Nahrungs ergänzung für Ausdauersportler – Teil 2 – Leistungs verbessernde Mittel (ergogene Substanzen) – Dr. Dr. med. Lutz Aderhold

Leistungsverbessernde Mittel (ergogene Substanzen)

Auf dem Markt finden sich eine ganze Reihe potentiell leistungsverbessernder Mittel (ergogene Substanzen). Evidenzbasierte Daten für einen positiven Effekt liegen für Koffein und Nitrat vor. Auf die Bedeutung der Kohlenhydratzufuhr soll in diesem Beitrag nicht eingegangen werden.

Koffein

Koffein ist ein Alkaloid aus der Stoffgruppe der Xanthine, gehört zu den psychoaktiven Substanzen aus der Stoffgruppe der Stimulanzien und ist weltweit die am häufigsten konsumierte pharmakologisch aktive Substanz. In reiner Form ist es ein weißes Pulver mit bitterem Geschmack. Koffein ist der anregend wirkende Bestandteil von Genussmitteln wie Kaffee, Tee, Cola, Mate, Guarana, Energy-Drinks und Kakao. Koffein aus Kaffee ist an einen Komplex gebunden, der nach dem Kontakt mit der Magensäure sofort Koffein freisetzt und damit schnell wirkt. Koffein aus Tee ist an Polyphenole gebunden, die erst im Dünndarm das Koffein freisetzen. Die Wirkung tritt damit später ein, hält aber auch länger an.

Eine Hauptwirkung des Koffeins besteht in der Hemmung des Adenosinrezeptors. Adenosin übt im Gehirn an bestimmten Rezeptoren ein hemmendes Feedback-Signal auf Nervenzellen aus, das von Koffein teilweise blockiert wird. Auf demselben Mechanismus beruht die schmerzlindernde Wirkung des Koffeins, denn Adenosin aktiviert schmerzsensorische Nerven. Eine teilweise Blockade des Rezeptors durch Koffein lindert die Schmerzen. Anwendung findet dieses Prinzip in Kombinationsschmerzmitteln mit Acetylsalicylsäure und Paracetamol. Die Wirkstärke erhöht sich um den Faktor 1,3 bis 1,7, sodass die Dosis entsprechend reduziert werden kann. Als weitere Wirkung erhöht Koffein die Konzentration von c-AMP (cyklisches Adenosinmonophoshat), einem wichtigen Regulator des Energiestoffwechsels, in der Zelle.

Koffein hat eine physische und eine mental-psychische Wirkkomponente. In niedrigen Dosen wirkt Koffein psychisch anregend, es drängt Müdigkeit und Abgeschlagenheit zurück, steigert Antrieb sowie Konzentration und hebt die Stimmung. Auch das Langzeitgedächtnis soll verbessert werden. Die wesentlichen pharmakologischen Wirkungen von Koffein sind

• Anregung des Zentralnervensystems,

• Steigerung der Kontraktionskraft des Herzens,

• Erhöhung der Herzfrequenz,

• Bronchodilatation,

• schwach diuretische Wirkung,

• Verengung der Gefäße im Gehirn und Gefäßerweiterung in der Peripherie,

• geringe Blutdruckerhöhung,

• Anregung der Darmperistaltik sowie

• Förderung der Glykogenolyse und Lipolyse.

Üblicherweise wird Koffein nicht als Droge wahrgenommen, tatsächlich können aber ntzugssymptome entstehen, wenn man nach einem mäßigen aber regelmäßigen Konsum plötzlich mit dem Konsum aufhört. Am häufigsten werden Kopfschmerzen, Energieverlust, Erschöpfung, Schläfrigkeit, herabgesetzte Zufriedenheit, depressive Verstimmung, Konzentrationsstörungen und Reizbarkeit beschrieben. Entzugssymptome treten meist 12 bis 24 h nach dem letzten Koffeinkonsum auf. Sie sind in den ersten ein bis zwei Tagen am stärksten und verschwinden nach 2 – 9 Tagen. Wird über längere Zeit Koffein aufgenommen, kann es zu einer Toleranzentwicklung kommen, indem mehr Adenosin-Rezeptoren ausgebildet werden. Die Wirkung des Koffeins wird dadurch eingeschränkt. Eine Koffeinzufuhr von 3-6 mg/kg Körpergewicht gilt als sicher. Die Resorption von Koffein über den Magen-Darm-Trakt erfolgt rasch, mit maximaler Plasmakonzentration nach 15 – 20 min. Die biologische Halbwertszeit von Koffein im Plasma beträgt 2,5 – 4,5 h.

