Kreatin

2 Was ist Kreatin?

Kreatin ist eine natürliche Substanz, die sowohl vom menschlichen Körper selbst gebildet als auch mit bestimmten Nahrungsmitteln aufgenommen wird. Da Kreatin auch im Körper selbst gebildet wird, zählt es nach geltender Definition nicht zu den essenziellen Nährstoffen.

Aufgrund ähnlich klingender Bezeichnungen wird Kreatin mitunter verwechselt mit anderen Substanzen wie Keratin, Carotin, Carnitin, Carnosin oder Kreatinin. Diese Begriffe bezeichnen aber allesamt andere chemische Verbindungen und sind daher nicht zu verwechseln mit dem Stoff, um den es im Folgenden geht und der für die Leistungsfähigkeit und Gesundheit des Menschen eine besondere Bedeutung hat: Kreatin.

Abb. 1 : Strukturformel von Kreatin

Bei Kreatin (C4H9N3O2) handelt es sich um eine körpereigene Substanz, die in einem mehrstufigen Prozess in den Nieren, der Bauchspeicheldrüse und der Leber aus den drei Aminosäuren Glycin, Arginin und Methionin gebildet wird.

Obwohl Kreatin aus drei Aminosäuren gebildet wird, handelt es sich beim Kreatin selbst nicht um eine Aminosäure, sondern um eine Guanidium-Verbindung, bestehend aus einem Kohlenstoffatom, an das drei Stickstoffatome gebunden sind. Eine weitere Bezeichnung für Kreatin ist daher a-Methyl-Guadinio-Essigsäure [1].

Zunächst wird in den Nieren sowie der Bauchspeicheldrüse aus den Aminosäuren L-Arginin und Glycin der Kreatin-Vorläufer Guanidinoacetat (GAA) hergestellt.

Abb. 2: Produktion von GAA in den Nieren

Über den Blutstrom gelangt das GAA zur Leber. Dort wird dann aus der Verbindung von GAA mit der Aminosäure Methionin (über die Vorstufe S-Adenosylmethionin, abgekürzt: SAM) das Kreatin gebildet und ins Blut abgegeben. So gelangt das Kreatin dann über den Blutkreislauf in das Gehirn, die Organe und die Muskulatur.

Für die endogene Kreatinsynthese benötigt der Körper neben den drei Aminosäuren Glycin, Arginin und Methionin auch ausreichende Mengen an Vitaminen, insbesondere Folsäure und Vitamin B12. Bei einer Unterversorgung mit den beiden genannten Vitaminen kommt es zu einer messbaren Beeinträchtigung der endogenen Kreatinsynthese [2]. Im Tierversuch zeigte sich eine verminderte Kreatinsynthese, wenn nicht genügend Vitamin E zugeführt wurde [3]. Außerdem ist inzwischen bekannt, dass für die körpereigene Kreatin-Produktion noch ausreichende Mengen an Cholin und Vitamin B2 sowie den Aminosäuren Serin, Histidin und Tryptophan erforderlich sind [4].

Abb. 3: Kreatinsynthese in der Leber

Der Mensch benötigt insgesamt ca. drei bis vier Gramm Kreatin pro Tag. Der Körper produziert durch Synthese aus den drei genannten Aminosäuren etwa ein bis zwei Gramm, also knapp die Hälfte des täglichen Bedarfs. Der Rest des benötigten Kreatins muss über die Nahrung zugeführt werden. Dies ist umso mehr von Bedeutung, als der Körper jeden Tag ca. zwei Gramm Kreatin über das Abbauprodukt Kreatinin ausscheidet [5].

Wie im Folgenden noch ausführlich erläutert wird, ist Kreatin eine immens wichtige Substanz für zahlreiche Stoffwechselprozesse. Kreatin besetzt geradezu eine Schlüsselfunktion im Hinblick auf Gesundheit und sportliche Leistungsfähigkeit.

Kreatin findet sich praktisch im ganzen Körper, wobei etwa 95 Prozent in der Muskulatur zu finden sind. Die übrigen 5 Prozent verteilen sich vorwiegend auf das Gehirn, die Leber und die Nieren. Aber auch Nervenzellen, die Netzhaut im Auge, das Innenohr, die Hoden und weitere Zellen des Körpers enthalten Kreatin.

Abb. 4: Verteilung des Kreatins im Körper

Das im Muskel enthaltene Kreatin liegt zu einem kleineren Teil in Form von freiem Kreatin und zu ungefähr 60 bis 75 % als Kreatinphosphat vor. Eine andere Bezeichnung für Kreatinphosphat lautet Phosphokreatin. Dadurch erklärt sich auch, warum die übliche Abkürzung für Kreatinphosphat "PKr" lautet. Hierbei kommt es hin und wieder zu dem Missverständnis, diese beiden Begriffe würden unterschiedliche Substanzen beschreiben, was jedoch nicht der Fall ist. Phosphokreatin und Kreatinphosphat sind Bezeichnungen für ein und dieselbe Substanz. Im Folgenden wird einheitlich der Begriff Kreatinphosphat verwendet. Beim Kreatinphosphat handelt es sich um ein sogenanntes Phosphagen ("energiereiches Phosphat"). Es wird durch das Enzym Kreatinkinase aus freiem Kreatin und Adenosintriphosphat (ATP) gebildet und in der Muskulatur gespeichert, bis es zur Energiegewinnung benötigt wird.

