Die Verdauung von Proteinen

Nach der Zufuhr von Protein beginnt die Verdauung zunächst im Magen mit dem Aufschluss der dreidimensionalen Struktur der Polypeptidketten durch die Magensäure. Dieser Schritt schafft die Voraussetzung für den Angriff der Proteinasen, den proteinverdauenden Enzymen des Magens. Eine solche Proteinase ist das von den Magenschleimhautzellen sezernierte Pepsin, das die Proteine zunächst in Polypeptide aufspaltet. Diese werden im Dünndarm durch weitere Proteinasen zu Oligopeptiden und schließlich zu Tri-, Dipeptiden und einzelnen Aminosäuren zerlegt. In diesem Zustand (die Kette ist nun in einzelne Glieder zerlegt) sind die Proteinbruchstücke nun bereit zur Aufnahme in die Darmschleimhaut-Zellen, von wo sie ans Blut weitergegeben werden. Jedoch werden nur einzelne Aminosäuren in die Blutbahn abgegeben, weswegen die Tri- und Dipeptide in den Mucosazellen erst durch Enzyme in einzelne Aminosäuren zerlegt werden. In der Blutbahn angelangt, stehen die Aminosäuren nun für die Muskelzellen zur Verfügung und werden nach Bedarf aufgenommen. In der Muskelzelle selber läuft nun der umgekehrte Prozess ab: Die Aminosäuren werden von Trägermolekülen (den sogenannten transfer-RNAs) übernommen und zu den Ribosomen, den zellulären Proteinsynthesemaschinen, gebracht. Dort liegt schon der Plan für das neuzubildende Protein bereit (in Form einer messenger-RNA, die von der DNA des Zellkerns stammt). Je nach Bauplan des Proteins werden jetzt die verschiedenen Aminosäuren zu einem neuen Protein zusammengefügt. Im Falle des Bodybuilders nach dem Training steht natürlich ein Muskelprotein auf dem Plan!

Nach der Zufuhr von Protein beginnt die Verdauung zunächst im Magen mit dem Aufschluss der dreidimensionalen Struktur der Polypeptidketten durch die Magensäure. Dieser Schritt schafft die Voraussetzung für den Angriff der Proteinasen, den proteinverdauenden Enzymen des Magens. Eine solche Proteinase ist das von den Magenschleimhautzellen sezernierte Pepsin, das die Proteine zunächst in Polypeptide aufspaltet. Diese werden im Dünndarm durch weitere Proteinasen zu Oligopeptiden und schließlich zu Tri-, Dipeptiden und einzelnen Aminosäuren zerlegt. In diesem Zustand (die Kette ist nun in einzelne Glieder zerlegt) sind die Proteinbruchstücke nun bereit zur Aufnahme in die Darmschleimhaut-Zellen, von wo sie ans Blut weitergegeben werden. Jedoch werden nur einzelne Aminosäuren in die Blutbahn abgegeben, weswegen die Tri- und Dipeptide in den Mucosazellen erst durch Enzyme in einzelne Aminosäuren zerlegt werden. In der Blutbahn angelangt, stehen die Aminosäuren nun für die Muskelzellen zur Verfügung und werden nach Bedarf aufgenommen. In der Muskelzelle selber läuft nun der umgekehrte Prozess ab: Die Aminosäuren werden von Trägermolekülen (den sogenannten transfer-RNAs) übernommen und zu den Ribosomen, den zellulären Proteinsynthesemaschinen, gebracht. Dort liegt schon der Plan für das neuzubildende Protein bereit (in Form einer messenger-RNA, die von der DNA des Zellkerns stammt). Je nach Bauplan des Proteins werden jetzt die verschiedenen Aminosäuren zu eionem neuen Protein zusammengefügt. Im Falle des Bodybuilders nach dem Training steht natürlich ein Muskelprotein auf dem Plan!

Stoffwechselvorgänge im Körper

Proteine werden im Körper ständig auf- und abgebaut. Diese Vorgänge nennt man Anabolismus (Aufbau) und Katabolismus (Abbau). Die Geschwindigkeit dieser beiden Stoffwechselvorgänge bestimmt, ob sich Ihre Muskelmasse erhöht oder abnimmt. Ist die anabole Rate höher, nehmen Sie an Muskelmasse zu; ist die katabole Rate höher, bauen Sie an Muskulatur ab. Da sich beide Vorgänge nur schwer gleichzeitig manipulieren lassen, sollten Sie sich darauf konzentrieren, Ihren Anabolismus so stark wie möglich zu erhöhen, wobei Ihnen Proteine eine große Hilfe sein können. An dieser Stelle sei auf die Vorteile bestimmter Proteinhydrolysate (Whey-Proteine, Whey-Peptide) für den Muskelanabolismus verwiesen. (Einzelheiten hierzu lesen Sie bitte in unserem Whey-Report nach).

