelreparatur bzw. der Muskelaufbau erfolgt in geringerem Umfang.
Eine Schlüsselrolle im Signalweg der Muskelproteinsynthese spielt die Aminosäure Leucin. Höhere Dosen an Leucin, direkt nach dem Training, erhöhen die Muskelproteinsynthese und machen diese Aminosäure damit zu einem potenten anabolen Stimulator. Demnach kann die akute Muskelproteinsynthese bei Masters durch eine Proteingabe mit 5 g Leucin im gleichen Umfang erhöht werden wie bei jüngeren Athleten durch Proteingaben mit 3 g Leucin.
Um die Muskelproteinsynthese ideal zu unterstützen, ist eine entsprechende Proteinzufuhr nach dem Training notwendig. Das Training selbst setzt den Reiz zum Muskelaufbau bzw. zur Muskelreparatur und damit zur Adaption an die abgerufene sportliche Leistung. Das Protein unterstützt diese Prozesse durch die Verfügbarkeit der Bausteine (die Aminosäuren). Das Leucin als Schlüsselmolekül stimuliert den gesamten anabolen Ablauf.
Molke- und Sojaprotein sind gute komplette Proteinquellen
Auch in Beyond muscle hypertrophy: why dietary protein is important for endurance athletes, erschienen 2014 in Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, ziehen die Autoren den Schluss, dass Leucin wichitig für die Proteinsynthese ist. Die Empfehlung ist, in möglichst gleichen Abständen über den Tag verteilt (etwa alle 2 – 3 Stunden) und unmittelbar nach dem Training ca. 20 g Protein zu sich zu nehmen. Ideal scheint Molkeprotein zu sein, das einen hohen Anteil an Leucin mitbringt. Für Veganer bietet sich Sojaprotein an. Da Protein auf Basis von Casein schwerer verdaubar ist, ist es nicht zu empfehlen.
Natürlich gibt es aber auch andere Proteinquellen, man muss nicht auf Proteinshakes aus Molke- oder Sojapulver zurückgreifen. Wer echtes Essen bevorzugt, kann z. B. mit einem Quinoa-Salat punkten. Quinoa ist in gekochter Form eine bessere Proteinquelle als Casein, hat einen hohen Anteil an Leucin (Quinoa – A Review, erschienen 2009 in Czech Journal of Food Sciences) und schmeckt je nach Variation im Essen einfach besser als Proteinshakes. Auch Smoothies können leckere Alternativen sein und ggf. mit Proteinpulver aus Molke, Soja, aber auch Chlorella oder Spirulina angereichert werden. Denn auch die Grünalgen sind gute Proteinquellen.
Wie so oft in Sport und Ernährung gibt es nicht die eine Empfehlung für alle. Jeder muss selbst herausfinden, was schmeckt und zu einem passt. Unabhängig davon sollte aber jeder aktive Mensch auf die ausreichende Proteinversorgung und insbesondere die richtige Leucinzufuhr achten.