von Jannika Dänzer, Medizinstudentin und Biochemie-Expertin von the Minerals
Creatin - Ein Kraftpaket für Muskel- und Gehirnleistung
Creatin, eine organische Verbindung mit der Summenformel C₄H₉N₃O₂, spielt eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel von Muskel- und Nervenzellen. Diese Substanz wird endogen hauptsächlich in Leber, Niere und Bauchspeicheldrüse synthetisiert und anschließend in Muskelgewebe transportiert, wo etwa 95% des körpereigenen Creatins gespeichert werden.
Biochemisch betrachtet fungiert Creatin als Phosphatgruppendonor in Form von Kreatinphosphat (CrP), welches in der Phosphorylierung von ADP zu ATP involviert ist. Dieser Prozess, bekannt als das Creatin-Phosphat-Systems, stellt eine schnelle Resynthesevon ATP sicher, was insbesondere in kurzzeitigen, intensiven körperlichen Aktivitäten wie Sprinten oder Gewichtheben von entscheidender Bedeutung ist.
Neben seiner Funktion in der Energiebereitstellung beeinflusst Creatin auch die intrazelluläre Signaltransduktion, Zellhydratation und Proteinsynthese, was sich positiv auf Muskelhypertrophie und Erholung auswirkt. Neuere Studien deuten zudem auf kognitive Vorteile hin, einschließlich verbesserter Gedächtnisleistung und erhöhter mentaler Energie, was auf die Rolle von Creatin in neuronalen Zellen und seine Beteiligung an der ATP-abhängigen zellulären Homöostase hinweist.
Ursprünglich war Creatin vor allem unter Leistungssportlern und Bodybuildern verbreitet, die dessen ergogene Effekte zur Verbesserung der physischen Leistungsfähigkeit nutzten. In jüngerer Zeit hat es jedoch auch in anderen Bereichen an Bedeutung gewonnen, darunter bei älteren Erwachsenen zur Unterstützung der Muskelfunktion und bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen. Angesichts des zunehmenden Strebens nach physischer und kognitiver Leistungssteigerung wird Creatin heute als eine vielseitige und natürliche Ergänzung betrachtet, die zur Förderung der allgemeinen Gesundheit und Leistungsfähigkeit beitragen kann.
Was ist Creatin überhaupt?
Creatin wurde erstmals 1832 vom französischen Chemiker Michel Eugène Chevreul entdeckt. Der Name "Creatin" leitet sich vom griechischen Wort „kreas“ (Fleisch) ab, was auf seine ursprüngliche Isolierung aus Fleisch hinweist. Chemisch gesehen ist Creatin eine organische Säure mit der Summenformel C₄H₉N₃O₂. Es wird im menschlichen Körper aus den Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin synthetisiert, hauptsächlich in der Leber, den Nieren und der Bauchspeicheldrüse.
Die Biosynthese von Creatin beginnt mit der Bildung von Guanidinoacetat aus Arginin und Glycin, katalysiert durch das Enzym L-Arginin:Glycin-Amidinotransferase (AGAT). Anschließend wird Guanidinoacetat durch Guanidinoacetat-N-Methyltransferase (GAMT) methyliert, um Creatin zu produzieren. Etwa 95 % des im Körper befindlichen Creatins sind in den Skelettmuskeln gespeichert, wo es als Creatinphosphat eine essentielle Rolle bei der schnellen Regeneration von Adenosintriphosphat (ATP) spielt. ATP ist die primäre Energiewährung der Zellen und wird während intensiver körperlicher Anstrengung rasch verbraucht. Creatinphosphat überträgt eine Phosphatgruppe auf Adenosindiphosphat (ADP), wodurch ATP regeneriert wird.
Die restlichen 5 % des Creatins sind in anderen Geweben wie Gehirn, Herz und anderen Organen verteilt, wo es ebenfalls zur Energieregulation und -speicherung beiträgt. Im Gehirn ist Creatin beispielsweise an der Aufrechterhaltung des ATP-Spiegels beteiligt, was für neuronale Funktionen und kognitive Prozesse wichtig ist. Diese breite Verteilung und multifunktionale Rolle von Creatin in verschiedenen Geweben unterstreicht seine Bedeutung für die allgemeine physiologische Homöostase und Energiemetabolismus im menschlichen Körper.