Der menschliche Körper hat wenig Proteinreserven. Nur im Zwischenstoffwechsel findet man eine Aminosäurereserve von 600 – 700g, den sogenannten Aminosäurepool. Er bildet die einzige, wenn auch dynamische Proteinreserve, die dem Körper zur Verfügung steht. Da dieser relativ kleine Pool schnell erschöpft ist, ist es von entscheidender Bedeutung, den Aminosäurepool während des Trainings so gut es geht zu schützen. Zu diesem Zweck sollte man ca. 45 Minuten vor dem Training mindestens 10 – 15g verzweigtkettige Aminosäuren (BCAAs) zuführen. Auch müssen nach einem Training zum Muskelaufbau alle essentiellen Aminosäuren rechtzeitig und im richtigen Verhältnis zueinander vorliegen. Schon wenn nur eine einzige Aminosäure in einem geringeren Anteil vorliegt, sinkt die Proteinsynthese auf einen niedrigen Level ab oder kommt vollständig zum erliegen. Deshalb nimmt man unmittelbar nach dem Training ca. 20g Vollspektrum-Aminosäure-Präparate (z.B. Perfect Mass Caps) oder stark anabol wirkende Whey-Peptide ein.

Die Qualität der Nahrungsproteine

Nahrungsprotein, genauer gesagt die darin enthaltenen Aminosäuren, werden für den Aufbau von körpereigenem Eiweiß benötigt. Deshalb muss man bei der Beurteilung der Qualität der Nahrungseiweiße, auf die Menge und das Verhältnis der enthaltenen essentiellen Aminosäuren achten. Enthält ein Nahrungsprotein alle essentiellen Aminosäuren, wird es als vollständiges Protein bezeichnet. Fehlt eine essentielle Aminosäure oder kommt sie in nur sehr geringer Menge vor, bezeichnet man es als unvollständiges Protein. Fleisch und Milchproteine sind in der Regel vollständige Proteine, wohin gegen die meisten Obst- und Gemüsesorten unvollständige Proteine enthalten. In der Literatur sind vorwiegend zwei Messgrößen zur Beurteilung der Qualität von Nahrungsproteinen zu finden:

Netto-Protein-Verwertung NPU = engl. Net Protein Utilization):

Die Netto-Protein-Verwertung setzt die mit der Nahrung zugeführte Menge an Protein mit der vom Körper absorbierten Menge ins Verhältnis. Diese Größe gibt die gesamte vom Körper absorbierte Proteinmenge an, ohne zu unterscheiden, wofür es verwendet wird.

Für den Sportler ist es aber von großer Bedeutung, wieviel des aufgenommenen Proteins für den Muskelaufbau verwendet wird. Es gibt deswegen noch eine weitere, häufig zu findende Messgröße, die Biologische Wertigkeit.

 

Biologische Wertigkeit (BV = engl. Biological Value):

Die BV gibt die Menge an Körpereiweiß in Gramm an, die durch 100g des betreffenden Nahrungseiweißes aufgebaut werden kann. Vollei (mit einer biologischen Wertigkeit von 100) dient dabei als Bezugsgröße. Man kann also sagen, dass ein Sportler aus 100g Vollei-Protein 100g Muskulatur aufbauen könnte.

 

Biologische Wertigkeit  Proteine

 

Je höher die biologische Wertigkeit eines Proteins, desto weniger benötigt der Mensch davon, um seine Eiweißbilanz aufrecht erhalten zu können. Grundsätzlich ist tierisches Protein für den Menschen hochwertiger als pflanzliches Protein. Da sich die Eiweiße verschiedener Nahrungsmittel in ihrem Aminosäurespektrum gegenseitig ergänzen, kann durch die Kombination von verschiedenen Proteinquellen eine höhere biologische Wertigkeit erreicht werden, als mit einem einzelnen Nahrungsmittel allein, so dass Werte von über 100 erreicht werden können.

 

Die bisher höchste biologische Wertigkeit wird durch eine Kombination von 36% Eiprotein und und 64% Kartoffelprotein erreicht, was zu einer BV von 137 führt. Auch andere Mischungen, die im Alltag häufig kombiniert werden, haben eine hohe biologische Wertigkeit. So zum Beispiel die Kombination von Milch und Weizen, wie im Müsli (mit einer biologischen Wertigkeit von 105) und Vollei und Weizen, wie in Pfannkuchen (mit einer biologischen Wertigkeit von 118).

