Kreatin

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Strukturformel
Strukturformel von Kreatin
Allgemeines
Name Kreatin
Andere Namen
  • Creatin
  • Creatine
  • N-Amidinosarkosin
  • N-(Aminoiminomethyl)-N-methyl-glycin
  • 3-Methylguanidinoessigsäure
Summenformel C4H9N3O2
Kurzbeschreibung

weißer Feststoff [1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 57-00-1
PubChem 586
DrugBank DB00148
Wikidata Q223600
Eigenschaften
Molare Masse 131,13 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,33 g·cm−3 [1]

Schmelzpunkt

Monohydrat: 303 °C (Zers.) [2]

Löslichkeit

schlecht löslich in Wasser (17 g·l-1), fast unlöslich in Ethanol und Diethylether[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}}

H- und P-Sätze H: {{{H}}}
EUH: {{{EUH}}}
P: {{{P}}}
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Kreatin (von griechisch kreas = Fleisch) ist eine organische Säure, die in Wirbeltieren u. a. zur Versorgung der Muskeln mit Energie beiträgt. Kreatin wird in der Niere, der Leber und in der Bauchspeicheldrüse synthetisiert. Sie leitet sich formal von der Aminosäure Glycin ab und ist zu ca. 90 % im Skelettmuskel vorhanden. Kreatin wurde 1834 von Eugène Chevreul als Bestandteil der Fleischbrühe entdeckt. Der deutsche Chemiker Justus von Liebig wies Kreatin 1847 als Komponente im Fleisch verschiedener Säugetierarten nach.

Biosynthese

Nur rund die Hälfte (ca. 50%) der täglich benötigten Menge an Kreatin (d.h. für Erwachsene ca. 1.5 - 2 Gramm pro Tag) wird im Körper selber aus Guanidinoacetat (Guanidinoessigsäure) hergestellt [3], welches seinerseits aus den Aminosäuren Arginin und Glycin durch die L-Arginin:Glycin-Amidinotransferase (AGAT, EC 2.1.4.1) vorwiegend in der Leber synthetisiert wird. Für die Methylierung von Guanidinoacetat wird das Enzym Guanidinoacetat-N-Methyltransferase (GAMT, EC 2.1.1.2), sowie eine aktivierte Form der Aminosäure Methionin, nämlich S-Adenosylmethionin (SAM), benötigt. Letztere Reaktion (siehe untenstehendes Reaktionsschema) findet hauptsächlich in der Leber statt. Obwohl also für die Synthese von Kreatin die drei erwähnten Aminosäuren, Arginin, Glycin und Methionin, gebraucht werden, ist Kreatin selber keine Aminosäure, sondern eine sogenannte Guanidino-Verbindung mit einem zentralen Kohlenstoff, an den drei Stickstoffatome gebunden sind (siehe chemische Formel unten). Das so im Körper hergestellte Kreatin gelangt von der Leber ins Blut und von dort in die Zielorgane, z.B. Skelettmuskulatur, Herzmuskel, Gehirn, Nerven, Netzhaut des Auges etc..

Die restliche Menge an Kreatin (je nach Bedarf ca. 2-4 Gramm Kreatin pro Tag) müssen über die Nahrung, dh mit Frischfleisch und frischem Fisch zugeführt werden. Personen, die nicht viel Fleisch und Fisch essen (vorwiegend Vegetarier und ältere Personen) weisen dementsprechend einen Kreatin-Mangel in ihrem Körper auf, der eine Supplementation mit reinstem Kreatin-Pulver sinnvoll ja notwendig erscheinen lässt. Für eine Übersicht betreffend Kreatin Metabolismus siehe: [4] [5] [6]

Synthese Kreatins aus Guanidinoacetat, katalysiert von der Guanidinoacetat-N-Methyltransferase (GAMT)

