EAA – Essenzielle Aminosäuren – ISSN – Das sind die Highlights!

Seit 7 Jahren befasst ich mich nun intensiv mit dem Thema EAA – Essenzielle Aminosäuren und musste in dieser Zeit etliche schwachsinnige, schlecht recherchierte Postings und Clips über mich ergehen lassen. Je nachdem welches Interesse der jeweilige Ersteller von Content gerade verfolgt, besteht auch ein Interesse daran, essenzielle Aminosäuren als Ergänzung zu empfehlen oder eben nicht.

Ich gebe gerne ein Beispiel:

Person A sprach sich lange Zeit gegen den Nutzen von essenziellen Aminosäuren aus, da man doch mit vollständigem Protein wie z.B. über ein Konzentrat genau dieselben Effekte generieren könne. Person A führte zu dieser Zeit im eigenen Supplement-Label kein eigenes EAA-Produkt aber Proteinkonzentrate. Mit der Zeit hat Person A dann das Verkaufspotenzial von EAA erkannt, hat ein EAA-Produkt in Pulverform ins eigene Label integriert und just mit diesem Tage waren EAA als Ergänzung dann doch nicht mehr ganz so unnütz. – ihr versteht, was ich euch sagen möchte!

Ich habe ein generelles Interesse am Thema essenzielle Aminosäuren, weshalb ich schon etliche kostenlos verfügbare BLOG-Beiträge hierzu verfasst habe. Nun haben sich renommierte Forscher unter dem Deckmantel der ISSN (International Society of Sports Nutrition) zusammengeschlossen, um die aktuelle Datenlage zur Verwendung isolierter essenzieller Aminosäuren als Ergänzung zur Beeinflussung von Skelettmuskulatur zu sichten und zu bewerten. Die Ergebnisse waren mir allesamt bereits vertraut, dennoch schön, es nun einmal von externer Stelle bestätigt zu sehen.

Anbei die Highlights aus dem Paper, samt meiner Ergänzungen, und Bemerkungen wo nötig.

Bedeutung einer Supplementierung mit freien essenziellen Aminosäuren

Seit Jahrzehnten ist bekannt, dass es einen gewissen Mindestbedarf an EAA zu decken gilt. Weit weniger lange ist man sich der Tatsche bewusst, dass sich Vorteile aus dem Verzehr freier isolierter Aminosäuren ergeben können, auch wenn damit der Mindestbedarf an EAA überschritten wird.

Die tägliche Supplementierung von essenziellen Aminosäuren in freier Form hat sich in vielerlei Hinsicht als vorteilhaft erwiesen. In erster Linie stimulieren sie die Proteinsynthese und beeinflussen den Protein-Turnover (muskulär sowie gesamt) positiv. Dies wiederum kann das Aufkommen an Muskelmasse sowie eine bessere Muskelqualität fördern und hierüber sowohl körperliche Leistung als auch funktionelle Ergebnisse verbessern.

Darum EAA und nicht Leucin oder BCAA

Von der alleinigen Verabreichung von Leucin weiß man, dass diese eine vorübergehende Muskelproteinsynthese-Reaktion auslöst, mTOR stimuliert und weitere Moleküle aktiviert, die am Proteinaufbau beteiligt sind. Die tatsächliche Bildung von Protein erfordert allerdings die Verfügbarkeit aller relevanten essenziellen Aminosäuren. Werden diese mit Verabreichung von beispielsweise Leucin oder auch BCAA nicht zugeführt, müssen sie aus körpereigenen Quellen herangezogen werden. Anfänglich und stark begrenzt, kann dies noch über einen kleinen Pool freier essenzieller Aminosäuren in der intra- und extrazellulären Flüssigkeit stammen. Mit seiner Erschöpfung wird die Muskelproteinsynthese jedoch bereits eingeschränkt. Die einzige weitere potenzielle Quelle, die zur Aufrechterhaltung für Muskelproteinsynthese benötigter essenzieller Aminosäuren zur Verfügung steht, ist ein beschleunigter Abbau von körpereigenem Protein, der jedoch den Nettozuwachs an Muskelprotein (Protein-Turnover) begrenzt.

