Wissenschaftlich fundierte Sport-Supplemente: Ein Überblick über Evidenz und Sicherheit

Beta-Alanin

Beta-Alanin ist eine nicht-essentielle Aminosäure, die in der Leber produziert wird und in Lebensmitteln wie Geflügel, Fleisch und Fisch vorkommt. Es dient als Vorläufer für die Synthese von Carnosin, einem Dipeptid, welches die Pufferkapazität erhöht und so muskuläre Ermüdung verzögern kann.

Wirkmechanismus: Die Supplementierung von Beta-Alanin ist besonders vorteilhaft für die Leistungssteigerung bei anaeroben laktaziden Belastungen. Bei Belastungen mit hohen Intensitäten erfolgt die Energiebereitstellung primär über Glykogen. Bei der Glykolyse reichern sich über die Zeit Wasserstoffionen (H⁺-Ionen) an, welche mit dafür verantwortlich gemacht werden, enzymatische Vorgänge und den Ionenhaushalt zu stören bzw. zu blockieren. Im Zusammenhang mit weiteren Faktoren kommt es zur muskulären und zentralnervösen Ermüdung  (Wahl et al., 2009).

Durch die Einnahme von Beta-Alanin erhöht sich der intramuskuläre Carnosinspiegel, wodurch sich die Pufferkapazität für Wasserstoffionen verbessert und ein Absinken des pH-Wertes und damit auch der muskulären Ermüdung durch eine Azidose verzögert werden kann.

Ergogener Effekt: Um den Carnosinspiegel zu maximieren, benötigt es üblicherweise eine 4- bis 8-wöchige Loading-Phase mit 4-6 g Beta-Alanin täglich verteilt auf 4 Portionen. Für ein solches Supplementierungsschema belegen Studien eine signifikante Leistungssteigerung von Athlet*innen bei intensiven oder hochintensiven laktaziden Belastungen mit einer Dauer von 1-4 Minuten. Für den Erhalt des hohen Carnosinspiegels nach der Loading-Phase ist die Datenlage noch unzureichend. Es werden derzeit ca. 1,2 g/Tag empfohlen.

Eine Untersuchung mit plyometrischem Training bei Handballspielern zeigte, dass Athleten mit Beta-Alanin-Supplementierung eine um 10 % höhere durchschnittliche Leistung im Vergleich zur Placebo-Gruppe erzielten. Auch eine Studie bei alpinen Skisportlern zeigt eine verbesserte mittlere und maximale plyometrische Leistung nach einer Beta-Alanin-Supplementierung. Bei kurzen Sprintleistungen von weniger als 60 Sekunden konnten bislang keine signifikanten leistungssteigernden Effekte nachgewiesen werden, weshalb insbesondere bei Belastungsdauern von über 60 Sekunden von einer leistungsfördernden Wirkung ausgegangen wird. Jedoch zeigen die Studien, dass für das Training der Explosivkraft mit eventuell kürzeren Belastungen, aber mehrfacher Wiederholung eine Beta-Alanin-Supplementierung ergogen wirken kann.

Koffein

Koffein ist ein Alkaloid und eines der weitverbreitetsten und bestuntersuchten ergogenen Mittel. Es ist bekannt für seine Steigerung der Wachsamkeit und stimulierende Wirkung sowie für Leistungssteigerungen bei ausdauernden und Kraftausdauer determinierten Aktivitäten.

Wirkmechanismus: Koffein stimuliert das zentrale Nervensystem, wodurch es zu einem Gefühl der erhöhten Wachsamkeit und Konzentration kommt. Darüber hinaus kann die folgende Ausschüttung von Dopamin, Noradrenalin und Glutamat positive Auswirkungen auf die Stimmung haben. Für ausdauernde Sportarten ist besonders interessant, dass Koffein über enzymatische Wirkmechanismen die Glykolyse hemmt und die Fettoxidation für die Energiebereitstellung begünstigt.

Ergogener Effekt: Zahlreiche Studien zeigen, dass Koffein sowohl Ausdauer- als auch Kraftausdauerleistungen verbessert. Insbesondere im Laufen und Radfahren gibt es eine Reihe von Studien, welche eine Verbesserung der Time to Exhaustion oder der Leistung am Laktat Steady State zeigen.

