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Wissenschaftliche Grundlagen zum Kreatinkinase-System
Kreatin (engl: creatine) ist eine schon seit mehr als
150 Jahren bekannte Substanz. Entdeckt wurde sie 1834
von dem Franzosen Chevreul als Bestandteil in der
Fleischbrühe. Justus von Liebig wies Kreatin 1847
methodisch zuverlässig als Komponente im Fleisch
verschiedener Säugetierarten nach. In dem nach ihm
benannten Fleischextrakt stellt es einen wesentlichen
Inhaltsstoff dar. Kreatin ist eine körpereigene
Substanz die z.T. im Körper selber gebildet oder über
die Nahrung, vor allem mit Fleisch und Fisch,
aufgenommen wird. Im Körper einer Person von 70 kg
sind ungefähr 100-120 Gramm dieser Substanz
vorhanden, vorwiegend in den Skelettmuskeln, im
Herzmuskel und im Gehirn. Der tägliche Bedarf beträgt
ca. 2-4 Gramm. Kreatin kommt als natürliche,
biologische Substanz übrigens auch in der Muttermilch
von Mensch und Tier vor.
Kreatin wird mit Hilfe des Enzyms Kreatinkinase (CK)
zur energiereichen Verbindung Phospho-Kreatin
"aufgeladen". Diese chemische Energie steht dann in
den Organen und Zellen für vielfältige Aufgaben zur
Verfügung, z.B. für die Kontraktion von Skelett- und
Herzmuskeln, sowie für die Aufrechterhaltung des
internen Zellmilieus durch energetische Versorgung
von Ionenpumpen (Kalzium- und Natrium/Kalium Pumpen).
In der Zelle wird nämlich an Ort und Stelle des
Energieverbrauchs mittels des Enzyms, Kreatinkinase (CK),
und dem energiereichen Phospho-Kreatin ATP (Adenosintriphosphat)
hergestellt, das in allen Lebewesen als universelle
Energiewährung für alle biologischen Vorgänge, die
Energie verbrauchen, benutzt werden kann.
Durch Grundlagenforschung konnte die eminente
physiologische Bedeutung des CK-Systems aufgezeigt
und die Rolle von Phospho-Kreatin als Energiepuffer,
aber auch als Transportform von Energie in der Zelle
dokumentiert werden. Trotzdem sind viele wichtige
Fragen betreffend das Kreatinkinase System im
Zusammenhang mit der zellulären Bioenergetik noch
offen und bedürfen weiterer Forschung.
Da das Kreatinkinase/Phospho-Kreatin System
vorwiegend in Geweben und Zellen mit hohem und z.T.
stark fluktuierendem Energieumsatz, wie z.B in der
Skelett- und Herzmuskulatur, sowie im Gehirn, in der
Netzhaut des Auges und in Spermien vorkommt, aber
auch in der glatten Muskulatur und im wachsenden
Knochen und Knorpel, sowie in Immunzellen gefunden
wird, ist zu erwarten, dass Kreatin vor allem in
diesen Geweben und Zellen eine positive Wirkung
zeigen sollte. Dies scheint nach neuerer Erkenntnis
nun auch tatsächlich der Fall zu sein. Die Tatsache,
dass die Kreatinkinase Isoenzym-Familie während der
Evolution vom See-Igel bis zum Menschen strukturell
und funktionell sehr hoch konserviert geblieben ist,
deutet auf die generelle Wichtigkeit ihrer
Funktion im Metabolismus in verschiedenen Organismen,
Organen und Zellen hin. Es wäre deshalb durchaus
einleuchtend, wenn Kreatin sich dank seiner
vielfältigen Anwendbarkeit als universeller "Energy
Booster" entpuppen würde.
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Unbestrittene, positive Effekte von Kreatin auf die
Skelettmuskulatur
Aus verständlichen, nicht zuletzt auch kommerziellen
Gründen ist die Kreatinforschung auf dem Gebiete der
Leistungsphysiologie und des Spitzensportes am
weitesten fortgeschritten und die Anzahl von
wissenschaftlich Studien direkt am Menschen ist in
der Zwischenzeit beachtlich geworden und wächst immer
noch.
Auf Grund der Ergebnisse aus der Grundlagenforschung
haben verschiedene international bekannte
Spitzenathleten vor ca. 5 Jahren im Selbstversuch mit
der Einnahme von Kreatinpulver begonnen und damit
erstaunliche Leistungssteigerungen von 10-20%
erreicht, zuerst vor allem im Sprintbereich, dann
aber auch in anderen Disziplinen. Durch gezielte Supplementation mit Kreatin können beim Menschen
nicht nur die Sprint-, sondern auch die
Ausdauerleistung verbessert und die Erholungszeiten
nach hartem Training verkürzt werden.
