Aminosäuren: Klassifizierung, Funktionen im Körper, Auswirkungen auf die sportliche Leistung und die besten Quellen

Aminosäuren sind in erster Linie die Bausteine von Proteinen, haben aber auch vielfältige Funktionen im Körper. Selbst grundlegende Prozesse wie die Verdauung oder die Immunabwehr würden ohne sie nicht richtig funktionieren. Ein Beispiel ist Glutamin, das unter anderem als Energiequelle für bestimmte Zellen der Darmschleimhaut und des Immunsystems dient. Zusammen mit BCAAs oder Arginin sind sie auch bei Sportlern beliebte Nahrungsergänzungsmittel. Im heutigen Artikel erfährst du, was du schon immer über Aminosäuren und ihre Wirkung auf die sportliche Leistung wissen wolltest.

Was sind Aminosäuren?

Aminosäuren (AA) sind die Bausteine, aus denen Peptide und schließlich Proteine aufgebaut sind. Es gibt tausende verschiedene Arten von Aminosäuren. Man kann sich den Zusammenbau der einzelnen Aminosäuren wie eine Art Lego-Bausteine vorstellen.

Jeder Lego-Stein kann eine andere Form, Farbe und Größe haben. Wenn du ein Raumschiff bauen willst, musst du einen bestimmten Legostein an die richtige Stelle setzen. Mit etwas Fantasie kannst du aus den gleichen Steinen ein Haus oder sogar ein Auto bauen. Alles hängt von der richtigen Position ab. Dasselbe gilt für Aminosäuren. Je nachdem in welcher Reihenfolge und wie sie miteinander verbunden sind, entsteht ein bestimmtes Protein.

Wenn Chemie eines deiner Lieblingsfächer war, hast du dich wahrscheinlich gefragt, wie die Formel für Aminosäuren lautet. Jedes AA-Molekül enthält eine Carboxylgruppe (COO) und eine Aminogruppe (NH2). Daher kommt der Name Aminosäure. [1]

Klassifizierung der Aminosäuren und ihre Funktion im Organismus

Insgesamt gibt es zwanzig Arten von Aminosäuren, die der Körper für den Aufbau und die Reparatur von Körpergewebe, die Aufnahme von Nährstoffen und andere für die Gesundheit notwendige Prozesse benötigt. Einige müssen über die Nahrung aufgenommen werden, andere kann der Körper selbst herstellen, und dann gibt es noch Aminosäuren, die man nur in bestimmten Lebensabschnitten zu sich nehmen muss. Dementsprechend werden sie in essenzielle, nicht-essenzielle und semi-essenzielle Aminosäuren eingeteilt. [2]

Was ist der Unterschied zwischen der L- und der D-Form von Aminosäuren?

Im Allgemeinen kommen Aminosäuren in der Natur in der L- oder D-Form vor. Ein Beispiel ist L-Leucin, das das Spiegelbild von D-Leucin ist. Sie haben eine entgegengesetzt angeordnete Aminogruppe, was ihre Verwendung im Körper beeinflusst. Nur die L-Form der Aminosäuren, aus denen Proteine und andere notwendige Substanzen gebildet werden, ist für den Körper von Nutzen. [38]

1. Essentielle Aminosäuren (EAA)

Ohne diese Aminosäuren kann der Körper praktisch nicht auskommen. Er kann sie nicht selbst herstellen und ist daher auf ihre Aufnahme über die Ernährung und Nahrungsergänzungsmittel angewiesen. Es gibt insgesamt acht essentielle Aminosäuren (EAA), und der Körper verwendet sie für die Muskelregeneration, die Bildung von Muskelmasse, die Hormonsynthese, die Neurotransmittersynthese, und sie produzieren auch einige nicht-essentielle Aminosäuren.

Manchmal wird auch Histidin in die Liste aufgenommen, doch gilt es nur in der Kindheit als essenzielle Aminosäure. Im Erwachsenenalter kann unser Körper sie bereits selbst herstellen, sie ist also eine semi-essentielle Aminosäure.