Bei kraftdeterminierten Aktivitäten postulieren systematische Analysen und Metaanalysen ergogene Effekte auch bei Kraft- und Kraftausdauerleistungen. Nach Antonio et al. (2024) gibt es verschiedene Studie, die Verbesserungen der muskulären Leistung und der Kraftausdauer beobachteten. Für die Maximalkraft scheint es keine ergogenen Effekte zu geben.

Durch seine Wirkung auf das zentrale Nervensystem reduziert Koffein den wahrgenommenen Schmerz, was während sportlicher Betätigung in einer niedrigeren wahrgenommenen Ermüdung resultiert (Guest et al., 2021; Lowery et al., 2023; Wu et al., 2024). Indirekt kann dies durch weniger empfundene Anstrengung zu einer Motivationssteigerung führen.

Des Weiteren wirkt sich Koffein bei den meisten Menschen positiv auf die kognitiven Funktionen aus, einschließlich der Aufmerksamkeit und Wachsamkeit (Guest et al., 2021).

Für leistungssteigernde Effekte werden Koffein-Dosen von 3-6 mg/kg Körpergewicht empfohlen, welche ca. eine Stunde vor der Aktivität eingenommen werden sollten. Für positive kognitive Effekte wie verringerte Reaktionszeit, gesteigerte Schnelligkeit oder gesteigerte Gedächtnisleistung reichen niedrigere Dosen von 1-3 mg/kg Körpergewicht. Es ist zu beachten, dass im Speziellen die Mengenempfehlung für physische Leistungssteigerungen eine hohe Dosis an Koffein ist und es ebenso Schwankungen beim Ansprechverhalten auf Koffein gibt. Je nach Zubereitungsweise liegt die Menge an Koffein in 200 ml Kaffee durchschnittlich bei ca. 90 mg. 60 ml Espresso enthalten in der Regel etwas weniger Koffein, mit Durchschnittswerten von ca. 80 mg (EFSA Panel on Dietetic Products, 2015). Eine 70 kg schwere Person würde für messbare physische ergogene Effekte also in der Theorie ca. 2,5-4,5 Tassen Kaffee benötigen. Neben der großen Menge zeigt dies auch die große Range, weshalb sich unbedingt individuell mit Vorsicht an große Dosen Koffein herangetastet werden sollten und eine exakte Dosierung von bestimmten Mengen an Koffein über Kaffee oder Tee nicht möglich ist.

Kreatin

Kreatin ist ein bekanntes ergogenes Supplement, insbesondere in Kraft- und Schnellkraftsportarten, da es Leistungssteigerungen bei sehr kurzzeitigen Belastungen bewirken kann. Es kommt auch natürlich in unserem Körper vor, wird von der Leber synthetisiert und dient als Träger von energiereichen Phosphatgruppen im Muskelgewebe. Daher sind kleine Mengen Kreatin auch in Fleisch und Fischprodukten vorhanden.

Wirkmechanismus: Energiereiches Kreatinphosphat (PCr) wird vor allem in unseren Muskelzellen gespeichert. Durch die Einnahme von Kreatin werden die Kreatinspeicher in der Muskulatur sowie im Gehirn maximiert. Energiereiches PCr kann durch den Übertrag der Phosphatgruppe auf energiearmes Adenosindiphosphat (ADP) wieder energiereiches Adenosintriphosphat (ATP) zur Verfügung stellen. Diese Wirkung ist in den ersten Sekunden intensiver Belastungen relevant, da hier die Energiebereitstellung durch PCr erfolgt. Damit ist Kreatin besonders für Kraft- und Schnellkraftsportler*innen von hoher Bedeutung. Neben der Leistungssteigerung durch mehr verfügbare Energie fördert Kreatin auch die Regeneration, indem es die Muskelregeneration nach intensivem Training unterstützt. Außerdem zeigen mehrere Studien, dass regelmäßige Kreatin-Supplementierung zu einer Verringerung von Muskelkrämpfen und Muskelschäden nach dem Training führt. Des Weiteren konnten in verschiedenen Studien verringerte Inzidenzen von Muskelverspannungen, Muskelzerrungen, Muskelverletzungen, Dehydration und Hitzekrankheiten berichtet werden (Greenwood, Kreider, Greenwood, et al., 2003; Greenwood, Kreider, Melton, et al., 2003). Bei einer Übersichtsarbeit mit Nicht-Sportler*innen konnten auch zuträgliche Effekte auf die Körperzusammensetzung bei fettfreier Masse und Körperfett nachgewiesen werden.

