Biochemische und physiologische Grundlagen |
Biosynthese und Transportmechanismen
Biologische und chemische Struktur
Kreatin ist eine körpereigene Guanidinverbindung, die sowohl durch endogene Synthese (körpereigener Aufbau) als auch durch Aufnahme proteinreicher Nahrung (Fisch, Fleisch) aufgenommen wird. Die Synthese von Kreatin basiert auf den Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin. Die Transamidase Amidinotransferase überführt L-Arginin und Glycin in Guanidinacetat, ein Intermediärprodukt. Nach Methylierung durch Methionin und dem katalsierenden Enzym Guanidinoacetat- Methyltransferase (GAMT) entsteht Kreatin (Abb. 1 und 2) (GUTHMILLER, P./U.A. 1994. In: REILICH, P/ WALTER, M.C. 2001).
Synthese
Kreatin wird vorwiegend in der Leber und den Nieren aufgebaut. Die Leber ist ein zentrales Speicherorgan für die mit der Nahrung aufgenommenen Kohlenhydrate in Form der Glukose.
Die Biosynthese von Kreatin vollzieht sich beim Menschen in Leber, proximalen Nierentubuli, Gehirn, Pankreas und Milz. Im ersten, reversiblen Schritt katalysiert eine Transaminidase die Übertragung der Guanidinogruppe von Arginin auf Glycin. Im zweiten, irreversiblen Schritt wird das entstandene Guanidinoacetat unter Katalyse einer Transmethylase zu Kreatin methyliert. Als CH3-Gruppendonator dient S-Adenosylmethionin. Da die Guanidinoacetat-Transmethylase in den Muskelfasern nicht nachweisbar ist, wird die Kreatinkonzentration im Skelettmuskel durch die Aufnahme von Kreatin aus dem Blut bestimmt. Durch Transphosphorylierung kann im Muskel Kreatin in Kreatinphosphat umgewandelt werden. Bei dieser von der Kreatinkinase katalysierten Reaktion geht ATP in ADP über.
Aufnahme in Zellen
Kreatin wird mittels eines natriumabhängigen Transporters (30) in die Nerven und Muskelzellen aufgenommen. Es werden zwei Isoformen des Kreatintransporters vermutet (55 und 70 kDA). Diese beiden Isoformen werden im ZNS, Herz und Skelettmuskel ausgeschüttet. Die Aktivität des Transporters wird durch Insulin erhöht. Die exogene Zufuhr von Kreatin (Supplementation) erniedrigt die Aktivität des Transporters jedoch. Die im Tierexperiment nachgewiesene Downregulation des Transporters wurde nur bei sehr hoher exogener Dosierung beobachtet. Orale Applikationen von 10 g/Tag über einen Zeitraum von 8 Wochen zeigten diesen Effekt nicht (21).
Zufuhr
Es werden 1 ? 2 g Kreatin durch die körpereigene Synthese gebildet. Der restliche Tagesbedarf von 2 ? 5 g Kreatin muss über die Nahrung aufgenommen werden (essentiell). Kreatin ist hauptsächlich in tierischen Produkten wie Fleisch und Fisch zu finden. Eine Ladung von 5 g Kreatin entspricht in etwa 1.1 kg rohem Fleisch - Verluste bei der Zubereitung nicht mit eingenommen. Bei der Zubereitung der Mahlzeiten durch Braten und insbesondere längeres Kochen geht ein erheblicher Teil des Kreatin verloren, was in etwa der 10- bis 15-fachen Menge der körpereigenen Synthese und der durchschnittlich mit der Nahrung zugeführten Menge entspricht.
Resorption und Ausscheidung
Die Resorption des oral zugeführten Kreatin findet direkt im Magen-Darm-Trakt statt. Im Skelettmuskel kann mit der Supplementation des Kreatin eine Speicherpoolerhöhung der Phosphokreatinspiegel und der Gesamtkreatinkonzentration erzielt werden. Der muskuläre Kreatingehalt wird bei oraler Zufuhr um maximal 30% gesteigert.
Kreatinin - das abgebaute Kreatin - wird kontinuierlich ins Blut abgegeben, in den Nieren glomerular filtriert und ausgeschieden. Die Ausscheidung des Kreatin nimmt bei oraler Substitution deutlich zu, da Kreatin zu einem geringeren Teil unverändert und zum größeren Teil nach der nicht-enzymatischen Metabolisierung zu Kreatinin ausschließlich renal über die Nieren ausgeschieden wird (siehe Nebenwirkungen). Der Abbau von Kreatinphosphat zu Kreatinin erfolgt durch Ringschluss unter Abspaltung von anorganischem Phosphat. Da die Ausscheidung proportional zur Muskelmasse erfolgt, wird Kreatinin in der Labordiagnostik als Bezugsgröße für die Ausscheidung anderer Harnbestandteile herangezogen. Erhöhte Kreatinin-Werte im Plasma sind Ausdruck von Nierenfunktionsstörungen (LÖFFLER/PETRIDES 1997). Bei Männern finden sich etwas höhere Kreatinin Werte im Serum (bis zu 1,1 mg/100 ml) als bei Frauen (bis zu 0,9 mg/100 ml) (siehe Psychrembel). Zu hohe Dosen werden vermutlich unverändert ausgeschieden.
Literatur:
DICK, Carsten: Kreatin Supplementation -Zum aktuellen Stand 2003. unveröffentlicht
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