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Verzweigtkettige Aminosäuren und Sport - Lisa-Marie Schütz
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Lisa-Marie Schütz:
Verzweigtkettige Aminosäuren und Sport - neues Buch

ISBN: 9783842820067

ID: 9783842820067

Inhaltsangabe:Einleitung: Der heutige Markt an Nahrungsergänzungsmitteln bietet eine Fülle von Präparaten zur Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit oder zum Zuwachs der Muskelmasse. Insbesondere im Kraftsport werden vermehrt Protein ¿ und Aminosäurepräparate eingenommen, mit der Absicht die Kraft zu steigern und einen schnelleren Muskelzuwachs zu erzielen. Protein- und Aminosäuresupplemente gelten als die beliebtesten Nahrungsergänzungsmittel unter Sportlern. Nahrungsergänzungsmittel sind Lebensmittel und begegnen dem Menschen in jedem Supermarkt oder Drogeriegeschäft, was ihre Zugänglichkeit und Legitimität erhöht. Gerade deswegen werden sie von einer Vielzahl der Menschen bedenkenlos eingenommen. Besonders Personen, die regelmäßig ein Fitnessstudio besuchen, greifen vermehrt auf Nahrungsergänzungsmittel zurück. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung der verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAAs) Leucin, Isoleucin und Valin im Sport. Es wird zwischen Kraft- und Ausdauersport nicht explizit unterschieden. BCAAs gehören zu den unentbehrlichen Aminosäuren und müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, da sie vom menschlichen Körper nicht eigenständig synthetisiert werden können. Das Besondere an den BCAAs ist, dass sie direkt vom Muskel metabolisiert werden und den Leberabbau umgehen. Seit den 1980er Jahren besteht ein großes Interesse in der Sport- und Ernährungswissenschaft am Effekt der BCAAs. Nahrungsergänzungsmittelhersteller werben mit Muskelaufbau, Schutz vor Muskelabbau, verlängertem Leistungsvermögen, Förderung der Regenerationsphase und weiteren Effekten im Sport. Ziel der Arbeit ist es, die postulierten Effekte der verzweigtkettigen Aminosäuren aufzuzeigen und durch Analyse der aktuellen Literatur kritisch und vergleichend zu betrachten. Hierzu wird zunächst kurz auf die Grundlagen des Stoffwechsels der verzweigtkettigen Aminosäuren und deren physiologischen Funktion eingegangen. Außerdem wird der Bedarf und Lebensmittelgehalt dieser Aminosäuren besprochen. Der Hauptteil der Arbeit befasst sich mit der Anwendung und der Wirkungsweise im sportlichen Bereich. Die physiologischen Veränderungen, besonders die veränderte Aminosäurekonzentration im Blut, die sich durch sportliche Belastungen ergeben, und ein, sich daraus potentiell veränderter Bedarf für BCAAs, sollen dargestellt werden. Nachfolgend werden die Zufuhrempfehlungen für Sportler erläutert. Im Anschluss sollen die möglichen Wirkungen einer Supplementierung mit besonderem Augenmerk auf den anabolen und antikatabolen Effekt, sowie auf die Reduktion von Ermüdungserscheinungen und auf die Protektion des Immunsystems dargestellt werden. Der daraus resultierende Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit wird nachfolgend diskutiert. Nach der Schlussfolgerung wird die Arbeit mit einer Zusammenfassung und einem kurzen Fazit abgerundet.Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: I.TabellenverzeichnisIII II.AbbildungsverzeichnisIV III.AbkürzungsverzeichnisV 1.Einleitung1 2.Verzweigtkettige Aminosäuren ¿ Allgemeines3 2.1Stoffwechsel3 2.2Physiologische Funktionen7 2.2.1Rolle im Stickstoffstoffwechsel7 2.2.2Regulation des Proteinmetabolismus9 2.3Lebensmittelvorkommen und Bedarf11 3.Verzweigtkettige Aminosäuren im Sport14 3.1Regulation der Enzymaktivität durch körperliche Belastung14 3.2Veränderter Bedarf durch körperliche Belastung15 3.3Zufuhrempfehlung15 3.4Mögliche Wirkungen einer Supplementierung16 3.4.1Anabole Wirkung17 3.4.2Antikatabole Wirkung21 3.4.3Reduktion von Ermüdungserscheinungen23 3.4.4Protektion des Immunsystems27 3.5Einfluss auf die sportliche Leistung28 4.Schlussfolgerung32 5.Zusammenfassung42 6.Literaturverzeichnis44Textprobe:Textprobe: Kapitel 3.4, Mögliche Wirkungen einer Supplementierung: Körperliches Training führt zu einem Absinken der Aminosäurekonzentrationen im Plasma. Insbesondere durch leichtes Widerstandstraining verringert sich die Plasmakonzentration der BCAAs, während diese unter Ruhebedingungen stabil bleibt. Dies könnte auf eine vermehrte Nutzung der Aminosäuren vom Skelettmuskel hindeuten. Auch die Leucin-Serumkonzentration verringert sich stark nach Krafttraining. Mit der Einnahme einer proteinreichen Nahrung unter Ruhebedingungen erhöhen sich zunächst die Plasmakonzentrationen der BCAAs, ebenso wie die der übrigen Aminosäuren. Hohe Plasma-Aminosäurekonzentrationen steigern den Transport der Aminosäuren in die Skelettmuskelzellen und können die Proteinsynthese im Menschen stimulieren. Werden gezielt BCAAs supplementiert, erhöht sich dementsprechend deren Konzentration im Plasma. Durch den Anstieg der BCAA-Konzentration im Plasma werden dem Muskel mehr Aminosäuren zur Verfügung gestellt. Van Hall et al. konnten durch eine BCAA-Supplementierung unter Ruhebedingungen eine erhöhte Aktivität des BCKD-Komplexes bestimmen. Körperliche Belastung führte zu einem weiteren Anstieg in der BCKD-Aktivität. Eine BCAA-Supplementierung hat die, durch Sport hervorgerufene BCKD-Aktivierung nicht verstärkt. Daher scheint es, als seien die Aktivierung des BCKD-Komplexes durch eine BCAA-Supplementierung