Leucin – eine essentielle Aminosäure mit besonderer Wirkung auf den Muskelstoffwechsel


Stellenwert einer Leucin-Supplementation im Sport

 

Hintergrund

Von allen Nährstoffen besitzt die Aminosäure Leucin die am stärksten ausgeprägte anabole Wirkung auf die Skelettmuskulatur. Leucin stimuliert die Muskel-Protein-Synthese und kann damit den Muskelaufbau fördern.

Wirkmechanismus vor Leucin

Leucin erhöht die Proteinsynthese durch Aktivierung des Rapamycin (mTOR) Signalweges im Skelettmuskel.
Aminosäuren sind potente Modulatoren des Proteinumsatzes. Muskelzellen sind hochempfindlich gegenüber Veränderungen der Aminosäureverfügbarkeit. Bei einer uneingeschränkten Verfügbarkeit von Aminosäuren erhöht die Aktivität von mTORC1 die Proteinsynthese und das Muskelwachstum. Durch Untersuchungen am Skelettmuskel wurde deutlich, dass von allen Aminosäuren Leucin der stärkste Stimulator der mTORC1-Aktivität ist. Die Steigerung der Proteinsynthese durch Leucin konnte in vitro und in vivo nachgewiesen werden.

Bisher war angenommen worden, dass der Leucin-Metabolit β-Hydroxy-β-methylbutyrat (HMB) wesentlich an dieser anabolen Wirkung vom Leucin beteiligt ist. In einer aktuellen Studie gelang der Nachweis, dass sowohl Leucin als auch HMB die Proteinsynthese stimulieren, wobei der Effekt von Leucin dem von HMB überlegen war. HMB vermindert zusätzlich auch den Muskelprotein-Abbau (Wilkinson 2013).
Leucin fördert den Energiestoffwechsel (Glukoseaufnahme und Fettsäureoxidation), um Energie für die Proteinsynthese bereitzustellen und gleichzeitig den Proteinabbau zu hemmen. Ungefähr 80 % des Leucins wird normalerweise für die Proteinsynthese verwendet, während der Rest im Skelettmuskel in α-Ketoisocaproat (α-KIC) und β-Hydroxy-β-methylbutyrat (HMB) umgewandelt wird (Duan 2016).

Sowohl α-KIC als auch HMB erhielten in jüngster Zeit erhebliche Aufmerksamkeit als Nahrungsergänzungsmittel. In einer Vielzahl von In-vitro- und In-vivo-Modellen konnte die Steigerung der Proteinsynthese, die Hemmung des Proteinabbaus und die Regulierung der Energiehomöostase nachgewiesen wurden (Duan 2016).

Leucin unterstützt die Regeneration von Muskelverletzungen

Mit zunehmendem Lebensalter nimmt die Fähigkeit der Muskulatur nach Verletzung zu regenerieren deutlich ab. In einer tierexperimentellen Studie wurde geprüft, ob Leucin die Regeneration nach Muskelverletzungen positiv beeinflusst. Die Ergebnisse waren eindeutig, der verletzte ältere Muskel profitierte durch eine verbesserte Proteinsynthese von der Leucin-Gabe (Perry 2016).

Weitere Untersuchungen belegen, dass Leucin nach Muskelverletzung die Muskelfaser-Größenzunahme und den Kraftzuwachs im sich regenerierenden Soleus-Muskel unterstützt. Den Autoren zufolge könnte Leucin positive therapeutische Effekte bei der Regeneration der Muskulatur nach Verletzungen und bei einzelnen Muskelerkrankungen aufweisen (Pereira 2014).


Vermindert Leucin bei Sportlern die belastungsinduzierte Schädigung der Muskulatur?

Möglicherweise kann eine Leucin-Supplementation die belastungsinduzierten Muskelschäden durch intensive Ausdauerbelastungen vermindern (Nelson 2012). Erste Untersuchungen deuten darauf hin, dass eine Leucin- oder eine kombinierte Einnahme mit anderen verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAA: Branched-Chain Amino Acids) vor und während einer intensiven Rad-Belastung verschiedene Marker von Muskelschäden (Creatinkinase, LDH) günstig beeinflusst. Auch waren das Gefühl von Muskelkater nach Leucin-Einnahme geringer und die Muskelkraft höher als unter der Placebo-Anwendung (Greer 2007).


Stimulation des Muskelwachstums und der Kraftzunahme

Bisherige Untersuchungen deuten darauf hin, dass eine Leucin-Gabe zu einem Anstieg der Muskelprotein-Synthese führt.
Bereits im Jahr 2011 lieferte eine Untersuchung Hinweise, dass die Muskelprotein-Synthese nach einer Fahrrad-Ergometer-Belastung durch den Leucin-Gehalt der Proteinzufuhr zu beeinflussen ist. Je höher der Leucin-Anteil im Nach-Belastungs-Aminosäure-Supplement, desto höher fiel die Muskelprotein-Synthese aus (Pasiakos 2011).