Biochemische Bedeutung von Creatin
Auch wenn es jetzt mal wieder etwas biochemisch wird, lohnt es sich wie immer, die Grundlagen zu verstehen, um die Bedeutung von Creatin voll zu erfassen. Creatin wird im Körper durch Phosphorylierung zu Phosphocreatin umgewandelt, einer Verbindung, die eine wichtige Rolle bei der schnellen Regeneration von Adenosintriphosphat (ATP) spielt - der universellen Energiequelle all unserer Zellen. Dieser Prozess erfolgt durch die Reaktion von Creatin mit Adenosintriphosphat (ATP) unter Katalyse durch das Enzym Creatinkinase. Dabei wird Phosphocreatin gebildet und Adenosindiphosphat (ADP) freigesetzt.
Phosphocreatin fungiert als ein Energiespeicher, der bei Bedarf schnell verfügbar ist, um die Energieversorgung der Zellen zu unterstützen. Insbesondere während kurzer, intensiver Belastungen wie Sprinten oder schweren Hebeübungen, wenn der ATP-Verbrauch stark ansteigt, ermöglicht Phosphocreatin eine rasche Regeneration von ATP aus ADP. Dies geschieht durch die Übertragung einer Phosphatgruppe von Phosphocreatin auf ADP durch die Creatinkinase, wodurch ATP erneut gebildet wird.
Diese Fähigkeit zur schnellen Energiebereitstellung ist entscheidend für die Leistungsfähigkeit während kurzer, hochintensiver Aktivitäten, da die aerobe Energiegewinnung nicht schnell genug ATP liefern kann, um den Bedarf zu decken. Durch die Bereitstellung eines sofort verfügbaren Reservoirs für ATP-Regeneration trägt Phosphocreatin dazu bei, die Energieversorgung der Muskeln aufrechtzuerhalten und die Leistungsfähigkeit während solcher Aktivitäten zu unterstützen.
Die vielfältigen Wirkungen von Creatin im Überblick
1. Steigerung der Muskelkraft und -leistung
Creatin verbessert die körperliche Leistungsfähigkeit, indem es die ATP-Reserven in den Muskelzellen erhöht. Studien zeigen, dass eine Creatin-Supplementation die Maximalkraft und die Leistung bei hochintensiven Übungen steigern kann. Dies ist besonders vorteilhaft für Sportarten, die kurze, explosive Bewegungen erfordern. ATP ist in diesem Zusammenhang die Hauptquelle für kurzfristige Energie in Muskelzellen, jedoch sind die ATP-Speicher begrenzt. Creatin kann in Muskelzellen zu Phosphocreatin phosphoryliert werden, eine Reaktion, die von der Creatinkinase katalysiert wird. Diese Umwandlung ermöglicht letztendlich dann eine schnelle Regeneration von ATP aus ADP während kurzer, hochintensiver Belastungen.
Molekular gesehen erfolgt die Phosphorylierung von Creatin zu Phosphocreatin durch die Übertragung einer Phosphatgruppe von ATP auf Creatin. Dies geschieht unter Mitwirkung des Enzyms Creatinkinase, welches in unseren Muskelzellen vorhanden ist. Das entstandene Phosphocreatin dient daher allgemein als hervorragender Energiespeicher, da es schnell in ATP umgewandelt werden kann, indem es eine Phosphatgruppe an Adenosindiphosphat (ADP) abgibt.