Kreatinsupplementation wird deshalb nicht nur bei
Kraftsportarten (Gewichtheben, Ringen/Schwingen,
Bodybuilding etc), sondern auch für Leichtathletik,
Mannschafts- und Spielsportarten (Fussball,
Eishockey, Volleyball, Tennis Squash etc), sowie auch
für Ausdauersportarten (Radrennfahren, Triathlon,
Marathon- und Berglauf etc) mit Erfolg eingesetzt.
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Die Tatsache, dass submaximales Training, bei
dem die Glycogenspeicher entleert werden,
sowohl die Aufnahme von Kreatin, wie auch die
Akkumulation von Glycogen im Muskelgewebe
deutlich steigert, zeigt, dass Training in
Kombination mit Kreatin-Supplementation plus
Kohlehydrat-Loading zu optimalen Effekten
führt. Bei den Probanden, die Kohlehydrate
plus Kreatin zu sich nahmen, wurden nämlich
die Glycogenspeicher im Vergleich zu den
Probanden die nur Kohlehydrate nahmen,
deutlich erhöht. Durch die so gewonnene
Erhöhung der Glycogenspeicher lässt sich u.a.
auch die positive Wirkung von Kreatin auf die
Ausdauerleistung ohne weiteres erklären.
Durch Training wurde zudem auch die Aufnahme
von Kreatin verbessert. Da ein erhöhter
Phospho-Kreatin Spiegel in den Muskeln zu
einer Verbesserung der Energetik für die
Kalzium-Homeostase führt, ist ein Effekt von
Kreatin auf die Ausdauerleistung auch von
diesem Aspekt her zu erwarten, d.h. die
Energie, die für die während den
Muskelkontraktionen zyklisch erfolgende
Kalziumaufnahme durch die Ca2+-ATPase-Pumpe
verbraucht wird, kann dank eines erhöhten
Phospho-Kreatin Spiegels effizienter
eingesetzt werden.
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Obwohl schon 1976 mit Skelett- und Herzmuskelzellen
in Kultur gezeigt werden konnte, dass externes
Kreatin zum Zellkulturmedium gegeben eine Zunahme der
muskelspezifischen Eiweißsynthese bewirkt, wurde
lange Zeit negiert, dass Kreatin eine direkt Zunahme
der Muskelmasse bewirkt, weil vor allem während der
Anfangseinnahmephase mit Kreatin auch Wasser im
Muskelgewebe akkumuliert wird, was meist zu einer
leichten Gewichtszunahme (1-2 kg) führt. Dies kommt
dadurch zu Stande, dass der Kreatin-Transporter ein
Natrium-Chlorid Cotransporter ist und zum osmotischen
Ausgleich Wasser in die Zellen aufgenommen werden
muss. Deshalb ist es auch wichtig vor allem während
der Anfangseinnahmephase mit Kreatin speziell viel zu
trinken, aber auch danach sollte auf eine vermehrte
Flüssigkeitszufuhr geachtet werden.
Schon früh hat eine finnische Gruppe, die Kreatin an
Patienten mit "Gyrate Atrophy", einer Augenkrankheit,
abgegeben hatten, realisiert, dass die längerfristige
Einnahme von Kreatin (1.5. Gramm täglich während
eines Jahres) in der Tat von einer direkten Zunahme
der Muskelmasse begleitet war, die ausschließlich auf
eine Vergrößerung des Durchmessers von schnellen Typ
II Muskelfasern zurückzuführen ist. Neuere Resultate
einer australischen Forschergruppe zeigen zudem, dass
Kreatin-Supplementation während 12 Wochen in
Zusammenhang mit Krafttraining zu einer signifikanten
Querschnittsvergrößerung aller, inklusive der
langsamen Typ I Fasern, führen kann. Parallel zu
diesem Muskelaufbau stellte man oft eine Abnahme von
Fettgewebe fest, was insgesamt zu einer durchaus
erwünschten Erhöhung der fettfreien Körpermasse (lean
body mass) führt. Dieser sekundär positive Effekt
ist sicher auch für andere Anwendungen außerhalb des
Sportbereiches wichtig und könnte z.B. auch bei
Schlankheitskuren ausgenützt werden. Hierbei ist es
jedoch von enormer Wichtigkeit noch einmal zu
betonen, dass Kreatin vor allem im Zusammenhang mit
intensivem Muskeltraining und mit Kohlehydrat-Loading
seine volle Wirkung entfaltet. |
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Positive
Wirkung von Kreatin auch auf den Herzmuskel
Während durch Kreatin-Supplementation bei chronischem
Herzversagen zwar die Herzvolumen-Leistung offenbar
nicht signifikant gesteigert werden konnte,
verbesserte sich aber die Leistung der Beinmuskulatur
ganz deutlich, was ebenfalls zu einer Steigerung der
Lebensqualität bei diesen Patienten beitrug. Eine
deutliche Schutzfunktion des Herzens bei
verschiedenen Herzkrankheiten wurde aber durch
direkte Infusion von Phospho-Kreatin als Zusatz in
den kardioplegischen Infusionslösungen erreicht.
