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Leistungssport Body-Trainer (Subject) / 5. Nahrungsergänzungen (Lesson)

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• Nenne die grundlegenden Unterschiede zwischen den gängigen Proteinkonzentraten und grenze diese gegeneinander ab. Es werden Proteinpräparate mit tierischen (Laktalbumin/Whey, Casein, Ei-Albumin, Fleischprotein) und pflanzlichen (Sojaprotein) Eiweißen bzw. einer Kombination aus beiden angeboten. Laktalbumin/Whey (Molkenprotein) teurer als Casein wird schneller als Casein resorbiert hat eine höhere BW (104) als Casein hat einen höheren BCAA-Gehalt als Casein möglicherweise langfristig ein stärkerer Effekt für den Muskelaufbau als bei Casein leicht löslich Isolate haben einen sehr niedrigen Milchzucker- und Fettgehalt Casein (Milcheiweiß) preisgünstig langsamer und lang anhaltender Anstieg des Aminosäurespiegels im Blut ("antikataboles Protein") die BW liegt bei 80, vergleichsweise niedrig vergleichweise niedriger BCAA-Gehalt Sojaprotein BW liegt bei 85 ist umstritten, wegen der Phytoöstrogene (östrogene Wirkung möglich) ergänzt sich sehr gut mit tierischen Proteinen, z. B. Eiprotein weniger muskelaufbauende Wirkung als Whey und Casein Sojaprotein liegt beim Gehalt an verschiedenen essenziellen Aminosäuren im Vergleich zum Körperprotein niedriger Eiprotein BW liegt bei 90 mäßiger Geschmack hoher Preis
• Welche Rolle spielen BCAA im Rahmen einer energiereduzierten Kost und welche im Rahmen des Muskelaufbaus? Energiereduzierte Kost (Diät): BCAAs wirken antikatabol, d. h. sie schützen die Muskulatur vor einem Abbau. Kann der Organismus auf im Blut befindliche BCAAs (Supplement) zurückgreifen, ist der Abbau der Muskel-BCAA nicht notwendig, d. h. die Mobilisierung von Aminosäuren aus der Muskulatur wird reduziert. Die supplementierten BCAAs können als Energielieferanten fungieren und der Abbau von muskeleigenen Leuzin, Isoleuzin und Valin wird gehemmt. Muskelaufbau: BCAA, insbesondere Leucin hat eine die Proteinsynthese anregende Wirkung. Leucin stimuliert die Insulinfreisetzung und setzt insulinunabhängige anabole Effekte in der Muskelzelle in Gang. Die leistungssteigernde Wirkung des Leucin wird durch die Aktivierung des Proteins mTOR in der Zelle, einem Signalweg der eine Steigerung der Muskelproteinsynthese bewirkt, ausgelöst.
• Was ist Kreatin? Eine der bekanntesten und auch ältesten ergogenen (leistungssteigernd) Substanzen ist das Kreatin, das als Kreatinphosphat eine wichtige Energiequelle (ATP-Resynthese) für den Körper darstellt. Kreatin wird in der Leber gebildet und an das Blut abgegeben. 95% des körpereigenen Kreatins befindet sich in der Skelettmuskulatur und zwar in den überwiegend anaerob arbeitenden Typ-II-Fasern.  Der Bestand wird durch die Zufuhr von Kreatin mit der Nahrung und durch die Eigensynthese konstant gehalten. Oberer Grenzwert: 140-160 mmol/kg Muskeltrockenmasse (überschüssiges Kreatin wird als Kreatinin über die Niere ausgeschieden)Die Wirkung des Kreatins hängt aber stark vom Ausgangswert des Kreatinpools ab. 