Die Ergebnisse zur Stimulation des Muskelwachstums durch Leucin zusammenfassend, konnten in Studien beim Menschen bisher keine konsistent positiven Wirkungen der Leucin-Supplementierung auf die Skelettmuskelmasse oder -funktion nachgewiesen werden.

Eine Ausnahme stellt die positive Wirkung von Leucin auf die Muskelkraft bei Senioren dar. 

Dass sich die kombinierte Einnahme von essentiellen Aminosäuren, angereichert mit Leucin, positiv auf die Leistungsfähigkeit von Senioren (Alter: 65 - 75 Jahre) auswirkt, konnte in einer Untersuchung über 12 Wochen nachgewiesen werden. Im Unterschied zu vorausgehenden Studien wurde auf eine ausreichende Zufuhr an essentiellen Aminosäuren geachtet (11 - 21 g tgl. mit einem Leucin-Anteil von 20 - 40 %). Am Ende der Beobachtungszeit erhöhte sich die fettfreie Körpermasse (Lean body mass) und es verbesserten sich sowohl die Kraft als auch funktionelle Leistungsparameter (Ispoglou 2016).

Weitere Studienergebnisse deuten darauf hin, dass sich eine kombinierte Supplementation günstiger auf den Muskelabbau bei älteren Menschen auswirkt als die alleinige Gabe von Leucin. Nach 13 Wochen Supplementation von essentiellen Aminosäuren + Leucin + Vitamin D konnte in einer großen Studie an 380 Senioren mit deutlich verminderter Muskelmasse und -kraft der Nachweis erbracht werden, dass sich sowohl die Muskelmasse als auch verschiedene funktionelle Parameter (u.a. Griffkraft, Gehgeschwindigkeit, Gleichgewicht) unter der Supplementation ohne zusätzliches Training verbesserten (Bauer 2015).

Einfluss von Leucin auf die Leistungsfähigkeit

Einer Untersuchung an Kanusportlern zufolge kann eine Leucin-Supplementation leistungssteigernd wirken. Nach einer 6-wöchigen täglichen Leucin-Supplementation von 45 mg pro kg Körpergewicht wurde im Vergleich zur Placebogabe eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit nachgewiesen (Crowe 2006). Diese Ergebnisse konnten bisher nicht durch weitere Untersuchungen bestätigt werden.


Einfluss von Leucin auf die Glykogenspeicher in der Leber und der Muskulatur

Eine Leucin-Supplementation hat auch einen Einfluss auf den Glykogenstoffwechsel in der Leber. Experimentelle Daten deuten darauf hin, dass Leucin einen Glykogen-sparenden Effekt aufweist. Unter Belastungen, die zu einer maximalen Entleerung der Glykogenspeicher führen, scheint Leucin die Zeit bis zur Erschöpfung durch eine Schonung der Glykogenspeicher zu verlängern (Campos-Ferraz 2013).

In einer weiteren tierexperimentellen Untersuchung wurde die Wirkung von Leucin im Vergleich zu BCAA (Branched-Chain Amino Acids) auf die Ausdauerleistungsfähigkeit und den Glykogengehalt in Leber und Muskel untersucht. Im Ergebnis zeigte sich unter Leucin-Gabe eine höhere Leistungsfähigkeit als unter BCAA-Einnahme. Im Vergleich zur Placebo-Gruppe war sowohl unter Leucin als auch unter BCAA der Leber- und Muskelglykogengehalt erhöht (Campos-Ferraz 2013). Beide Supplemente scheinen demnach zur Schonung der Glykogenreserven beizutragen.

Eine langfristige Leucin-Supplementation kann bei gleichzeitigem Training die Glykogenspeicher in der Muskulatur erhöhen, trotzdem konnte bisher eine Zunahme der Ausdauer-Leistungsfähigkeit nicht nachgewiesen werden (Santos 2016). 

Empfohlene Aufnahme von Leucin

Wie viel Leucin benötigt der Körper?

Derzeitigen Empfehlungen zufolge sollte die minimale Aufnahme bei 55 mg pro kg Körpergewicht pro Tag liegen. Das entspricht bei einer 70 kg schweren Person etwa 3,8 g Leucin pro Tag.

Gibt es eine obere Grenze für die Leucin-Aufnahme? 

Welche Mengen werden ohne Nebenwirkungen vertragen? 


Bisherige Untersuchungen deuten darauf hin, dass eine Einnahme von bis zu 1.250 mg pro kg Körpergewicht pro Tag Leucin keine gesundheitlichen Konsequenzen, außer einer kurzzeitigen Erhöhung der Plasma-Ammoniak-Konzentrationen zu haben scheint. Das entspricht bei einer 70 kg schweren Person 87,5 g Leucin pro Tag.
Ebenso wurden bisher keine unerwünschten Nebenwirkungen für den Leucin-Metaboliten β-Hydroxy-β-methylbutyrat (HMB) berichtet, systematische toxikologische Untersuchungen am Menschen fehlen allerdings bisher.
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Literatur / Quellennachweis

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