Der Sinn und Zweck einer proteinreichen Mahlzeit besteht – ganz simpel formuliert – darin, einen anabolen Zustand herbeizuführen, bei dem die (Muskel-)Proteinsynthese die Rate des (Muskel-)Proteinabbaus übersteigt (7).

Wenn ein solcher Zustand über längere Zeiträume, wie z.B. Monate und Jahre, aufrechterhalten wird, ist unser Körper dazu in der Lage, größere und stärkere Muskeln aufzubauen, die sich wiederum auf unsere Leistungsfähigkeit und unsere Erscheinung niederschlagen.

Die Zufuhr von Protein über Nahrung und Getränke (etwa Protein-Shakes) ist, neben intensivem Krafttraining, ein effektiver Weg, um die Proteinsynthese nachhaltig zu stimulieren (8)(9) und damit Muskelaufbau in Gang zu setzen, wobei die absolute Proteinzufuhr wichtiger zu sein scheint, als ein präzises Protein-Timing (10).

Das heißt: Es kommt nicht so sehr drauf an, wann du dein Protein zuführst, sondern viel mehr darauf, dass du binnen eines bestimmten Zeitraums (z.B. 24 Stunden) deinen Bedarf deckst.

Der Muscle Full Effect

Nichtsdestotrotz wird seit Jahren darüber diskutiert, wie hoch der Proteingehalt einer Mahlzeit ausfallen sollte, um eine maximale Stimulation der Proteinsynthese zu erreichen. Vergangene Untersuchungen haben nahegelegt, dass die akute Zufuhr von 20-35g hochwertigem Protein (d.h. vollständiges Aminosäureprofil) bzw. 0,24g pro Kilogramm Körpergewicht / Mahlzeit zu einer maximalen Reaktion führt (11)(12)(13).

Die obigen Mengen gelten primär für jüngere Individuen. Ältere Personen profitieren dagegen von noch größeren akuten Zufuhrmengen (z.B. ~0,40 g pro Kilogramm Körpergewicht), um eine maximale Stimulation der Proteinsynthese herbeizuführen (5).

Mittlere (± SEM) Fraktionelle Muskel-Proteinsynthese (FSR) nach Widerstandstraining als Reaktion auf ansteigende Mengen an Nahrungsprotein (Vollei-Protein). (P<0,01; n=6). (Bildquelle: Moore et al., 2015)

Einmal maximal stimuliert, verbleibt die Proteinsynthese für mehrere Stunden (~3-5h) auf einem erhöhten Niveau (14), bis sie wieder auf den Ausgangswert zurückkehrt, so dass eine weitere Zufuhr von (hochwertigem) Protein innerhalb dieses Zeitfensters keinen (positiven) Effekt auf die Proteinsynthese mehr ausübt* – und damit theoretisch auch keinen Mehrwert liefert. Dieses Phänomen wird in der wissenschaftlichen Literatur auch als „Muscle Full“-Effect bezeichnet (15).

* Das bedeutet jedoch nicht, dass der Körper automatisch nur eine bestimmte Menge an Protein aufnehmen und verstoffwechseln kann. Das ist Bullshit und dieser Mythos wurde längst widerlegt (3)(16).

Mittlere (± SEM) myofibrilläre (A) und sarkoplasmatische (B) Muskel-Proteinsyntheserate (FSRs) als Reaktion auf einen 48g Whey Protein Bolus (n= 8). ** & *** = Signifikante Erhöhung gegenüber den postabsorptiven Werten. ** = P<0,01; *** = P<0,0001. (Bildquelle: Atherton et al., 2010)

Um die muskuläre Proteinsynthese also langfristig auf einem erhöhten Niveau zu halten, teilen Kraftsportler und Bodybuilder ihre Gesamt-Proteinzufuhr auf mehrere Mahlzeiten auf, so dass sie z.B. 40g Protein zum Frühstück, 40g zum Mittagessen, 40g nach dem Training und 40g zum Abendessen zuführen.

Dies ist der Grundgedanke hinter der gängigen Empfehlung: „Iss alle 3 Stunden eine proteinreiche Mahlzeit,“ wenn du Muskeln aufbauen möchtest. Je öfter die Proteinsynthese am Tag stimuliert wird, desto eher (und stärker) übersteigt die Proteinsynthese die Proteinabbaurate (und desto positiver die Stickstoffbilanz).

Ergibt Sinn, oder? Aus einem rein praktischen Standpunkt würdest du nichts falsch machen, wenn du dich an diese gängigen (und in der Praxis vielfach erprobten) Empfehlungen hältst.

Was wäre jedoch, wenn eine höhere, akute Proteinaufnahme (sagen wir 70-75g/Mahlzeit) dennoch mit gewissen Vorteilen verbunden wäre, die unter dem Strich zu einer positiveren Stickstoffbilanz beitragen?

