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Pilotprojekt zum Einfluss von Kreatin-Pyruvat-Supplementierung auf die Kraftausdauer- leistungsfähigkeit und spezifische Immunparameter

Authors:
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BISp-Jahrbuch – Forschungsförderung 2007/08
Pilotprojekt zum Einuss von
Kreatin-Pyruvat-Supplementierung auf die Kraftausdauer-
leistungsfähigkeit und spezische Immunparameter
Martin Schönfelder (Projektleiter)
Technische Universität München, Lehrstuhl für Sport und Gesundheitsförderung
Einleitung
Das Nahrungsergänzungsmittel Kreatin erfreut sich im letzten Jahrzehnt zuneh-
mender Popularität sowohl im Freizeit- als auch im Leistungssport. Dies liegt darin
begründet, dass dieser Substanz ein potenziell „ergogener“ Effekt zugeschrieben
wird. Zwar sind viele dieser Effekte in den vergangen Jahren ansatzweise unter-
sucht worden, aber durch die derzeit zunehmende und unübersichtliche Anzahl
von Einzel- und Kombinationspräparaten sind die positiven Effekte nicht immer ein-
deutig zu erklären. Die chemische Darreichungsform von Kreatin ist einerseits in
reiner Form, aber auch als Kreatin-Monohydrat und Kreatin-Citrat möglich. Diese
Substanzen sind hinreichend erforscht und haben gezeigt, dass sie, besonders in
Kraftsportarten, positive Effekte erwarten lassen. Wobei zu erwähnen ist, dass die
Supplementierung teilweise mit einer unerwünschten Gewichtszunahme verbunden
sein kann und somit für gewichtsrelevante Sportarten ungeeignet erscheint. Seit
kurzem ist eine neue Verbindung, das Kreatin-Pyruvat, auf dem Markt. Diesem wird
im Gegensatz zu den bisherigen Kreatin-Supplementen eine positiv „ergogene“ Wir-
kung im Bereich der (Kraft)Ausdauersportarten zugeschrieben. Aufgrund des nicht
unerheblichen Konsumverhaltens der Sportler ist es dringend erforderlich diese
Substanzen auf ihr Wirkspektrum hin zu untersuchen. Zumal sehr viele kontroverse
Forschungsergebnisse zu diesem Thema existieren.
Zielstellung der Studie
Basierend auf bestehenden Untersuchungen zu Kreatin ist auch für Kreatin-Pyruvat
ein positiver Effekt zu erwarten, wobei aber auch hier mit sogenannten „Non-Respon-
dern“ zu rechnen ist. Ziel der vorgelegten Pilotstudie soll sein, zunächst anhand von
Kraftausdauertests auf dem Fahrradergometer eine potentielle Leistungssteigerung
nachzuweisen. Darüber hinaus soll mit immunologischen Techniken versucht werden,
mögliche gesundheitsrelevante Auswirkungen auf das Immunsystem nachzuweisen.
Die Begründung für die immunologischen Untersuchungen liegt darin, dass sportliche
Aktivität modulierend auf die Zytokinkonzentrationen im Blutplasma (wie z. B. Inter-
leukin-6 und 10) einwirken kann. Die Gabe von Kreatin-Pyruvat lässt den Schluss zu,
dass sowohl metabolische als auch funktionelle Veränderung zu erwarten sind, die
sich möglicherweise in bestimmten Zytokinmustern widerspiegeln.
Ziel der Studie war es, 30 männliche Probanden im Verlauf einer siebenwöchigen Kre-
atin-Pyruvat-Supplementierung leistungsphysiologisch und immunologisch zu unter-
suchen. Neben leistungsdiagnostischen Untersuchungen kamen weitere Methoden
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Pilotprojekt zum Einuss ...
zum Einsatz: Antropometrische Datenerhebung, psychologische Untersuchungen
durch Selbsteinschätzung; Erfassung von Ernährungsgewohnheiten; Hämatolo-
gische Parameter; Phagozytoseassay; Zellzyklusanalysen der Leukozyten; Analyse
von Interleukinen (IL-6/-10), Cortisol und ausgewählte klinische Parameter:
Methode
Interventionsübersicht
Für diese Pilotstudie konnten 30 freiwillige männliche Sportler (vorrangig ambitio-
nierte Radsportler und Triathleten) rekrutiert werden, wovon die Daten von 28 nahe-
zu vollständig ausgewertet werden konnten. Die Probanden wurden randomisiert
in vier Gruppen eingeteilt: Kontrollgruppe PP (nur Placebo), Kreatingruppe KK (nur
Kreatin-Pyruvat) und zwei Crossover-Gruppen KP und PK (Kreatin-Pyruvat/Place-
bo und Plecebo/Kreatinpyruvat). Alle Probanden erhielten während der Baseline-
Untersuchungen ein Placebopräparat über eine 7-tägige „wash in“ Periode. Zu den
Untersuchungen (BL) zählten: Laktatstufentest (LD) am Fahrradergometer, circadi-
ane Blutuntersuchungen ohne Belastung und eine circadiane Blutuntersuchung im
Kontext mit einer Schwellenbelastung von 120 Min. Dauer (Time Trial = TT). Alle
Probanden durchliefen im Anschluss zwei Trainingsperioden mit jeweils 3 Wochen
Dauer. In der jeweils letzten Woche einer jeden Trainingsperiode erfolgten Retests
der LD und des TT inkl. Blutuntersuchungen. Jeder Proband war angehalten, über
den gesamten Zeitraum regelmäßig durch Selbstdokumentation die Bendlichkeit
(WKF, nach Kleinert), Ernährungsprotokolle (Freiburger Ernährungsbogen) und
Trainingsprotokolle zu führen. Alle Trainingseinheiten sollten hierbei zusätzlich mit
Hilfe eines Herzfrequenzmessers (Polar, S625X) aufgezeichnet werden. Die täg-
liche Supplementierung erfolgte mit zweimal 3g eines avorisierten Kreatinpyruvat-
Präparats bzw. mit einem geschmacksäquivalenten Placebo (Maltodextrin).
