Beta-Alanin ist heute eines der beliebtesten Nahrungsergänzungsmittel, das von Kraft-/Power-Athleten verwendet wird. Die Popularität von Beta-Alanin beruht auf seiner intrazellulären Pufferkapazität als Puffersubstanz in der Skelettmuskulatur, was zu einer Verzögerung der Ermüdung bei hochintensivem Training führt.
Dieses Nahrungsergänzungsmittel ist eine nicht-proteinogene Aminosäure, die allein offenbar kein ergogenes Potenzial besitzt. Nach der Einnahme kombiniert sie sich jedoch mit Histidin in einer Reaktion, die durch das Enzym Carnosin-Synthase katalysiert wird, wobei der pKa des Imidazolrings des Histidinrestes es ermöglicht, als hochwirksamer intrazellulärer pH-Puffer in der Skelettmuskulatur und anderen Organen zu wirken.
Es ist reichlich in erregbaren Geweben wie Skelettmuskulatur, Herz und einigen Regionen des Gehirns zu finden, obwohl die höchsten Konzentrationen beim Menschen im Muskel (mit einer höheren Prävalenz in Typ-II-Fasern) vorkommen.
Bagchi, D., Nair, S., & Sen, C. K. (Eds.). (2018). Nutrition and enhanced sports performance: muscle building, endurance, and strength. Academic Press.
Beta-Alanin wird endogen in der Leber aus dem Abbau von Uracil sowie durch eine alternative Synthese im Darm und in den Nieren produziert. Obwohl Forscher darauf hinweisen, dass die endogene Synthese auch unter Berücksichtigung der Nahrungsaufnahme (überwiegend in tierischen Lebensmitteln, die jedoch in Mengen vorkommen, die im Alltag unpraktisch sind) recht gering ist.
Wenn wir also bestimmte Vorteile anstreben, könnte die Supplementierung mit Beta-Alanin die einzige oder einfachste Methode sein, um die Carnosinspiegel zu erhöhen. Denn Beta-Alanin gilt als der geschwindigkeitsbestimmende Schritt bei der Synthese von Carnosin. Ziel der Supplementierung ist es somit, den Carnosingehalt in der Skelettmuskulatur zu erhöhen, was die intrazelluläre Pufferkapazität und andere Funktionen verbessert, über die wir im klinischen Bereich noch viel zu erforschen haben...
Mehrere physiologische Funktionen wurden Carnosin in der Skelettmuskulatur zugeschrieben, darunter antioxidative Aktivität und Schutz vor Proteinglykierung und Carbonylierung. Die antioxidativen Eigenschaften von Carnosin wurden durch seine Fähigkeit gezeigt, reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zu eliminieren. Diese antioxidative Kapazität beruht hauptsächlich auf seiner Histidin-Komponente, während Beta-Alanin selbst als Antioxidans unwirksam ist.
Hochintensives Training löst eine signifikante oxidative Stressantwort aus, die Entzündungen und Muskelschäden verursacht. Eine Abschwächung des oxidativen Stresses ist vorteilhaft für die nachfolgende Erholung. Carnosin als Antioxidans in vivo ist jedoch auf Tiermodelle beschränkt, wo es verschiedene physiologische Funktionen gezeigt hat. Daher ist die Wirksamkeit von Carnosin als Antioxidans beim Menschen noch weitgehend unerforscht und muss noch untersucht werden.
In-vitro-Studien mit menschlichen und tierischen Muskelfasern haben Carnosin auch andere Funktionen zugeschrieben, darunter Kalziumsensibilisierung, transiente Kalziumregulation (d.h. erhöhte Kalziumfreisetzung und Wiederaufnahme durch das sarkoplasmatische Retikulum) und Verbesserung der Muskelkontraktion.
Eine aktuelle Humanstudie unterstützte jedoch nicht die Hypothese einer erhöhten Carnosinmenge zur Steigerung von Kalzium, dessen Empfindlichkeit und Freisetzung, unterstützte aber die Feststellung, dass Carnosin die Kalziumwiederaufnahme verbessern kann. Es sind eindeutig noch weitere Studien erforderlich, um diese Probleme zu untersuchen und die physiologischen Rollen von Carnosin zu klären. Trotz einiger Kontroversen ist eine unbestreitbare Funktion von Carnosin die Regulation als intrazellulärer Puffer, da seine Seitenkette (d.h. die des Imidazolrings) einen pKa von 6,83 aufweist, was Carnosin zu einem obligatorischen physikochemischen Puffer macht.
Interessanterweise wurde auch gezeigt, dass Carnosin als Chelatbildner für Ionen wie Kupfer und eine übermäßige Zinkansammlung wirkt, die zu Lipidperoxidation und Zellschäden führen kann. Darüber hinaus hat es sich als Schutzmittel gegen die Bildung von Lipoxidations- und fortgeschrittenen Glykosylierungs-Endprodukten erwiesen, wodurch der Alterungsprozess verzögert und möglicherweise verschiedenen Krankheiten vorgebeugt wird.