• Welche Sportler profitieren am ehesten von einer Kreatinsupplementierung? Neben der vielfach dokumentierten Leistungssteigerung durch Kreatin in Kraft- und Schnellkraftsportarten scheint die Substanz auch unabhängig davon Hypertrophieeffekte eines Krafttrainings langfristig zu unterstützen. So ermöglicht ein Training unter Kreatin durch den relativ früh mit Beginn der Supplementierung einsetzenden Kraftzuwachs, das Setzen intensiverer Hypertrophiereize. Ferner führt Kreatin zu einer höheren Aktivität von Satellitenzellen in Verbindung mit Training. Satellitenzellen erfüllen wesentliche Funktionen im Prozess der Hypertrophie einer Muskelfaser, was die positiven Effekte einer Kreatinsupplementierung für Bodybuilder unterstreicht.Die Kreatineinnahme sollte zu einem Zeitpunkt erfolgen, an dem die Insulinempfindlichkeit der Muskulatur hoch ist und dadurch Kreatin am besten von den Muskelzellen aufgenommen werden kann. direkt nach dem Training oder früh morgens mit gleichzeitig KH mit hohem GI (Insulin fördert die Kreatinaufnahme) mit gleichzeitig 100-200mg Natrium (fördert die Kreatinaufnahme in die Muskelzelle) oberer Grenzwert: 140-160 mmmol/kg Muskeltrockenmasse (überschüssiges Kreatin wird als Kreatinin über die Niere ausgeschieden) Supplementierungsschema für Kreatin:  "Aufladephase": 4-6 mal 5 g Kreatin für 5-7 Tage  "Erhaltungsphase": 3 g Kreatin täglich für mehrere Wochen Die Wirkung des Kreatins hängt aber stark vom Ausgangswert des Kreatinpools ab. 
• Welche Nebenwirkungen (5) können bei einer Kreatinsupplementierung auftreten? erhöhte Neigung zu Muskelkrämpfen (Kreatin bindet Magnesium in der Zelle)  Tonuserhöhung der Muskulatur erhöhte Verletzungsgefahr durch rasche Kraftzuwächse denen das Bindegewebe nicht folgen kann Magen-Darm-Probleme, wie z. B. Völlegefühl, Blähungen oder Durchfall Wassereinlagerung in der Muskulatur und der Haut
• Welches Risiko besteht potenziell bei zu hoher Leucinaufnahme? Eine hochdosierte Leucingabe führt zu einem deutlichen Anstieg der Aktivität der BCKADH (Verzweigtketten-α-Ketosäuren-Dehydrogenase=Schrittmacherenzym). Dieses Enzym baut neben Leucin auch Valin und Isoleucin zu Oxosäuren ab, so dass dadurch die Entstehung eines Ungleichgewichts im Blutspiegel der drei verzweigtkettigen Aminosäuren denkbar ist. Durch eine isolierte Leucingabe könnten die Serumspiegel von Isoleucin und Valin absinken und dadurch möglicherweise auch die anabolen Effekte von Leucin nicht voll zum Tragen kommen, da zwei der drei etwa in gleichen Mengen benötigten essenziellen Aminosäuren für die Proteinsynthese nicht ausreichend zur Verfügung stehen.
• Warum stand Koffein bis 2004 auf der Dopingliste? Koffeinzufuhr bei Wettkämpfen galt wegen seiner leistungssteigernden Eigenschaften bis 2004 bei Überschreiten einer Grenzwertkonzentration als Doping. Leistungssteigernde Eigenschaften Antagonismus an Adenosinrezeptoren im ZNS, dadurch bessere nervale Ansteuerung der Muskulatur (insbesondere der Typ-I-Muskelfasern) und vermindertes subjektives Belastungsempfinden, gesteigerte Konzentrationsfähigkeit und Aufmerksamkeit Erhöhung der Kontraktionskraft des Herzens unter gleichzeitiger Steigerung der Herzfrequenz Erweiterung der Bronchien Förderung der Lipolyse im Fettgewebe Freisetzung von Adrenalin und dadurch allgemein anregende/aufputschende Wirkung im zentralen Nervensystem Erhöhung des Grundumsatzes Bindung an intrazelluläre Ryanoid-Rezeptoren, dadurch Freisetzung von Calcium (Auslösung von Muskelkontraktionen)
• Welchen Einfluss hat Koffein auf die Ausdauerleistungsfähigkeit? Durch den gesteigerten Antagonismus an Adenosinrezeptoren im ZNS erklärt sich die gesteigerte Konzentrationsfähigkeit und Aufmerksamkeit, die erhöhte Leistungsbereitschaft sowie das veringerte subjektive Belastungsempfinden. Die erhöhte intrazelluläre Freisetzung von Calcium durch die Bindung an Ryanoid-Rezeptoren vermag ebenfalls eine Rolle bei der Leistungssteigerung durch Koffein zu spielen. Durch die erhöhte Sekretion von β-Endorphinen bei mehrstündiger Belastung wird die Schmerzwahrnehmung verringert.
