Maximierung der Proteinsynthese

NPB = MPS – MPA

Was bedeutet diese Gleichung?

Netto Protein Bilanz (in unserem Fall die Muskelmasse) = Muskelproteinsynthese –Muskelproteinabbau.

Bringe diese Gleichung zu einem positiven Ergebnis und Du wirst Dich auf dem Weg zu wahrer Größe befinden.

Umgestaltung der Muskeln

Du musst Dich richtig ernähren, um Dein Muskelgewebe wieder aufzubauen, nachdem Du es im Fitnessstudio zerstört hast. Das ist eine Grundlage des Muskelaufbaus. Unter normalen Umständen weist die Skelettmuskulatur eine hohe Umsatzrate auf – etwa 1 bis 2% des Muskelproteins wird jeden Tag abgebaut und wieder neu aufgebaut.

Sowohl Training als auch Nährstoffzufuhr sind potente Aktivatoren der Proteinsynthse, wobei nahrungsinduzierte Erhöhungen nur kurzlebig sind. Das Training besitzt einen größeren Einfluss – es erhöht die Proteinsyntheserate für 24 Stunden nach dem Training.

Das Problem hierbei ist jedoch, dass das Training auch einen Muskelproteinabbau aktiviert. Ohne die richtige Nahrungszufuhr zur richtigen Zeit können jegliche potentiellen Zuwächse durch eine gesteigerte Proteinsynthese durch den Proteinabbau zunichte gemacht werden. Du kannst in der Abbildung unten sehen, wie dies funktioniert. Ohne einen Trainingsstimulus heben sich Muskelproteinsynthdese und Muskelproteinabbau in ihrem Gesamtumfang gegenseitig auf.

Abbildung 1: Veränderungen der Muskelproteinsynthese und des Muskelproteinabbaus im Zustand der Nahrungszufuhr und im Fastenzustand in Abwesenheit eines Trainingsstimulus.

 

Aber füge eine intensive Trainingseinheit mit der richtigen Nährstoffzufuhr zur richtigen Zeit hinzu und die Dinge werden sich verändern. Die Proteinsynthese wird aktiviert und der Proteinabbau wird unterdrückt. Das Resultat ist eine Akkumulation von Muskelprotein im Lauf der Zeit, wie die Abbildung unten zeigt.

Abbildung 2: Veränderungen von Muskelproteinsynthese und Muskelproteinabbau im Zustand der Nahrungszufuhr und im Fastenzustand in Gegenwart eines Trainingsstimulus.

Der Aktivator der Proteinsynthese: Es dreht sich alles um mTOR

Um die Proteinsynthese zu verstehen, ist es wichtig sich mit mTOR vertraut zu machen. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen uns, dass wenn Du einen Muskel dazu zwingst, gegen einen schweren Widerstand zu kontrahieren, die primäre Reaktion hierauf eine Aktivierung der Proteinsynthese ist. Die Aktivierung der Proteinsynthese wird im Gegenzug durch eine Serie von Phosphorylierungsereignissen kontrolliert, die durch ein Protein Namens Mammalian Target of Rapamycin, kurz mTOR, fein abgestimmt wird.

mTOR ist zweifelsohne der wichtigste Zellsignalkomplex für das Muskelwachstum. Es ist der Master Controller der Proteinsynthese in der Zelle und es gibt eine direkte Beziehung zwischen dem Muskelwachstum und der mTOR Aktivierung – je stärker eine Trainingseinheit mTOR aktiviert, desto mehr Proteine stellt die Proteinsynthesemaschinerie für Muskelwachstum und Reparatur her.

mTOR wird durch drei Dinge aktiviert:

• Mechanischer Stress (durch schwere Trainingslasten)
• Wachstumsfaktoren (IGF, Wachstumshormone, Insulin, usw.)
• Aminosäuren (insbesondere Leucin)

 

Das „anabole Zeitfenster“

Was können wir also ernährungstechnisch tun, um mehr als einfach nur ein Ersetzen des Muskelgewebes, das Du gerade im Fitnessstudio abgebaut hast, mit einer vergleichbaren Menge an neuem Muskelprotein zu erreichen?