Es gibt zwei relativ aktuelle Untersuchungen in älteren und jüngeren Individuen, die das nahelegen. Schauen wir uns das Ganze einmal näher an.

Hinweis: Dieser Artikel erschien als Editorial-Beitrag in der November 2020 Ausgabe des MHRx Magazins. Registriere dich kostenlos oder logge dich mit deinem bestehenden Account ein, um weitere Editorals zu lesen.

Mehr bringt mehr? Die Auswirkungen einer höheren akuten Proteinaufnahme auf die Stickstoffbilanz in älteren & jungen Individuen

Was wurde untersucht?

Im Zuge dieses Reviews werde ich mich hauptsächlich auf die kürzlich veröffentlichte Untersuchung von Park et al. (2020) stützen, die an einem kleinen Sample von älteren Individuen (n=8; >60 Jahre) durchgeführt wurde (2).

Das gleiche Forscherteam hat bereits vor 4 Jahren eine ähnliche Arbeit veröffentlicht, die an jüngeren Individuen (n=23; 18-40 Jahre) durchgeführt wurde und in der ebenfalls positive Effekte durch eine höhere Proteinaufnahme (35g Vs. 70g) demonstriert wurden (4). Auf die Studienergebnisse werde ich später noch kurz zu sprechen kommen, damit du ungefähr weißt, wie diese zu verorten sind.

Wie bereits gesagt, rekrutierten Park et al. (2020) für ihr Experiment 8 ältere Individuen (4 Männer, 4 Frauen), die jedoch kein regelmäßiges intensives Training absolvierten (eine Frequenz von 1 Einheit pro Woche war bereits ein Ausschlusskriterien für die Teilnahme an der Studie). Ein positiver Aspekt ist jedoch, dass es sich ansonsten um gesunde Personen handelte. Das Ziel bestand darin herauszufinden, welche Auswirkungen die unterschiedlichen Proteinmengen der Mahlzeit auf die anabole Reaktion haben würden.

Charakteristika der Probanden (n=8). BMI = Body-Mass-Index; LBM = Fettfreie Körpermasse; M/F = Anzahl der männlichen und weiblichen Probanden. Es handelt sich um Durchschnittswerte ± SEM. (Bildquelle: Park et al., 2020)

Die Probanden kamen an zwei verschiedenen Zeitpunkten, die eine Woche auseinanderlagen, in das Labor, wo sie eine isokalorische, gemischte Mahlzeit (keine Shakes!) aßen, die entweder einen moderaten Proteingehalt von 35g (MOD) oder einen erhöhten Proteingehalt von 70g (HIGH) enthielt. Das Protein wurde in Form von Hamburgerfleisch (Rind) zugeführt.

Vor dem jeweiligen Experiment-Tag erhielten die Studienteilnehmer über 2 Tage eine standardisierte Kost, die bequem von zu Hause aus eingenommen werden konnte. Die Teilnehmer wurden gebeten, eine prozentuale Angabe darüber zu machen, wie viel sie von der jeweiligen Mahlzeit gegessen haben und sie erstellten mit Hilfe einer Kamera Bilder vor und nach dem Verzehr von der jeweiligen Mahlzeit, die später im Labor eingereicht wurde).

Ernährungskomposition vor dem Experiment-Tag („Run-in Foods on Day 1-2“) sowie Proteinaufnahme (MOD Vs. HIGH) am Experiment-Tag („Interventional Meals of Metabolic Infusion on Day 3“). MOD = Moderate Menge an Protein; HIGH = hohe Menge an Protein; CHO = Kohlenhydrate. Die Werte sind als Mittelwerte ± SEM angegeben (n = 8). (Bildquelle: Park et al., 2020)

Da es sich um ein Crossover-Experiment handelte, durchlief erhielt jeder der Probanden zu einem der Zeitpunkte das MOD- und HIGH-Szenario, so dass man nachvollziehen kann, welchen Effekt der unterschiedliche Proteingehalt in einem Probanden hatte.

Die nachfolgende Grafik zeigt den Ablauf zum Experiment-Tag, an dem auch Blutproben und Muskelbiopsien entnommen wurden:

Tracer-Infusionsprotokoll für metabolische Studie. (Bildquelle: Park et al., 2020)

Was fanden die Forscher heraus?

Ein wenig überraschendes Ergebnis ist, dass beide Mahlzeiten eine positive Auswirkung auf die anabole Reaktion im Körper der Probanden haben, was durch die Netto-Proteinbilanz (NB) dargestellt wird. Dieser positive Effekt wurde maßgeblich durch eine Reduktion des Muskelproteinabbaus (PB) erreicht.

