Der Begriff "Ausdauer" sorgt in den gemeinen Kreisen der Hobby-Pumper im wahrsten Sinne des Wortes für schweißgebadete Shirts – nicht jedoch auf dem Ergometer, sondern im heimischen Bettchen, wenn das Zählen kleiner Muskelschäfchen durch den bösen Katabol-Wolf in Radlerhose dem Traum ein jähes Ende bereitet. Ausdauer? Muss das sein? Gibt's da nicht was von … ? Nun, vielleicht nicht unbedingt in der Apotheke, aber möglicherweise im Bodyshop Eures Vertrauens!

Während wir uns in den letzten beiden Artikeln der BCAA-Reihe vorwiegend mit den Wirkungen der verzweigtkettigen Aminosäuren auf den Proteinstoffwechsel beschäftigt haben, wollen wir uns heute nämlich mit den Auswirkungen der BCAAs auf Eure Ausdauerleistung beschäftigen.

Ausdauer gleich Ausdauer?

Eines vorweg: Wer aufgrund der Einleitung glaubt, dass es hier um rezeptfrei erwerbliche Mittel geht, die Eure Pumpe boosten, wird in diesem Artikel enttäuscht werden. Um klassisches Cardio-Training kommt auf kurz oder lang auch ein Hobby-Bodybuilder mit überdurchschnittlichen Ambitionen einfach nicht herum.

Nein, was uns heute interessiert, ist die sogenannte zentralnervöse Ermüdung. Hierunter verstehen wir eine kurzfristige, im Gehirn stattfindende, transmitter-bedingte Abnahme der kognitiven und physischen Leistungsfähigkeit während körperlichen Belastungen.

Die Ermüdung des ZNS – ein grober Überblick

Um einen reibungslosen Ablauf der Reizweiterlungen innerhalb unserer Gehirnwindungen zu gewährleisten, bedient sich unser Körper bestimmter Botenstoffe, die eine Information von einer Nervenzelle auf die nächste über unsere Synapsen weitergeben. Einer dieser Botenstoffe ist Serotonin, auch 5-HT (5-Hydroxy-Tryptamin) genannt. Die exakten Wirkungen dieses Botenstoffs während körperlichen Belastungen sind noch nicht abschließend geklärt, allerdings geht man davon aus, dass Serotonin für ein Absinken der geistigen Konzentration und der physischen Leistungsfähigkeit verantwortlich ist[1].

Für die Bildung von Serotonin wird, wie der chemische Fachbegriff schon andeutet, die Aminosäure Tryptophan gebraucht[1,2]. Sie passiert über rar gesäte Carrierproteine die Bluthirnschranke und wird dort enzymatisch zu unserem Botenstoff umgewandelt[2]. Die Vermutung: Je mehr Tryptophan im Blut zirkuliert, desto mehr Serotonin wird in unseren Köpfen gebildet. Dies könnte wiederum zu einer beschleunigten Ermüdung des ZNS und zu einer Abnahme unserer Ausdauer führen.
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    Der Knackpunkt: die aktuell vorliegenden Studienergebnisse sind diesbezüglich widerprüchlich[1]. Eine zweifelsfreie Aussage zu einem direkten Zusammenhang zwischen einem erhöhten Aufkommen von Serotonin und einem ungewöhnlich langen Gähner ist uns die Wissenschaft nach wie vor schuldig.
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Für uns Sportler ist dieser Ansatz trotzdem sehr interessant: Fakt ist nämlich, dass u.a. BCAAs dieselben Carrierproteine in der Blut-Hirn-Schranke verwenden wie größere aromatische Aminosäuren wie Tryptophan[3]. Laut dem vermuteten Modell könnten uns verzweigtkettige Aminosäuren während des Trainings länger bei Laune halten und vielleicht auch ein gutes Stück mehr Leistung ermöglichen[1]. Was sagt die Wissenschaft zu dem Thema?

BCAAs für die Ausdauer?


Das Positive zuerst…

Einer der größten Befürworter der eben geschilderten Theorie ist eine gewisse Eva Blomstrand, die zusammen mit ihrer Forschungsgruppe Teilnehmern eines 30 km-Laufs und eines Marathons während der Belastung eine BCAA- oder eine Placebo-Lösung verabreichte. Im Anschluss wurde nicht nur die Leistungsfähigkeit der Testpersonen gemessen, sondern auch deren benötigte Zeit bis zum Zieldurchlauf.
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    Die Forscher stellten fest, dass die mentale Leistungsfähigkeit der Teilnehmer der BCAA-Gruppe im Gegensatz zur Placebo-Gruppe kurz nach dem Rennen deutlich besser war.
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Die Untersuchungsergebnisse der eigentlich interessanten Größe – der tatsächliche physische Leistungsgewinn durch die Supplementierung mit verzweigtkettigen Aminosäuren – fielen eher ernüchternd aus. Während offenbar die langsamen Läufer von den Aminosäuren profitierten, zeigte sich eine solche Leistungsdifferenz zwischen der Verum- und Placebo-Gruppe bei trainierten Läufern nicht[4].