Du nutzt das anabole Zeitfenster zu Deinem Vorteil: Um so muskulös wie möglich zu werden, musst Du das anabole Zeitfenster für eine maximale Wirkung nutzen. Es ist an der Zeit darüber zu sprechen, was Du essen solltest und wann Du es essen solltest.

Es gibt drei Zeiten für eine Erhöhung der Protein-/Aminosäureverfügbarkeit, um die akute Erhöhung der Proteinsynthese, die durch das Training hervorgerufen wird, zu verstärken:

• Vor dem Training: Innerhalb einer Stunde oder so, bevor Deine Trainingseinheit beginnt
• Während des Trainings
• Nach dem Training: Weniger als 2 Stunden nach dem Training

 

Die 10.000 Dollar Frage ist, welche dieser Zeit(en) am besten ist (sind), um die maximale Wachstumsreaktion durch Dein Training zu erzielen.

 

Wissenschaftler haben dies näher untersucht und die Resultate mehrerer Studien sind in der Abbildung unten zu sehen.

Abbildung 3: Auswirkungen eines Widerstandstrainings auf das Timing von Nährstoffen (mit Leucin angereicherte essentielle Aminosäuren + Kohlenhydrate) auf die Muskelproteinsynthese bei jungen menschlichen Probanden. Die Daten werden als prozentuelle Veränderung der fraktionellen Syntheserate (FSR) ausgehend vom Basiswert dargestellt.

Das Fazit dieser Darstellung ist, dass eine Nahrungszufuhr nach dem Training die akute, trainingsinduzierte Erhöhung der Proteinsynthese stärker als eine Nahrungszufuhr vor dem Training erhöht. Dies ist eine gute Information, aber es gibt noch mehr.

Vor dem Training

Während des Trainings wird ATP verbraucht, um Energie für Muskelkontraktionen zu liefern, was die AMP Spiegel erhöht. Dies aktiviert ein Protein namens AMP Kinase (AMPK). AMPK reduziert die Proteinsynthese durch eine Hemmung von mTOR.

Du kannst Dir das so vorstellen – wenn mTOR so etwas wie das Gaspedal für die Proteinsynthese ist, dann ist AMPK so etwas wie die Bremse. Auch wenn gezeigt werden konnte, dass die Nahrungszufuhr vor dem Training den Anstieg der Proteinsynthese nach dem Training nicht stärker als Training alleine erhöht, reduziert eine Aminosäurezufuhr vor dem Training jedoch die durch AMPK vermittelte Hemmung von mTOR.

Fazit: Vergiss die Nahrungszufuhr vor dem Training nicht. Sie verhindert, dass die Proteinsynthesemaschinerie während des Trainings ausgeschaltet wird.

Während des Trainings

Wissenschaftliche Untersuchungen haben die Auswirkung der Nahrungszufuhr während des Trainings mit den Auswirkungen der Nahrungszufuhr nach dem Training auf die Proteinsynthese verglichen. Die Resultate dieser Studien ähneln den Resultaten der Studien bezüglich der Nahrungszufuhr vor dem Training: eine Proteinzufuhr während des Trainings resultierte in einer gesteigerten Proteinsynthese, wobei diese Steigerung jedoch viel geringer als bei einer Proteinzufuhr nach dem Training ausfiel. Auch wenn während dem Training zugeführte Aminosäuren nur eine subtile Auswirkung auf die Proteinsynthese besitzen, ruft diese Proteinzufuhr immer noch eine Insulinreaktion hervor. Dies ist wichtig da Insulin ein kraftvoller Hemmer des Proteinabbaus ist.