Die Steigerung der ATP-Reserven durch Creatin ermöglicht es den Muskeln deshalb, während kurzer, hochintensiver Übungen wie Sprinten oder schweren Hebeübungen eine verbesserte Leistung zu erbringen. Diese Form der Energiebereitstellung ist besonders vorteilhaft für Sportarten, die kurze, explosive Bewegungen erfordern, da die aerobe Energiegewinnung nicht schnell genug ATP liefern kann, um den Bedarf zu decken. Durch die Erhöhung der verfügbaren Energiequelle können Sportler ihre Maximalkraft und Leistung steigern, was zu verbesserten sportlichen Ergebnissen führt. (1, 2).
2. Förderung der Muskelregeneration
Nach intensiven Trainingseinheiten unterstützt Creatin die Regeneration der Muskeln, indem es die Wiederauffüllung der ATP-Speicher beschleunigt und Muskelentzündungen reduziert. Das geschieht auf mehreren Wegen. Zunächst einmal beschleunigt Creatin die Wiederauffüllung der ATP-Speicher in den Muskelzellen. Nach dem Training sind die ATP-Spiegel in den Muskeln oft erschöpft, da ATP während der körperlichen Anstrengung verbraucht wird, um Energie bereitzustellen. Durch die erhöhte Verfügbarkeit von Phosphocreatin, das schnell in ATP umgewandelt werden kann, kann Creatin die Regeneration dieser ATP-Speicher beschleunigen.
Des Weiteren kann Creatin die Muskelentzündungen nach dem Training reduzieren. Während des Trainings können Muskelschäden auftreten, die zu Entzündungsreaktionen führen. Creatin hat gezeigt, dass es entzündungshemmende Eigenschaften besitzt und die Produktion von entzündungsfördernden Molekülen reduzieren kann. Dies kann dazu beitragen, die Muskelregeneration zu beschleunigen.
Auf zellulärer Ebene kann Creatin ebenfalls die Synthese von Proteinen stimulieren, die für die Reparatur und den Aufbau von Muskelgewebe nach dem Training erforderlich sind. Es wurde gezeigt, dass Creatin hierbei die Expression von Proteinen erhöht, die am Muskelaufbau beteiligt sind, und die Muskelproteinsynthese dadurch insgesamt steigert. Dies trägt dazu bei, dass die Muskeln schneller regenerieren und an das Training adaptieren können.
Insgesamt ermöglicht es die beschleunigte Regeneration der Muskeln durch Creatin, dass Athleten schneller wieder trainieren können und ihre Trainingsvolumina erhöhen können. Durch die Reduzierung der Muskelermüdung und -entzündungen können Sportler ihre Trainingsintensität aufrechterhalten und dadurch ihre Leistungsfähigkeit verbessern (2).
3. Unterstützung der Gehirnfunktion
Creatin besitzt auch neuroprotektive Eigenschaften. Im Gehirn hilft Creatin, die ATP-Reserven zu erhöhen, was für die Energieversorgung und den Stoffwechsel der Nervenzellenvon entscheidender Bedeutung ist. Denn ATP wird im Gehirn für eine Vielzahl von Prozessen benötigt, einschließlich der Signalübertragung zwischen Neuronen, wie auch der Aufrechterhaltung der Zellfunktionen.
Darüber hinaus wirkt Creatin als Antioxidans und schützt Nervenzellen vor oxidativem Stress und Schädigungen durch freie Radikale. Oxidativer Stress kann zu Zellschäden führen und ist mit verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit und Parkinson-Krankheit verbunden. Creatin kann freie Radikale neutralisieren und reduziert dadurch den oxidativen Stress, der zu neuronalen Schäden führen kann.
Auf molekularer Ebene kann Creatin auch die Expression von Proteinen beeinflussen, die für die Zellüberlebens- und Reparaturmechanismen wichtig sind. Es wurde gezeigt, dass Creatin die Aktivität bestimmter zellulärer Signalwege moduliert, die mit Zellschutz und -überleben verbunden sind. Durch die Aktivierung dieser Signalwege kann Creatin dazu beitragen, die Nervenzellen widerstandsfähiger gegen Stress und Schädigungen zu machen.