• Welches Enzym ist das Schrittmacherenzym der Stickoxid-Synthese und wo ist es im Körper lokalisiert? Die Prozesse des Abbaus der BCAA im Muskel werden in ihrer Geschwindigkeit durch die Verzweigtketten-alpha-Ketosäuren-Dehydrogenase (BCKADH) als Schrittmacherenzym bestimmt. Dieses Enzym katalysiert die dehydrierende Decarboxylierung der Ketosäuren. Während in der Muskulatur dieses Enzym innerhalb von Minuten bzw. Stunden in seiner Aktivität um den Faktor 10 gesteigert werden kann, dauert die Induktion der Enzymsynthese in der Leber, die zu den Anpassungen dieses Organs an Hungerbedingungen gehört, deutlich länger. Nach einem längerfristigen Anstieg der BCKADH kann die Leber dann bei Glykogenmangel über die Glukoneogenese den Blutzuckerspiegel effektiver stabilisieren bzw. Glukose für Gehirn, Nebenniere und Erythrozyten bereitstellen sowie auch einen Beitrag zur Glukoseversorgung der Skelettmuskulatur für die Aufrechterhaltung der Glykolyse mit Bildung von Pyruvat leisten.
• Was ist Glutamin? Glutamin ist die in der höchsten Konzentration vorkommende freie Aminosäure im Blutplasma und im Skelettmuskel. Die meisten Zellen und Gewebe können diese Aminosäure aus Glutamat (Salz der ebenfalls nicht-essenziellen Glutaminsäure) und Ammoniumionen (NH4+) unter ATP-Verbrauch mittels des Enzyms Glutaminsynthase selbst herstellen. Der Skelettmuskel und die Leber gelten als die wichtigsten Glutaminbildner im Körper. Glutamin als nicht-essenzielle Aminosäure wird neben dem Einbau in Proteinstrukturen auch zur Versorgung sich schnell teilender Zellen (Darmzellen, Lymphozyten, etc.) herangezogen.
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• Welche Effekte soll Glutamin als Nahrungsergänzung beim Sportler hervorrufen bzw. begünstigen? Im Rahmen der Glukoneogenese in der Niere kommt dem Glutamin eine wichtige Rolle zu. Die aus dem Muskel z. B. aus dem Abbau der BCAA stammenden Aminogruppen gelangen mit Glutamin in die Niere. Dort wird eine Aminogruppe abgespalten und als Ammonium mit dem Harn ausgeschieden. Aus der nun wieder entstandenen Glutaminsäure kann durch Transaminierung (Transaminierung bezeichnet eine Verschiebung der α-Aminogruppe einer Aminosäure auf eine α-Ketosäure) alpha-Ketoglutarat gebildet werden, das als Ausgangsstoff für die Glukoneogenese in der Niere genutzt wird. Metabolische Azidose: Bei hoher Säurelast kommt es zur Freisetzung von Glutamin aus den Muskelzellen. Die Aminosäure wird dann von der Niere aufgenommen und für die Ausscheidung von H+-Ionen genutzt. NH3 (Ammoniak) + H+ = NH4+ (Ammonium) Intravenöse Verabreichung von Glutamin kann bei Patienten mit schweren Verbrennungen, deren Stoffwechsel durch den unfallbedingt hohen Kortisol- und Zytokinausstoß massiv katabol eingestellt ist, den Proteinabbau etwas bremsen, da weniger Glutamin aus der Muskulatur verlorengeht. Diese Daten werden gern herangezogen, um auch für Sportler eine Supplementierung attraktiv zu machen. dass dies Daten jedoch nicht kritiklos übertragbar sind, ist leicht nachvollziehbar. Lang andauernde Belastungen und hohe Trainingsumfänge führen bei Sportlern fast immer dazu, dass die Glutaminspiegel im Blut und in der Muskulatur absinken. Durch eine Glutaminsupplementierung kann in solchen Situationen zwar ein Ausgleich eines möglichen Defizits erreicht werden, aber kein immununterstützender Effekt.