In diesem Teil über essentielle Aminosäuren erfährst du mehr über die folgenden Aminosäuren:

1. Leucin

Leucin ist die erste des Trios der verzweigtkettigen Aminosäuren, die du wahrscheinlich als BCAA (Branched Chain Amino Acids) kennst. Sie machen etwa 35 % aller essentiellen Aminosäuren in deinem Körper aus. Sie werden am häufigsten mit dem Schutz der Muskelmasse während des Trainings in Verbindung gebracht, und es ist Leucin, das am meisten damit zu tun hat. Laut Studien ist es in der Lage, den mTOR-Signalweg (Mammalian Target of Rapamycin) zu aktivieren, der am Anfang der Prozesse im Zusammenhang mit dem Zellwachstum (Muskelwachstum und anabole Prozesse) und dem Muskelprotein MPS (Muskelproteinsynthese) steht. [3, 39]

2. Valin

Valin ist der zweite Vertreter der BCAA, der ebenfalls an den grundlegendsten Prozessen im Körper beteiligt ist. Dazu gehören die Energiegewinnung, der Schutz der Muskelmasse vor dem Abbau (Katabolismus) bei Energiemangel und das Muskelwachstum. Laut Studien kann es aber auch die Funktion dendritischer Zellen unterstützen, die ein wichtiges Bindeglied für die Immunität sind. [4, 40]

3. Isoleucin

Isoleucin ist das dritte Mitglied der BCAA-Familie und wird wie seine Verwandten mit dem Schutz und dem Wachstum der Muskelmasse und dem Energiestoffwechsel in Verbindung gebracht. Es hat eine antikatabole Wirkung und kann somit dazu beitragen, die Muskeln vor dem Abbau (als Energiequelle) zu schützen. Vielleicht steckt dahinter seine Fähigkeit, die Verwendung von Glukose als Energiequelle während des Trainings zu erhöhen. [41]

Die Studie hat auch gezeigt, dass es zu einer guten Immunfunktion beiträgt, zum Beispiel durch die Aktivierung von schützenden Peptiden (β-Defensine). Diese können den Körper vor Angriffen durch Viren und andere Krankheitserreger schützen. [5]

4. Methionin

Methionin ist eine der schwefelhaltigen Aminosäuren. Im Körper wird sie nicht nur zum Aufbau von Proteinen verwendet, sondern bildet auch die nicht-essentielle Aminosäure Cystein. Zusammen mit Glycin und Arginin bildet sie Kreatin, und eine weitere interessante Tatsache ist, dass es auch für die Bildung von Carnitin benötigt wird. Es wirkt sich auch auf den Fettstoffwechsel und die Funktion des Immunsystems aus und kann die Produktion des wichtigsten körpereigenen Oxidationsmittels Glutathion anregen. Aus diesem Grund wird es mit dem Schutz des Körpers vor oxidativem Stress in Verbindung gebracht. [6]

5. Threonin

Threonin wiederum wird am häufigsten mit dem Aufbau von Körpergewebe in Verbindung gebracht. Es ist einer der Grundbestandteile des Zahnschmelzes, des Proteins Elastin und wirkt sich auch auf die Aufrechterhaltung der Integrität der Darmschleimhaut aus, wodurch es die Verdauung und indirekt die Immunität unterstützt. Außerdem ist es für die Synthese anderer Aminosäuren in Form von Glycin und Serin unerlässlich. [7]

2. Nicht-essentielle Aminosäuren

Wie der Name schon sagt, sind sie für den Körper nicht mehr unentbehrlich. Er kann sie aus essentiellen oder semi-essentiellen Aminosäuren oder Glukose herstellen. Das schmälert aber nicht ihre Bedeutung. Sie sind am Aufbau des Körpergewebes beteiligt und auch an den wichtigsten Körperfunktionen, wie dem Vitaminstoffwechsel oder der Verdauung. [11]

