Creatin

Die organische Säure Creatin (engl: creatine) ist ein wichtiger Bestandteil des Energiespeichersystems der meisten tierischen Zellen. Creatin wurde 1834 als Bestandteil von Muskelfleisch entdeckt und seit 1847 von Justus von Liebig als Nahrungsergänzungsmittel vertrieben. Das erste Creatinsupplement der Weltgeschichte trug den Namen "Liebigs Fleischextrakt".

Die hauptsächliche physiologische Funktion des Creatins besteht in der Energieversorgung metabolisch aktiver Zellen, vorranging in Muskel- und Nervengewebe.

Creatin ist ein lebenswichtiger Bestandteil des menschlichen Körpers. Er wird vom Enzym L-Arginin:Glycin Amidinotransferase (AGAT, oft auch GAMT genannt)1) aus den drei Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin synthetisiert. Die AGAT-Aktivität wird als negative Rückkopplung durch exogene Creatinaufnahme negativ beeinflusst.2)

Neben der Biosynthese kann Creatin auch mit der Nahrung (rotes Fleisch, Fisch) aufgenommen werden. 1kg rotes Fleisch enthält ca. 4-5g Creatin, wovon jedoch ein erheblicher Teil beim Erhitzen zerfällt. Eine Supplementation kann daher kaum über die Ernährung ersetzt werden. Ein durchschnittlicher Mann (70kg) hat in seinem Körper etwa 120g Creatin gespeichert – ca. 95% davon in der Muskulatur – wovon ca. 2g/Tag ausgeschieden und ersetzt werden. Die normale Creatinkonzentration im menschlichen Muskel beträgt 125mmol/kg fettfreier Masse.3)

Creatinaufnahme im Dünndarm

Creatinrezeptoren im menschlichen Dünndarm – nach Peral et al. (2002),4) dargestellt via Immunfixation. Die Aufnahme des Creatins im Darm erfolgt über mehrere Mechanismen. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit mit bestimmen Aminosäuren (Arginin, Lysin) kommt erstens die Aufnahme über Aminosäurentransporter oder andere Transportsysteme in Frage, wie z.B. von Taurin oder GABA (beide entsprechen strukturell dem Creatintransporter der Muskulatur).5) Eine weitere Möglichkeit ist die Aufnahme über den parazellulären Weg, also an den Zellen vorbei.6)

Die Aufnahme des Creatins in den Muskel erfolgt über einen NaCl-abhängigen Transporter7), welcher identisch ist mit den Transportern für Dopamin, GABA und Taurin8) Intrazellulär wird Creatin vom Enzym Creatinkinase (CK) in Creatinphosphat (CP, auch genannt Phosphocreatin) umgewandelt. Phosphocreatin stellt die zelluläre Speicherform dar. Der muskuläre Creatintransporter unterliegt einer faserspezifischen Verteilung. Typ-II-Fasern, welche über kurze Zeiträume hohe Kraftspitzen erzeugen können, besitzen die meisten Creatintransporter und haben somit auch den höchsten Gehalt an Creatin.

Catecholamine, IGF-1, Insulin und Schilddrüsenhormone beeinflussen die Creatinaufnahme positiv: In vitro erhöhten Odoom et al. (1996) den Creatingehalt mit T₃ um 300%, IGF-1 erhöhte ihn um 40-60%, Insulin um 230%, Ephedrin um 40-60% und Clenbuterol um 30%, während Betablocker den Creatingehalt um ca. 10% verminderten.9) Auch Alpha-Liponsäure steigert die muskuläre Creatinaufnahme.10) Letztlich spielt bei der Aufnahme möglicherweise auch Natrium eine unterstützende Rolle.11)

Die Aufnahme des Creatins in die Muskulatur wird über eine Up- und Down-Regulation der Creatintransporter reguliert.12) Ein wichtiger up-regulierender Faktor dabei ist das Training. Der Mechanismus dahinter scheint noch unklar, wahrscheinlich ist jedoch, dass muskuläre Kontraktion zur vermehrten Translokation der Creatintransporter an die Zelloberfläche führt.

Bei chronisch überdimensionaler Zufuhr von Creatin besteht die Gefahr einer Down-Regulation der Creatintransporter, was sich zumindest in Studien an Ratten bestätigte.13)

Beim Menschen konnte durch eine Supplementation von 0,125g Creatin/kg Körpergewicht/Tag (bei einem 70kg-Mann wären das rund 8g Creatin) keine Downregulation der Rezeptoren nachgewiesen werden.14) Die tägliche exogene Zufuhr von Creatin im einstelligen Grammbereich führt damit wahrscheinlich nicht zu einer Downregulation der entsprechenden Rezeptoren. Die endogene Creatinproduktion wird jedoch durch eine Hemmung der AGAT reversibel reduziert.

Die Wirkung des Creatins beruht vorwiegend auf Phosphocreatin, welches gemeinsam mit Adenosintriphosphat (ATP) im Energiestoffwechsel der Zelle eine wesentliche Rolle spielt. ATP, ein Molekül mit drei Phosphatgruppen, ist der erste Energieträger, der von der Muskulatur verbraucht wird. Sind die ATP-Vorräte aufgebraucht, muss auf langsamere Alternativen umgestiegen werden.

Bei der Energiegewinnung aus ATP wird vom ATP eine seiner drei Phosphatgruppen abgespalten, wobei Energie frei wird, die für die Kontraktion verwendet wird. Übrig bleibt Adenosindiphosphat (ADP), ein Molekül mit nur zwei Phosphatgruppen, welches erst wieder zu ATP resynthetisiert werden muss. Der körpereigene Vorrat an ATP reicht für etwa 3 Sekunden Arbeit, dann kommt das Creatinphosphat ins Spiel, welches seinen Phosphatrest abspaltet und an das ADP abgibt, wobei wieder ATP entsteht, das nun erneut zur Energiegewinnung verwendet werden kann.

Creatin wirkt damit in etwa wie ein Energierecyclingsystem. Durch Creatin erhöht sich die Dauer, während der die Muskulatur auf ATP als Hauptenergieträger zurückgreifen kann, von 3 Sekunden auf ca. 6-10 Sekunden. Danach wird Energie über die anaerobe Glykolyse bzw. in weiterer Folge über die aerobe Glykolyse und Fettsäureoxidation bereitgestellt. Creatin kann somit als eine Art Puffer betrachtet werden, der die Zeit zwischen akuter und verzögerter Energiebereitstellung überbrückt und längere Kraftspitzen ermöglicht.

Die Wirkung von Creatin auf den Proteinstoffwechsel ist immernoch Gegenstand der Forschung. Einige Studien sagen Creatin eine positive Wirkung auf die Proteinbiosynthese nach.15)16) Andere Arbeiten wiederum können diesen Effekt nicht bestätigen.17)

Im Wesentlichen lässt sich jedoch eine Tendenz erkennen, die von der direkten Wirkung auf den Proteinstoffwechsel zunehmend Abstand nimmt. Eine ganz einfache und plausible Erklärung scheint jene zu sein, die dem Creatin jegliche akute oder langfristige Wirkung auf die Proteinsynthese absagt. Stattdessen wird allein die Steigerung der Energiereserven der Muskelarbeit für die Zunahme an Muskelmasse verantwortlich gemacht.

Eine positive Wirkung auf die Proliferation myogener Satellitenzellen wurde an Ratten18) und Menschen19) nachgewiesen. Creatin hat somit einen direkten Einfluss auf die Muskelhypertrophie.

• Creatin als Nahrungsergänzungsmittel