Studien haben hier darauf hingewiesen, dass Creatin die kognitive Funktion verbessern kann, insbesondere in stressigen oder anstrengenden Situationen. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass Creatin die Energieversorgung des Gehirns verbessert und die neuronalen Netzwerke effizienter funktionieren lässt. Darüber hinaus kann die neuroprotektive Wirkung von Creatin dazu beitragen, die langfristige Gesundheit des Gehirns zu unterstützen und das Risiko für altersbedingte kognitive Beeinträchtigungen zu verringern (2, 3).
4. Schutz der Muskelmasse bei älteren Menschen
Mit zunehmendem Alter nimmt die Muskelmasse natürlicherweise ab. Creatin kann diesem Prozess entgegenwirken, indem es den Erhalt der Muskelmasse und -funktion unterstützt. Dies ist besonders wichtig zur Vermeidung von Sarkopenie und zur Erhaltung der Mobilität im Alter. Denn die Muskelmasse ist einer der Aspekte, der direkt mit dem biologischen Alter korreliert. Gerade im Alter ist es schwieriger Muskelmasse aufzubauen und zu erhalten, weswegen Creatin in diesem Zusammenhang eine sinnvolle Ergänzung darstellen könnte (2, 4).
5. Förderung der Herzgesundheit
Creatin unterstützt die Herzfunktion, indem es die Energieversorgung der Herzmuskelzellen verbessert. Dies kann zu einer besseren Herzleistung und einer Reduzierung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen. Auch hier beruht die Wirkung von Creatin auf der Reduktion von oxidativen Stress, der konstanten Bereitstellung von ATP und den antioxidativen Eigenschaften des Creatins (6).
6. Verbesserung der Glukoseaufnahme
Creatin kann die Insulinempfindlichkeit verbessern und die Glukoseaufnahme in Muskelzellen auf mehreren Ebenen beeinflussen, indem es verschiedene biochemische Signalkaskaden aktiviert oder moduliert.
Hierzu zählt die Aktivierung des AMPK-Signalwegs. AMPK ist ein zellulärer Energieregulator, der auf intrazelluläre Energieveränderungen anspricht. Durch die Aktivierung von AMPK in Muskelzellen erhöht Creatin die Glukoseaufnahme, indem es die Translokation von Glukosetransportern, insbesondere GLUT4, zur Zellmembran fördert. Dies führt zu einer verstärkten Aufnahme von Glukose in die Muskelzellen, was den Blutzuckerspiegel senken kann.
Creatin kann auch die Insulinsignalgebung in Muskelzellen modulieren. Insulin ist ein Hormon, das die Glukoseaufnahme in Muskelzellen stimuliert, indem es die Translokationvon GLUT4 an die Zellmembran fördert. Studien deuten darauf hin, dass Creatin die Insulinempfindlichkeit der Muskelzellen erhöhen kann, indem es die Expression von Insulinrezeptoren und die Signaltransduktion nach der Insulinbindung verbessert. Dies führt hier ebenfalls zu einer verstärkten Insulinwirkung und einer erhöhten Glukoseaufnahme in die Muskelzellen.
Zudem kann durch Creatin die mitochondriale Funktion in Muskelzellen verbessert werden. Mitochondrien sind die Hauptorte der zellulären Energieproduktion und spielen so eine wichtige Rolle bei der Regulation des Glukosestoffwechsels. Indem Creatin die mitochondrialen Funktionen optimiert, kann es den Glukosestoffwechsel in Muskelzellen verbessern und die Verwertung von Glukose zur Energiegewinnung erhöhen.
Auch die Glykogensynthese in Muskelzellen wird stimuliert. Glykogen ist die gespeicherte Form von Glukose und dient als wichtige Energiequelle während körperlicher Aktivität. Indem Creatin die Glykogensynthese fördert, trägt es dazu bei, die Glukose im Muskelgewebe effizient zu speichern und für den späteren Energiebedarf verfügbar zumachen (5).