Die Einnahme von Koffein unterliegt seit 2004 nicht mehr den Anti-Dopingregeln. Die Welt Anti-Doping Agentur (WADA) hat Koffein von der Dopingliste genommen. Koffein wird zu den ergogenen Substanzen gerechnet, weil es die sportliche Leistungsfähigkeit nachweisbar erhöht. Die Leistungsverbesserung liegt bei durchschnittlich 3,2 – 4,3 %. Von Elite-Athleten wird Koffein häufig im Wettkampf eingesetzt.

Die stimulierende Wirkung des Koffeins führt zu einer Verbesserung von Antrieb, Reaktions- und Konzentrationsfähigkeit durch Aktivierung des Zentralnervensystems und des sympathischen Nervensystems. Verbunden damit ist eine erhöhte Konzentration der Interleukine (Botenstoffe des Immunsystems) und verstärkte antientzündliche Reaktion ohne Einfluss auf den durch die Belastung entstandenen oxidativen Stress. Die Telomerlänge der Zellen wir durch Koffein positiv beeinflusst. 2016).

Es wird angenommen, dass Koffein die Konzentration von Überträgerstoffen im Gehirn (Serotonin, Dopamin, Acetylcholin) erhöht und dadurch die Aktivität von Motoneuronen steigert. Dies macht sich vor allem im ermüdeten Zustand bemerkbar und soll die Muskelkraft steigern sowie zu einer Leistungssteigerung bei Ausdauerbelastungen führen. Ebenso wird die stimmungsaufhellende Wirkung damit erklärt.

Außerdem soll Koffein belastungsbedingte Muskelschmerzen reduzieren und zu einer verzögerten Ermüdungswahrnehmung bzw. geringerem Anstrengungsempfinden. Die Lungenfunktion unter sportlicher Belastung wird durch Koffein verbessert. Unter Hitzebedingungen wird durch Koffein die Thermoregulation nicht negativ beeinflusst. Die Aktivierung des dopaminergen Systems führt zu einer Leistungsstabilisierung. Kurze hochintensive Belastungen werden durch Koffein ebenfalls positiv beeinflusst.

Diskutiert wird auch eine Optimierung des Ionenmilieus in der Muskelzelle und eine Verbesserung der Fettverbrennung, was zu erhöhter muskulärer Leistungsfähigkeit und einer Glykogeneinsparung beitragen soll. Entleerte Glykogenspeicher in der Muskulatur werden schneller wieder aufgefüllt, wenn neben Kohlenhydraten auch Koffein zugeführt wird. Koffeinhaltige Getränke führen nicht zu einem erhöhten Flüssigkeitsverlust oder einer nennenswerten Elektrolytverschiebung. Die harntreibende Wirkung ist mit der von Wasser vergleichbar.

Im Ultralauf hat es sich eingebürgert, dass koffeinhaltige Cola-Getränke oder auch Energy-Drinks besonders in der zweiten Rennhälfte konsumiert werden. Diese Getränke sind allerdings keine guten Rehydrationsgedränke, denn sie sind durch den hohen Zuckergehalt stark hyperton und enthalten zudem nur geringe Mengen Natrium. Beim Genuss von größeren Mengen in unverdünnter Form kann es zu Störungen, so z. B. zu

• Muskelzittern und –zucken,

• Herzrasen,

• Herzrhythmusstörungen,

• Unruhe und Nervosität,

• Schlafstörungen,

• Harndrang sowie

• Magen- und Darmbeschwerden.

Coca Cola und Energy-Drinks sollten Sie deshalb immer verdünnt trinken. Eine Alternative stellt Guarana dar, das Koffein verzögert freisetzt. Guarana gibt es in verschiedenen Formen (Getränk, Tablette, Pulver, Gel). Eine Tasse Kaffee enthält 40 – 120 mg, ein Espresso etwa 40 mg, eine Tasse Schwarztee etwa 50 mg, 500 ml Cola-Getränk etwa 50 mg und 100 ml Energy-Drink 68 mg Koffein. 100 g bittere Schokolade können etwa 80 mg Koffein enthalten. In Guarana finden sich in 1 g Trockenmasse 40–90 mg Koffein.