In diesem Teil über nicht-essentielle Aminosäuren wirst du über die folgenden AAs lesen:

1. Alanin

Alanin ist eine der am häufigsten vorkommenden Aminosäuren in der Skelettmuskulatur, wo es auch als Energiereserve fungiert. Außerdem ist es am Stoffwechsel von Vitamin B6 und Glucose beteiligt. Dadurch trägt es dazu bei, den Blutzuckerspiegel auf einem normalen Niveau zu halten. Nicht zuletzt ist es an der Produktion von weißen Blutkörperchen beteiligt, die für die Immunfunktion wichtig sind. [12]

Neben Alanin gibt es auch die Aminosäure Beta-Alanin, die bei Sportlern eine beliebte Ergänzung ist. Im Gegensatz zu Alanin bildet es im Körper keine Proteine, wird aber zusammen mit Histidin zur Synthese von Carnosin verwendet. Letzteres trägt dazu bei, die Muskelübersäuerung während intensiver Aktivität zu verringern, indem es Wasserstoffionen aus der Milchsäure (Laktat) bindet, was letztlich zu einer verbesserten Leistung führen kann.

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2. Asparaginsäure

Asparaginsäure ist an wichtigen Prozessen im Körper beteiligt, wie z.B. der Hormonsynthese oder der Funktion des Nervensystems. In der ionisierten Form von Aspartat gehört sie zu den exzitatorischen Neurotransmittern, die stimulierende Wirkungen auf das Nervensystem haben. [13-14]

In Nahrungsergänzungsmitteln kann sie in Form von D-Asparaginsäure (DAA) vorkommen. Letztere wird vor allem mit Auswirkungen auf den Testosteronspiegel und die männliche Fruchtbarkeit in Verbindung gebracht.

3. Asparagin

Asparagin ist eine Aminosäure, die aus Asparaginsäure gebildet wird. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung von Glykoproteinen (Proteine mit angehängten Kohlenhydraten) und bindet außerdem überschüssiges Ammoniak, das beim Abbau von Proteinen entsteht. Sie hilft, es aus dem Körper auszuspülen und trägt so zur natürlichen Entgiftung des Körpers bei. [15]

4. Cystein

Cystein hat einen außergewöhnlichen Schwefelgehalt, der es ihm ermöglicht, die Aminosäure Taurin zu bilden. Obwohl es nicht als Baustein für Proteine dient, hat es eine antioxidative Wirkung und kann auch die Energieproduktion oder den Taurin beeinflussen. Darüber hinaus ist Cystein ein wichtiger Bestandteil des Antioxidans Glutathion. Daher kann es dazu beitragen, Zellen vor oxidativem Stress zu schützen. In Nahrungsergänzungsmitteln ist es am häufigsten in Form von N-Acetyl-L-Cystein (NAC) zu finden. [16-17]

5. Glutaminsäure

Glutaminsäure kommt im Körper hauptsächlich in Form von Glutamat vor. Sie ist der wichtigste erregende Neurotransmitter (aktiviert das Nervensystem). Außerdem wirkt es auf bestimmte Geschmackszellen auf der Zunge und erzeugt den bekannten Ummamigeschmack. Aus diesem Grund wird es auch häufig Lebensmitteln als Geschmacksverstärker zugesetzt. [18]

6. Prolin

Prolin ist wichtig für die Aufrechterhaltung der zellulären Integrität und Funktion. Zusammen mit Glycin und Hydroxyprolin ist es eine der Aminosäuren, aus denen Kollagen besteht. Es hat somit einen Einfluss auf die Erhaltung der Haut, des Gelenkknorpels oder der Gesundheit der Sehnen. Es wird auch mit der Förderung der Wundheilung. [19]