• Wie kann Citrullin-Malat als Nahrungsergänzung unter Umständen leistungsverbessernd wirken? Citrullin-Malat ist eine Mischung aus der Aminosäure Citrullin und dem Salz der Apfelsäure, dem Malat. Citrullin als nicht-proteinogene und nicht-essenzielle Aminosäure spielt eine wichtige Rolle im Harnstoffzyklus. Der theoretisch leistungssteigernde Effekt von Citrullin geht aus der effektiveren Elimination von Ammoniumionen (NH4+) hervor, was die Ermüdung hinauszögern könnte. Malat als Zwischenprodukt des Citratzyklus könnte seiner Funktion als "Shuttle" für NADH2 zwischen Zytoplasma und Mitochondrium die Elimination von Laktat in Richtung der Glukoneogenese fördern und somit synergistisch zu Citrullin wirken. Krafttraining: mehr Sätze pro Muskel führen zu höherer Gesamtwiederholungszahl verminderte Muskelkatersymptomatik Ausdauertraining: keine positiven Effekte, trotz leicht verringertem Laktatanstieg Anstieg der Aminosäure Arginin im Blut
• Was ist Carnosin und welche Bedeutung hat es für den Muskel? Carnosin (β-Alanyl-L-Histidin) ist ein Dipeptid, aufgebaut aus den Aminosäuren β-Alanin (nicht-proteinogen) und Histidin (essentiell, proteinogen). Carnosin findet sich in hohen Konzentrationen in Typ-II-Muskelfasern. Es kann mit seinen stickstoffhaltigen Imidazolring H+-Ionen aufnehmen und damit als Puffer einer pH-Wert-Senkung (sauer) in den Muskelfasern entgegenwirken. -> intrazelluläre Pufferung durch Carnosin! Leistungssteigernder Effekt im anaeroben Bereich durch Beta-Alanin: mehr wiederholte Sprints Verbesserung bei ca. 1-6 Min. int nsive Belastung Widerstand gg. neuromuskuläre Ermüdung mehr Leistung an der anaeroben Schwelle höheres Trainingsvolumen beim Krafttraining möglich Carnosin wird im Verdauungstrakt zunächst in Beta-Alanin und Histidin gespalten, bevor es im Muskel wieder zu Carnosin aufgebaut wird. Die Verfügbarkeit von Beta-Alanin ist bei der Carnosinsynthese der limitierende Faktor. (Deshalb als Supplement angeboten) Eine kombinierte Gabe von Kreatin und Beta-Alanin erwies sich hinsichtlich der Verbesserung der Körperzusammensetzung als günstiger als die Einzelgabe der Substanzen. Beide Verbindungen verbessern die intrazelluläre Pufferkapazität und beeinflussen über unterschiedliche Wege die Leistungsfähigkeit bei Kraftsportler positiv. Deshalb ist eine synergistische Wirkung plausibel begründbar.