Über die Wirkung des in Energy-Drinks enthaltenen Taurins gibt es bisher keine einheitlichen Aussagen. Die anregende Wirkung ist wahrscheinlich nur auf das enthaltene Koffein zurückzuführen. Die primären ergogenen (leistungsverbessernden) Substanzen in Energie-Drinks sind Kohlenhydrate und Koffein. Koffein wird schnell aufgenommen. Ergogene Effekte halten bis 6 h an. Die Wirkung des Koffeins ist individuell recht unterschiedlich. Die Vereinigung der Rennärzte von AIMS empfiehlt, vor einem Wettkampf nicht mehr als 200 mg Koffein zu konsumieren. Neben der Kohlenhydratzufuhr stellt Koffein eine weitere Möglichkeit zur Leistungsstabilisierung dar, dies wurde in vielen Studien nachgewiesen. Eine Zufuhr von 3-6 mg/kg Körpergewicht gilt als sicher. Da die Wirkung individuell recht unterschiedlich ausfallen kann, ist eine Testung im Training zu empfehlen.

Nitrat

Auch für Nitrat aus Rote Bete konnte eine ergogene Wirkung nachgewiesen werden. Rote Bete kann die Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid (NO) erhöhen. NO wirkt während der Muskelkontraktion als wichtiger Vasodilatator, Blutdruck senkend und fördert die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung. Damit werden die Glukoseaufnahme und die mitochondriale Effizienz im Muskel verbessert. Es kommt zur Verbesserung der Belastungstoleranz und Leistungssteigerung.

Die optimale Supplementierung lag zwischen 5 und 25 mmol/ Tag (z.B. mit Rote Bete-Saft) 2 – 3,5 Stunden vor der Belastung. Die potentielle ergogene Wirkung liegt im Bereich von 3% und ist vergleichbar mit der Wirkung neuartiger Laufschuhe mit Karbonplatten.

Basierend auf der jüngsten Konsensuserklärung des Internationalen Olympischen Komitees gilt Nitrat neben Koffein als eine der wenigen Nahrungsergänzungsmittel mit einer positiven Auswirkung auf die Leistung. Der internationale Leichtathletikverband IAAF kommt 2019 zu der Empfehlung für eine Nahrungsergänzungen, die einen geringfügige Leistungssteigerung im Langstreckenlauf bewirken kann.

Darüber hinaus ist Rote Bete eine reichhaltige Quelle sekundärer Pflanzenstoffe (z.B. Betanin) mit antioxidativer und entzündungshemmender Wirkung. Positive Wirkungen vergleichbar mit NSAR (Schmerzmittel) sind bei Osteoarthritis belegt. Rote Bete unterstützt auch die kardiovaskuläre Gesundheit mit Senkung des Blutdrucks, Stärkung des Herzmuskels und Gefäßschutz. Rote Bete wirkt sich positiv auf die Darmgesundheit aus und verbessert kognitive Funktionen.

L-Carnitin

L-Carnitin gehört wie Coenzym Q10 zur Gruppe der vitaminähnlichen Verbindungen, den Vitaminoiden. L-Carnitin wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts von russischen Wissenschaftlern im Muskelgewebe entdeckt, daher auch die Abstammung des Begriffs vom lateinischen „Caro“, „Carnis“ (Fleisch). L-Carnitin kommt hauptsächlich im Fleisch vor, wobei Schaf-, Lamm-, Wild- und Rindfleisch den höchsten L-Carnitin-Gehalt haben. Fisch, Geflügel und Milchprodukte haben einen geringeren Gehalt. Pflanzliche Nahrungsmittel enthalten kaum Carnitin.

Aderhold L, Weigelt S. Laufen! Vom Einsteiger bis zum Ultraläufer. München: Elsevier 2018.

Der Mensch ist in der Lage, 25 % des L-Carnitin-Bedarfs in Nieren und Leber zu synthetisieren. Dazu werden die Aminosäuren Methionin und Lysin sowie Vitamin C, Eisen, Vitamin B6, Folsäure und Niacin benötigt. Im Alter sinkt die L-Carnitin-Syntheserate. Die L-Carnitin-Ausscheidung erfolgt über den Urin.