Auch der Zeitraum, über den die Muskelproteinsynthese gesteigert wird, ist wichtig für die Interpretation der physiologischen Bedeutung akuter Veränderungen als Reaktion auf eine Aminosäurezufuhr. Steigt diese nur vorübergehend an, darf man sich davon weniger langfristige Zuwächse von Muskelmasse und Funktion erhoffen, als dies der Fall ist, wenn die Muskelproteinsynthese drei Stunden oder länger erhöht bleibt. Hier kommen Studien wie die von Fuchs et al (1) zum Schluss, dass neben dem postprandialen Anstieg der BCAA-Konzentrationen im Plasma auch andere (essenzielle) Aminosäuren zur Verfügung gestellt werden müssen, um einen länger anhaltenden postprandialen Anstieg der Muskelproteinsyntheserate zu ermöglichen.

Sicherheit von EAA-Ergänzungen

Bisher gibt es keine Daten zu unerwünschten Reaktionen eines Verzehrs von essenziellen Aminosäuren. Personen mit seltenen genetischen Krankheiten, die die Fähigkeit zur Verstoffwechselung bestimmter EAAs beeinträchtigen, könnten auf entsprechende Ergänzungen negativ reagieren. Derartige Stoffwechselstörungen sind allerdings angeboren und erfordern bereits in jungen Jahren eine Anpassung der Ernährung. Es ist daher unwahrscheinlich, dass ein Erwachsener mit einer angeborenen Stoffwechselstörung die den sicheren Verzehr von essenziellen Aminosäuren einschränkt, sich dieses Zustandes nicht bewusst ist.

Möglich erscheint es auch, dass Nierenerkranke schlecht auf eine Ergänzung mit essenziellen Aminosäuren reagieren, da bei einer Nierenerkrankung aufgrund der Anhäufung von Harnstoff und Ammoniak im Blut häufig eine proteinärmere Ernährung empfohlen wird. Eine Ergänzung auf Basis von essenziellen Aminosäuren trägt jedoch im Allgemeinen nicht zu einer erhöhten Harnstoff- oder Ammoniakproduktion bei. Für diese Fälle bedarf es jedoch noch weiterer Forschung.

Bezogen auf sichere Obergrenzen der Einnahme einzelner essenzieller Aminosäuren nach Upper Limit wird ersichtlich, dass enorme Mengen davon zusätzlich zu einer bereits bestehenden proteinreichen Ernährung eingenommen werden könnten.

Upper Limit EAA - Essenzielle Aminosäuren

Histidin – Never Ending Story!

Im Review berücksichtigt wurden Studien an Menschen, die ansonsten bereits eine ausreichende Zufuhr von essenziellen Aminosäuren aus Protein vorweisen können. Es ist die Rede davon, dass in die Datenrecherche ausschließlich Studien geflossen sind, in denen neun essenzielle Aminosäuren in den jeweiligen nicht standardisierten Konstellationen verwendet wurden. Neun essenzielle Aminosäuren bedeutet, man unterstellt Histidin eine klare Stellung als essenzielle Aminosäure und vergleicht sie direkt mit den anderen acht essenziellen Aminosäuren.

Hierzu gibt es anzuregen (2):

dass Histidin grundlegend eine proteinbildende Aminosäure ist.
dass die Unverzichtbarkeit von Histidin bei gesunden Erwachsenen bis heute nicht geklärt ist.
dass Histidin anders als die verbleibenden acht essenziellen Aminosäuren, in einem eigenen Histidin-Pool gespeichert und über diesen auch wieder zur Verfügung gestellt werden kann, wenn Bedarf besteht.
dass der Körper einige Kompensationsmeachanismen bereithält um einen Histidin-Mangel über lange Zeit selbst bei extrem Histidin armer Ernährung auszugleichen (ein rein theoretisches Szenario!).