7. Serin

Serin ist in hoher Konzentration in der Zellwand vorhanden und trägt somit zur Erhaltung der Zellintegrität bei. Es ist auch wichtig für die Verdauung, da es das Enzym Serinprotease bildet, das dazu beiträgt, Proteine in einfachere (leichter zu verwertende) Teilchen wie Dipeptide, Tripeptide und einzelne Aminosäuren aufzuspalten. [20]

10. Tyrosin

Ihr Körper kann Tyrosin aus Phenylalanin herstellen. Es hat eine besondere Wirkung auf die Gehirnfunktion, da es Neurotransmitter wie Dopamin, Adrenalin und Noradrenalin bildet, die dabei helfen, stressige Situationen zu bewältigen. In geistig und körperlich anstrengenden Zeiten ist ihr Bedarf jedoch größer und damit steigen auch die Anforderungen an die Tyrosinaufnahme. Darüber hinaus werden aus diesem AA auch Schilddrüsenhormone gebildet. [25]

3. Semi-essentielle Aminosäuren

Diese AAs sind unter normalen Bedingungen nicht essentiell. Es kann jedoch Situationen geben, in denen sie essentiell werden und ergänzt werden müssen. Dies geschieht vor allem in der Wachstumsphase, während der Schwangerschaft, bei großem Stress, bei anstrengenden sportlichen Aktivitäten oder nach Verletzungen. Ein Mangel an diesen Stoffen kann aber auch bei einer langfristigen energiearmen oder unzureichenden Ernährung (Mangelernährung) auftreten.

In diesem Teil über die semi-essentiellen Aminosäuren werden die folgenden Aminosäuren beschrieben:

1. Arginin

Stickstoffmonoxid (NO) wird im Körper aus Arginin gebildet, das ein Signalmolekül für die Erweiterung der Blutgefäße (Vasodilatation) ist. Durch seine gefäßerweiternde Wirkung kann es den Blutfluss zu den Muskeln erhöhen, was zu einer besseren Sauerstoff- und Nährstoffversorgung der Muskeln führen kann. Dadurch kann es den Blutdruck oder die Muskelerholung beeinflussen. In Form von Nahrungsergänzungsmitteln ist es besonders bei Sportlern vor dem Training beliebt. Der Einfluss auf die Erweiterung der Blutgefäße und die bessere Durchblutung ist aber auch der Grund dafür, dass Arginin auch in Errektionsförderern zugesetzt wird. Nicht zu vergessen ist aber, dass es, wie Glycin und Methionin, im Körper für die Synthese von Kreatin benötigt wird. [21-22]

2. Histidin

Histidin ist ein Vorläufer von Histamin, das im Körper entscheidend für die Auslösung einer allergischen Reaktion ist. Aus ihm entsteht auch das bereits erwähnte Carnosin. Es ist halb-essentiell, da der Körper es im Säuglingsalter nicht herstellen kann. Das Gleiche gilt für Personen mit Urämie (urämisches Syndrom), und die körpereigene Produktion von Histamin kann mit dem Alter abnehmen. [26]

Jede der oben genannten zwanzig Aminosäuren hat also eine bestimmte Funktion im Körper. Wir haben bei weitem nicht alle Prozesse erwähnt, an denen diese Stoffe beteiligt sind. Sicher ist jedoch, dass sie ausnahmslos alle zur Erhaltung der Gesundheit benötigt werden.

Können Aminosäuren die sportliche Leistung verbessern?

Für einige Aminosäuren haben wir bereits ihren möglichen Einfluss auf die Muskelmasse, den Energiestoffwechsel oder die Sauerstoffversorgung der Muskeln erwähnt. Nun werfen wir einen Blick auf BCAAs, Glutamin und Arginin um zu sehen, was Studien über sie in Bezug auf Sport sagen.