Eine weitere Neuheit in den Studien der letzten Jahre ist die Verwendung von Beta-Alanin-Supplementierung und ihre wichtige Rolle als Antioxidans im Gehirn. Eine der ersten Studien, die die Beta-Alanin-Supplementierung und die Gehirnfunktion untersuchten, wurde von Murakami und Furuse (2010) durchgeführt, wo sie Mäuse über etwa 5 Wochen mit Beta-Alanin anreicherten und einen signifikanten Anstieg des Carnosingehalts im zerebralen Kortex und Hypothalamus beobachteten. Diese Anstiege waren mit einem Anstieg des aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktors (BDNF) verbunden, der eine neuroprotektive Wirkung ausübte, und einer Abnahme der Konzentration von 5-Hydroxyindolessigsäure, einem Serotoninmetaboliten, trotz Exposition der Nagetiere gegenüber Stressbedingungen (anxiolytische Verbindungen).
Der Mechanismus, der mit dem erhöhten Carnosin im Gehirn und der Aufrechterhaltung der BDNF-Expression im Hippocampus verbunden ist, ist nicht gut verstanden, hängt aber wahrscheinlich mit der Rolle von Carnosin als neuronalem Protektor durch seine antioxidative Wirkung zusammen. Es wurde vermutet, dass oxidativer Stress und Entzündungen im Gehirn Teil der Folgen physiologischer Ereignisse sind, die zur posttraumatischen Belastungsstörung beitragen, aber auch zur kognitiven Neurodegeneration und zu leichter traumatisch-induzierter Hirnverletzung (mTBI) beitragen können.
Eine aktuelle Studie von Hoffman et al. (2017) untersuchte den Nutzen der Beta-Alanin-Supplementierung bei kognitiven und verhaltensbezogenen Reaktionen im Zusammenhang mit mTBI. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen der Einnahme von Beta-Alanin auf die Expression des Entzündungsproteins, Neurotrophins und Tau im Hippocampus untersucht.
Die Studienergebnisse zeigten, dass 30 Tage Beta-Alanin-Einnahme bei Ratten wirksam waren, um das Auftreten eines mTBI-ähnlichen Phänotyps zu reduzieren, wobei sie auch eine reduzierte Entzündungsreaktion (eine Abschwächung des glialen fibrillären sauren Proteins) und eine erhöhte Expression von BDNF in bestimmten Regionen des Hippocampus aufwiesen, verglichen mit Ratten, die einem Trauma ausgesetzt und mit einer normalen Ernährung gefüttert wurden. Die Ergebnisse dieser Studie lieferten erste Hinweise darauf, dass 30 Tage Beta-Alanin-Supplementierung die Resistenz gegenüber mTBI-ähnlichen Reaktionen bei exponierten Tieren erhöhen kann und eine zusätzliche Unterstützung für eine mögliche antioxidative Rolle erhöhter Carnosinspiegel bieten könnte.
LITERATURVERZEICHNIS
- Bagchi, D., Nair, S., & Sen, C. K. (Eds.). (2018). Nutrition and enhanced sports performance: muscle building, endurance, and strength. Academic Press.
- Hoffman, J. R., Zuckerman, A., Ram, O., Sadot, O., Stout, J. R., Ostfeld, I., et al. (2017). Behavioral and inflammatory response in animals exposed to a low-pressure blast wave and supplemented with β-alanine. Amino Acids, 49, 871–886.
- Hoffman, J. R., Varanoske, A., & Stout, J. R. (2018). Effects of β-alanine supplementation on carnosine elevation and physiological performance. In Advances in food and nutrition research (Vol. 84, pp. 183-206). Academic Press.
- Trexler, E. T., Smith-Ryan, A. E., Stout, J. R., Hoffman, J. R., Wilborn, C. D., Sale, C., et al. (2015). International society of sports nutrition position stand: Beta-alanine. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 12, 30.
- Murakami, T., & Furuse, M. (2010). The impact of taurine-and beta-alanine-supplemented diets on behavioral and neurochemical parameters in mice: Antidepressant versus anxiolytic-like effects. Amino Acids, 39, 427–434.
AUTOR
Marcos Rueda Córdoba
- Absolvent der Humanernährung und Diätetik (UGR) und offizieller Master in Ernährung bei körperlicher Aktivität und Sport (UCAM). Anthropometrist ISAK I, Ersteller von Inhalten und Spezialkursen in Sporternährung über Online- und Präsenzplattformen. Dozent in der San Valero Gruppe (Universität San Jorge, Zaragoza)
- Ernährungsberatung vor Ort in Granada und online