Diese Insulinreaktion ist auch der Grund dafür, dass es Sinn macht, während des Trainings neben Aminosäuren auch Kohlenhydrate zu sich zu nehmen. Es konnte nicht nur gezeigt werden, dass während des Trainings konsumierte Kohlenhydrate einen Proteinabbau hemmen – sie reduzieren auch die von AMPK vermittelte Hemmung von mTOR.

Fazit: Während des Trainings konsumierte Kohlenhydrate hemmen nicht nur den Proteinabbau, sondern helfen außerdem dabei, die Proteinsynthesemaschinerie am Laufen zu halten.

Nach dem Training

Die Mahlzeit nach dem Training ist für eine Steigerung der Proteinsyntheserate nach dem Training am wichtigsten. Die Muskelzellen sind während der Stunden nach dem Training auf eine Proteinsynthese vorbereitet, die aber nur dann stattfindet, wenn die richtige Nahrung da ist.

Um mehr Muskelmasse aufzubauen brauchen wir Protein und es konnte gezeigt werden, dass der Typ und das Timing der Proteinzufuhr während der Phase nach dem Training die Gesamterhöhung der Proteinsynthese kontrolliert, die direkt nach dem Training abläuft.

Wichtig ist, dass die kurzfristige Aktivierung der Proteinsynthese letztendlich darüber zu bestimmen scheint, wie gut wir langfristig auf das Training ansprechen. Dies bedeutet, dass nicht nur intensive Trainingseinheiten benötigt werden, um die Proteinsynthese maximal zu aktivieren, sondern dass auch die richtige Ernährung genau zum richtigen Zeitpunkt da sein muss, damit dies geschehen kann. Dieses Zeitfenster ist nur für eine kurze Zeitspanne geöffnet und langfristige Zuwächse können dadurch beeinträchtigt werden, dass die Proteinzufuhr um gerade einmal zwei Stunden nach dem Training hinausgezögert wird. Wenn Du dieses Zeitfenster richtig triffst, dann wirst Du deutlich stärker wachsen – und wenn Du es verpasst, dann kann es passieren, dass Du überhaupt nicht wächst! Es gibt eine große Menge an Untersuchungen, die sich damit beschäftigt haben, welche Typen von Nährstoffen genau benötigt werden, um den Proteinsyntheseprozess maximal zu aktivieren. Wir werden später noch auf die Spezifika eingehen. An dieser Stelle ist es ausreichend zu wissen, dass gezeigt werden konnte, dass nur die essentiellen Aminosäuren (EAAs) die Proteinsynthese aktivieren können, wobei insbesondere Leucin für die Aktivierung der Proteinsynthesemaschinerie am wichtigsten ist.

Die wissenschaftliche Literatur zeigt außerdem recht klar, dass Kohlenhydrate für die Aktivierung der Proteinsynthese nach dem Training nicht benötigt werden, dass es aber andere Gründe gibt, Kohlenhydrate zur Mahlzeit nach dem Training hinzuzufügen, auf die wir später noch eingehen werden.

Wie viel Protein solltest Du zu Dir nehmen?

Es wäre toll, wenn wir einfach 1000 Gramm Protein oder Aminosäuren vor, während oder nach dem Training zu uns nehmen und hierdurch ein maximales Wachstum erreichen könnten. Unglücklicherweise werden in der Realität überschüssige Mengen an Protein einfach zum Zweck der Energieversorgung verbrannt oder in Körperfett umgewandelt.

Proteine agieren synergistisch mit einem Training mit Gewichten zusammen, um die Proteinsynthese anzuregen, aber genauso wie es eine Obergrenze bezüglich der Menge an Training gibt, von der wir uns produktiv erholen können, scheint es auch eine Obergrenze bezüglich der Menge an Protein zu geben, dass wir verwenden können, um die Proteinsynthese zu maximieren.