Die Proteinsynthese wurde jedoch nur dann in einem nennenswerten Ausmaß stimuliert, wenn eine erhöhte Proteinmenge (HIGH) aufgenommen wurde. Dieser Umstand (stärkere Drosselung des Proteinabbaus und stärkere Stimulation der Proteinsynthese) führte am Ende zu einer signifikant höheren, positiven Netto-Proteinbilanz (NB).

Veränderungen in der Ganzkörper-Protein-Nettobilanz (NB), der Proteinsynthese-Rate (PS) und der Proteinabbau-Rate (PB) über dem nüchternen Grundzustand nach dem Verzehr einer Mahlzeit, die entweder 35 g (MOD) oder 70 g (HIGH) Nahrungsprotein enthielt.  * = Signifikant verschieden von MOD, p<0,002.  Es handelt sich um Mittelwerte ± SEM (n=8). (Bildquelle: Park et al., 2020)

Die Wissenschaftler fanden eine lineare, positive Beziehung zwischen dem Anstieg der Netto-Proteinbilanz und der Proteinzufuhr (ausgedrückt in Relation zur Magermasse, A.) und die Proteinsynthese stieg im Nüchternzustand mit einer höheren Proteinzufuhr (HIGH) in stärkerem Ausmaß an, als bei einer moderaten Proteinzufuhr (MOD) (B.).

A.) Die Korrelation zwischen den ansteigenden Mengen der Proteinzufuhr und der Ganzkörper-Nettoproteinbilanz nach einer Mahlzeit. Die Korrelation war statistisch signifikant, p<0,001 (n=8). B.) Fraktionale Muskel-Proteinsyntheserate (MPS, %/Stunden) über dem Nüchternzustand nach einer Mahlzeit, die entweder 35 g (MOD) oder 70 g (HIGH) Nahrungsprotein enthielt. * = Signifikant verschieden von MOD, p=0,03.  Fünf Probanden wurden aufgrund von Problemen mit Muskelproben für die MPS-Analyse eingeschlossen. Es handelt sich um Mittelwerte ± SEM (n=5). (Bildquelle: Park et al., 2020)

Eventuell hast du ja bereits davon gelesen, dass auch Protein zu einer Insulinausschüttung führt  – dieser Umstand zeigte sich auch in diesem Experiment, was ich der Vollständigkeit halber mit abbilde – auch hier zeigte sich bei einer erhöhten Proteinzufuhr eine stärkere Reaktion.

Insulin-Plasmakonzentration vor und nach dem Verzehr einer Mahlzeit mit 35 g (MOD) oder 70 g (HIGH) Nahrungsprotein. * = Signifikant verschieden von MOD, p=0,02.  Es handelt sich um Mittelwerte ± SEM (n=8). (Bildquelle: Park et al., 2020)

Zusammenfassung & Abschließende Worte

Ich hatte in meiner Einleitung bereits erwähnt, dass ältere Individuen – im Zuge einer anabolen Resistenz – von einer höheren akuten Proteinzufuhr profitieren, die von Moore et al. (2015) mit 0,4g/kg Körpergewicht beziffert wurde* (5).

*Diese Grenze (0,4g/kg Körpergewicht) kommt lt. Moore allerdings durch Durchschnittswerte zustande. In einigen Individuen könnten Mindestmengen von 0,6g/kg Körpergewicht vonnöten sein, um die anabole Resistenz zu überwinden; persönlich würde ich jedoch spekulieren, dass der Grad an körperliche Aktivität und Training dazu in der Lage ist, den Grad an erfahrener anaboler Resistenz zu reduzieren. Menschen, die regelmäßig intensiv trainieren und darauf achten, Muskelmasse zu halten und/oder aufzubauen, erreichen womöglich mit geringeren Proteinmengen eine optimale Stimulation der Proteinsynthese. Das Problem hierbei ist, dass die meisten Studien, die ältere Individuen führe ihre Untersuchungen rekrutieren, kaum Leute finden, die auch in dem Alter mit Eisen trainieren.

Bei einem Durchschnittskörpergewicht von 82,9 kg würde dies einer Zufuhr von 33,16g Protein entsprechen. Die moderate Zufuhrmenge in dem Experiment von Park et al. (2020), welche die meisten von uns vermutlich bereits als „High Protein“ bezeichnen würden, reduzierte in den Probanden (Durchschnittsalter: 69,3 Jahre) zwar die Muskelproteinabbau-Rate, aber sie zeigte auch eine sub-optimale Stimulation der Proteinsynthese.

Natürlich gilt es hierbei zu beachten, dass:

• die Studie mit lediglich 8 Teilnehmern sehr klein ausfällt.
• es sich hierbei um Individuen handelt, die kein regelmäßiges und forderndes Training absolviert haben.
• die Ergebnisse anders ausfallen könnten, wenn die Quelle des Proteins (z.B. über Whey Protein) variiert wird.

