Protein und Sport: eine komplexe Angelegenheit

Proteine spielen im Sport eine zentrale Rolle. Die Ermittlung ihrer idealen Zufuhrmenge erfordert aber eine Personalisierung, die alles andere als trivial ist. Wer seine Proteinzufuhr selbständig optimieren will, muss sich daher viel Know-how aneignen.

Als Proteine bezeichnet man eine riesige Vielzahl an komplexen Stoffen. Die verschiedenen Proteine, die umgangssprachlich «Eiweisse» genannt werden, können sich aber erheblich voneinander unterscheiden. Sie sind dementsprechend auch unterschiedlich im Körper wirksam. Dennoch werden sie in Nährwerttabellen alle unter dem einen Begriff Protein zusammengefasst. Dies mag für bestimmte Zwecke wie die Deklaration von Nährwertangaben auf Lebensmittelverpackungen aus rechtlicher Sicht ausreichen. Aber für die Beurteilung ihrer Wirksamkeit ist dies nicht optimal. Dafür braucht es spezifische Kenntnisse zu den einzelnen Proteinen, den Lebensmitteln, in denen sie vorkommen, sowie auch zu personenabhängigen Faktoren wie das Alter oder der Trainingszustand, die den Proteinbedarf beeinflussen können. Erst damit lässt sich eine personalisierte Empfehlung für die Proteinzufuhr herleiten und so die Einnahme eines Proteins optimal gestalten.

Aminosäuren – die Bausteine der Proteine

Die Proteine können wir uns als lange Ketten mit Aminosäuren als Kettenglieder vorstellen. Sobald Aminosäuren miteinander verknüpft sind, spricht man von Peptiden (z.B. zwei verknüpfte Aminosäuren nennt man ein Dipeptid) und ab 100 verbundenen Aminosäuren erhält die gesamte Aminosäurekette die Bezeichnung «Protein».

In den Proteinen aller Lebewesen kommen 20 verschiedene Aminosäuren vor und alle 20 sind für den Aufbau von Körperproteinen wie zum Beispiel das Muskelprotein, die Hormone oder die Enzyme notwendig (Tabelle 1) 1. Der Mensch kann aber in seinem Stoffwechsel nur einen Teil der Aminosäuren selbst in ausreichenden Mengen herstellen, die sogenannten nicht-essenziellen Aminosäuren. Die anderen nennt man essenzielle Aminosäuren und müssen zwingend mit der Nahrung aufgenommen werden. Drei der essenziellen Aminosäuren, die verzweigtkettigen Leucin, Isoleucin und Valin, werden in der Sportwelt oft mit ihrer englischen Bezeichnung BCAA (Branched-Chain Amino Acids) als Supplemente vermarktet.

Besser nicht isoliert supplementieren

In der natürlicherweise vorkommenden Nahrung des Menschen liegen die Aminosäuren ausschliesslich verknüpft als Proteine vor. Man kann daher argumentieren, eine isolierte Zufuhr einzelner Aminosäuren sei von der Natur nicht vorgesehen. Und in der Tat, die Einnahme von isolierten Aminosäuren ist keine clevere Sache. Seit über 60 Jahren ist bekannt, dass die Einnahme isolierter Aminosäuren im Körper zu einem Ungleichgewicht zwischen den verschiedenen Aminosäuren führt und dies eine Wachstumsstörung zur Folge haben kann 2–4. Daher raten Fachleute generell von der Einnahme isolierter Aminosäuren ab, sofern keine klinische Indikation dies erfordert.

Verdauung und Absorption

Die Aminosäureketten der Proteine werden im Verdauungsprozess fast vollständig gespalten. Daraus resultieren einzelne, freie Aminosäuren sowie ein kleiner Rest an Ketten mit jeweils nur zwei oder drei Aminosäuren. Im Dünndarm werden die freien Aminosäuren sowie die kleinen Kettenreste in den Blutkreislauf aufgenommen und von dort gelangen sie an die verschiedenen Orte, wo sie benötigt werden (z.B. die Muskulatur oder die Leber) 5. Einmal angekommen dienen sie dann als Bausteine für den Aufbau der verschiedenen Körperproteine.

Wenn das gesamte im Lebensmittel vorliegende Protein «verdaut» wird und alle resultierenden Aminosäuren sowie die kurzen Ketten absorbiert werden, spricht man von einer maximalen Verdaulichkeit. Bei Lebensmitteln tierischen Ursprungs wie Milch oder Fleisch ist die Verdaulichkeit des Proteins sehr hoch bis fast vollständig 6. Bei Proteinen pflanzlichen Ursprungs ist sie hingegen generell geringer. Bei pflanzlichen Lebensmitteln unterscheidet sich die Proteinverdaulichkeit zudem stark zwischen den einzelnen Lebensmitteln sowie in Abhängigkeit der Verarbeitung des Lebensmittels. So gelangen zum Beispiel bei gekochten Erbsen nur 70 bis 75 % des Proteins in den Stoffwechsel und bei frittierten Kartoffeln gar nur 50 %; bei Milch liegt hingegen mit 96 % eine fast vollständige Verdaulichkeit vor 6.