1. BCAAs können zum Muskelwachstum beitragen

• Leucine, isoleucine and valine have the ability to prevent the loss (degradation) of muscle mass during strenuous exercise.
• During endurance activities, they can in turn serve as a source of energy, leading to the sparing of glycogen stores and prolonged performance.
• Während der Leistung können sie dazu beitragen, die Ermüdung zu verzögern und die wahrgenommene Anstrengung zu verringern. 
• After strength training, they may support anabolic processes associated with muscle fibre repair and growth.
• Laut Studien hat Leucin die größte Wirkung auf die Muskelproteinsynthese (MPS), d. h. den Prozess der Bildung von Muskelmasse.
• Für die Erholung und das Wachstum der Muskeln ist es jedoch am effektivsten, nach dem Training eine ausreichende Menge aller essentiellen Aminosäuren zu sich zu nehmen. Idealerweise in Form von Protein, das dann mit BCAAs oder Leucin allein angereichert werden kann, um sein Potenzial zu erhöhen. [27]

Wie können Aminosäuren ergänzt werden?

Aminosäuren sind ein Hauptbestandteil unserer Ernährung. Man findet sie vor allem in Lebensmitteln mit einem höheren Anteil an Protein. Die Qualität dieser Quellen wird dadurch bestimmt, ob sie alle essentiellen AA im optimalen Verhältnis enthalten. Du kannst deine AA-Aufnahme auch durch die Aufnahme von Nahrungsergänzungsmitteln erhöhen.

1. Vollständige Aminosäurenquellen

• Sie enthalten die essentiellen Aminosäuren in optimalen Mengen und Verhältnissen.
• Dazu gehören vor allem tierische Lebensmittel wie Fleisch, Fisch, Eier, Milchprodukte oder Molkenprotein.
• Einige pflanzliche Quellen wie Soja (Tofu, Tempeh), Kichererbsen oder Quinoa kommen auch in die Nähe.

2. Unvollständige Aminosäurequellen

• Sie haben kein ausgewogenes Verhältnis an essentiellen Aminosäuren, was ihre Qualität mindert.
• Zu den unvollständigen Quellen gehören Linsen, Erbsen, Reis oder Schalenfrüchte und die meisten anderen pflanzlichen Lebensmittel.

Auch in pflanzlichen Lebensmitteln finden sich alle EAAs, aber oft nicht in ausreichender Menge, um den gesamten Bedarf des Körpers zu decken. Diese fehlenden AA werden limitierende Aminosäuren genannt. Glücklicherweise hat jede Gruppe von pflanzlichen Lebensmitteln einen anderen Mangel an Aminosäuren, so dass man durch die richtige Kombination von pflanzlichen Quellen diesen Mangel fast ausgleichen kann. So mangelt es Getreide beispielsweise an der Aminosäure Lysin, während Hülsenfrüchten Methionin fehlt. Wenn man sie kombiniert, kommt man der Qualität von tierischem Protein näher.

Wenn du dich fragst, welche pflanzlichen Lebensmittel reich an Protein sind, lies unseren Artikel: Was sind die besten pflanzlichen Proteinquellen und warum solltest du sie in deine Ernährung aufnehmen?

Grenzwerte für Aminosäuren in pflanzlichen Lebensmitteln

Quelle	Einschränkung AA	Mit welchen Lebensmitteln kann man sie kombinieren, um die beschränkten Aminosäuren wieder aufzufüllen?
Getreide	Lysin	Hülsenfrüchte
Hülsenfrüchte	Methionin	Getreide, Schalenfrüchte, Samen
Schalenfrüchte und Samen	Lysin	Hülsenfrüchte

Wie können Aminosäuren ergänzt werden?

Du kannst deine Aminosäureaufnahme auch mit konzentrierteren Nahrungsergänzungsmitteln erhöhen. Du kannst zwischen Aminosäuren mit einem oder mehreren Wirkstoffen wählen. Am häufigsten werden sie in der Form von löslichem Pulver, Tabletten oder Kapseln.