und Sport, sich ergänzende Effekte. Eine Leucin Supplementierung vor und während des Trainings, führt beim Kraftsport und beim Ausdauersport zu einem Absinken in den Konzentrationen von Isoleucin und Valin, vermutlich aufgrund deren Affinität zum Transporter, einem verminderten Proteinabbau oder einer erhöhten Proteinsynthese. Die Autoren sind sich einig, dass sich die BCAA-Konzentration im Plasma nach körperlicher Anstrengung verringert und, dass eine BCAA-Supplementierung oder eine Proteinreiche Ernährung zu einem Anstieg der Plasmakonzentration der BCAAs führt, weshalb diese Beobachtungen als gesichert angesehen werden können. In den nächsten Kapiteln soll erläutert werden, warum die Konzentrationen der anderen essentiellen Aminosäuren während Sport reduziert werden und welche Effekte durch eine Supplementierung mit verzweigtkettigen Aminosäuren auf den menschlichen Körper und die sportliche Leistungsfähigkeit auftreten können. 3.4.1, Anabole Wirkung: Die aktuellen Studien zeigen, dass eine Supplementierung mit BCAAs anabole Effekte auf den menschlichen Körper hervorrufen kann, indem eine gesteigerte Proteinsynthese stattfindet. Besonders Leucin scheint eine wichtige Rolle in der Proteinsynthese nach dem Sport zu spielen. Die Proteinsynthese wird durch körperliche Belastung erniedrigt und es kann ein Proteinabbau auftreten. BCAAs werden durch die Aktivierung des BCKD-Komplexes vermehrt abgebaut. Eine zusätzliche Supplementierung könnte diesen Effekt verhindern und möglicherweise eine gesteigerte Proteinsynthese hervorrufen, wenn BCAAs in ausreichender Menge vorhanden sind. Blomstrand und Saltin nehmen an, dass BCAAs einen anabolen Effekt auf den Muskelproteinstoffwechsel nicht während der körperlichen Belastung, sondern in der Regenerationsphase nach dem Sport ausüben, da dem Körper durch eine Supplementierung mehr Aminosäuren für die Proteinsynthese zur Verfügung gestellt werden. Während sportlicher Belastung steigen die arteriellen Konzentrationen von Tyrosin und Phenylalanin an. Tyrosin und Phenylalanin gehören zu den aromatischen Aminosäuren und werden nicht vom Skelettmuskel metabolisiert. Ein Auftreten dieser Aminosäuren könnte auf einen Muskelproteinabbau hindeuten. Bei einer BCAA-Supplementierung ist dies zunächst auch der Fall, allerdings wurde beobachtet, dass die Konzentrationen in der Regenerationsphase nach dem Sport schneller sinken, als ohne BCAA-Supplementierung. Dies könnte zu dem Schluss führen, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren den Muskelproteinabbau vermindern oder die Proteinsynthese stimulieren, indem es zu einer erhöhten Aufnahme der aromatischen Aminosäuren von anderen Geweben, vor allem der Leber, kommt. Es ist möglich, dass die Supplementierung mit BCAAs die Oxidation von Tyrosin und Phenylalanin erhöht, deren Umwandlung in Glucose steigert oder die Proteinsynthese in der Leber steigert. Blomstrand und Saltin begründen die Hypothese, dass BCAAs erst in der Regenerationsphase wirkungsvoll sind, mit der Beobachtung, dass die aromatischen Aminosäuren in der Erholungsphase unter BCAA-Supplementierung schneller auf ihr Ausgangslevel oder sogar darunter sanken. Der anabole Effekt in der Regenerationsphase scheint nicht durch Insulin hervorgerufen zu werden. Bei einer BCAA Einnahme unterschieden sich die arteriellen Konzentrationen von Insulin nicht von den Konzentrationen ohne zusätzliche Einnahme. Insulin ist ein anaboles Hormon. Neben seiner Blutzuckersenkenden Wirkung steigert es den Aminosäuretransport in die Muskelzellen. Die Gesamt-Körper-Proteinsynthese ist positiv korreliert mit der Plasma Insulin-Antwort. Es stimuliert die Phosphorylierung von S6K1 und 4E-BP1, was eine erhöhte Proteinsynthese hervorruft. In Kapitel 2.2.2 wurde bereits aufgeführt, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren auf ähnliche Weise die Proteinsynthese stimulieren können. Daher wird vermutet, dass dieser Effekt mit Insulin zusammenhängt. Koopman et al. beobachteten eine erhöhte Plasma-Insulinkonzentration nach einer Leucin-Supplementierung. Es muss beachtet werden, dass in deren Studie Leucin in Kombination mit Kohlenhydraten supplementiert wurde. Dies könnte für eine erhöhte Insulinantwort verantwortlich sein. Außerdem wurde eine höhere Menge an Protein supplementiert, als für eine positive Proteinbilanz nötig gewesen wäre. Dies könnte ebenfalls ein Grund für die unterschiedlichen Aussagen der Autoren sein. Der BCAA-Effekt scheint nicht durch das Wachstumshormon oder Noradrenalin hervorgerufen zu sein, da die arteriellen Gehalte dieser Hormone durch eine Einnahme der verzweigtkettigen Aminosäuren nicht beeinflusst wurden. Die eingenommenen BCAAs haben die Freisetzungsrate von Alanin, Glutamin oder Ammoniak nicht während des Trainings oder der Regenerationsphase beeinflusst. Bei einer Einnahme von 100 mg BCAA / kg Körpergewicht wird die Freisetzungsrate von Ammoniak nicht erhöht. In Kapitel 2.2.1 wurde dargelegt, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren die Freisetzung von Glutamin und Alanin aus dem Skelettmuskel stimulieren. Diese Uneinstimmigkeit kann daher resultieren, weil in der Studie von Blomstrand und Saltin nur eine geringe Menge an BCAAs verabreicht wurde und nicht ausgereicht hat, um die Freisetzungsrate zu erhöhen. Blomstrand und Saltin nehmen an, dass eine BCAA-Supplementierung einen geringen Effekt auf den Kohlenhydratstoffwechsel während des