Vorlage:Absatz-L

Physiologische Bedeutung

Vor allem für die Muskelkontraktion[7], aber auch für Hirn- und Nervenfunktion[8] wird Kreatin in Form von Kreatinphosphat, korrekterweise Phosphokreatin (PCr) benötigt [9]. Phosphokreatin stellt die Phosphorylgruppe zur Verfügung, die zur Rückwandlung des bei der Kontraktion entstandenen Adenosindiphosphat (ADP) in Adenosintriphosphat (ATP) genutzt wird [9]. In ruhenden Zellen treten rund 60 % des Kreatins als Phosphokreatin (Energieträger) und 40 % als freies Kreatin (Energievorstufe) auf. Die Menge des im menschlichen Körper gespeicherten Kreatins beträgt bei einer erwachsenen Person 120 bis 150 Gramm, rund 1,5 bis 2 % des Totalkreatins wird pro Tag als Kreatinin über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden. Die erforderliche tägliche Zufuhr beträgt etwa 2 bis 4 Gramm. Der Organismus bezieht etwa die Hälfte des Kreatins aus frischem Fisch und Frisch-Fleisch der täglichen Nahrung (nicht zutreffend für Wurstwaren, wo das Kreatin durch Prozessieren und Lagerung mehrheitlich zu Kreatinin abgebaut worden ist). Vegetarier und ältere Personen, die wenig Fleisch konsumieren, weisen in den Skelettmuskeln, dem Herzmuskel und im Gehirn einen deutlich niedrigeren Kreatin-Gehalt auf [4]. Kreatin ist für die normale Entwicklung des menschlichen Körpers und eine optimale Funktion der Körperorgane (Muskeln, Gehirn, Nerven, Seh- und Hörvorgang, sowie die Fortpflanzung absolut notwendig [10] und eine Supplementation mit Kreatin kann in Hinblick auf die veränderten Lebens- (Stress, Hochleistung) und Ernährungsbedingungen (deutlich geringerer Fleischkonsum) durchaus sinnvoll und angezeigt sein [11].

Kreatin ist für die normale Entwicklung des Organismus, insbesondere des Gehirns während der Embryonalentwicklung und der frühkindlichen Phase, sowie für die normale physiologischen Funktion der Muskeln und anderer Körperorgane absolut notwendig. Versuchstiere, bei denen der Kreatingehalt in Muskeln und Gehirn durch Füttern eines Kreatin-Analogs (beta-Guanidino-Propionsäure, GPA) reduziert wurde, präsentieren mit deutlichen pathologischen Störungen in Muskel- und Hirnfunktionen [10]. Zudem zeigen transgene Versuchstiere, die keine Kreatinkinase (CK) mehr exprimieren schwerwiegende pathophysiologische Phänotypen, je nachdem welche der vier Kreatinkinase Isoformen in den Muskeln und/oder dem Gehirn fehlen [12], [13]. Menschen mit dem sog. Kreatin-Defizienz-Syndrom, die auf Grund von Gendefekten entweder in den beiden Enzymen, die an der endogenen Kreatinsynthese beteiligt sind (AGAT und GAMT, siehe oben) oder im Kreatin-Transporter, dem Protein, das Kreatin in die Zielzellen transportiert, zeigen schwerwiegende neurologische und neuro-muskuläre pathologische Störungen, z.B., schwach-ausgebildete Muskulatur, Entwicklungsstörungen, Unfähigkeit das Sprechen zu lernen, Epilepsie, Autismus, geistige Behinderungen [14]. Diese Daten sprechen klar dafür, dass eine genügende Versorgung des Organismus mit Kreatin, zusammen mit dem Vorhandensein von Kreatinkinase, für die normale Entwicklung und Funktion der Körperorgane essentiell ist.

Therapeutische Anwendung

In der Medizin wird Kreatin gelegentlich bei der Behandlung von Muskeldystrophie zur Verbesserung des Muskelstoffwechsels eingesetzt.

Kreatin im Sport

Grundsätzlich produziert ein gesunder Körper viele der notwendigen Substanzen für die Aufrechterhaltung der Körperfunktionalität selbst oder nimmt mit einer ausgewogenen Ernährung lebenswichtige Substanzen in ausreichendem Maß auf, so auch Kreatin. Trotzdem hat sich die zusätzliche Zufuhr von Kreatin in einigen wenigen Sportarten als sinnvoll bzw. nicht nachteilig erwiesen. Zu hinterfragen sind allerdings die Mengen der zusätzlichen Zufuhr, die durch kommerzielles Interesse immer zu hoch angegeben werden. Immerhin entspricht die Einnahme von 5 g Kreatin dem Verzehr von 1,1 kg rohem Rindfleisch. [15]