1. Einkettige Aminosäuren

Wenn du deine Aufnahme von nur einigen Aminosäuren erhöhen möchtest, kannst du es mit einer einzelnen Nahrungsergänzung versuchen. Alternativ kannst du auch mehrere Nahrungsergänzungen verwenden, um ein komplexes Produkt zu erhalten, das deinen Bedürfnissen entspricht. Wie hoch ist die empfohlene Aufnahme der am häufigsten verwendeten Aminosäuren?

• Arginin in der Menge von 3-6 g vor dem Training. Mehr als 10 g auf einmal können Verdauungsprobleme verursachen, daher ist es besser, die höhere Menge auf mehrere Tagesportionen aufzuteilen. [31]
• Glutamin in Form von L-Glutamin in einer Menge von 5 g pro Tag. [32]
• Leucin in einer Portion von 2-5 g allein, mit einer Mahlzeit mit einem Mangel an dieser Aminosäure oder als Teil eines Getränks nach dem Training, um das anabole Potenzial zu erhöhen. [33]
• Cystein in Form von N-Acetyl-L-Cystein in einer Menge von 600-1800 mg. [34]
• Asparaginsäure in Form von D-Asparaginsäure in einer täglichen Aufnahme von 2000-3000 mg. [35]
• Lysin wird in einer Menge von bis zu 2 g pro Tag, aufgeteilt auf mehrere Portionen zu den Mahlzeiten aufgenommen. Diese Menge wird für Personen empfohlen, die häufig Fieberbläschen (Herpes simplex) entwickeln. [37]

2. Komplexe Aminosäuren

In komplexen Produkten, die Aminosäuren enthalten, findet man am häufigsten BCAAs oder acht EAAs, die manchmal mit nicht-essentiellen Aminosäuren und anderen Substanzen ergänzt werden. Ein Beispiel ist das Produkt ProAMINO, das neun AAs, Koffein und Extrakte aus grünem Tee und Kaffee enthält. ProAMINO hingegen ist frei von Stimulanzien, enthält aber sechs Vitamine in seiner Formel.

• BCAAs werden normalerweise in einer Portion von 20 g aufgenommen, wobei das wichtige Detail ist, dass es ein höheres Verhältnis von Leucin im Vergleich zu Isoleucin und Valin enthalten sollte, zum Beispiel 4:1:1 zugunsten von Leucin. [36]
• Die empfohlene Menge an EAAs beträgt 10-12 g;

Haben Aminosäuren Nebenwirkungen?

Solange du Aminosäureprodukte in angemessenen Mengen und gemäß den Anweisungen auf dem Etikett aufnehmen, solltest du keine Nebenwirkungen feststellen. Diese treten nur in Ausnahmefällen und bei Personen auf, die eine Überempfindlichkeit oder Allergie gegen die enthaltenen Wirkstoffe haben. Bei übermäßiger Aufnahme können jedoch Bauchschmerzen und Verdauungsstörungen auftreten. Denke daran, dass es sich nur um ein Nahrungsergänzungsmittel handelt und eine abwechslungsreiche, proteinreiche Ernährung die Grundlage deiner Aminosäureaufnahme bilden sollte.

Was solltest du dir unbedingt merken?

Im heutigen Artikel hast du gelernt, dass Aminosäuren nicht nur ein Baustoff für den Aufbau von Muskelmasse sind. Im Körper bilden sie wichtige Enzyme, Hormone oder Neurotransmitter, ohne die dein Körper kaum richtig funktionieren würde. Sie sind an der Gesunderhaltung der Haut, der Gelenke und des gesamten Bewegungsapparates beteiligt. Sie werden auch immer dann benötigt, wenn im Körper etwas repariert oder geheilt werden muss. Deshalb ist es wichtig, für eine ausreichende Aufnahme dieser Stoffe, vor allem der essentiellen, zu sorgen, sei es durch die Ernährung oder durch Nahrungsergänzungsmittel.

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Quellen:

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