 

Aufgrund der Tatsache, dass mit der Kombination verschiedener Nährstoffe eine hohe biologische Wertigkeit erreicht werden  kann, ist es möglich, dem Organismus auch mit vegetarischer Ernährung genug hochwertiges Protein zuzuführen.

 

Biologische Wertigkeit kombinierter Nahrungsmittel

 

Vorkommen

Die wichtigsten Eiweißlieferanten sind Milch und Milchprodukte, mageres Fleisch, Fisch, Eier, Hülsenfrüchte, Getreide, Getreideprodukte, Kartoffeln, Reis, Teigwaren, Samen und Nüsse.

 

Proteingehalt

 

Proteinhydrolysate

Hydrolysierte Proteine entstehen durch enzymatische Spaltung von Proteinen bei der menschlichen Verdauung im Magen-Darm-Trakt. Bei dem technischen Vorgang, der dem menschlichen Verdauungsprozess (siehe oben) nachempfunden ist, werden tierische Proteine zu Peptiden und freien Aminosäuren aufgespalten. Diese Proteinhydrolysate sind als „vorverdaute“ Proteine für den Menschen leichter verdaulich und können schneller resorbiert werden als vollständige Proteine und so schneller zum Muskelaufbau zur Verfügung stehen; außerdem reduziert sich durch die Vorbehandlung mit Enzymen das Risiko, dass die Proteine eine Allergie hervorrufen. Die Produkte Whey Gold 85 oder CFM Whey Isolat  von Powerstar Food sind Beispiele solcher Hydrolysate, die sich hervorragend zur schnellen Aufsättigung der Muskelzellen mit Aminosäuren nach dem Training eignen.

Sportler und Proteinzufuhr

Schon seit jeher wurde der Proteinzufuhr in der Ernährung des Sportlers ein hoher Stellenwert eingeräumt und es hat sich in unzähligen Studien herausgestellt, dass Sportler, die sich proteinreich ernähren, leistungsfähiger sind. Eine ausreichende Versorgung mit Proteinen ist für alle Sportler, gleich welcher Leistungsstufe oder Sportart wichtig, da Proteine nicht nur körpereigenes Eiweiß aufbauen (anabole Wirkung), sondern auch verhindern, dass körpereigenes Eiweiß abgebaut wird (antikatabole Wirkung). Eine proteinreiche Ernährung fördert Konzentrations- und Koordinationsfähigkeit, allgemeine Leistungsbereitschaft und Aktivität und stärkt die körpereigene Abwehr. Da körpereigenes Eiweiß nur aufgebaut werden kann, wenn die Muskelproteinsynthese größer ist, als der Muskelproteinabbau, sollten Sportler auf eine kontinuierliche Zufuhr von hochwertigen Eiweißquellen in der Nahrung achten.

Aminosäuren und Proteine im Kraftsport und Bodybuilding

Man sagt, dass der Erfolg im Kraftsport/ Bodybuilding zu je 50% dem Training und der Ernährung zugeschrieben wird. Unter richtiger Ernährung ist hier die Zufuhr von hochwertigen Kohlenhydraten (langkettige Polysaccharide in Reis, Kartoffeln, Vollkornprodukten, Nudeln, etc.) und hochwertigen Proteinen bei geringem Fettanteil der Nahrung zu verstehen. Diese Erkenntnisse wurden durch Wissenschaftler belegt, die schon früh herausfanden, dass Krafttraining den bedarf des Körpers nach Proteinen erhöht. Fortan wurde Bodybuildern empfohlen, ihre Proteinzufuhr auf bis zu 2 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht zu erhöhen, wobei für verschiedene Sportarten unterschiedliche Bedarfsempfehlungen gegeben werden:

 

  • Schnellkraftsportler: 1,5 bis 1,7 g pro Kilogramm Körpergewicht

  • Kraftsportler: 1,5 bis 2,0 g pro Kilogramm Körpergewicht

  • Bodybuilder: 1,5 bis 2,0 g pro Kilogramm Körpergewicht

 

