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25.02.2016

Die Proteinsynthese auf zellulärer Ebene

Leucin moduliert die Proteinsynthese als Signalprotein, indem es die Synthese anregt und die Proteolyse (Muskelaufspaltung) verhindert.

Die Proteinsynthese auf zellulärer Ebene
Bildquelle: Sportrevue
Unsere Muskelsubstanz unterliegt einem ständigen Abbau, der durch einen entsprechenden Aufbau von neuer Muskulatur ausgeglichen wird. Will man an Kraft und Masse zunehmen, muss man dieses Gleichgewicht zugunsten der Muskelbildung verschieben und damit eine anabole Stoffwechsellage induzieren (Superkompensation). Hartes Training und eiweißreiche Ernährung greifen in dieses Gleichgewicht einander ergänzend ein. Überschwellige Trainingsreize und ein mehr als ausreichendes Angebot an Aminosäuren steigern die Freisetzung und Produktion anaboler Hormone wie zum Beispiel Wachstumshormon, Wachstumsfaktoren und Testosteron.

Die Muskelproteinsynthese wird im Zellkern an der Erbsubstanz der Zelle, der DNA, ausgelöst. Die Zellen erhalten die Befehle für Teilung und Wachstum, indem ein Wachstumsfaktor an der Zelloberfläche andockt. Dadurch wird in der Zelle eine Kaskade von Enzymreaktionen hervorgerufen, die sich gegenseitig aktivieren. Schließlich gelangt die Botschaft bis in den Zellkern, wo die Zellteilung ausgelöst wird. Muskelaufbauende Gene werden aktiviert und regen über Signale die Proteinsynthese an. Die Information wird über die mRNA (messenger Ribo Nucleic Acid; dt. Boten-Ribonukleinsäure) aus dem Zellkern in das Zellplasma geschleust und dort an die Ribosomen geheftet, die dafür sorgen, dass neue Proteine gebildet werden.

Der „Schalter“ für die Proteinsynthese wird von Wissenschaftlern als eukaryotischer Initiationsfaktor 4E (eIF4E) bezeichnet. Je mehr freies eIF4E in der Zelle vorhanden ist, desto stärker ist der anabole Schub. Ist dieser Faktor aber von einem bindenden Protein (dem sogenannten 4E-BP1) belegt, dann ist er vorübergehend inaktiviert – ähnlich wie ein mit Kaugummi verklebter Lichtschalter. Aus Nahrungsproteinen freigesetzte Aminosäuren entfernen das bindende Protein 4E-BP1 vom Schalter eIF4E und setzen die Proteinsynthese in Gang. Je höher die Aminosäurenkonzentration, desto mehr freies eIF4E wird in jeder einzelnen Muskelzelle erzeugt und desto mehr Schalter stehen auf „An“.

Bei diesem Vorgang kommt den verzweigtkettigen Aminosäuren – und hier vor allen Dingen dem Leucin – eine besondere Bedeutung zu. Leucin moduliert die Proteinsynthese als Signalprotein, indem es die Synthese anregt und die Proteolyse (Muskelaufspaltung) verhindert. Dieser Effekt wird durch die zusätzliche Gabe von Kohlenhydraten nach dem Training erhöht. Kohlenhydrate setzen Insulin frei. Insulin wiederum reduziert die Muskelaufspaltung und verstärkt damit die Wirkung des Leucins. Ältere Menschen sollten jedoch etwas zurückhaltender mit Kohlenhydraten umgehen, denn sie entwickeln mit zunehmendem Alter typischerweise eine Störung, bei der Kohlenhydrate nicht adäquat verstoffwechselt werden können (Insulinresistenz). Diese Störung bedingt in den meisten Fällen weitere Beeinträchtigungen, die als Metabolisches Syndrom zusammengefasst werden. Betroffenen empfehle ich, die Kohlenhydrate zu reduzieren und stattdessen verzweigtkettige Aminosäuren zu nehmen. Diese setzen zwar ebenfalls Insulin frei, führen aber nicht zu Insulinspitzen. Die zum Proteinpulver zusätzliche Verabreichung von verzweigtkettigen Aminosäuren hat sich auch für Wettkampf-Bodybuilder, die auf Diät sind, bewährt.

Jetzt wird vielleicht auch verständlich, weshalb es so wichtig ist, zeitnah zum Training möglichst schnell hohe Aminosäurenspiegel zu erzeugen. Diese befreien nicht nur den Initiationsfaktor eIF4E, sondern auch den insulinähnlichen Wachstumsfaktor 1 (IGF-1) von seinem Bindungsprotein. IGF-1 wird vor allem in der Leber aus Wachstumshormon gebildet und kann so seine Wirkung voll entfalten. Während des Trainings wird IGF-1 auch lokal im trainierten Muskel freigesetzt und stößt eine Kaskade von Enzymreaktionen an, die weitere gesundheitsfördernde Botenstoffe freisetzt. Um einen ausreichend hohen Wirkstoffspiegel an Aminosäuren zu erzielen, muss das Nahrungsprotein jedoch zunächst einmal vom Körper aufgenommen und in seine wirksamen Bestandteile – die Aminosäuren und Peptide – zerlegt werden. Je höher die Anflutung von Aminosäuren und Peptiden ist, desto effektiver wird der Initiationsfaktor von seinem Bindungsprotein befreit und desto stärker wird die Proteinsynthese angeregt.Diesbezüglich sind Wheyproteine unschlagbar.


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Text von Winfried Dubbels
Foto von iStockphoto


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Text mit freundlicher Unterstützung der Sportrevue