Wirksam ist Kreatinsupplementierung nur für die Erhöhung der Kurzzeitleistung und Zunahme der Maximalkraft der Muskulatur (Gewichtheben, 400m-Sprint), sicher nicht wirksam ist sie für Leistungsverbesserungen in Ausdauersportarten wie Marathon oder verwandte Sportarten, weil die Energiebereitstellung durch Kreatinphosphat nur in den ersten Sekunden der Leistungserbringung eine Rolle spielt. Eine 2006 verfasste Studie zeigte erstmals, dass Kreatin-Supplementation in Kombination mit Krafttraining die trainingsinduzierte Zunahme in der Anzahl von Satellitenzellen und Myonuclei in menschlichen Skelettmuskeln steigern kann, resultierend daraus ein erhöhtes Muskelfaserwachstum.[16] Ob daraus aber eine direkte, messbare Zunahme an Muskelkraft abgeleitet werden kann, ist nicht erforscht.

Um die Vorräte des Energieträgers ATP zu erneuern, verwenden die Muskeln hauptsächlich Kreatinphosphat. Bei Männern enthalten die Muskeln im Ruhezustand ungefähr vier Gramm Kreatin pro Kilogramm Muskelmasse. Diese Vorräte können durch kurzzeitige zusätzliche Kreatineinnahme erhöht werden. Auch die dauerhafte zusätzliche Einnahme von kleineren Mengen Kreatin (2 bis 4g/Tag) über einen weitaus längeren Zeitraum wird mittlerweile häufig angewendet. Ist die maximale Aufnahme von Kreatin in der Muskulatur erreicht, wird der Überschuss über den Urin ausgeschieden.

Die osmotische Wirkung von Kreatin führt zu einer gesteigerten Wasseraufnahme in die Muskelzellen und dadurch zu einer Erhöhung der Lean-Body-Mass um ein bis zwei Prozent. Diese Eigenschaft ist vor allem im Bodybuilding ein gewünschter Effekt.

Der Ernährungswissenschaftler Andreas Hahn von der Universität Hannover urteilt in seinem Buch: Nahrungsergänzungsmittel:

„Der mögliche Sinn von Kreatingaben bezieht sich ausschließlich auf Menschen mit starken sportlichen Aktivitäten, die mit großem Eifer betrieben werden. Aufgrund gegensätzlicher Studienergebnisse kann jedoch nicht grundsätzlich zu einer Ergänzung mit Kreatin geraten werden. Eine kurzfristige Supplementierung von Kreatin (bis zu 8 Wochen) in Mengen von etwa 20 g/Tag in der ersten Woche und 3 g/Tag in der Erhaltungsphase, gilt als unbedenklich.“

Ebenso gilt die Dauersupplementierung (Kreatineinnahme über einen längeren Zeitraum) heute als unbedenklich, da es bei einer nicht hormonähnlichen (an einen Rezeptor koppelnden) Substanz wie Kreatin zu keiner Rezeptorensättigung kommt.

Nach einem Zeitraum von 4 Wochen nach Ende der Kreatinsupplementierung sinkt der muskuläre Gehalt wieder auf den Ausgangswert ab.

Nebenwirkungen der Kreatinsupplementation

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Kreatin kann in Einzelfällen und praktisch nur während der im Normalfall nicht notwendigen Hochdosisphase (4 x 5 Gramm Kreatin, also insgesamt 20 Gramm Kreatin pro Tag während 7 bis 10 Tagen) zu geruchsintensiven Blähungen oder Durchfall führen. Gelegentlich reagieren Anwender mit Muskelkrämpfen, es heißt aber, dass dem durch Einnahme von Magnesium entgegen gewirkt werden kann. Während der Hochdosisphase kann es zudem zu einer Gewichtszunahme von 1 bis 3 kg kommen, die vor allem auf Wassereinlagerung zurückzuführen ist, weil mit dem Kreatin über den Kreatintransporter gleichzeitig Natrium und Chlorid in die Zelle gelangt, was dann zu einer Wasserretention führt. Allmählich normalisiert sich die infolge osmotischer Effekte erhöhte Wasseraufnahme in den Muskeln und es findet im Verlaufe der Kreatin-Supplementierung eine effektive Zunahme von Muskelmasse statt, was mit einer Erhöhung der Muskelkraft einhergeht.