Diese Applikation zeitigte auch bei chronischem
Herzversagen durchaus positive Wirkung. Zudem können
auf dieselbe Weise auch Herzrhythmusstörungen nach
einem Herzinfarkt deutlich verringert werden.
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Dass das Kreatinkinase System für die
Funktion des Herzmuskels und der
Herz-Reizleitung wichtig ist, beweist die
Tatsache, dass transgene Tiere, die kein oder
nur noch sehr wenig dieses Enzyms im
Skelettmuskel, resp. im Herzmuskel
herstellen, Störungen in der Muskel- und
Herzfunktion aufweisen, die allerdings nicht
so gravierend sind, dass die Tiere nicht
überleben könnten. Dies ist insofern
erklärbar, weil sowohl in den Skelettmuskeln,
wie auch im Herzmuskel dieser Tiere
verschiedene metabolische und strukturelle
Adaptationen stattgefunden haben und andere
energetische "Sicherheitssysteme"
aufreguliert worden sind. Auf diese Weise
kann der Organismus offenbar den Ausfall des
Kreatinkinase Systems mindestens teilweise
kompensieren. Versuchstiere, die mit dem
Kreatin-Analog, Guanidino-Propionsäure (GPA),
gefüttert wurden, eine Behandlung, die den
Kreatinspiegel im Muskel um 80% erniedrigt,
zeigen deutliche Anzeichen von Hypertrophien
des Herzens, sowie auch mitochondriale
Myopathien in den Skelettmuskeln.
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Wenn GPA, das die Aufnahme von Kreatin in die
Zellen hemmt, zu Herzzellen in Kultur gegeben wird,
zeigen sich nach einigen Tagen ebenfalls Anzeichen
von mitochondrialen Myopathien mit stark
vergrösserten, stabförmigen Mitochondrien, in denen
die mitochondriale Kreatinkinase zu regelmäßig
angeordneten intramitochondrialen Einschlüssen
auskristallisiert wird, ein für mitochondriale
Krankheiten typisches Erscheinungsbild. Nach
Zugabe von Kreatin zum Zellkulturmedium verschwinden
diese Einschlüsse und die Größe der Mitochondrien
wird wieder normal. Ob diese Einschlüsse bei
Patienten nach Kreatin-Einnahme auch verschwinden,
konnte noch nicht gezeigt werden, allerdings stellte
man bei solchen Patienten deutliche Verbesserungen in
der Muskelkraft fest.
Auf dem Gebiete der Kardiologie ist das Potential von
Kreatin aber noch lange nicht ausgeschöpft und es
können durchaus interessante, längerfristige Effekte,
z.B. für die Prävention gewisser Erkrankungen des
Herzens und deren Verlaufsmilderung erwartet werden. |
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Kreatin
ist auch für die langsame, glatte Muskulatur wichtig
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Das Kreatinkinase System ist auch für die zelluläre
Energetik der relativ langsamen Kontraktion der
glatten Muskulatur im Körper wichtig. Das Enzym und
die entsprechenden Substrate, Kreatin und
Phospho-Kreatin, sind in der glatten Muskulatur der
Blutgefässe, des Gastrointestinaltraktes, sowie in
der Gebärmutter vorhanden, wo sie ebenfalls eine für
die Funktion dieser Muskeln wichtige Rolle in der
Energieversorgung ausüben. Die Vermutung, dass sich
eine Kreatin-Supplementation auch auf die glatte
Muskulatur positiv auswirken könnte, wird dadurch
erhärtet, dass verschiedene Patienten mit
Muskelschwund als "Nebenefekte" einer
Kreatin-Behandlung oft eine verbesserte
Darmtätigkeit, bessere Blasenkontrolle und einen
besseren Blutkreislauf festgestellt und zudem oft
spürbar wärmere Extremitäten haben.
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Fortsetzung folgt in Teil 2! |