Die Proteinzufuhr sollte hierbei gleichmäßig über den Tag verteilt werden und immer mit Kohlenhydraten kombiniert werden, da der Körper zur Herstellung von nicht-essentiellen Aminosäuren Zwischenprodukte des Kohlenhydratmetabolismus benötigt. Ferner sollte man beachten, dass der Körper nicht mehr als 30g Proteine alle 3 Stunden verwerten kann. Nimmt man einen 100kg schweren Bodybuilder als Beispiel, der maximal 200g Protein pro Tag zuführt, sollte sie Proteinaufnahme auf 6 bis 7 Mahlzeiten à 30g verteilt werden, um eine kontinuierliche Versorgung der Muskulatur zu gewährleisten. Neuesten Erkenntnissen zufolge können verschiedene Proteinsorten den Körper auf unterschiedliche Art und Weise beeinflussen. Vergleicht man z.B. Molkeprotein mit Casein, fanden Wissenschaftler heraus, dass keine Substanz grundsätzlich überlegen für den Muskelaufbau ist. Vielmehr fördern beide Proteinformen den Masseaufbau, jedoch mit unterschiedlichen, aber synergistischen Mechanismen. So sollten Bodybuilder das stark anabol wirkende und schnell verdauliche Molkeprotein am Morgen und unmittelbar nach dem Training zu sich nehmen, während abends und an trainingsfreien Tagen Casein die eindeutig bessere Wahl ist, da Casein langsamer resorbiert wird und über Stunden den Proteinkatabolismus verhindert.

 

Proteinbedarf

 

Aminosäuren und Kraftsport

Aminosäuren, die Bausteinen der Proteine, kommt im Bodybuilding und Kraftsport eine große Bedeutung zu, da sie ähnlich den anabolen Steroiden eine erhebliche anabole Wirkung haben. Studien mit Bodybuildern machten deutlich, wie sehr eine erhöhte Aminosäurekonzentration im Blut (Hyperaminoacidämie) unmittelbar nach dem Training Massezuwächse fördern kann. Proteine und Aminosäuren sind in der Lage, unabhängig von Hormonen und sogar ohne Training ein direktes Muskelwachstum auszulösen. Durch wissenschaftliche Experimente wurde nachgewiesen, dass Aminosäuren die intrazellulären Schalter für die Proteinsynthese auf „ON“ stellen können.

Indem man Patienten mit unterschiedlichen Verletzungen Aminosäuren infundiert hat, konnte man substantielle Masseverluste verhüten und ihre Regeneration beschleunigen. Arginin, Ornithin, Lysin und Cystein sind wichtige Substanzen in der Bereitstellung von Wachstumshormonen, die Voraussetzung für den Aufbau von Muskelmasse sind. Die anabole Wirkung von Aminosäuren wurde in einer Studie ^1 der Universität von Göteborg nachgewiesen. In dieser Studie wurden acht gesunde, dreißigjährige Männer untersucht, die keine Medikamente einnahmen. Es wurden Auf- und Abbau von myofibrillären Proteinen (den Proteinen, die für die Muskelkontraktion verantwortlich sind), sowie von globulären Proteinen (alle anderen Proteine) gemessen. Anschließend wurden Aminosäuremixturen injiziert. Die Werte von Glukose, freien Fettsäuren, Milchsäure, Insulin und IGF-1 blieben unverändert, die Blutwerte der Mehrheit von Aminosäuren stiegen jedoch um mehr als 100% an. Eine Wirkung auf Fett- und Glukosestoffwechsel wurde nicht festgestellt, jedoch eine deutliche Aufnahme der Mehrzahl der Aminosäuren in Arm- und Beingewebe (überwiegend Muskelgewebe). Durch die Aminosäureinfusion wurde also die myofibriale und globuläre Proteinsynthese stimuliert, die globuläre Proteinaufspaltung wurde vermindert. Eine anabole (muskelaufbauende) Wirkung von Aminosäuren konnte somit nachgewiesen werden.

Eiweiß und Ausdauersport

Da Proteine zu ihrer Verbrennung, d.h. Zur Bereitstellung von Energie, noch mehr Sauerstoff benötigen, als Fette, stehen sie noch hinter diesen an letzter Stelle der Energielieferanten. Demzufolge sollten Ausdauersportler besser auf Kohlenhydrate und Fette als unmittelbare bzw. langfristige Energielieferanten zurückgreifen. Kommt es jedoch infolge einer intensiven Ausdauerbelastung zu einem Kohlenhydratmangel, bildet der Körper auch aus Aminosäuren Glucose (in der sogenannten Gloconeogenese), so dass Aminosäuren bzw. Proteine zugeführt werden müssen, damit der Körper nicht seine eigenen Muskeln „auffrisst“. Weiterhin kommt es bei Trainingsbelastungen zu strukturellen Veränderungen an den Zellmembranen, d.h. kleinsten Verletzungen und allgemeinem Verschleiß der Muskelfasern. In der Folge werden Hormone und Enzyme inaktiviert, für deren Wiederherstellung wiederum Proteine benötigt werden. Im Belastungsstoffwechsel haben also auch Ausdauersportler einen erhöhten Eiweißverbrauch und einen gesteigerten Proteinbedarf in der Regenerationsphase. Für Ausdauersportler wird folgende Bedarfsempfehlung gegeben:

1,2 bis 1,5 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht.