Um einen ergogenen Effekt zu erzielen, sollte Kreatin täglich eingenommen werden. Mengen von 3-5 g sind den Studien nach ausreichend für die Maximierung der Kreatinspeicher in der Muskulatur. Sollen die Kreatinspeicher im Gehirn akut erhöht werden aufgrund von Gehirnerschütterung, sind 20-30g Kreatin notwendig. Diese sollten auf 4- bzw. 5-mal 5 g aufgeteilt werden.

Nitrate

Nitrate sind Salze und Esther der Salpetersäure und kommen natürlich in Granatapfelextrakt, grünem Blattgemüse und vor allem in Rote-Bete-Saft vor. Mit aufgenommenen Nitraten werden im Körper Nitrit-Ionen (NO2-) gebildet, aus welchen wiederum Stickstoffmonoxid (NO) entsteht. NO konnte eine gefäßerweiternde Wirkung nachgewiesen werden, weshalb es überhaupt für die Forschung für die körperliche Leistungssteigerung interessant wurde. Weitere Studien haben daraufhin ergogene Effekte für aerobe Aktivitäten und für Krafttraining festgestellt.

Wirkmechanismus: Die gefäßerweiternde Wirkung erhöht die Sauerstoffversorgung in der Skelettmuskulatur durch einen verstärkten Blutfluss. Des Weiteren deuten Studien darauf hin, dass Nitrate die Zellatmung verbessern und den Glukosetransport und/oder die Insulinverfügbarkeit erhöhen. Sie steigern die Effizienz der mitochondrialen Energieproduktion und fördern den Glukosetransport durch eine erhöhte Aktivität von Glukosetransportern (Lundberg et al., 2018). Diese Effekte sind ebenso für Sportler*innen, welche in der Höhe trainieren, interessant, um die Effekte der Hypoxie abzuschwächen.

Ergogener Effekt: Die Supplementierung von Nitraten fördert eine bessere submaximale Leistung und verringerten Sauerstoffbedarf bei ausdauernden Aktivitäten. So konnte auch gezeigt werden, dass die Sauerstoffaufnahme bei mittleren und schweren Belastungen reduziert und die Zeit bis zur Erschöpfung hinausgezögert werden kann.

Beim Krafttraining mit Hanteln war zu beobachten, dass Nitrat-Supplementierung im Vergleich zu einer Placebogruppe zu mehr Wiederholungen bis zur Erschöpfung bei einer Intensität von 60 % des 1RM führte.

Mehrere Arbeiten kommen zu dem Ergebnis, dass alle ergogenen Effekte auch für die Höhe postuliert werden können (Domínguez et al., 2017; Yu et al., 2024). Es gibt teilweise gegensätzliche Ergebnisse aus Einzelstudien, welche jedoch alle aus Studien mit simulierter Höhe stammen. Karpecka-Galka and Fraczek (2024) kommen in ihrem Review zu dem Schluss, dass alle Studien in echter Höhe auf ähnliche ergogene Effekte wie auf Normal Null hindeuten.

Für die Dosierung gibt es verschiedene Angaben, weshalb eine recht weite Range von 300-1041 mg Nitrat angegeben wird. Nitrat kann regelmäßig supplementiert werden, sollte jedoch mindestens 2-3 Stunden vor Belastung zugeführt werden. Effekte stellen sich bereits bei einmaliger Einnahme ein.

Rote-Bete-Saft enthält im Schnitt 909 mg/L Nitrat, wobei die Konzentrationen bei verschiedenen Hersteller stark variieren (Range: quasi 0-2 400 mg/L) (Wruss et al., 2015). Es gibt bereits auch Nitrat-Präparate mit kontrollierten Nitratkonzentrationen.