Dieses Thema wurde mehrfach im Rahmen wissenschaftlicher Studien untersucht, aber die im Rahmen dieser Studien ´verwendeten Mengen an Protein oder Aminosäuren sind nicht unbedingt auf Szenarien aus der realen Welt übertragbar. Wissenschaftler haben nur selten einen Trainingsstimulus verwendet, der auch nur in die Nähe von dem kommt, was die meisten Trainierenden im Fitnessstudio tun, was es schwer macht zu extrapolieren und spezifische Empfehlungen bezüglich der benötigten Proteinmenge aufzustellen.

Eine Studie hat z.B. herausgefunden, dass durch Wheyprotein induzierte Erhöhungen der Proteinsynthese nach dem Training bei 20 Gramm Protein ihren Maximalwert erreichten und dass höhere Mengen an Protein die Proteinsyntheserate nicht weiter erhöhen konnten. Ähnliche dosisabhängige Studien wurden durchgeführt, um den maximalen Leucinbedarf zu bestimmen. Es ist wichtig zu erkennen, dass die Art von intensivem Training, das viele Trainierende im Fitnessstudio absolvieren, die Proteinsynthese wahrscheinlich in größerem Umfang als das aktiviert, was diese Wissenschaftler im Labor verwendet

haben. Aus diesem Grund ist es möglich, dass die meisten Trainierenden mehr als 20 Gramm benötigen könnten, um eine maximale Reaktion zu erreichen. Was ist also die optimale Menge und wann sollte diese konsumiert werden? Wir können diesbezüglich nur grobe Empfehlungen geben, wobei es wichtig ist, zu experimentieren und die richtige Formel für Dich selbst zu finden.

Argumente für Kohlenhydrate

In der wissenschaftlichen Literatur konnte schlüssig gezeigt werden, dass ein Insulinsignal für die Aktivierung der trainingsinduzierten Proteinsynthese nicht benötigt wird – es wird einfach nur Leucin benötigt, was nahe legt, dass Kohlenhydrate nicht wichtig sind.

Dies kam zunächst überraschend, da Insulin ein potenter Aktivator der Proteinsynthese ist. Insulin aktiviert mTOR über ein PI3K/akt Signal, was parallel zu dem Pfadweg abläuft, der von Aminosäuren und mechanischem Stress verwendet wird, um mTOR zu aktivieren.

Auch wenn ein Insulinsignal vielleicht für die während der Stunden nach dem Training ablaufende Proteinsynthese nicht benötigt wird, ist das noch nicht die ganze Geschichte. Insulin ist gleichzeitig auch ein kraftvoller Hemmer eines Proteinabbaus.

Studien haben herausgefunden, dass sowohl eine Hyperinsulinämie, als auch der Verzehr von Kohlenhydraten den Proteinabbau hemmt, ohne hierbei eine nennenswerte Auswirkung auf die Proteinsynthese zu besitzen. Als man dies spezifisch in der Phase nach dem Training betrachtete, fand man heraus, dass ein Verzehr von Glukose nach dem Training, auch wenn dieser die Proteinsynthese nicht aktivierte, eine starke hemmende Wirkung auf den Proteinabbau besaß.

Dies bedeutet, dass wir Kohlenhydrate nicht alleine deshalb ignorieren sollten, weil diese keine direkte Auswirkung auf die Proteinsynthese besitzen. Sie erhöhen die Insulinspiegel, was wichtig sein kann. Die Muskeln sind über einen Zeitraum von 24+ Stunden nach dem Training auf eine gesteigerte Proteinsynthese vorbereitet, aber die eigentliche Erhöhung der Proteinsynthese, die als Resultat des Trainings oder einer Aminosäurezufuhr zustande kommt, dauert nur ein paar Stunden lang an. Mechanischer Stress, der durch das Training zustande kommt, eine Aminosäurezufuhr und Insulin/Wachstumsfaktoren aktivieren alle mTOR über unterschiedliche, aber sich ergänzende Pfadwege, was nahe legt, dass wir von einer synergistischen Wirkung profitieren könnten, wenn multiple mTOR aktivierende Pfadwege aktiviert werden.