Wie beschrieben, bezieht die ISSN nur Studien in deren Übersicht mit ein, bei denen die Probanden bereits ausreichend Protein (samt Histidin) über die Nahrung zuführen. Nach DRI/RDA/WHO liegt der tägliche Histidin-Bedarf bei 10 bis 14mg pro Kilogramm Körpergewicht. Für eine 70kg schwere Person würde dies eine notwendige Aufnahme von 700 bis 980mg bedeuten. Datenerhebungen zur Nährstoffaufnahme in mehreren Ländern legen nahe, dass selbst eine Ernährung mit nur geringem Proteinanteil diese Mengen nicht nur abdeckt, sondern mit Leichtigkeit übersteigt. Die gilt auch für vegane Ernährung (2). Sollte also Histidin bei gesunden Erwachsenen essenziell für den Muskelproteinstoffwechsel sein, darf eine ausreichende Verfügbarkeit auch dann angenommen werden, wenn EAA-Präparate kein Histidin enthalten.

EAA - Essenzielle Aminosäuren - Histidin

EAA – Essenzielle Aminosäuren wirksam in einer weiten Range

Das Ausmaß des Anstiegs der Muskelproteinsynthese nach dem Konsum von essenziellen Aminosäuren hängt ab von der aufgenommenen Menge. Im Ruhezustand geht man schon ab einer Menge von 1,5g von einer Anregung der Muskelproteinsynthese aus (3).

Spannend für alle „Jünger“ der 3g Leucin-Schwellen-These:

„Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Mischung essenzieller Aminosäuren von 1,5g mit lediglich 0,6g Leucin-Anteil die Muskelproteinsynthese stark (vielleicht maximal) stimuliert. Der Vorteil höherer essenzieller Aminosäure Dosierungen war bei den hier untersuchten älteren Damen in Ruhe und unter Belastung vernachlässigbar.“ Verglichen wurde die Reaktion mit entweder 6g einer Leucin angereicherten EAA-Mischung oder 40g Wheyprotein (3).

Als maximale Dosis ab der von keiner zusätzlichen Stimulierung der Muskelproteinsynthese auszugehen ist wurden 15 bis 18g essenzielle Aminosäuren genannt. Zitiert wurde hier eine Studie von Tipton et al (4) in der 13,4g essenzielle Aminosäuren zusammen mit 35g Sucrose verabreicht wurden, um die Auswirkung auf Insulin sowie die Aminosäureverfügbarkeit samt Muskelproteinsynthese zu untersuchen. Ein Bereich von 15 bis 18g essenzieller Aminosäuren als Obergrenze einer Einzeldosis geht hieraus nicht eindeutig hervor und muss daher lediglich als „Schätzung“ verstanden werden. Frühere Forschungen geben ein Plateau der kontraktilen Muskelproteinsynthese mit etwa 9 bis 10 g essenzieller Aminosäuren an. Das bedeutet, dass die Aufnahme von essenziellen Aminosäuren über diesem Schwellenwert nicht mehr wesentlich zum Aufbau von Skelettmuskulatur beiträgt (6).

Für ältere Personen, energiedefizitäre Versorgungssituationen oder aber unter Berücksichtigung des Gesamtprotein-Turnovers des Körpers können dennoch andere Schwellenwerte gelten.

Bei älteren Menschen wurden bereits bessere Effekte von EAA-Ergänzungen mit erhöhtem Leucin-Gehalt (höher als der aus einer Portion Molkenprotein stammend) beobachtet, allerdings in Zusammenhang mit einer Gesamtmenge von 6,7g EAA pro Portion, weshalb unklar ist, ob ein relevanter Unterschied auch noch mit einer optimalen Verabreichungsmenge von 10g oder mehr pro Portion gegeben wäre (12).
Eine negative Energiebilanz kann Aufnahmeempfehlungen für essenzielle Aminosäuren beeinflussen, da die aufgenommenen EAA zumindest teilweise zur Oxidation für die Energiegewinnung verwendet werden. Gwin et al (13) stellten mit einem 30%-igen Kaloriendefizit über 5 Tage fest, dass eine 3-fache Erhöhung der EAA-Zufuhr notwendig war, um eine positive Gesamtkörperproteinbilanz zu erhalten.