Die Funktion des L-Carnitins im Energiestoffwechsel liegt in seiner Transportfunktion für langkettige Fettsäuren in das Innere der Mitochondrien. Außerdem soll L-Carnitin eine antioxidative und membranstabilisierende Wirkung besitzen sowie das Immunsystem stärken.

Der Fettsäureabbau ist an das Vorhandensein von L-Carnitin gebunden. Deshalb findet sich Carnitin besonders in Geweben mit hohem Fettsäurestoffwechsel wie Skelettmuskulatur, Herz und Leber. Bei Krankheiten der Leber, der Niere, des Herzens sowie Diabetes und Stoffwechselstörungen kann es zu einem Carnitin-Mangel kommen. In diesen Fällen wird L-Carnitin therapeutisch eingesetzt. Weitere Ursachen für einen Carnitin-Mangel können sekundär durch eine einseitige Ernährung mit Unterversorgung von Proteinen, Vitamin B6, Vitamin C und Eisen, vegetarische Ernährung und katabole Stoffwechsellage mit unzureichender Regeneration nach wiederholten intensiven Belastungen bedingt sein. Der L-Carnitin-Pool ist von der Größe des Eisenspeichers (Ferritin) abhängig. Während durch Carnitin-Gabe bei sekundärem Carnitin-Mangel deutliche Verbesserungen des Lipidstoffwechsels erzielt werden können, wird ein solcher Effekt beim Gesunden angezweifelt.

Eine durchschnittliche Ernährung mit Fleisch und Milchprodukten dürfte den täglichen L-Carnitin-Bedarf abdecken. Immer wieder wird von Ernährungsberatern und Trainern die Einnahme von Carnitin-Präparaten empfohlen, um die Ausdauerleistungsfähigkeit zu verbessern oder die Fettverbrennung zu steigern und damit eine Gewichtsreduktion zu bewirken. Fraglich ist, ob es beim Gesunden überhaupt zu einem Carnitin-Mangel kommen kann, da der Körper eine große Menge Carnitin gespeichert hat. In der Muskelzelle beträgt die Carnitin-Konzentration 3–4 mmol/l, im Blut 40–60 µmol/l.

Es gibt keine Daten, die nach einer L-Carnitin-Supplementierung eine Anreicherung von L-Carnitin im Muskel und einen vermehrten Fettsäureumsatz belegen. Außerdem scheint Carnitin nicht der limitierende Faktor bei der Fettverbrennung zu sein. Entscheidend sind das vorhandene Enzymmuster und die Mobilisierung der freien Fettsäuren. Beeinflusst werden diese Faktoren durch ein entsprechendes Ausdauertraining mit Verbesserung der Mikrozirkulation und Vermehrung der Mitochondrien mit den notwendigen oxidativen Enzymen. Außerdem wird L-Carnitin im Rahmen seiner Fettsäuretransportfunktion nicht verbraucht, sondern immer wieder regeneriert. Eine Mehraufnahme ist daher entbehrlich.

Angenommen wird allerdings ein extramuskulärer Wirkungsmechanismus des L-Carnitins. Es soll eine Gefäßweitstellung bewirken, dadurch die Sauerstoffzufuhr erhöhen und die Versorgung der Muskulatur verbessern. Dies könnte auch die nachgewiesene Verminderung von Muskelschmerzen und die schnellere Regeneration nach der Belastung erklären.

Ob eine Carnitin-Zufuhr einen leistungssteigernden Effekt hat, wird kontrovers diskutiert. Am ehesten vermutet man das bei vegetarischer Ernährung. Die Aufnahme von L-Carnitin kann den Fettstoffwechsel nicht automatisch steigern, das ist nur durch Training zu erreichen. Erfahrungsberichte von Sportlern reichen von wirkungslos über weniger verletzungs- und infektanfällig bis zur subjektiv empfundenen Leistungssteigerung.

L-Carnitin hat keine Nebenwirkungen, macht nicht abhängig, ist keine Doping-Substanz und sollte höchstens kurmäßig 4–8 Wochen (1–2 g/Tag) eingenommen werden, um die körpereigene Synthese nicht zu blockieren.