Es ist gut belegt, dass der mechanische Stress, der durch das Training zustande kommt und Leucin/EAAs synergistisch die Proteinsynthese verstärken. Genauso könnte Insulin zur Gesamterhöhung der Proteinsynthese über eine Aktivierung von mTOR durch den PI3K/akt Pfadweg beitragen.

Auch wenn einige Studien die spezifisch die durch ein Widerstandstraining induzierte Proteinsynthese betrachtet haben, gezeigt haben, dass die Zugabe von Kohlenhydraten zu Aminosäuren nicht in einem additiven Effekt auf die Proteinsynthese resultierte, wenn ausreichende Mengen an Aminosäuren verzehrt wurden, muss man sich das experimentelle Modell genau ansehen, wenn man wissenschaftliche Untersuchungen auf die reale Welt überträgt.

Aktuellere Studien, die ein allgemeineres Modell der Proteinsynthese betrachtet haben, kamen zu dem Ergebnis, dass Insulin + Aminosäuren sehr wohl eine synergistische positive Auswirkung auf die Proteinsynthese besitzen können und zusammen die größtmögliche mTOR Aktivierung hervorrufen. Wenn man all diese Untersuchungen zusammen nimmt, dann ist es sicher zu sagen, dass auch wenn Insulin die trainingsinduzierte Proteinsynthese nicht zu erhöhen scheint, Kohlenhydrate dabei helfen könnten, die Proteinsyntheseratemaschinerie länger nach dem Training am Laufen zu halten.

Wenn Insulin wirklich dazu in der Lage ist, die Erhöhung der Proteinsyntheserate nach dem Training zu verstärken oder zu verlängern, dann hätte die Zugabe von Kohlenhydraten zu einem Post-Workout Plan natürlich enorme Vorteile.

Setzen wir alles zusammen

Studien und wissenschaftliche Literatur stellen das Rückgrat der wissenschaftlichen Methode dar, aber all dies ist wertlos, wenn Du keine Möglichkeit hast, diese Informationen in der Praxis einzusetzen. Mit diesem Gedanken im Hinterkopf ist hier ein Beispiel dafür, wie Du das in diesem Artikel gelernte in die Praxis umsetzen kannst:

Vor dem Training (30 bis 60 Minuten vor Trainingsbeginn)

• Proteinquelle: 30 bis 50 Gramm einer beliebigen mittelschnell oder schnell verdaulichen Proteinquelle. Vollwertige Nahrung ist in Ordnung, aber in diesem Fall solltest Du das Protein eher 60 Minuten als 30 Minuten vor dem Training zu Dir nehmen. Beispiele für schnell verdauliche Proteinquellen umfassen Wheyprotein Isolate, Konzentrate und Hydrolysate.
• Kohlenhydratquelle: Kohlenhydrate sind optional, aber wenn Du planst hart zu trainieren, dann solltest Du 26 bis 75 Gramm Kohlenhydrate mit mittlerem GI zu Dir nehmen. Beispiele hierfür wären eine Tasse Haferflocken oder eine Tasse Blaubeeren.
• Johns bevorzugte Pre-Workout Mahlzeit: Mageres tierisches Protein, 30 Gramm Kohlenhydrate (Haferflocken) und 1 bis 2 Esslöffel Mandel- oder Erdnussbutter mit den Haferflocken gemischt.
• Bills bevorzugte Pre-Workout Mahlzeit: Wheyprotein Isolat mit etwa 45 Gramm Kohlenhydrate aus ½ Tasse Haferflocken gemischt mit ½ Tasse ungesüßter Apfelsauce.

 

Während dem Training

• Proteinquelle: 10 bis 20 Gramm BCAAs oder 20 bis 30 Gramm eines Wheyprotein Isolats/Hydrolysats
• Kohlenhydratquelle: Optional 35 bis 50 Gramm hochglykämische Kohlenhydrate, die schlückchenweise über das Training verteilt getrunken werden.