• Was bewirken Basenpräparate? Nenne Beispiele! Basenpräparate dienen dazu eine Muskelübersäuerung infolge vorwiegend anaerober Belastung zu verhindern, um die Leistung aufrechtzuerhalten. Puffersysteme weisen die Eigenschaft auf, durch Aufnahme von entweder H+- oder OH--Ionen Veränderungen der H+-Konzentration und damit des pH-Werts möglichst gering zu halten, wenn Säuren oder Basen entstehen oder von außen hinzugegeben werden. Neben der Möglichkeit die intrazelluläre Pufferkapazität durch Supplementation von Kreatin und/oder beta-Alanin (bzw. Carnosin) zu erhöhen, kann alternativ auch versucht werden, die extrazelluläre Pufferung effizienter zu gestalten, was Leistungsvorteile im anaeroben Bereich verspricht. Intrazelluläre Pufferung durch Kreatin: H+ + KrP + ADP = Kreatin + ATP Intrazelluläre Pufferung durch Carnosin: Es kann mit seinen stickstoffhaltigen Imidazolring H+-Ionen aufnehmen und damit als Puffer einer pH-Wert-Senkung in den Muskelfasern entgegenwirken. Extrazelluläre Pufferung durch Bikarbonat und Citrat: Milchsäure > Laktat + H+H+ + HCO3- (Bikarbonationen) = H2CO3 (Kohlensäure) > H2O + CO2
• Was sind Nahrungsergänzungsmittel? Nahrungsergänzungsmittel sind dazu bestimmt, die Nahrung mit Makro- und Mikronährstoffen zu ergänzen. Damit sollen keine gesundheits- oder leistungsfördernden Ziele verfolgt werden. Es können Defizite an essenziellen Nährstoffen vorgebeugt bzw. ausgeglichen werden. Im Leistungssport erhofft man sich gesundheits-, regenerations- und leistungsfördernde Effekte. Gemäß Art. 2 lit. a der Richtlinie 2002/46/EG sind „Nahrungsergänzungsmittel“ Lebensmittel, die dazu bestimmt sind, die normale Ernährung zu ergänzen und die aus Einfach- oder Mehrfachkonzentraten von Nährstoffen oder sonstigen Stoffen mit ernährungsspezifischer oder physiologischer Wirkung bestehen und in dosierter Form in den Verkehr gebracht werden, d. h. in Form von z. B. Kapseln, Pastillen, Tabletten, Pillen und anderen ähnlichen Darreichungsformen, Pulverbeuteln, Flüssigampullen, Flaschen mit Tropfeinsätzen und ähnlichen Darreichungsformen von Flüssigkeiten und Pulvern zur Aufnahme in abgemessenen kleinen Mengen.
• Was sind "diätetische Lebensmittel"? Diätetische Lebensmittel dienen der Versorgung mit Nährstoffen in bestimmten physiologischen Situationen, wie z. B. Stillzeit, Stoffwechselerkrankung, Körpergewichtsreduktion und Sport. Damit in Verbindung steht ein Einfluss der Produkte auf die Gesundheit und die Leistungsfähigkeit.
• Was sind Kohlenhydratkonzentrate? Welches Ziel wird damit verfolgt? Kohlenhydrate werden während des Trainings verwendet, um die Glykogenspeicher zu schonen, den Blutzuckerspiegel zu stabilisieren und die Mobilisierung von Aminosäuren aus der Musklulatur zu hemmen. Im Anschluss an ein Training dienen Kohlenhydratkonzentrate in erster Linie der Regeneration der Glykogenspeicher. Maltodextrin hat sich in der Praxis bewährt. Es gibt außerdem noch Glukose, Dextrose, Fruktose, Saccharose, Maltose und Stärke (Amylose, Amylopektin). Kohlenhydrate mit hohem GI (Glukose, Maltose, Maltodextrin, Stärke) werden im Vergleich recht schnell verdaut und resorbiert. Sie versorgen den Körper rasch mit Energie durch den resultierenden starken Blutzuckerspiegelanstieg. Kohlenhydrate mit niedrigem GI (Fruktose) werden allmählich verdaut und resorbiert bzw. müssen in der Leber erst in Glukose umgewandelt werden. Sie dienen eher der langfristigen Energieversorgung. 1,2g/kg Körpergewicht und Stunde bewirken die schnellste Glykogenresynthese.