Fettabbau, Abnehmen und Protein

Ein hoher Eiweißanteil in der Nahrung kurbelt nicht nur den Aufbau von Eiweißstrukturen an, sondern er unterstützt gleichzeitig den Abbau von Fett, da der Stoffwechsel angeregt und das Appetitverhalten geregelt wird. Einige Aminosäuren, wie zum Beispiel Phenylalanin und L-Tyrosin werden im Gehirn in die Neurotransmitter Dopamin und Noradrenalin umgewandelt. Diese Umwandlung wirkt sich auf den Appetit aus. Da bei den meisten Diätwilligen der Heißhunger ein größeres Problem darstellt, als der eigentliche Hunger selbst, hilft diese Wirkung der Proteine beim Abnehmen. Der Neurotransmitter Noradrenalin hilft auf zweierlei Weise beim Abnehmen. Zum einen bewirkt Noradrenalin ein allgemein gesteigertes Wohlbefinden und eine erhöhte Resistenz gegen Stress. Zum anderen stimuliert es die Produktion des Hormons Cholecystokinin (CCK). Die Ausschüttung dieses Hormons signalisiert dem Gehirn, dass der Magen voll ist und keine weitere Nahrung benötigt wird.

Aminosäure DL-Phenylalanin als Schmerzmittel

Die essentielle Aminosäure DL-Phenylalanin ist eine Mischung, die zu gleichen Teilen aus synthetischem und natürlichem Phenylalanin (L-Form) besteht. DL-Phenylalanin aktiviert, verstärkt und verlängert die körpereigene schmerzstillende Wirkung bei Verletzung, Unfall und Krankheit. Viele Menschen, die auf die herkömmlichen Schmerzmittel nicht reagieren, reagieren auf die Behandlung mit Aminosäuren. Bestimmte Enzymsysteme im Körper zerstören ständig Endorphine, die körpereigenen Glückshormone. Die Aminosäure DL-Phenylalanin behindert die Arbeit dieser Enzyme, so dass die Endorphine ungehindert ihre Arbeit übernehmen können. Die schmerzstillenden Aminosäuren können bei stechenden Schmerzen, Arthritis, Schmerzen im unteren Rückenbereich, Migräne, Bein-und Muskelkrämpfen, Schmerzen nach Operationen und Neuralgien zum Einsatz kommen. Diese Art der Schmerzbekämpfung ist eine Alternative zur Einnahme von herkömmlichen Schmerzmitteln, da ein körpereigenes System ausgenutzt wird, statt eines Medikamentes, das eventuell Nebenwirkungen mit sich bringt.

Einsatz von Aminosäuren bei Depressionen

Ärzte unterscheiden zwei Formen von Depressionen. Reaktive Depressionen werden durch äußere Umstände wie zum Beispiel dem Verlust von nahestehenden Personen oder dem Arbeitsplatz verursacht; die andere Formendogene Depressionen entstehen durch ein Ungleichgewicht verschiedener Stoffe (sogenannte Neurotransmitter, wie Serotonin und Dopamin) im Gehirn. In der Therapie endogener Depressionen hat sich bei vielen Personen der Einsatz von Aminosäuren bewährt. Die Aminosäuren regen die Produktion von Norepinephrin, Epinephrin und Dopamin an. Durch die Ausschüttung dieser Stoffe verbessert sich die Stimmung und positive Gefühle Lebensfreude und Ambitionen werden verbessert. Die Aminosäure Tryptophan unterstützt im Gehirn die Entstehung des Neurotransmitters Serotonin. Serotonin kann Stress und Stimmungsschwankungen ausgleichen und ist für einen natürlichen Tagesrhythmus verantwortlich.

Auswirkungen von Aminosäuren auf die Genesung von Kranken

Unvollständige Verdauung, Absorption und Assimilation der Nahrung kann die Resistenz gegen Krankheiten herabsetzen und im Falle einer Krankheit oder Verletzung die Rekonvaleszenz verlängern. Die Einnahme von vorverdautem Protein in Form von Aminosäuren oder Proteinhydrolysaten gemeinsam mit Vitaminen und Mineralien, kann helfen, die Produktion von Verdauungsenzymen und Hormonen zu stimulieren und Appetit und Verdauung wieder herzustellen. Geregelter Appetit und Verdauung sind Grundvoraussetzung um sich von bestehenden Krankheitszuständen erholen zu können.