 

Die Insulinreaktion auf diese Kohlenhydrate könnte die Proteinsynthese in der Gegenwart von Aminosäuren synergistisch verstärken. Insulin ist außerdem ein kraftvoller Hemmer eines Proteinabbaus.

Für Trainierende während der Wettkampfvorbereitung oder diejenigen, die über eine schlechte Insulinsensitivität verfügen, könnte es einen Vorteil für die Fettverbrennung haben, die Insulinspiegel niedrig zu halten, was bedeutet, dass einige Menschen auf diese Kohlenhydrate besser verzichten sollten. Während der Off-Season oder für Hardgainer kann diese Insulinreaktion hingegen sehr hilfreich sein.

• Johns bevorzugte Intra-Workout Mahlzeit: 30 bis 50 Gramm Wheyprotein Hydrolysat und während der Off-Season 40 Gramm Kartoffelstärke.
• Bills bevorzugte Intra-Workout Mahlzeit: 20 Gramm BCAAs und während der Off-Season 40 bis 50 Gramm Dextrose/Glukose Polymere.

 

Nach dem Training (bis zu 60 Minuten nach dem Training)

• Proteinquelle: 30 bis 50 Gramm schnellverdauliches Protein wie Wheyprotein Isolat oder Hydrolysat
• Kohlenhydrate: Optional aber sehr ratsam, wenn Du Dich nicht gerade in einer drastischen Fettabbauphase befindest.

 

Die Art der Kohlenhydratzufuhr ist stark vom Individuum, den Zielen und der Trainingsphase abhängig.

Verwende 25 bis 75 Gramm Kohlenhydrate mit einem mittleren bis niedrigen GI. Trainierende während der Off-Season oder Hardgainer können eine 50 bis 100 Gramm Mischung von Kohlenhydraten mit mittlerem bis hohem GI verwenden. Echte Hardgainer können an dieser Stelle deutlich von den einen Proteinabbau hemmenden Wirkungen von Insulin profitieren. Der starke Insulinschub durch die hochglykämischen Kohlenhydrate und die anhaltende Erhöhung der Insulinspiegel durch die Kohlenhydrate mit mittleren GI könnten die Proteinsyntheserate länger hoch halten.

Wenn Du Dich in der Wettkampfvorbereitung befindest oder eine schlechtere Insulinsensitivität aufweist, dann kannst Du gelegentlich vollständig auf diese Kohlenhydrate verzichten.

• Johns bevorzugte Post-Workout Mahlzeit: 50 Gramm Wheyprotein Isolat 10 Minuten nach dem Training, während der Off-Season mit 1 bis 2 Tassen Rohmilch gemischt. Eine Stunde Später Fisch und Ezekiel Toast mit Marmelade.
• Bills bevorzugte Post-Workout Mahlzeit: 50 Gramm Wheyprotein Isolat. Während der Off-Season zusätzlich 1 Tasse Haferflocken mit 1 Tasse Blaubeeren. Eine Stunde später eine reguläre Mahlzeit.

 

 

Zusammenfassung

Nährstoffe besitzen eine potente Auswirkung auf die Proteinsynthesemaschinerie und das richtige Timing kann über Erfolg und Misserfolg bezüglich Deiner Trainingsfortschritte entscheiden. Auch wenn es keine ideale, für jeden passende Lösung gibt, da diese von der individuellen Insulinsensitivität, dem individuellen Stoffwechsel, dem individuellen Körpertyp und den individuellen Zielen abhängig ist, haben wir in diesem Artikel eine Strategie für die Nahrungszufuhr rund um das Training zusammengestellt, die auf den aktuellsten wissenschaftlichen Erkenntnissen basiert und leicht modifiziert werden kann so dass sie zu Deinen individuellen Bedürfnissen passt. Verwende diese Strategie, um Deine Proteinsynthese zu maximieren und zu wachsen wie nie zuvor.

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   von John Meadows, Bill Willis, PhD