Aus mehreren Studien ist bekannt, dass es für die Anregung der Muskelproteinsynthese neben essenziellen Aminosäuren keine gleichzeitige Aufnahme nicht-essenzieller Aminosäuren bedarf (4,5).

EAA – Essenzielle Aminosäuren effektiver als intaktes Protein

Isolierte EAA-Ergänzungen stimulieren die Muskelproteinsynthese stärker als die Verabreichung derselben Menge EAA entweder über Proteinkonzentrate oder als Bestandteil einer Mahlzeit (7,8). Man weiß hierzu, dass die hohe intestinale Absorptionsrate von essenziellen Aminosäuren in freier Form (9) einen schnelleren Plasma-Anstieg sowie einen schnelleren Transport in den Muskel begünstigt. Dies wiederum sorgt für ein schnelleres Erreichen der intramuskulären EAA-Spitzenkonzentration im Vergleich zu anderen Proteinquellen (10,11).

Isolierte essenzielle Aminosäuren – Unabhängiger Nutzen

Ohne körperliches Training

Mehrere Studien belegen, dass die akute Stimulierung der Muskelproteinsynthese durch freie essenzielle Aminosäuren zu einer langfristigen Zunahme der Muskelmasse und -funktion führt, selbst wenn die Proteinzufuhr über die Nahrung nicht kontrolliert wird. Solche Ergebnisse liegen auch ohne begleitendes körperliches Training in erster Linie an älteren Probanden / -innen vor (14-19). Naheliegend erscheinen derartige Beobachtungen insbesondere unter dem bereits genannten Kontext der anabolen Resistenz, die stärkere Signalgebungen für vergleichbare Ergebnisse in der Muskelproteinsynthese erfordern. Unklar und auch nicht untersucht ist, inwieweit sich Vorteile ohne begleitendes Training auch bei jüngeren Anwendern /-innen ergeben können.

Mit körperlichem Training

Wenn es darum geht, Krafttraining und die Einnahme essenzieller Aminosäuren zu bewerten ist interessant zu erwähnen, wie beide Komponenten sich jeweils auf Nettoproteinbilanz des Muskels auswirken. Wie beigefügte Darstellung zeigt, führt Krafttraining an sich nicht zu Muskelanabolismus. Anabolismus findet nur statt, wenn er durch die entsprechenden Aminosäuren unterstützt wird (20).

Tipton et al (21) zeigten zudem, dass essenzielle Aminosäuren nach dem Training die Muskeln in gleichem Maße beeinflussen wie ein komplettes Protein. Dies liefert zusätzliche Beweise dafür, dass zusammen mit Training nur essenzielle Aminosäuren benötigt werden, um Muskelanabolismus zu stimulieren.

Selbst wenn signifikante Veränderungen der Muskelproteinsynthese in Verbindung mit der Einnahme von essenziellen Aminosäuren zu Krafttraining ausbleiben, gibt es dennoch Hinweise auf eine positive Beeinflussung von Muskelschäden sowie einem verringerten Verlust von Muskelkraft (22).

EAA – Essenzielle Aminosäuren und Timing

Hinsichtlich des optimalen Effekts einer isolierten Verabreichung von essenziellen Aminosäuren für begleitendes Training sprechen sich Studien für die Einnahme unmittelbar vor dem Training aus. So eingenommen ist, verglichen mit anderen Zeitpunkten, von einer bis zu dreifach erhöhten Netto-Phenylalaninaufnahme (als indirektes Maß für die Netto-Proteinsynthese) auszugehen. Die stimulierende Wirkung des Widerstandstrainings auf die Muskeldurchblutung führt in Verbindung mit der höheren Aminosäurezufuhr durch den Verzehr vor dem Training zu einer stärkeren anabolen Reaktion im Skelettmuskel (23,24). Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass eine zweite EAA-Verabreichung eine Stunde nach der ersten Einnahme den Muskelanabolismus der ersten Verabreichung verdoppelt (25).