• Was ist Arginin und was kann es bewirken? L-Arginin ist eine proteinogene α-Aminosäure. Für den Menschen ist sie semi-essentiell. Diese Aminosäure hat den höchsten Masseanteil an Stickstoff von allen proteinogenen Aminosäuren. Arginin ist eine Aminosäure, die der Körper im Harnstoffzyklus selbst herstellen kann, doch reicht die Eigensynthese in einigen Phasen des Lebens (z. B. Stress, Wachstum, Diabetes, Bluthochdruck) nicht aus. Arginin kann eine verstärkte Vasodilatation begünstigen: Leistungsverbesserung beim Sport, im Bodybuilding als sogenanntes „Pump-Supplement“ die Freisetzung von Insulin aus den beta-Zellen des Pankreas bewirken und gleichzeitig die Insulinresistenz signifikant verringern: Leistungsverbesserung im Sport intravenös gegeben den GH-Spiegel anheben: Förderung des Proteinaufbaus und der Fettreduktion Einfluss auf Leistungsfähigkeit: Ausdauersport: etwas geringere Laktatakkumulation unter Belastung Kraftsport: ausgeprägte Verbesserung der Maximalkraft im Bankdrücken sowie der Maximalleistung im Wingate Test (anaerober Leistungstest) auf dem Fahrradergometer
• Erkläre den Begriff "maximale Sauerstoffaufnahme" und dessen Bedeutung als Maß der Ausdauerleistungsfähigkeit! Ein geeignetes Maß für die Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit bzw. der aeroben Kapazität einer Person stellt die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) dar. Sie gilt als entscheidende Größe der aeroben Ausdauerleistungsfähigkeit. Sie wird definiert als die Sauerstoffmenge, die bei schwerer dynamischer körperlicher Arbeit großer Muskelgruppen maximal pro Minute aufgenommen werden kann. Mit der VO2max wird die Leistungsfähigkeit der sauerstoffzuführenden (Atmung), der sauerstofftransportierenden (Herz-Kreislauf/Blut) und der sauerstoffverwertenden (Skelettmuskulatur) Systeme zusammengefasst. Das heißt, die Qualität der Ausdauerleistungsfähigkeit hängt auf der einen Seite davon ab, inwieweit das cardiopulmonale System in der Lage ist, möglichst viel Sauerstoff pro Minute aufzunehmen und zu den Zielorganen (Arbeitsmuskulatur) transportieren zu können; auf der anderen Seite, inwieweit der Trainingszustand der Arbeitsmuskulatur ausreichend ist, das Sauerstoffangebot zur Energiebereitstellung optimal nutzen zu können (aerobe Energiebereitstellung).
• Was ist Carnitin? Welche Funktion hat Carnitin? Carnitin, genauer L-Carnitin, ist eine chemische Verbindung, die in Lebewesen aus den Aminosäuren Lysin und Methionin hergestellt wird. Carnitin spielt eine essentielle Rolle im Energiestoffwechsel beim Transport von Fettsäuren zwischen Cytosol und den Zellorganellen wie den Mitochondrien. 98% des Gesamtkörperbestands (15-20 g Carnitin) befindet sich in der Skelettmuskulatur und davon am meisten im Herzmuskel. Funktion/Eigenschaften: Fettsäuren müssen zu deren Oxidation in die Mitochondrien eingeschleust werden. Diese Aufgabe übernimmt das Carnitin. Es fungiert als transmembranöser Fettsäuretransporter an der inneren Mitochondrienmembran. Fettsäuren + Coenzym A = aktivierte Fettsäuren > Transport durch die äußere Mitochondrienmembran aktivierte Fettsäure wird mit Hilfe des CPT-1 an das Carnitin gebunden der Komplex aus aktivierter Fettsäure und Carnitin passiert die innere Mitochondrienmembran in der Mitochondrienmatrix wird der Komplex mit Hilfe des CPT-2 wieder getrennt Carnitin kommt zurück in den Intermembranraum, für weitere Transporte die Fettsäure wird in der Beta-Oxidation zu Acetyl-CoA abgebaut

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