Blomstrand et al. verlagerten das "Open Air"-Forschungszentrum in eine klassische Laborumgebung und führten einen ähnlichen, aber besser kontrollierten Versuch mit ausdauertrainierten Sportlern durch. Hierbei handelte es sich um sieben junge Männer, die zweimal einem ausbelastenden Ausdauertest auf einem Fahrradergometer unterzogen wurden.

Einmal erhielten die Probanden eine Lösung mit BCAA, ein anderes Mal erhielten sie lediglich Wasser als Placebo. Am Abend zuvor führten die Sportler ein gezieltes Training zur Leerung der Glykogenspeicher durch.

Der Versuchsablauf war stets identisch: 60 Minuten lang fuhren die Teilnehmer bei 70 % VO 2max auf den Ergometern, ehe sie 20 Minuten lang die Übung bei maximaler Belastung fortsetzten. Unmittelbar vor und während dem Training wurden ihnen im Abstand von 15 Minuten 150-200 ml der BCAA- bzw. der Placebo- Lösung verabreicht.

Während des Versuchs mit der BCAA-Lösung wurden insgesamt 90 mg BCAA/kg Körpergewicht eingenommen. Während des Versuchs bewerteten die Probanden alle 10 Minuten ihre physische und mentale Konstitution. Für eine objektive Beurteilung der mentalen Leistungsfähigkeit wurden die unmittelbar nach dem Training dem Farbe-Wort-Interferenztest (Stroop-Test) unterzogen.
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    Im Versuch mit der BCAA-Lösung bewerteten die Teilnehmer die subjektiven Parameter besser und schlossen den Stroop-Test erfolgreicher ab als während bzw. nach dem Placebo-Test[5].
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Ein ganz besonderer Hingucker waren die Auswertungen der Blutproben, die sowohl während als auch kurz nach der Belastung in beiden Versuchsanordnungen entnommen wurden: Während im Placebo-Test das Verhältnis zwischen Tryptophan und BCAA um 150 % wuchs, blieb es im BCAA-Test entweder unverändert oder sank unter den Ausgangswert. Wir erinnern uns: laut der am Anfang es Artikels geschilderten Theorie könnte ein Abfall der Tryptophan- und ein Anstieg der BCAA-Spiegel im Blut zu einer gesteigerten Ausdauerleistung führen.

Gegenstimmen

Wie Ihr Euch sicher denken könnt, gibt es auch Studien, die im Gegensatz zur Blomstrands Forschungsergebnissen keinen Zusammenhang zwischen einer BCAA-Supplementation und der Ausdauerleistung nachweisen konnten.

So zum Beispiel ein Experiment von Cheuvront et al.[6]: Sieben Männer nahmen im Abstand von 1-3 Wochen an zwei Versuchen teil, die sich jeweils über zwei Tage erstreckten. In beiden Versuchen unterzogen sich die Männer am ersten Tag einer kohlenhydratarmen Diät und einem speziellen Training unter Hitze, um zum einen die Glykogenspeicher zu leeren und an die Temperaturbedingungen des Folgeexperiments am nächsten Tag zu akklimatisieren. Am zweiten Tag erhielten die Probanden abhängig vom Versuch entweder eine Lösung aus BCAA (10 g/L) und Glukose (60 g/L) oder eine Lösung aus Maltodextrin (10 g/L) und Glukose (60 g/L).

Beide Lösungen enthielten dieselbe Menge an Kalorien. Die Einnahme der Lösungen begann mit 200 ml unmittelbar vor der anschließenden Belastung und wurde mit 200 ml-Gaben alle 15 Minuten während des Versuchs fortgesetzt. Der Versuch bestand aus 60 Minuten Ausdauertraining auf dem Fahrradergometer bei 50 % VO 2max mit anschließendem Zeitfahren für 30 Minuten bei 40°C und einem Wasserverlust von 4 % bezogen auf das Körpergewicht.

BCAAs für die Ausdauer?


Vor und nach dem Versuch wurden Blutproben entnommen und kognitive Tests durchgeführt. Obwohl der Versuch, in dem BCAA eingenommen wurden, das Verhältnis zwischen Tryptophan und BCAA im Blut reduzierte, konnten durch die BCAA-Einnahme keine Unterschiede in der körperlichen oder geistigen Leistung im Vergleich zum Placebo festgestellt werden.