Da lediglich der akute Effekt analysiert wurde, können wir auch nicht mit Gewissheit sagen, wie sich die Körperkomposition und/oder Kraft der Probanden in der langen Frist verändern würde. Hierzu bräuchte es entsprechende Langzeitstudien, die eine erhöhte Proteinaufnahme pro Mahlzeit – idealerweise mit einem begleitenden Kraftprogramm – untersuchen.

Nichtsdestotrotz ist die erste Arbeit, die aufzeigt, dass ältere Individuen (die ja bekanntlich anfällig für einen altersbedingten Muskelabbau a.k.a. Sarkopenie sind) von einer noch viel höheren, akuten Dosis (~0,85g/kg Körpergewicht) profitieren könnten.

Und was ist nun mit jüngeren Individuen?

In einer früheren Arbeit mit einem ähnlichen Design rekrutierten Kim et al. (2016) 23 junge, gesunde und nicht-trainierende Probanden, die entweder einer Trainings-Gruppe (X, n=12) oder einer Kontrollgrippe (R, n=11), die nicht trainierte, zugelost wurden (4).

Charakteristika der Studienteilnehmer. Es handelt sich um Mittelwerte ± SE. M/F = Anzahl der männlichen und weiblichen Probanden in den Studien; BMI = Body Mass Index; LBM = Fettfreie Magermasse. (Bildquelle: Kim et al., 2018)

Beide Gruppen durchliefen anschließend jeweils ein Szenario, in dem eine akute moderate Proteinzufuhr (MP, 40g Protein aus Rindfleisch) oder eine akute erhöhte Proteinzufuhr (HP, 75g Proteinfleisch aus Rind) durchgeführt wurde, so dass man die Gruppen X-MP und X-HP sowie R-MP und R-HP miteinander vergleichen konnte.

Makronährstoff-Zufuhr drei Tage vor dem Experimenttag („Run-in foods on day 1-3“) und am Experimenttag („Interventional foods of metabolic infusion study on day 4“). Jeder Proband konsumierte seine jeweiligen Interventionsnahrungsmittel basierend auf seinem Geschlecht; n= Anzahl der Probanden. X = Trainingsgruppe; R = Ruhegruppe (Kontrollgruppe); MP = Niedrige Proteinzufuhr; HP = Höhere Protein; M = männlich; F = weiblich; CHO = Kohlenhydrate. Es handelt sich um Mittelwerte ± SE. (Bildquelle: Kim et al., 2016)

Probanden, die eine erhöhte akute Proteinzufuhr erhielten, zeigten auch hier überlegenere Resultate bei der Netto-Proteinbilanz (NB) – und das sowohl in der Kontrollgruppe (R-HP), als auch in der Gruppe, die ein Workout absolviert hat (X-HP). Die höhere Proteinzufuhr führte zu einer stärkeren Reduktion des Muskelproteinabbaus (PB). Das Proteinniveau hatte bei der Stimulation der Proteinsynthese jedoch keinen signifikanten Effekt.

A.) Veränderungen der Ganzkörperprotein-Nettobilanz (NB), der Proteinsynthese-Rate (PS) und der Proteinabbau-Rate (PB) aus dem nüchternen Zustand als Reaktion auf eine Mahlzeit mit 40 g (MP) oder 70 g (HP). Nahrungsprotein mit vorherigem Widerstandstraining (X) oder zeitlich angepasster Ruhe (R).  *= Signifikant verschieden von MP innerhalb der gleichen Aktivitätsgruppe (P<0,0001). B.) Fraktionelle Muskel-Proteinsynthese-Rate (MPS; %/h) nach einer Mahlzeit, die 40g (MP) oder 70g (HP) Nahrungsprotein enthielt, mit vorherigem Widerstandstraining (X) oder zeitlich angepasster Ruhe (R). Es handelt sich um Mittelwerte (SE) angegeben. (Bildquelle: Kim et al., 2018)

Zusammenfassend lässt sich anhand dieser Resultate sagen, dass jüngere Individuen hauptsächlich von einer Reduktion der Proteinabbau-Rate profitieren, während ältere Personen sowohl von einer Reduktion der Proteinabbau-Rate, als auch einer stärkeren Simulation der Proteinsynthese profitieren, wenn sie höhere Proteinmengen in der Mahlzeit aufnehmen.

Behalte hierbei jedoch im Hinterkopf, dass diese beiden Untersuchungen lediglich eine Momentaufnahme abbilden, uns aber nicht verraten, was langfristig passiert, wenn höhere Proteinmengen (70-75g) pro Mahlzeit verzehrt werden.

Für konkrete Aussagen und Empfehlungen braucht es ein paar hochwertige Langzeit-Studien.

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Bildquelle Titelbild: depositphotos / amixstudio