Proteine

Proteine/Eiweiße sind aus Aminosäuren aufgebaut und haben, egal ob im Leistungs- oder Freizeitsport, eine hohe Bedeutung bei der Ernährung, insbesondere im Kraftsport. Die Aufnahme von Proteinen bildet die Voraussetzung für ein effektives Muskelwachstum, -reparatur und -erholung, was zum einen zuträglich für den Trainingseffekt ist und zum anderen von entscheidender Bedeutung für eine kontinuierliche Leistungssteigerung und Verletzungsprävention. Essentielle Aminosäuren kann der Körper nicht selbst synthetisieren, jedoch sind sie für physiologische Prozesse und einen funktionierenden Organismus notwendig. Daher ist der Körper darauf angewiesen, dass solche essenziellen Aminosäuren über die Nahrung aufgenommen werden.

Wirkmechanismus: Proteine sind zentraler Bestandteil der Muskelproteinsynthese, dem Prozess, der im Körper Muskelgewebe repariert und neues aufbaut. Die verschiedenen Aminosäuren der Proteine, dienen als Bausteine für die Muskelfasern. Nach einer Belastung benötigt der Körper eine ausreichende Versorgung mit Aminosäuren, um belastungsbedingte Muskelschäden zu reparieren und das Muskelwachstum zu fördern. Die Muskelproteinsynthese ist jedoch ein sehr sensibler Prozess, welcher auf die Verfügbarkeit von essenziellen Aminosäuren angewiesen ist. Primär Leucin ist von hoher Relevanz, welches ebenso wie Isoleucin und Valin auch zu den verzweigtkettigen Aminosäuren (engl.: branched-chain amino acid; BCAA) gehört.

Ergogener Effekt: Krafttraining in Kombination mit einer proteinreichen Ernährungsweise erhöht im Vergleich zu einer nicht-Protein-konzentrierten Ernährungsweise die fettfreie Körpermasse und reduziert den totalen und prozentualen Körperfettanteil signifikant. Darüber hinaus kann eine Protein-Supplementierung die Muskelhypertrophie, -masse und -kraft bei kraftdeterminierten Trainings unterstützen. Doch auch für den Ausdauersport kann eine Protein-Supplementierung relevant sein, wenn auch keine direkten leistungssteigernden Effekte auftreten. Dennoch sind auch hier Effekte bei der Muskelfaserreparatur und ein reduzierter Muskelkater beobachtbar. Diese Effekte tragen zu einer schnelleren Regeneration bei. Über einen andauernden Trainingszyklus führte eine Supplementierung jedoch auch bei Ausdauersportler*innen zu einem größeren Muskelvolumen und einem verringerten Körperfett. Die beschriebenen Effekte sind in Phasen mit wenig oder ohne Training (z. B. Krankheit oder Verletzung) relevant, da hier die Muskelatrophie verzögert werden kann. Ebenso sollte in trainingsintensiven Phasen die Proteinzufuhr angepasst werden.

Eine Übersichtsarbeit hat Molkeprotein mit Sojaprotein verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass Soja in Bezug auf die Muskelanpassung, die fettfreie Körpermasse, den Antioxidantien-Status und dem oxidativen Stress gleichwertige Vorteile bietet. In Bezug auf die VO₂max oder hormonelle Reaktionen schneidet Sojaprotein im Vergleich zu Molkeprotein nicht durchweg besser ab.

Grundsätzlich sollte die Proteinzufuhr möglichst über die Ernährung gedeckt werden. Eine Supplementierung kann diese Zufuhr optimieren bzw. vereinfachen (z. B. während trainingsintensiven Phasen, Muskelaufbau, Regeneration, Rehabilitation, etc.) und ein vollständiges Aminosäureprofil ermöglichen. Supplementiert werden sollte Protein bestenfalls direkt nach der Aktivität, denn dann können die Muskeln die Aminosäuren am besten absorbieren. Die Dosierung ist individuell und abhängig von Körpergewicht, Belastungsintensität und der Proteinzufuhr über die Ernährung. Für Sportler*innen liegen die Empfehlungen bei 1,2-2,2 g/kg Körpergewicht pro Tag.