Qualität des Proteins

Die wichtigsten Aspekte bei der Beurteilung der Proteinqualität sind die bereits beschriebene Verdaulichkeit des Proteins, die Summe aller essenziellen Aminosäuren, ihr Verhältnis zueinander sowie die Menge der essenziellen Aminosäure Leucin (s. unten). Wie bei der Verdaulichkeit gibt es auch bei den essenziellen Aminosäuren prinzipielle Unterschiede zwischen den Proteinen aus pflanzlichen und tierischen Quellen. Pflanzliche Proteine haben häufig entweder insgesamt weniger essenzielle Aminosäuren oder ihr Verhältnis untereinander ist ungünstiger oder sie enthalten weniger Leucin als bei Proteinen tierischen Ursprungs 7. Aufgrund der grossen Variabilität bei den pflanzlichen Proteinen muss wie bei der Verdaulichkeit auch bezüglich der essenziellen Aminosäuren jedes einzelne Protein separat beurteilt werden, um eine konkrete Aussage zu seiner Qualität treffen zu können.

Braucht es im Sport mehr Protein?

In älteren Büchern zur Sporternährung findet man für die Proteinzufuhr häufig unterschiedliche Empfehlungen in Abhängigkeit der Sportart. Dabei kursierten Werte von bis zu 4.0 g Protein pro Kilogramm Körpergewicht für den Kraftsport 8. Solch enorme Mengen basierten aber nie auf wissenschaftlicher Evidenz und werden heute zum Glück kaum mehr empfohlen. Aber auch die Auftrennung der empfohlenen Proteinzufuhr nach Sportart und der Fokus auf den Kraftsport ist überholt. In jeder Sportart mit intensiven Trainings kommt es zu einer derartigen Beanspruchung der Muskulatur, dass für ihre optimale Erholung eine hohe, aber nicht exorbitante Menge an Protein erforderlich wird. Dies gilt auch für den Ausdauersport, wo es neben dem Verbrauch der Energiereserven auch zu einem verstärkten Abbau von Muskel- und anderen Körperproteinen kommt 9. Der tägliche Wiederaufbau dieser Proteine führt dazu, dass auch im Ausdauersport wie bei allen anderen Sportarten mit intensiven Trainings mehr Protein benötigt wird. Der heutige Konsens zur Proteinzufuhr im Sport liegt bei täglich 1.3 bis 1.8 g Protein pro Kilogramm Körpergewicht für Erwachsene 10. Ist die Energiezufuhr vorübergehend niedrig, wie zum Beispiel in Phasen des Abnehmens, braucht es etwas höhere Mengen von 1.8 bis 2.7 g/kg Körpergewicht 11,12.

Die Empfehlungen für den Sport sind somit einiges höher als die aktuell (noch) empfohlenen 0.8 g/kg für Erwachsene, die nicht besonders körperlich aktiv sind. Das Problem mit dieser 0.8 g/kg Empfehlung ist aber, dass sie zu einer Zeit entwickelt wurde, als der Fokus auf eine minimal nötige Proteinmenge ausgerichtet war. Setzt man die optimale Gesundheit in den Vordergrund, so reichen die 0.8 g/kg nicht aus. Immer mehr Fachleute sehen deswegen auch bei körperlich wenig Aktiven eine Empfehlung ähnlich wie im Sport als sinnvoller an. Konkret werden dann zwischen 1.2 und 1.6 g/kg als ideale Proteinzufuhr genannt 13.

Auch die Menge an Protein in einer Mahlzeit ist von Bedeutung

Die optimale Wirkung des Proteins hinsichtlich maximalem Muskelproteinaufbau hängt nicht nur von der gesamten, täglichen Proteinzufuhr ab. Auch die Menge an Protein, welche in einem Essens- oder Trinkvorgang eingenommen wird, spielt eine zentrale Rolle. Man spricht im englischen vom «Protein serving», was sich als «Proteinportion» übersetzen lässt.

Lange galt die Auffassung, mit rund 20 g Protein in einer Portion würde ein maximaler Muskelproteinaufbau ermöglicht 14. Voraussetzung war, dass es sich um ein qualitativ hochwertiges Protein handelt, also ein hoher Gehalt aller essenziellen Aminosäuren sowie ein hoher Gehalt an Leucin und eine gute Verdaulichkeit vorlag. Diese Menge von 20 g Protein wurde dann in eine relative und auf das Körpergewicht bezogene Menge übersetzt und resultierte in einer präziseren Empfehlungen von 0.24 g Protein pro Kilogramm Körpergeweicht pro Portion 14.

Neuere und umfassendere Auswertungen der gesamten Datenlage legen aber nahe, dass die relative Proteinportion für die Maximierung des Muskelproteinproteinaufbaus bei 0.31 g/kg Körpergewicht liegt 15 (z.B. 25 g für einen 80 kg Mann oder 20 g für eine 65 kg Frau). Dies gilt aber nur für qualitativ hochwertige Proteine und für «jüngere» Erwachsene. Mit abnehmender Proteinqualität sowie im Alter steigt die erforderliche Proteinmenge pro Portion.