Relevant für Wettkampfbedingungen oder für sensible Sportlerinnen und Sportler vor intensiven Belastungen kann es auch sein, vor oder während der Belastung mit essenziellen Aminosäuren anstelle von vollständigem Protein (z.B. Molkenprotein) zu arbeiten. Isolierte essenzielle Aminosäuren erfordern wenig bis gar keine Verdauung und belasten den Magen nur minimal. Sie werden schnell absorbiert und in die Peripherie transportiert.

Klinische Effekte von EAA – Essenzielle Aminosäuren

Die positive Wirkung einer Ergänzung mit essenziellen Aminosäuren wurde bei einer Vielzahl von klinischen Zuständen nachgewiesen. Viele davon haben / hatten mit dem Altern zu tun:

Sarkopenie (26,27)
Durch Langzeitpflege erworbene Infektionen (28)
geringe körperliche Funktion (29)
Herzversagen (30-32)
Rehabilitation (33,34)
Schlaganfall (35,36)
Bettruhe/Immobilisierung (37-39)
Periphere Arterienerkrankung (40)
Nierenversagen (41,42)
Entzündungen (43,44)
kritische Erkrankungen (45)
Lungenkrebs (46)
Zystische Fibrose (47)
Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (48,49)
Wundheilung (50)
Hirnverletzungen (51,52)
Metabolisches Syndrom und kardiovaskuläre Risikofaktoren (53,54)
Fettleibigkeit (55,56)
Leberfett (57,58)
Diabetes (59,60)

Wichtig ist, dass in all diesen Studien positive Wirkungen beobachtet wurden, obwohl der Verzehr von in Nahrungsproteinen enthaltenen essenziellen Aminosäuren nicht kontrolliert wurde. Dies deutet auf die Bedeutung der schnellen und vollständigen Absorption freier EAAs in klinischen Situationen hin, in denen die Verdauung beeinträchtigt sein kann und/oder eine anabole Resistenz vorherrscht.

EAA – Essenzielle Aminosäuren – Resümee

Die relevantesten Punkte auf einem Blick:

Die Supplementierung von essenziellen Aminosäuren in freier Form ist ein effektiver Stimulator der Muskelproteinsynthese und des Muskelproteinaufbaus
EAAs stimulieren die Muskelproteinsynthese stärker als ein isonitrogenes Proteinisolat
Die Einnahme von essenziellen Aminosäuren initiiert einen raschen Anstieg der peripheren EAA-Konzentrationen und den Transport von Aminosäuren in die Skelettmuskulatur.
Die Stimulierung der Muskelproteinsynthese durch essenzielle Aminosäuren kann mit verschiedenen Dosierungen erfolgen. Sie beeinträchtigt nicht die Wirkung von Mahlzeiten.
Eine signifikante und anhaltende Anregung der Muskelproteinsynthese tritt nur ein, wenn alle essenziellen Aminosäuren konsumiert werden.
Die Stimulierung der Proteinsynthese in Ruhe durch EAA erfolgt in Dosierungen ab 1,5g mit unterschiedlichen Angaben und Annahmen zur Obergrenze.
Ein höherer Prozentsatz an Leucin (%/g), oder aber eine insgesamt höhere Verabreichungsmenge von essenziellen Aminosäuren pro Portion kann erforderlich sein um die Muskelproteinsynthese bestimmter Populationen (Ältere, klinische Pathologien) mit anaboler Resistenz maximal zu stimulieren.
Essenzielle Aminosäuren und Bewegung verstärken deren eigenständige Effekt in der Kombination. Diese Wechselwirkung ist darauf zurückzuführen, dass essenzielle Aminosäuren durch den erhöhten Blutfluss und die höheren EAA-Konzentrationen im Blut besser in den trainierenden Muskel gelangen.
Anabole Reaktionen werden mit einer Kombination aus Krafttraining (oder aerobem Training) und Verabreichung von essenziellen Aminosäuren durchweg festgestellt. Der Effekt bleibt auch mit zunehmendem Alter erhalten.
Die übliche Verwendung von isolierten essenziellen Aminosäuren liegt innerhalb der sicheren Obergrenze.
Eine EAA-Supplementierung ist in der überwiegenden Mehrheit der klinischen Studien und Zustände wirksam.