Trainings bewirkt. Es konnte eine verminderte Rate im Abbau von Glykogen bestimmt werden. Der Unterschied zwischen einer BCAA-Supplementierung und einer Placebo-Supplementierung im Abbau des Glykogens ist nicht signifikant. Anhand dieser Beobachtung kann nicht darauf geschlossen werden, dass BCAAs einen glykogensparenden Effekt bewirken. In der Regenerationsphase nach dem Sport war die arterielle Konzentration von Glucose höher, wenn BCAAs supplementiert wurden, ohne dass die Freisetzung der Glucose aus dem Skelettmuskel stimuliert wurde. Dies könnte auf eine erhöhte Gluconeogenese der Alpha-Ketosäuren von Isoleucin und Valin zurückgeführt werden, wenn deren Konzentration durch eine BCAA Einnahme im Blut erhöht ist. Eine andere mögliche Erklärung ist, dass die Oxidation der BCAAs zu einer erhöhten Konzentration von Acetyl-CoA im Mitochondrium führt und deswegen die Inhibierung der Pyruvatdehydrogenase bewirkt. Dadurch wird die Oxidation von Pyruvat gehemmt und somit die Oxidation von Glucose. Leucin scheint eine besondere Rolle im Muskelproteinstoffwechsel zu spielen. Die kombinierte Einnahme von Leucin und Protein mit Kohlenhydraten steigert die Gesamtkörper-Proteinbilanz deutlich. Dementsprechend erhöht ist die Muskelproteinsyntheserate, im Vergleich zu einer Supplementierung von Kohlenhydraten und Protein ohne Leucin. Durch das Messen von Indikatoraminosäuren konnte nachgewiesen werden, dass die kombinierte Supplementierung von Leucin und Protein mit Kohlenhydraten den Proteinaufbau stimuliert. Dazu wurde die Plasma-Anreicherung von markiertem Phenylalanin und markiertem Tyrosin bestimmt. Es wurde festgestellt, dass die Anreicherung der beiden Aminosäuren nach dem Sport erhöht ist. Nach einer Supplementierung von Protein mit Kohlenhydraten und auch von Protein und Leucin mit Kohlenhydraten konnte ein erhöhter Einbau von markiertem Phenylalanin in Muskelprotein und eine verminderte Plasma-Anreicherung nachgewiesen werden. Dies deutet auf einen gesteigerten Proteinaufbau hin. Koopman et al. fanden heraus, dass die Proteinabbaurate die Proteinsyntheserate nach einem Widerstandstraining übersteigt, wenn nur Kohlenhydrate supplementiert wurden. Dies führte zu einer negativen Proteinbilanz. Durch eine zusätzliche Einnahme von Protein wurde die Proteinabbaurate deutlich unterdrückt und die Syntheserate erhöht. Wurde zusätzlich Leucin eingenommen, erhöhte sich die Proteinbilanz stärker im Vergleich zur reinen Supplementierung von Kohlenhydraten und Protein. Eine kombinierte Einnahme von Kohlenhydraten, Protein und Leucin kann die Muskelproteinsynthese effektiv stimulieren. Dabei kommen verschiedene Wege in Frage. Zum Einen stehen mehr Aminosäuren als Vorstufen für die Proteinsynthese bereit und zum Anderen erhöht das hinzugefügte Leucin die Insulinkonzentration, wodurch es direkt die Proteinsynthese stimulieren könnte. Koopman et al. kommen zu dem Schluss, dass eine kombinierte Supplementierung von Protein und Leucin mit Kohlenhydraten die Gesamt-Körper-Proteinbilanz während der Regenerationsphase nach dem Sport verbessert. Zur gleichen Aussage kommen Blomstrand und Saltin, die zeigen, dass eine Einnahme von BCAAs zu anabolen Effekten im Proteinmetabolismus führt. In Kapitel 2.2.2 wurde die Regulation des Proteinmetabolismus durch die verzweigtkettigen Aminosäuren beschrieben. Bei einer Aktivierung von mTOR werden S6K1 und 4E-BP1 phosphoryliert. Diese Phosphorylierung bewirkt eine gesteigerte Translation von mRNA, die für Proteine kodiert, die Elemente des Proteinsyntheseapparates beinhalten. La Bounty et al. fanden heraus, dass, wenn diese Proteine aktiviert sind, eine erhöhte Muskelbildung zu verzeichnen war. Es wurde der Effekt auf die Proteinaktivierung zwischen Leucin, BCAAs und Placebo verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass bei einer Supplementierung mit allen drei BCAAs die Proteinaktivierung am höchsten ist. Das bedeutet, dass eine Supplementierung mit Leucin, Isoleucin und Valin zusammen den größten Einfluss auf das Muskelwachstum hat. Die Autoren nehmen an, dass dieser Ef, Diplomica Verlag

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Verzweigtkettige Aminosäuren und Sport - Lisa-Marie Schütz
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ISBN: 9783842820067

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Inhaltsangabe:Einleitung: Der heutige Markt an Nahrungsergänzungsmitteln bietet eine Fülle von Präparaten zur Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit oder zum Zuwachs der Muskelmasse. Insbesondere im Kraftsport werden vermehrt Protein ¿ und Aminosäurepräparate eingenommen, mit der Absicht die Kraft zu steigern und einen schnelleren Muskelzuwachs zu erzielen. Protein- und Aminosäuresupplemente gelten als die beliebtesten Nahrungsergänzungsmittel unter Sportlern. Nahrungsergänzungsmittel sind Lebensmittel und begegnen dem Menschen in jedem Supermarkt oder Drogeriegeschäft, was ihre Zugänglichkeit und Legitimität erhöht. Gerade deswegen werden sie von einer Vielzahl der Menschen bedenkenlos eingenommen. Besonders Personen, die regelmäßig ein Fitnessstudio besuchen, greifen vermehrt auf Nahrungsergänzungsmittel zurück. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung der verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAAs) Leucin, Isoleucin und Valin im Sport. Es wird zwischen Kraft- und Ausdauersport nicht explizit unterschieden. BCAAs gehören zu den unentbehrlichen Aminosäuren und müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, da sie vom menschlichen Körper nicht eigenständig synthetisiert werden können. Das Besondere an den BCAAs ist, dass sie direkt vom Muskel metabolisiert werden und den Leberabbau umgehen. Seit den 1980er Jahren besteht ein großes Interesse in der Sport- und Ernährungswissenschaft am Effekt der BCAAs. Nahrungsergänzungsmittelhersteller werben mit Muskelaufbau, Schutz vor Muskelabbau, verlängertem Leistungsvermögen, Förderung der Regenerationsphase und weiteren Effekten im Sport. Ziel der Arbeit ist es, die postulierten Effekte der verzweigtkettigen Aminosäuren aufzuzeigen und durch Analyse der aktuellen Literatur kritisch und vergleichend zu betrachten. Hierzu wird zunächst kurz auf die Grundlagen des Stoffwechsels der verzweigtkettigen Aminosäuren und deren physiologischen Funktion eingegangen. Außerdem wird der Bedarf und Lebensmittelgehalt dieser Aminosäuren besprochen. Der Hauptteil der Arbeit befasst sich mit der Anwendung und der Wirkungsweise im sportlichen Bereich. Die physiologischen Veränderungen, besonders die veränderte Aminosäurekonzentration im Blut, die sich durch sportliche Belastungen ergeben, und ein, sich daraus potentiell veränderter Bedarf für BCAAs, sollen dargestellt werden. Nachfolgend werden die Zufuhrempfehlungen für Sportler erläutert. Im Anschluss sollen die möglichen Wirkungen einer Supplementierung mit besonderem Augenmerk auf den anabolen und antikatabolen Effekt, sowie auf die Reduktion von Ermüdungserscheinungen und auf die Protektion des Immunsystems dargestellt werden. Der daraus resultierende Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit wird nachfolgend diskutiert. Nach der Schlussfolgerung wird die Arbeit mit einer Zusammenfassung und einem kurzen Fazit abgerundet.Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: I.TabellenverzeichnisIII II.AbbildungsverzeichnisIV III.AbkürzungsverzeichnisV 1.Einleitung1 2.Verzweigtkettige Aminosäuren ¿ Allgemeines3 2.1Stoffwechsel3 2.2Physiologische Funktionen7 2.2.1Rolle im Stickstoffstoffwechsel7 2.2.2Regulation des Proteinmetabolismus9 2.3Lebensmittelvorkommen und Bedarf11 3.Verzweigtkettige Aminosäuren im Sport14 3.1Regulation der Enzymaktivität durch körperliche Belastung14 3.2Veränderter Bedarf durch körperliche Belastung15 3.3Zufuhrempfehlung15 3.4Mögliche Wirkungen einer Supplementierung16 3.4.1Anabole Wirkung17 3.4.2Antikatabole Wirkung21 3.4.3Reduktion von Ermüdungserscheinungen23 3.4.4Protektion des Immunsystems27 3.5Einfluss auf die sportliche Leistung28 4.Schlussfolgerung32 5.Zusammenfassung42 6.Literaturverzeichnis44Textprobe:Textprobe: Kapitel 3.4, Mögliche Wirkungen einer Supplementierung: Körperliches Training führt zu einem Absinken der Aminosäurekonzentrationen im Plasma. Insbesondere durch leichtes Widerstandstraining verringert sich die Plasmakonzentration der BCAAs, während diese unter Ruhebedingungen stabil bleibt. Dies könnte auf eine vermehrte Nutzung der Aminosäuren vom Skelettmuskel hindeuten. Auch die Leucin-Serumkonzentration verringert sich stark nach Krafttraining. Mit der Einnahme einer proteinreichen Nahrung unter Ruhebedingungen erhöhen sich zunächst die Plasmakonzentrationen der BCAAs, ebenso wie die der übrigen Aminosäuren. Hohe Plasma-Aminosäurekonzentrationen steigern den Transport der Aminosäuren in die Skelettmuskelzellen und können die Proteinsynthese im Menschen stimulieren. Werden gezielt BCAAs supplementiert, erhöht sich dementsprechend deren Konzentration im Plasma. Durch den Anstieg der BCAA-Konzentration im Plasma werden dem Muskel mehr Aminosäuren zur Verfügung gestellt. Van Hall et al. konnten durch eine BCAA-Supplementierung unter Ruhebedingungen eine erhöhte Aktivität des BCKD-Komplexes bestimmen. Körperliche Belastung führte zu einem weiteren Anstieg in der BCKD-Aktivität. Eine BCAA-Supplementierung hat die, durch Sport hervorgerufene BCKD-Aktivierung nicht verstärkt. Daher scheint es, als seien die Aktivierung des BCKD-Komplexes durch eine BCAA-Supplementierung und Sport, sich ergänzende Effekte. Eine Leucin Supplementierung vor und während des Trainings, führt beim Kraftsport und beim Ausdauersport zu einem Absinken in den Konzentrationen von Isoleucin und Valin, vermutlich aufgrund deren Affinität zum Transporter, einem verminderten Proteinabbau oder einer erhöhten Proteinsynthese. Die Autoren sind sich einig, dass sich die BCAA-Konzentration im Plasma nach körperlicher Anstrengung verringert und, dass eine BCAA-Supplementierung oder eine Proteinreiche Ernährung zu einem Anstieg der Plasmakonzentration der BCAAs führt, weshalb diese Beobachtungen als gesichert angesehen werden können. In den nächsten Kapiteln soll erläutert werden, warum die Konzentrationen der anderen essentiellen Aminosäuren während Sport reduziert werden und welche Effekte durch eine Supplementierung mit verzweigtkettigen Aminosäuren auf den menschlichen Körper und die sportliche Leistungsfähigkeit auftreten können. 