Kreatin

Kreatin ist eine körpereigene Substanz, die in der Leber, Bauchspeicheldrüse und Niere aus den drei Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin gebildet wird. Täglich werden 1–2 g synthetisiert und etwa die gleiche Menge über die Nahrung, hauptsächlich mit Fleisch und Fisch, aufgenommen. Ein 70 kg schwerer Erwachsener hat 100–120 g Kreatin überwiegend in der Skelettmuskulatur gespeichert. An Phosphat gekoppelt stellt es in der Muskelzelle einen wichtigen Energiespeicher bereit (energiereiches Phosphat). Zusammen mit ATP (Adenosintriphosphat) ermöglicht es eine schnelle anaerob-alaktazide Energiebereitstellung und damit körperliche Maximalleistung.

Durch zusätzliche Kreatin-Aufnahme versucht man, eine Erhöhung des Kreatinphosphats in der Muskulatur zu erreichen. Da Kreatin schnell Energie bereitstellt, ist eine Steigerung und längere Aufrechterhaltung der Maximalleistung zu erwarten, was insbesondere für Sprintsportarten interessant klingt. Untersuchungen mit verschiedenen Testanordnungen haben kein einheitliches Ergebnis gebracht, sodass davon auszugehen ist, dass eine hochdosierte Kreatin-Aufnahme nicht immer eine signifikante Erhöhung des Kreatin-Gehalts in der Muskulatur bewirkt. 10–20 % der Sportler scheinen auf eine zusätzliche Kreatin-Aufnahme nicht zu reagieren (Nonresponder). Offensichtlich profitieren insbesondere Athleten von einer Kreatin-Supplementierung, deren Muskulatur noch nicht mit Kreatin gesättigt ist. Von einer langfristigen Kreatin-Einnahme ist abzuraten, da der Körper über Rückkoppelungsmechanismen die körpereigene Synthese vermindert.

Wann und in welcher Höhe die Einnahme von Kreatin ein Training sinnvoll begleiten oder das Wettkampfergebnis verbessern kann, ist noch nicht geklärt. Die von manchen Herstellern angegebenen hohen Dosierungen haben wahrscheinlich keinen zusätzlichen Effekt. Ein Großteil des zugeführten Kreatins wird über den Harn wieder ausgeschieden. Eine Erhaltungsdosis von 2 g täglich genügt, um einen erhöhten Kreatin-Gehalt aufrechtzuerhalten.

Unter Kreatin-Aufnahme kommt es bedingt durch eine vermehrte Wassereinlagerung in die Muskulatur zu einer Gewichtszunahme, da Kreatin osmotisch wirkt. Schon aufgrund dieser Wirkung ist eine Einnahme für den Ausdauersportler wenig sinnvoll. Beim Sprinter ist die Ermüdung vor allem durch die Erschöpfung des Kreatinphosphatspeichers in der Muskulatur bedingt. Von Bedeutung ist eine zusätzliche Kreatin-Zufuhr vor allem für Schnelligkeitsdisziplinen wie dem 200-m- und 400-m-Sprint.

Durch eine Kreatin-Supplementierung kann die alaktazide Leistungsfähigkeit erhöht werden. Dies ist möglicherweise für Vegetarier von Bedeutung, da Kreatin über pflanzliche Nahrung kaum aufgenommen wird. In reinen Ausdauerdisziplinen wie dem Langstreckenlauf, bei dem die Energiebereitstellung durch Kreatinphosphat nur in den ersten Sekunden quasi als Starterfunktion benötigt wird und die Energie dann durch Glukose- und Fettverbrennung bereitgestellt wird, ist eine Kreatin-Aufnahme nicht sinnvoll. Ausdauerleistungen werden durch die zusätzliche Einnahme von Kreatin nicht beeinflusst.

Dr. Dr. med. Lutz Aderhold

Fortsetzung in Teil 3

Nahrungs ergänzung für Ausdauersportler – Teil 1 Dr. Dr. med. Lutz Aderhold

Neue Studien zu Gesundheits- und Freizeitverhalten in Deutschland Teil 2: Freizeit-Monitor 2025 – Dr. Dr. med. Lutz Aderhold