Bei der für gesunden Menschen empfohlenen Erhaltungsdosis von 2 bis 4 Gramm Kreatin pro Tag während drei Monaten, gefolgt von einer einmonatigen Pause, treten praktisch keine Nebenwirkungen auf. Ebenso geeignet (und aufgrund der längeren Wirkung auch sinnvoller) ist die dauerhafte Einnahme über einen längeren Zeitraum - ohne Pause. Allerdings ist in beiden Fällen während der Kreatineinnahme auf eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr von min. 1l/20kg Körpergewicht zu achten.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) publizierte 2004 ein Gutachten demzufolge eine tägliche Einnahme von 3 g Kreatin wahrscheinlich risikofrei ist, sofern das eingenommene Kreatin – vor allem in Hinblick auf Verunreinigungen mit Dicyandiamid-, Dihydro-1,3,5-Triazin-Derivaten und Schwermetallen – von ausreichender (mindestens 99,95%) Reinheit ist.[17]

Nicht jeder Mensch reagiert gleichartig auf Kreatin-Supplementation. Responder reagieren mit Veränderungen in der Körperzusammensetzung, die durch Zuwachs der Muskelmasse und Leistungssteigerung im Sport kommt, Non-Responder nicht. Der Unterschied zwischen beiden Gruppen könnte unter anderem darin bestehen, dass bei Non-Respondern die Speicherfähigkeit im Muskel bereits das Maximum erreicht ist und zusätzliche Supplementgaben daher ungenutzt ausgeschieden werden, wogegen bei Respondern der natürliche Gehalt unter dem Maximalwert liegt. Deshalb reagieren Vegetarier oder Veganer oft viel deutlicher mit einer Erhöhung der Gesamt-Kreatinkonzentration in den Muskeln als Fleisch- und Fischesser.

Große Leistungssprünge, wie sie vielfach in übertriebenen Ausmaßen von der Supplement-Industrie für Nahrungsergänzungsmittel beworben werden, sind durch die Supplementation mit Kreatin nicht zu erwarten. Das Hauptaugenmerk sollte besonders im Krafttraining auf einer größtmöglichen Trainingsintensität sowie der von vielen Sportlern beobachteten und auch publizierten höheren Trainingskadenz und besseren Erholung/Ernährung liegen.

Quellen

  1. ↑ a b c Herstellerangaben der Firma Alfa Aesar, 31. Mai 2007
  2. ↑ a b Römpp CD 2006, Georg Thieme Verlag 2006
  3. ↑ http://www.rosenfluh.ch/images/stories/publikationen/sze/2008-05/11_Kreatin_5.08.pdf
  4. ↑ a b Theo Wallimann: Positive Wirkung von Kreatin.
  5. ↑ http://www.rosenfluh.ch/images/stories/publikationen/sze/2008-05/11_Kreatin_5.08.pdf
  6. ↑ http://www.springerlink.com/content/h026h7r20871255g/
  7. ↑ http://dx.doi.org/10.1002/9783527621095.ch7
  8. ↑ http://dx.doi.org/10.1016/j.brainresbull.2008.02.035
  9. ↑ a b http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1130636
  10. ↑ a b Markus Wyss, Theo Wallimann: Creatine metabolism and the consequences of creatine depletion in muscle In Molecular and Cellular Biochemistry, Volume 133, Number 1 / April 1994. (Englisch)
  11. ↑ http://www.kreasup.ch/update/pdf/kreatin_warum_wann
  12. ↑ http://dx.doi.org/10.1007/BF02660929
  13. ↑ http://dx.doi.org/10.1016/j.bbr.2004.07.002
  14. ↑ http://dx.doi.org/10.1023/A:1022443503883
  15. ↑ Dr. Kurt A. Moosburger: Kreatin im Sport In: moo 02/95. 1995(2006), S. 1–8.
  16. ↑ Olsen et al.: Creatine supplementation augments the increase in satellite cell and myonuclei number in human skeletal muscle induced by strength training In: J Physiol 573.2 2006, S. 525-534.
  17. ↑ http://www.efsa.europa.eu/EFSA/efsa_locale-1178620753824_1178620761727.htm

Siehe auch

Wikibooks: Biosynthese von Kreatinphosphat – Lern- und Lehrmaterialien
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