3.4.1, Anabole Wirkung: Die aktuellen Studien zeigen, dass eine Supplementierung mit BCAAs anabole Effekte auf den menschlichen Körper hervorrufen kann, indem eine gesteigerte Proteinsynthese stattfindet. Besonders Leucin scheint eine wichtige Rolle in der Proteinsynthese nach dem Sport zu spielen. Die Proteinsynthese wird durch körperliche Belastung erniedrigt und es kann ein Proteinabbau auftreten. BCAAs werden durch die Aktivierung des BCKD-Komplexes vermehrt abgebaut. Eine zusätzliche Supplementierung könnte diesen Effekt verhindern und möglicherweise eine gesteigerte Proteinsynthese hervorrufen, wenn BCAAs in ausreichender Menge vorhanden sind. Blomstrand und Saltin nehmen an, dass BCAAs einen anabolen Effekt auf den Muskelproteinstoffwechsel nicht während der körperlichen Belastung, sondern in der Regenerationsphase nach dem Sport ausüben, da dem Körper durch eine Supplementierung mehr Aminosäuren für die Proteinsynthese zur Verfügung gestellt werden. Während sportlicher Belastung steigen die arteriellen Konzentrationen von Tyrosin und Phenylalanin an. Tyrosin und Phenylalanin gehören zu den aromatischen Aminosäuren und werden nicht vom Skelettmuskel metabolisiert. Ein Auftreten dieser Aminosäuren könnte auf einen Muskelproteinabbau hindeuten. Bei einer BCAA-Supplementierung ist dies zunächst auch der Fall, allerdings wurde beobachtet, dass die Konzentrationen in der Regenerationsphase nach dem Sport schneller sinken, als ohne BCAA-Supplementierung. Dies könnte zu dem Schluss führen, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren den Muskelproteinabbau vermindern oder die Proteinsynthese stimulieren, indem es zu einer erhöhten Aufnahme der aromatischen Aminosäuren von anderen Geweben, vor allem der Leber, kommt. Es ist möglich, dass die Supplementierung mit BCAAs die Oxidation von Tyrosin und Phenylalanin erhöht, deren Umwandlung in Glucose steigert oder die Proteinsynthese in der Leber steigert. Blomstrand und Saltin begründen die Hypothese, dass BCAAs erst in der Regenerationsphase wirkungsvoll sind, mit der Beobachtung, dass die aromatischen Aminosäuren in der Erholungsphase unter BCAA-Supplementierung schneller auf ihr Ausgangslevel oder sogar darunter sanken. Der anabole Effekt in der Regenerationsphase scheint nicht durch Insulin hervorgerufen zu werden. Bei einer BCAA Einnahme unterschieden sich die arteriellen Konzentrationen von Insulin nicht von den Konzentrationen ohne zusätzliche Einnahme. Insulin ist ein anaboles Hormon. Neben seiner Blutzuckersenkenden Wirkung steigert es den Aminosäuretransport in die Muskelzellen. Die Gesamt-Körper-Proteinsynthese ist positiv korreliert mit der Plasma Insulin-Antwort. Es stimuliert die Phosphorylierung von S6K1 und 4E-BP1, was eine erhöhte Proteinsynthese hervorruft. In Kapitel 2.2.2 wurde bereits aufgeführt, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren auf ähnliche Weise die Proteinsynthese stimulieren können. Daher wird vermutet, dass dieser Effekt mit Insulin zusammenhängt. Koopman et al. beobachteten eine erhöhte Plasma-Insulinkonzentration nach einer Leucin-Supplementierung. Es muss beachtet werden, dass in deren Studie Leucin in Kombination mit Kohlenhydraten supplementiert wurde. Dies könnte für eine erhöhte Insulinantwort verantwortlich sein. Außerdem wurde eine höhere Menge an Protein supplementiert, als für eine positive Proteinbilanz nötig gewesen wäre. Dies könnte ebenfalls ein Grund für die unterschiedlichen Aussagen der Autoren sein. Der BCAA-Effekt scheint nicht durch das Wachstumshormon oder Noradrenalin hervorgerufen zu sein, da die arteriellen Gehalte dieser Hormone durch eine Einnahme der verzweigtkettigen Aminosäuren nicht beeinflusst wurden. Die eingenommenen BCAAs haben die Freisetzungsrate von Alanin, Glutamin oder Ammoniak nicht während des Trainings oder der Regenerationsphase beeinflusst. Bei einer Einnahme von 100 mg BCAA / kg Körpergewicht wird die Freisetzungsrate von Ammoniak nicht erhöht. In Kapitel 2.2.1 wurde dargelegt, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren die Freisetzung von Glutamin und Alanin aus dem Skelettmuskel stimulieren. Diese Uneinstimmigkeit kann daher resultieren, weil in der Studie von Blomstrand und Saltin nur eine geringe Menge an BCAAs verabreicht wurde und nicht ausgereicht hat, um die Freisetzungsrate zu erhöhen. Blomstrand und Saltin nehmen an, dass eine BCAA-Supplementierung einen geringen Effekt auf den Kohlenhydratstoffwechsel während des Trainings bewirkt. Es konnte eine verminderte Rate im Abbau von Glykogen bestimmt werden. Der Unterschied zwischen einer BCAA-Supplementierung und einer Placebo-Supplementierung im Abbau des Glykogens ist nicht signifikant. Anhand dieser Beobachtung kann nicht darauf geschlossen werden, dass BCAAs einen glykogensparenden Effekt bewirken. In der Regenerationsphase nach dem Sport war die arterielle Konzentration von Glucose höher, wenn BCAAs supplementiert wurden, ohne dass die Freisetzung der Glucose aus dem Skelettmuskel stimuliert wurde. Dies könnte auf eine erhöhte Gluconeogenese der Alpha-Ketosäuren von Isoleucin und Valin zurückgeführt werden, wenn deren Konzentration durch eine BCAA Einnahme im Blut erhöht ist. Eine andere mögliche Erklärung ist, dass die Oxidation der BCAAs zu einer erhöhten Konzentration von Acetyl-CoA im Mitochondrium führt und deswegen die Inhibierung der Pyruvatdehydrogenase bewirkt. Dadurch wird die Oxidation von Pyruvat gehemmt und somit die Oxidation von Glucose. Leucin scheint eine besondere Rolle im Muskelproteinstoffwechsel zu spielen. Die kombinierte Einnahme von Leucin und Protein mit Kohlenhydraten steigert die Gesamtkörper-Proteinbilanz deutlich. Dementsprechend erhöht ist die Muskelproteinsyntheserate, im Vergleich zu einer Supplementierung von Kohlenhydraten und Protein ohne Leucin. Durch das Messen von