Blomstrand[1] selbst kritisiert an diesem Versuch, dass sowohl bei der Verum- und der Placebo-Gruppe Glukose verwendet wurde. Berechtigt ist dieser Einwand, da Glukose erwiesenermaßen die Tryptophan-Aufnahme im Gehirn hemmt und daher denselben postulierten Effekt haben könnte wie verzweigtkettige Aminosäuren.

Da bei Ausdauerbelastungen erst nach ca. 2 Stunden die Glukosespiegel im Blut abfallen[7], könnte ein isolierter Effekt von BCAAs wohl erst nach lang anhaltenden Ausdauerbelastungen erkennbar sein, und nicht in den zitierten kurzfristigen Laboruntersuchungen. Ebenfalls könnte denkbar sein, dass sich die erwünschte Wirkung der BCAAs erst bei höheren Intensitäten ab ca. 75 % der maximalen Sauerstoffaufnahme einstellt.

Wie der Zufall so will, gibt es allerdings eben zu diesen Kritikpunkten eine passende Studie, die wie die Faust aufs Auge passt: Van Hall et al.[8] führten eine Studie mit 10 ausdauertrainierten Männern durch. Die Probanden unterzogen sich innerhalb von 2-3 Wochen viermal einem Ausdauertest auf einem Fahrradergometer bei 70-75 % des maximalen Kraftaufwands bis zum Erschöpfungszeitpunkt. In den Versuchen erhielten die Teilnehmer jeweils eine der folgenden vier Lösungen:
  • Saccharose-Lösung als Kontrolle
  • Saccharose-Lösung in Verbindung mit Tryptophan
  • BCAAs mit niedriger Dosis
  • BCAA mit hoher Dosis
Vor und nach dem Versuch wurden den Probanden Blutproben entnommen, um die Serumkonzentrationen an Tryptophan und BCAAs zu bestimmen. Ihr seht bereits an diesem Punkt, dass das Design der Studie schon sehr viel ausgetüftelter ist als das der bereits zitierten.

Umso ernüchternder fällt das Ergebnis der Untersuchung aus: Keine der verwendeten Lösungen hatte einen signifikanten Einfluss auf den Ermüdungszeitpunkt, der in allen Versuchen nach etwa 2 Stunden eintrat. Nicht ganz unerwähnt soll jedoch die detailiertere Auswertung der Blutproben sein:

Aus den Ergebnissen der Blutproben wurde mit Hilfe von Formeln die Aufnahme von Tryptophan ins Gehirn unter Einfluss der jeweiligen Lösungen errechnet. Laut den Berechnungen führte Saccharose zu einer minimal reduzierten Aufnahme (nicht signifikant), während Tryptophan zu einer Steigerung der Aufnahme und BCAA (sowohl niedrig als auch hoch dosiert) zu einer minimalen dosis-abhängigen Reduktion der Aufnahme von Tryptophan führten. Verglichen mit Saccharose führten BCAA in Verbindung mit Saccharose zu einer geringeren Aufnahme von Tryptophan.
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    Was wir an Schlüssen aus den Ergebnissen ziehen können: Es wurde zwar kein leistungssteigernder Effekt nachgewiesen, jedoch scheint die Theorie hinter der kompetitiven Hemmung zwischen BCAAs und Tryptophan zutreffend zu sein.
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Noch dazu sehen wir, dass Glukose und BCAAs simultan die Aufnahme von Tryptophan ins Gehirn hemmen. Zu guter Letzt kann man auch vermuten, dass ein gewisser Dosis-Wirkungs-Zusammenhang bei der Gabe von BCAAs vorliegt. Wo hier die maximale Grenze liegt, weiß nur der Geier.

Was sagt die EFSA?

Die European Food Safety Authority ist dem europäischen Lebensmittelmarkt seit knapp über einem Jahr ein Dorn im Auge. Vor kurzem hat sie ein Regelwerk veröffentlicht, das sich "Health Claim Verordnung" schimpft. Während der Endverbraucher wahrscheinlich gerade nur Bahnhof versteht, wissen Supplement-Händler nur zu gut um ihre Bedeutung Bescheid.

Sie umfasst eine Liste mit wirkungsbezogenen Aussagen zu Lebensmitteln wie zum Beispiel BCAA-Supplementen, die zu Werbezwecken gemacht werden dürfen. Im Zuge der Verordnung hat ein Expertenteam der EFSA die teils hier zitierten Studien von Blomstrand et al. selbst überprüft und festgestellt, dass kein eindeutiger Wirkungszusammenhang zwischen BCAAs und einer verbesserten Ausdauerleistung vorliegt[9]. Warum?