Beim trendigen Hanfprotein braucht es zum Beispiel rund die doppelte Menge an Protein in einer Portion, damit es eine optimale Menge an Leucin sowie an allen essenziellen Aminosäuren enthält. Die ideale Proteinportion wäre dann nicht 0.31 g/kg, sondern rund 0.6 g pro Kilogramm Körpergewicht 16. Berücksichtigt man dann noch die Proteinverdaulichkeit von nur 85 % beim Hanf 17, kommt man für eine ideale Proteinportion auf einen Gehalt von 0.7 g Hanfprotein pro Kilogramm Körpergewicht.

Der Grund für die höhere Proteinmenge in einer Portion im Alter ist die nachlassende Wirksamkeit des Nahrungsproteins mit dem Älterwerden. Um die gleichen Effekte wie bei jungen Erwachsenen zu erzielen, sind deswegen nicht 0.31 g/kg, sondern etwa 0.4 g/kg nötig 18. Noch nicht genau definiert ist, ab welchem konkreten Alter ein Erwachsener als «älter» zu betrachten ist. Eine altersbedingte Abnahme der Muskelmasse setzt aber bereits ab einem Alter von etwa 40 Jahren ein 19.

Gibt es eine Maximalmenge für Protein?

Bei einer hohen Proteinzufuhr gibt es immer wieder Diskussionen wegen einer möglichen Überbelastung der Niere. Ein solcher Zusammenhang ist aber bei gesunden Erwachsenen nicht beschrieben worden 20. Ähnliche Bedenken gibt es bezüglich des Knochenstoffwechsels. Es gibt aber auch hier keine Belege dafür, dass es bei einer hohen Proteinzufuhr zu einem Knochenabbau kommt. Im Gegenteil. Knochen bestehen aus einem guten Anteil aus Protein, weshalb eine ausreichend hohe Proteinzufuhr nicht negativ, sondern für die optimale Gesundheit der Knochen von Vorteil ist 21. Da aber eine höhere Zufuhr als die obere Grenze der Empfehlung von 1.8 g/kg pro Tag keine zusätzlichen Vorteile bringt, gibt es auch keinen Grund, langfristig mehr als diese Menge einzunehmen.

Die Sonderposition der essenziellen Aminosäure Leucin

Für einen optimalen Muskelproteinaufbau braucht es in einer Proteinportion neben einer hohen Menge an essenziellen Aminosäuren auch gleichzeitig eine genügend hohe Menge von 2-3 g der essenziellen Aminosäure Leucin 22,23. Bei geringeren Mengen an Leucin erfolgt immer noch ein Aufbau an Muskelprotein, aber dieser läuft dann nur noch gedrosselt ab. Entsprechend sieht man beim Molkenprotein, das viel Leucin enthält, einen höheren Aufbau an Muskelprotein im Vergleich zu gleichen Mengen an anderen, insbesondere pflanzlichen Proteinquellen, die oft einen geringeren Leucingehalt aufweisen 24.

Das Timing der Proteinzufuhr beachten

Die beste Gesamtwirkung auf das Muskelprotein erzielt man bei einer Verteilung des Proteins über den ganzen Tag. Wichtig sind dabei die ideale Proteinportion pro Mahlzeit/Drink/Snack, ein Mindestabstand zwischen zwei Proteinportionen von gut vier Stunden und die zeitliche Nähe an einer intensiven sportlichen Belastung (ideal um die 3 bis 4 Stunden, aber nicht länger als um die 24 Stunden) 14,25.

Die Wahl der Proteinquelle: Natürliche Lebensmittel vs. Proteinshakes

Dem Körper ist vom Prinzip her egal, woher das Protein stammt. Mit steigender sportlicher Aktivität wird aber die Deckung des Nährstoffbedarfs allein über natürliche Lebensmittel zu einer immer grösseren Herausforderung. Für eine optimierte Zufuhr muss man nicht nur den Nährstoffgehalt der verschiedenen Lebensmittel ermitteln und dann berechnen, wie hoch die Zufuhr über die gewählten Lebensmittel ist. Natürliche Lebensmittel sind insbesondere zeitnah an Trainings oft auch weniger praktikabel und enthalten weniger hohe Mengen eines Zielnährstoffs wie Nahrungsergänzungen. Unter diesem Blickwinkel sind beispielsweise hochkonzentrierte Proteinshakes eine gute Hilfe, um die Proteinzufuhr gezielt und mit individualisierter Menge zu praktisch jedem gewünschten Zeitpunkt einfach zu ermöglichen. Solange Nahrungsergänzungen in diesem Sinne genutzt werden und sie die natürlichen Lebensmittel nicht prinzipiell verdrängen, können sie durchaus als Unterstützung eines aktiven Lifestyles betrachtet werden. Sie kosten in der Regel mehr als natürliche Lebensmittel. Aber man kauft sich dann auch etwas Bequemlichkeit ein und senkt dadurch vielleicht den Stresslevel.

Autor

Dr. P. Colombani, Ernährungswissenschaftler, www.colombani.ch

 

 

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