Indikatoraminosäuren konnte nachgewiesen werden, dass die kombinierte Supplementierung von Leucin und Protein mit Kohlenhydraten den Proteinaufbau stimuliert. Dazu wurde die Plasma-Anreicherung von markiertem Phenylalanin und markiertem Tyrosin bestimmt. Es wurde festgestellt, dass die Anreicherung der beiden Aminosäuren nach dem Sport erhöht ist. Nach einer Supplementierung von Protein mit Kohlenhydraten und auch von Protein und Leucin mit Kohlenhydraten konnte ein erhöhter Einbau von markiertem Phenylalanin in Muskelprotein und eine verminderte Plasma-Anreicherung nachgewiesen werden. Dies deutet auf einen gesteigerten Proteinaufbau hin. Koopman et al. fanden heraus, dass die Proteinabbaurate die Proteinsyntheserate nach einem Widerstandstraining übersteigt, wenn nur Kohlenhydrate supplementiert wurden. Dies führte zu einer negativen Proteinbilanz. Durch eine zusätzliche Einnahme von Protein wurde die Proteinabbaurate deutlich unterdrückt und die Syntheserate erhöht. Wurde zusätzlich Leucin eingenommen, erhöhte sich die Proteinbilanz stärker im Vergleich zur reinen Supplementierung von Kohlenhydraten und Protein. Eine kombinierte Einnahme von Kohlenhydraten, Protein und Leucin kann die Muskelproteinsynthese effektiv stimulieren. Dabei kommen verschiedene Wege in Frage. Zum Einen stehen mehr Aminosäuren als Vorstufen für die Proteinsynthese bereit und zum Anderen erhöht das hinzugefügte Leucin die Insulinkonzentration, wodurch es direkt die Proteinsynthese stimulieren könnte. Koopman et al. kommen zu dem Schluss, dass eine kombinierte Supplementierung von Protein und Leucin mit Kohlenhydraten die Gesamt-Körper-Proteinbilanz während der Regenerationsphase nach dem Sport verbessert. Zur gleichen Aussage kommen Blomstrand und Saltin, die zeigen, dass eine Einnahme von BCAAs zu anabolen Effekten im Proteinmetabolismus führt. In Kapitel 2.2.2 wurde die Regulation des Proteinmetabolismus durch die verzweigtkettigen Aminosäuren beschrieben. Bei einer Aktivierung von mTOR werden S6K1 und 4E-BP1 phosphoryliert. Diese Phosphorylierung bewirkt eine gesteigerte Translation von mRNA, die für Proteine kodiert, die Elemente des Proteinsyntheseapparates beinhalten. La Bounty et al. fanden heraus, dass, wenn diese Proteine aktiviert sind, eine erhöhte Muskelbildung zu verzeichnen war. Es wurde der Effekt auf die Proteinaktivierung zwischen Leucin, BCAAs und Placebo verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass bei einer Supplementierung mit allen drei BCAAs die Proteinaktivierung am höchsten ist. Das bedeutet, dass eine Supplementierung mit Leucin, Isoleucin und Valin zusammen den größten Einfluss auf das Muskelwachstum hat. Die Autoren nehmen an, dass diese, Diplomica Verlag

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Es wird zwischen Kraft- und Ausdauersport nicht explizit unterschieden. BCAAs gehören zu den unentbehrlichen Aminosäuren und müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, da sie vom menschlichen Körper nicht eigenständig synthetisiert werden können. Das Besondere an den BCAAs ist, dass sie direkt vom Muskel metabolisiert werden und den Leberabbau umgehen. Seit den 1980er Jahren besteht ein großes Interesse in der Sport- und Ernährungswissenschaft am Effekt der BCAAs. Nahrungsergänzungsmittelhersteller werben mit Muskelaufbau, Schutz vor Muskelabbau, verlängertem Leistungsvermögen, Förderung der Regenerationsphase und weiteren Effekten im Sport. Ziel der Arbeit ist es, die postulierten Effekte der verzweigtkettigen Aminosäuren aufzuzeigen und durch Analyse der aktuellen Literatur kritisch und vergleichend zu betrachten. Hierzu wird zunächst kurz auf die Grundlagen des Stoffwechsels der verzweigtkettigen Aminosäuren und deren physiologischen Funktion eingegangen. Außerdem wird der Bedarf und Lebensmittelgehalt dieser Aminosäuren besprochen. Der Hauptteil der Arbeit befasst sich mit der Anwendung und der Wirkungsweise im sportlichen Bereich. Die physiologischen Veränderungen, besonders die veränderte Aminosäurekonzentration im Blut, die sich durch sportliche Belastungen ergeben, und ein, sich daraus potentiell veränderter Bedarf für BCAAs, sollen dargestellt werden. Nachfolgend werden die Zufuhrempfehlungen für Sportler erläutert. Im Anschluss sollen die möglichen Wirkungen einer Supplementierung mit besonderem Augenmerk auf den anabolen und antikatabolen Effekt, sowie auf die Reduktion von Ermüdungserscheinungen und auf die Protektion des Immunsystems dargestellt werden. Der daraus resultierende Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit wird nachfolgend diskutiert. Nach der Schlussfolgerung wird die Arbeit mit einer Zusammenfassung und einem kurzen Fazit abgerundet.Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: I.TabellenverzeichnisIII II.AbbildungsverzeichnisIV III.AbkürzungsverzeichnisV 1.Einleitung1 2.Verzweigtkettige Aminosäuren ¿ Allgemeines3 2.1Stoffwechsel3 2.2Physiologische Funktionen7 2.2.1Rolle im Stickstoffstoffwechsel7 2.2.2Regulation des Proteinmetabolismus9 2.3Lebensmittelvorkommen und Bedarf11 3.Verzweigtkettige Aminosäuren im Sport14 3.1Regulation der Enzymaktivität durch körperliche Belastung14 3.2Veränderter Bedarf durch körperliche Belastung15 3.3Zufuhrempfehlung15 3.4Mögliche Wirkungen einer Supplementierung16 3.4.1Anabole Wirkung17 3.4.2Antikatabole Wirkung21 3.4.3Reduktion von Ermüdungserscheinungen23 3.4.4Protektion des Immunsystems27 3.5Einfluss auf die sportliche Leistung28 4.Schlussfolgerung32 5.Zusammenfassung42 6.Literaturverzeichnis44Textprobe:Textprobe: Kapitel 3.4, Mögliche Wirkungen einer Supplementierung: Körperliches Training führt zu einem Absinken der Aminosäurekonzentrationen im Plasma. Insbesondere durch leichtes Widerstandstraining verringert sich die Plasmakonzentration der BCAAs, während diese unter Ruhebedingungen stabil bleibt. Dies könnte auf eine vermehrte Nutzung der Aminosäuren vom Skelettmuskel hindeuten. Auch die Leucin-Serumkonzentration verringert sich stark nach Krafttraining. Mit der Einnahme einer proteinreichen Nahrung unter Ruhebedingungen erhöhen sich zunächst die Plasmakonzentrationen der BCAAs, ebenso wie die der übrigen Aminosäuren. Hohe Plasma-Aminosäurekonzentrationen steigern den Transport der Aminosäuren in die Skelettmuskelzellen und können die Proteinsynthese im Menschen stimulieren. Werden gezielt BCAAs supplementiert, erhöht sich dementsprechend deren Konzentration im Plasma. Durch den Anstieg der BCAA-Konzentration im Plasma werden dem Muskel mehr Aminosäuren zur Verfügung gestellt. Van Hall et al. konnten durch eine BCAA-Supplementierung unter Ruhebedingungen eine erhöhte Aktivität des BCKD-Komplexes bestimmen. Körperliche Belastung führte zu einem weiteren Anstieg in der BCKD-Aktivität. Eine BCAA-Supplementierung hat die, durch Sport hervorgerufene BCKD-Aktivierung nicht verstärkt. Daher scheint es, als seien die Aktivierung des BCKD-Komplexes durch eine BCAA-Supplementierung und Sport, sich ergänzende Effekte. Eine Leucin Supplementierung vor und während des Trainings, führt beim Kraftsport und beim Ausdauersport zu einem Absinken in den Konzentrationen von Isoleucin und Valin, vermutlich aufgrund deren Affinität zum Transporter, einem verminderten Proteinabbau oder einer erhöhten Proteinsynthese. Die Autoren sind sich einig, dass sich die BCAA-Konzentration im Plasma nach körperlicher Anstrengung verringert und, dass eine BCAA-Supplementierung oder eine Proteinreiche Ernährung zu einem Anstieg der Plasmakonzentration der BCAAs führt, weshalb diese Beobachtungen als gesichert angesehen werden können. In den nächsten Kapiteln soll erläutert werden, warum die Konzentrationen der anderen essentiellen Aminosäuren während Sport reduziert werden und welche Effekte durch eine Supplementierung mit verzweigtkettigen Aminosäuren auf den menschlichen Körper und die sportliche Leistungsfähigkeit auftreten können. 3.4.1, Anabole Wirkung: Die aktuellen Studien zeigen, dass eine Supplementierung mit BCAAs anabole Effekte auf den menschlichen Körper hervorrufen kann, indem eine gesteigerte Proteinsynthese stattfindet. Besonders Leucin scheint eine wichtige Rolle in der Proteinsynthese nach dem Sport zu spielen. Die Proteinsynthese wird durch körperliche Belastung erniedrigt und es kann ein Proteinabbau auftreten. BCAAs werden durch die Aktivierung des BCKD-Komplexes vermehrt abgebaut. Eine zusätzliche Supplementierung könnte diesen Effekt verhindern und möglicherweise eine gesteigerte Proteinsynthese hervorrufen, wenn BCAAs in ausreichender Menge vorhanden sind. Blomstrand und Saltin nehmen an, dass BCAAs einen anabolen Effekt auf den Muskelproteinstoffwechsel nicht während der körperlichen Belastung, sondern in der Regenerationsphase nach dem Sport ausüben, da dem Körper durch eine Supplementierung mehr Aminosäuren für die Proteinsynthese zur Verfügung gestellt werden. Während sportlicher Belastung steigen die arteriellen Konzentrationen von Tyrosin und Phenylalanin an. Tyrosin und Phenylalanin gehören zu den aromatischen Aminosäuren und werden nicht vom Skelettmuskel metabolisiert. Ein Auftreten dieser Aminosäuren könnte auf einen Muskelproteinabbau hindeuten. Bei einer BCAA-Supplementierung ist dies zunächst auch der Fall, allerdings wurde beobachtet, dass die Konzentrationen in der Regenerationsphase nach dem Sport schneller sinken, als ohne BCAA-Supplementierung. Dies könnte zu dem Schluss führen, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren den Muskelproteinabbau vermindern oder die Proteinsynthese stimulieren, indem es zu einer erhöhten Aufnahme der aromatischen Aminosäuren von anderen Geweben, vor allem der Leber, kommt. Es ist möglich, dass die Supplementierung mit BCAAs die Oxidation von Tyrosin und Phenylalanin erhöht, deren Umwandlung in Glucose steigert oder die Proteinsynthese in der Leber steigert. Blomstrand und Saltin begründen die Hypothese, dass BCAAs erst in der Regenerationsphase wirkungsvoll sind, mit der Beobachtung, dass die aromatischen Aminosäuren in der Erholungsphase unter BCAA-Supplementierung schneller auf ihr Ausgangslevel oder sogar darunter sanken. Der anabole Effekt in der Regenerationsphase scheint nicht durch Insulin hervorgerufen zu werden. Bei einer BCAA Einnahme unterschieden sich die arteriellen Konzentrationen von Insulin nicht von den Konzentrationen ohne zusätzliche Einnahme. Insulin ist ein anaboles Hormon. Neben seiner Blutzuckersenkenden Wirkung steigert es den Aminosäuretransport in die Muskelzellen. Die Gesamt-Körper-Proteinsynthese ist positiv korreliert mit der Plasma Insulin-Antwort. Es stimuliert die Phosphorylierung von S6K1 und 4E-BP1, was eine erhöhte Proteinsynthese hervorruft. In Kapitel 2.2.2 wurde bereits aufgeführt, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren auf ähnliche Weise die Proteinsynthese stimulieren können. Daher wird vermutet, dass dieser Effekt