Die Placebo- und Verumlösungen enthielten geringfügig voneinander abweichende Kaloriengehälter. Laut Expertenteam habe dies signifikanten Einfluss auf die Ausdauerleistung bei einem Marathonlauf. Wir erinnern uns: Hier sind untrainierte Läufer mit einem BCAA-Supplement teilweise mit massiv verbesserten Leistungen durchs Ziel gerannt als solche Läufer, die den Placebo geschluckt haben. Und hier sollen ein paar Kalorien einen so großen Einfluss gehabt haben, dass ein Effekt der BCAAs nicht mehr eindeutig nachweisbar sei? Entscheidet selbst!

BCAAs für die Ausdauer?


Fazit

Ihr seht: bei diesem Thema wird sich gezankt wie im Kindergarten. Was wir anhand der vorliegenden Studienlage sagen können, ist, dass Untersuchungen, die einen positiven und einen negativen Befund hervorbringen, sich in etwa die Waage halten. Wobei anzumerken ist: Die negativen Befunde resultieren aus besser kontrollierten Studien mit einem besseren Design.

Sollte die Hypothese der zentralnervösen Ermüdung durch einen belastungsinduzierten Anstieg der 5-HT-Spiegel im Gehirn und eine Verzögerung der Ermüdung durch Einnahme von BCAAs bewiesen werden, ergeben sich für einen leistungsorientierten Ausdauersportler folgende Möglichkeiten:
  • erhöhte Aufnahme von BCAAs kurz vor und während der Belastung
  • erhöhte Aufnahme von Kohlenhydraten als Alternative
  • die kombinierte Aufnahme von Kohlenhydraten und BCAAs
Ob unter gleichen Bedingungen jeweils BCAAs oder Glukose einen größeren inhibierenden Effekt auf die Aufnahme von Tryptophan ins Gehirn haben, ist unklar. Um diese Frage beantworten zu können, sind weitere Untersuchungen nötig.

Obwohl die Ergebnisse der bisher durchgeführten Studien konträr zueinander stehen, könnten Glukose und BCAAs additiv oder synergistisch die zerebrale Tryptophanaufnahme hemmen. Eine kombinierte Aufnahme von Kohlenhydraten und BCAAs stellt daher eventuell die beste Option dar, um belastungsinduzierte, zentrale Ermüdungserscheinungen zu reduzieren.

Quellen:

  1. Blomstrand E. A role for branched-chain amino acids in reducing central fatigue, J Nutr 136:544–547, 2006
  2. Newsholme EA, Blomstrand E. Branched-Chain Amino Acids: Metabolism, Physiological Function, and Application Branched-Chain Amino Acids and Central Fatigue. J Nutr 136:274–276, 2006
  3. Fernstrom JD. Branched-chain amino acids and brain function. J Nutr 135:1539–1546, 2005
  4. Blomstrand E, Hassmen P, Ekblom B, Newsholme EA. Administration of branched-chain amino acids during sustained exercise -effects on performance and on plasma concentration of some amino acids. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 63:83–88, 1991
  5. Blomstrand E, Hassmen P, Ekblom B, Newsholme EA. Influence of ingesting a solution of branched-chain amino acids on perceived exertion during exercise. Acta Physiol Scand 159:41–49, 1997
  6. Cheuvront SN, Carter R, Kolka MA, Lieberman HR, Kellogg MD, Sawka MN. Branched-chain amino acid supplementation and human performance when hypohydrated in the heat. J Appl Physiol 97:1275–1282, 2004
  7. Grego F, Vallier JM, Collardeau M, Bermon S, Ferrari P, Candito M, Bayer P, Magnié MN, Brisswalter J. Effects of long duration exercise on cognitive function, blood glucose, and counterregulatory hormones in male cyclists. Neurosci Lett. 364(2):76-80, 2004
  8. van Hall G, Raaymakers JSH, Saris WHM, Wagenmakers AJM. Ingestion of branched-chain amino acids and tryptophan during sustained exercise in man: failure to affect performance. J Physiol 486(3):789-794, 1995
  9. European Food Safety Authority (EFSA). Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to branched-chain amino acids (BCAA) and growth or maintenance of muscle mass (ID 442, 444, 445, 447, 448, 451, 1478), attenuation of the decline in muscle power following exercise at high altitude (ID 443), faster recovery from muscle fatigue after exercise (ID 447, 448, 684,1478), improvement of cognitive function after exercise (ID 446), reduction in perceived exertion during exercise (ID 450) and “healthy immune system” (ID 449) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/20061 EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA)2, 3, Parma, Italy. EFSA Journal 8(10):1790, 2010
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Bilder: Jan Willem van Wessel | Duncan Brown | Paul Goodman