Probandengut
Nach der randomisierten Einteilung setzten sich die Probandengruppen wie folgt
zusammen: Kreatin-Kreatingruppe (77,0 ± 7,0 kg; 35,5 ± 11,1 Jahre; KK); Place-
bo-Placebogruppe (82,1 ± 3,5 kg; 36,5 ± 11,3 Jahre; PP); Kreatin-Placebogruppe
(72,4 ± 4,2 kg; 31,3 ± 7,6 Jahre; KP) und Placebo-Kreatingruppe (81,3 ± 9,7 kg;
30,7 ± 8,6 Jahre; PK). Die statistische Prüfung ergab keine signikanten Gruppen-
unterschiede bez. Gewicht und Alter. Es erfolgten eine regelmäßige Gewichtskon-
trolle und eine Bestimmung des Körperfettgehalts (Nahinfrarotmessung, Futrex).
Blutabnahme und Probenaufbereitung
Aus allen Blutproben wurden die folgen Parameter bestimmt: Differenzialblutbild
(ACTdiff, Beckman Coulter), Duchußzytometrie: Phagozytoseassay (Orpegen)
und Zellzyklusanalyse (CellTestPlus, BD), Interleukin 6 und 10 (Cytometric Bead
Array Human Th1/Th2 Cytokine Kit II, Fa. BD); Plasmacortisol (ELISA; Fa. DRG);
kolorimetrische Bestimmung von Kreatinkinase, Kreatinin, Glucose, Laktat-Dehy-
drogenase, Triglyzeride und Harnstoff (Fa. Diaglobal).
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Auswertung der Ernährungsbögen
Die mit dem Freiburger Ernährungsbogen erhobenen Daten durch Selbstdokumen-
tation wurden mit der Prodi Expert Software bez. der Gesamtenergie-/Wasserauf-
nahme ausgewertet.
Auswertung der Bendlichkeitsbögen
Die Bendlichkeitsmessungen erfolgten über das EDV-gestützte Erfassungssystem
„Moodmeter“ (Itempool basierend auf der WKV-Liste nach Kleinert & Liesenfeld,
2001).
Ergebnisse und Diskussion
Im Rahmen der vorliegenden Pilotstudie konnte weder eine eindeutige Zunahme
des Köpergewichts noch der fettfreien Köpermasse durch die Kreatinbehandlung
gezeigt werden. Dies liegt vermutlich im Studiendesign begründet, denn durch das
Low-Dose-Regime konnte gewährleistet werden, dass die Probanden aufgrund
einer möglichen Gewichtszunahme nicht auf die Supplementierung zurück schlie-
ßen konnten. Ausreißerwerte konnten über die dokumentierten Ernährungsgewohn-
heiten (erhöhte Energiezufuhr) erklärt werden.
Mit Hilfe der psychologischen Fragebögen konnte das Empnden der Probanden
sehr gut erfasst werden. Es stellte sich heraus, dass aus der Gruppe PK vermut-
lich einige Probanden einen möglichen nichterkennbaren Infekt zu Beginn der Stu-
die aufwiesen. Ihre Bendlichkeit verbesserte sich über den Interventionszeitraum,
wobei aber diese Verbesserung nicht eindeutig mit einer Kreatin-Supplementierung
korrelierte. Lediglich im Bereich der „Aktiviertheit“ und „Gesundheit“ konnte eine
Tendenz zur Verbesserung durch eine Kreatinsupplementierung gezeigt werden.
Dieser Aspekt müsste aber mit weiteren Untersuchungen gestützt werden. Letzt-
lich zeigte sich, dass die Selbsteinschätzung einen repräsentativen Parameter dar-
stellt.