mit Insulin zusammenhängt. Koopman et al. beobachteten eine erhöhte Plasma-Insulinkonzentration nach einer Leucin-Supplementierung. Es muss beachtet werden, dass in deren Studie Leucin in Kombination mit Kohlenhydraten supplementiert wurde. Dies könnte für eine erhöhte Insulinantwort verantwortlich sein. Außerdem wurde eine höhere Menge an Protein supplementiert, als für eine positive Proteinbilanz nötig gewesen wäre. Dies könnte ebenfalls ein Grund für die unterschiedlichen Aussagen der Autoren sein. Der BCAA-Effekt scheint nicht durch das Wachstumshormon oder Noradrenalin hervorgerufen zu sein, da die arteriellen Gehalte dieser Hormone durch eine Einnahme der verzweigtkettigen Aminosäuren nicht beeinflusst wurden. Die eingenommenen BCAAs haben die Freisetzungsrate von Alanin, Glutamin oder Ammoniak nicht während des Trainings oder der Regenerationsphase beeinflusst. Bei einer Einnahme von 100 mg BCAA / kg Körpergewicht wird die Freisetzungsrate von Ammoniak nicht erhöht. In Kapitel 2.2.1 wurde dargelegt, dass die verzweigtkettigen Aminosäuren die Freisetzung von Glutamin und Alanin aus dem Skelettmuskel stimulieren. Diese Uneinstimmigkeit kann daher resultieren, weil in der Studie von Blomstrand und Saltin nur eine geringe Menge an BCAAs verabreicht wurde und nicht ausgereicht hat, um die Freisetzungsrate zu erhöhen. Blomstrand und Saltin nehmen an, dass eine BCAA-Supplementierung einen geringen Effekt auf den Kohlenhydratstoffwechsel während des Trainings bewirkt. Es konnte eine verminderte Rate im Abbau von Glykogen bestimmt werden. Der Unterschied zwischen einer BCAA-Supplementierung und einer Placebo-Supplementierung im Abbau des Glykogens ist nicht signifikant. Anhand dieser Beobachtung kann nicht darauf geschlossen werden, dass BCAAs einen glykogensparenden Effekt bewirken. In der Regenerationsphase nach dem Sport war die arterielle Konzentration von Glucose höher, wenn BCAAs supplementiert wurden, ohne dass die Freisetzung der Glucose aus dem Skelettmuskel stimuliert wurde. Dies könnte auf eine erhöhte Gluconeogenese der Alpha-Ketosäuren von Isoleucin und Valin zurückgeführt werden, wenn deren Konzentration durch eine BCAA Einnahme im Blut erhöht ist. Eine andere mögliche Erklärung ist, dass die Oxidation der BCAAs zu einer erhöhten Konzentration von Acetyl-CoA im Mitochondrium führt und deswegen die Inhibierung der Pyruvatdehydrogenase bewirkt. Dadurch wird die Oxidation von Pyruvat gehemmt und somit die Oxidation von Glucose. Leucin scheint eine besondere Rolle im Muskelproteinstoffwechsel zu spielen. Die kombinierte Einnahme von Leucin und Protein mit Kohlenhydraten steigert die Gesamtkörper-Proteinbilanz deutlich. Dementsprechend erhöht ist die Muskelproteinsyntheserate, im Vergleich zu einer Supplementierung von Kohlenhydraten und Protein ohne Leucin. Durch das Messen von Indikatoraminosäuren konnte nachgewiesen werden, dass die kombinierte Supplementierung von Leucin und Protein mit Kohlenhydraten den Proteinaufbau stimuliert. Dazu wurde die Plasma-Anreicherung von markiertem Phenylalanin und markiertem Tyrosin bestimmt. Es wurde festgestellt, dass die Anreicherung der beiden Aminosäuren nach dem Sport erhöht ist. Nach einer Supplementierung von Protein mit Kohlenhydraten und auch von Protein und Leucin mit Kohlenhydraten konnte ein erhöhter Einbau von markiertem Phenylalanin in Muskelprotein und eine verminderte Plasma-Anreicherung nachgewiesen werden. Dies deutet auf einen gesteigerten Proteinaufbau hin. Koopman et al. fanden heraus, dass die Proteinabbaurate die Proteinsyntheserate nach einem Widerstandstraining übersteigt, wenn nur Kohlenhydrate supplementiert wurden. Dies führte zu einer negativen Proteinbilanz. Durch eine zusätzliche Einnahme von Protein wurde die Proteinabbaurate deutlich unterdrückt und die Syntheserate erhöht. Wurde zusätzlich Leucin eingenommen, erhöhte sich die Proteinbilanz stärker im Vergleich zur reinen Supplementierung von Kohlenhydraten und Protein. Eine kombinierte Einnahme von Kohlenhydraten, Protein und Leucin kann die Muskelproteinsynthese effektiv stimulieren. Dabei kommen verschiedene Wege in Frage. Zum Einen stehen mehr Aminosäuren als Vorstufen für die Proteinsynthese bereit und zum Anderen erhöht das hinzugefügte Leucin die Insulinkonzentration, wodurch es direkt die Proteinsynthese stimulieren könnte. Koopman et al. kommen zu dem Schluss, dass eine kombinierte Supplementierung von Protein und Leucin mit Kohlenhydraten die Gesamt-Körper-Proteinbilanz während der Regenerationsphase nach dem Sport verbessert. Zur gleichen Aussage kommen Blomstrand und Saltin, die zeigen, dass eine Einnahme von BCAAs zu anabolen Effekten im Proteinmetabolismus führt. In Kapitel 2.2.2 wurde die Regulation des Proteinmetabolismus durch die verzweigtkettigen Aminosäuren beschrieben. Bei einer Aktivierung von mTOR werden S6K1 und 4E-BP1 phosphoryliert. Diese Phosphorylierung bewirkt eine gesteigerte Translation von mRNA, die für Proteine kodiert, die Elemente des Proteinsyntheseapparates beinhalten. La Bounty et al. fanden heraus, dass, wenn diese Proteine aktiviert sind, eine erhöhte Muskelbildung zu verzeichnen war. Es wurde der Effekt auf die Proteinaktivierung zwischen Leucin, BCAAs und Placebo verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass bei einer Supplementierung mit allen drei BCAAs die Protei, Diplomica Verlag

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