7. Förderung der Zyklusgesundheit:
Sehr aktuell hat eine Studie von 2023 die Auswirkungen von Creatin auf die Erholung nach dem Training während des Menstruationszyklus untersucht und fand heraus, dass Creatin-Monohydrat die Ermüdungsresistenz bei aktiven Frauen insbesondere in der Hochhormonphase des Zyklus erhöhen kann. Die Studie von 2023 untersuchte die Auswirkungen von Creatin-Monohydrat auf die Erholung nach dem Training bei Frauen während des Menstruationszyklus. Diese Studie wurde durchgeführt, um den Zusammenhangzwischen dem hormonellen Status und der Wirkung von Creatin auf die Ermüdungsresistenz genauer zu untersuchen.
Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Ermüdungsresistenz bei Frauen, die Creatin-Monohydrat einnahmen, insbesondere während der Hochhormonphase des Menstruationszyklus erhöht war. Dies deutet darauf hin, dass Creatin-Monohydrat die Fähigkeit der Frauen verbesserte, sich nach intensiven Trainingseinheiten schneller zu erholen und die Trainingsleistung aufrechtzuerhalten, insbesondere in Phasen erhöhter hormoneller Belastung.
Die genauen biochemischen Mechanismen hinter dieser positiven Wirkung von Creatin auf die Ermüdungsresistenz während des Menstruationszyklus sind noch nicht vollständig verstanden. Es wird jedoch vermutet, dass Creatin die Energieversorgung der Muskeln verbessert, die Regeneration beschleunigt und möglicherweise auch hormonelle Veränderungen während des Zyklus beeinflussen kann.
Diese Ergebnisse sind besonders relevant für aktive Frauen, die regelmäßig Sport treiben und nach Möglichkeiten suchen, ihre Leistungsfähigkeit zu verbessern und sich schneller von intensiven Trainingseinheiten zu erholen. Die positive Auswirkung von Creatin-Monohydrat auf die Ermüdungsresistenz während der Hochhormonphase des Menstruationszyklus könnte dazu beitragen, die Trainingsleistung und das allgemeine Wohlbefinden von Frauen zu verbessern, insbesondere in Zeiten hormoneller Schwankungen (7).
Und wenn die Wirkungen des Creatin dich jetzt überzeugt haben, verweise ich als Empfehlung dafür natürlich gerne auf unsere Energie Mischung ;)
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Quellenverzeichnis
1. Greenhaff, P. L., Casey, A., Short, A. H., Harris, R. C., Soderlund, K., & Hultman, E. (1993). Influence of oral creatine supplementation of muscle torque during repeated bouts of maximal voluntary exercise in man. Clinical Science, 84(5), 565-571.
2. Kreider, R. B., Kalman, D. S., Antonio, J., Ziegenfuss, T. N., Wildman, R., Collins, R., & Lopez, H. L. (2017). International Society of Sports Nutrition position stand: safety and efficacy of creatine supplementation in exercise, sport, and medicine. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 14(1), 18.
3. Wyss, M., & Kaddurah-Daouk, R. (2000). Creatine and creatinine metabolism. Physiological Reviews, 80(3), 1107-1213.
4. Tarnopolsky, M. A., & Martin, J. (1999). Creatine monohydrate increases strength in patients with neuromuscular disease. Neurology, 52(4), 854-857.
5. Gualano, B., Novaes, R. B., Artioli, G. G., Takashima, R. A., & Lancha, A. H. (2011). Effects of creatine supplementation on glucose tolerance and insulin sensitivity in sedentary healthy males undergoing aerobic training. Amino Acids, 41(3), 805-810.
6. Gordon, A., Hultman, E., Kaijser, L., Kristjansson, S., Rolf, C. J., Nyquist, O., & Sylvén, C. (1995). Creatine supplementation in chronic heart failure increases skeletal muscle creatine phosphate and muscle performance. Cardiovascular Research, 30(3), 413-418.
7. Moore, S. R., Gordon, A. N., Cabre, H. E., Hackney, A. C., & Smith-Ryan, A. E. (2023). A Randomized Controlled Trial of Changes in Fluid Distribution across Menstrual Phases with Creatine Supplementation. Nutrients, 15(2), 429.