Dieses in der Muskulatur gespeicherte Kreatinphosphat liefert die Energie während der ersten Sekunden einer Muskelkontraktion.

Abb. 5: Strukturformel von Kreatinphosphat

Die einzige direkt vom Muskel nutzbare Energiequelle ist ATP. Damit ein Muskel kontrahieren kann, benötigt er daher zwingend ATP, das durch Phosphatabspaltung die erforderliche Energie für die Muskelkontraktion liefert und dadurch zu Adenosindiphosphat (ADP) wird. Über die aus der Nahrung (Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel) gewonnene Energie wird ATP aus ADP resynthetisiert. Das in der Muskulatur gespeicherte ATP beläuft sich auf etwa 12,2 Gramm pro Kilogramm Trockengewicht des Muskels und reicht bei intensiver Muskelarbeit nur für ein bis zwei Sekunden. Um das verbrauchte ATP sofort zu resynthetisieren, nutzt der Körper das Kreatinphosphat. Dieses liefert das Phosphat, damit aus dem Adenosindiphosphat wieder ATP für die weitere Muskelarbeit gebildet werden kann. Für diese Prozesse ist neben dem Kreatin auch das Enzym Kreatinkinase erforderlich. Somit ist das Kreatinphosphat der entscheidende Phosphatlieferant für die ATP-Bildung bei allen Muskelkontraktionen mit einer Dauer von etwa zwei bis sieben Sekunden, je nach Intensität der Beanspruchung. Je höher der Gehalt an Kreatinphosphat in der Muskulatur ist, desto mehr intensive Kontraktionen sind möglich, bevor die anaerobe Glykolyse (ATP-liefernder Teilabbau von Kohlenhydraten) zum Tragen kommt.

Zeitablauf der Energiebereitstellung

Abb. 6: Energiebereitstellung bei muskulärer Beanspruchung

Das Kreatinphosphat in der Muskulatur wirkt dabei gleich auf zwei unterschiedliche Arten leistungsfördernd, da es nicht nur als Energiequelle, sondern auch als Puffer für anfallendes Laktat dient.

Neben seiner Bedeutung als sofort verfügbare Energiequelle, dient Kreatin als Energietransportsystem zwischen den Mitochondrien, den sog. Kraftwerken der Zelle, und den Orten im Körper, an denen Energie verbraucht wird. Durch diese zweite Funktion sind die Kreatinressourcen im Körper nicht nur für intensive oder schnelle Muskelkontraktionen von Bedeutung, sondern auch für die Ausdauer und die Regeneration nach körperlicher Anstrengung [1].

Im Körper eines 70 Kilogramm schweren Mannes finden sich etwa 120 bis 140 Gramm Kreatin, wobei der genaue Wert von Person zu Person sehr unterschiedlich ausfällt und um mehrere Gramm vom o. g. Wert abweichen kann. Da sich das Kreatin u.a. im Gehirn, im Herzmuskel, in den Organen, aber zu insgesamt rund 95 Prozent in der Skelettmuskulatur befindet, hängt die Menge des Gesamtkreatins im Körper direkt von der Muskelmasse bzw. der gesamten fettfreien Masse ab.

Geschlechtsspezifische Aspekte

Bezüglich des täglichen Kreatinbedarfs wird in der Regel nicht zwischen Männern und Frauen differenziert. Auch wenn es einige geschlechtsspezifische Unterschiede bezüglich des Kreatin-Stoffwechsels gibt, fallen diese bei der Berechnung des Gesamtbedarfs nach derzeitigem Foschungsstand nur unwesentlich ins Gewicht. Warum das so ist, erläutert der Beitrag einer Forschergruppe vom Hudson Institut für medizinische Forschung in Melbourne, Australien aus dem Jahr 2016. Darin heißt es: "Eine Auswertung der Literatur insgesamt legt eindeutig nahe, dass Männer und Frauen Kreatin auf eine geschlechtsspezifische Weise speichern, verstoffwechseln und verbrauchen" [6]. Eine Auflistung der bislang gefundenen Durchschnittswerte macht auch deutlich, dass diese Unterschiede letzlich kaum von Bedeutung sind:

Tab. 1: Zusammenfassung der bislang gefundenen Unterschiede im Kreatinstoffwechsel
von Männern und Frauen nach Angaben von Ellery et al. (2016),
jeweils umgerechnet in Gramm [6].