Durch die Interventionsstudie haben alle Probanden eine Phagozytose-Steigerung
der Granulozyten und Monozyten erfahren. Dies liegt vermutlich darin begründet,
dass körperliche Aktivität bis zu einem bestimmten Maß die immunologische Lei-
stung fördern kann. In der direkten Post-Belastungsphase war dieser Effekt aber
nicht zu zeigen, was für eine Hemmung in der akuten Phase spricht. In Abhängigkeit
der Supplementation kann lediglich für den Zeitpunkt „3h Post“ in den Gruppen KP
und KK eine signikante Erhöhung gezeigt werden. Da dies aber Einzelfälle dar-
stellten, kann die Hypothese einer verbesserten Phagozytoseleistung nicht eindeu-
tig bejaht oder verneint werden.
Die Differenzialblutbildauswertungen ergaben keine interventionsspezischen Auf-
fälligkeiten. Es konnten auch keine osmotischen Effekte – gemessen am Zellvolu-
men der Erythrozyten – gezeigt werden. Es ergaben sich lediglich Korrelationen in
Bezug auf die Granulozytenanzahl und das Gesundheitsempnden bei Probanden,
die einen schlechten Gesundheitszustand dokumentierten.
Durch die massive Zellverschiebung in der Nachbelastungsphase war mit der
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gewählten Methode eine Zellzyklusanalyse nicht ohne Modikationen des Mes-
sprotokolls durchführbar. Auch eine voran geschaltete Lymphozytenisolierung erg-
ab kein zufriedenstellendes Ergebnis. Durch eine Versuchserweiterung über eine
Zellkulturanalyse mit diversen Tumorzelllinien konnte ein kurzfristiger proliferativer
Effekt durch Kreatinpyruvat nachgewiesen werden, welcher aber nach 48 bis 72 h
nicht mehr existent war.
Aufgrund der geringen Modulation der Interleukinkonzentrationen erreichten nur
sehr wenige Proben den linearen Messbereich des CBA ELISAs. Aufgrund der
hohen Ausfallrate war eine vollständige Analyse nicht möglich. Es konnte lediglich
der in der Literatur beschriebene belastungsindizierte Anstieg des IL-6 gezeigt wer-
den.
Durch die Cortisolmessungen konnten zwar die bekannten physiologischen Reak-
tionen einer Corstisolerhöhung durch Belastung gezeigt werden, wobei aber grup-
penspezische Unterschiede eher individueller Art zu sein scheinen. Zudem konnte
hierbei wiederum die Außenseiterrolle der Gruppe PK mit den höchsten Cortisol-
werten bestätigt werden, was sich auch in der schon beschriebenen hohen Granu-
lozytenanzahl widerspiegelt.
Bezogen auf die klinischen Parameter Kreatinin, Kreatinkinase, Laktatdehydroge-
nase, Harnstoff, Triglyceride und Glucose konnte in der Summe gezeigt werden,
dass die gemessenen Gruppeneffekte zum Großteil durch die Belastung selbst und
durch interindividuelle Unterschiede bedingt sind. Somit lässt sich hier kein eindeu-
tiger Effekt auf die Kreatinpyruvat-Supplementierung zurückführen.
Einzig die maximale Endbelastung im Stufentest zeigt eine leichte signikante Erhö-
hung der Leistung in der KK- bzw. KP-Gruppe. Dieses Ergebnis geht einher mit
der Literatur die belegt, dass eine Kreatinsupplementierung eher im hochintensiven
Kraftbereich einen positiven Effekt zeigt.
Schlussfolgerung
Die vorliegende Studie hat gezeigt, dass die Supplementierung mit relativ niedrigen
Kreatin-Pyruvatdosen keine einheitlichen Effekte in Bezug auf die gemessenen physi-
ologischen, immunologischen, anthropometrischen und psychologischen Parameter im
Kontext einer Schwellenbelastung hervorruft. Lediglich die Parameter der Maximallei-
stung, Beweglichkeit und das Gesundheitsempnden zeigen eine leichte positive Ten-
denz. Dieser Befund, dass eine Kreatinsupplementierung im gesunden Körper keine
physiologische Relevanz zeigt, ist vermutlich bedingt durch die niedrige Kreatinmenge,
die verabreicht wurde. Es wäre denkbar, dass ein Interventionsschema mit Kreatin-
Loading und –Erhaltungsphase einen deutlicheren Effekt zeigt. Hierbei besteht aber die
Gefahr, dass der Doppelblind-Ansatz des Versuchsdesigns verloren geht, wenn u. U. ein
Proband durch die Behandlung eine rasche und unphysiologische Gewichtszunahme
erfährt. Die Studie hat zudem gezeigt, dass die psychoneuroendokrine Auswertung mit-
tels Selbsteinschätzung eine große Hilfe bei der Interpretation physiologischer Vorgänge
sein kann und somit deren Verwendung mehr als angebracht ist.
Aufgrund der noch offenen Fragen sind weitere Untersuchungen bzw. Projekte ange-
messen und auch empfehlenswert: wie z. B. die Analyse der Interleukinmuster mit
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sensitiven ELISAs oder mittels HLPC zur Evaluierung möglicher Gruppeneffekte;
eine Zellkulturanalyse zur Wirkungsweise von Kreatin und dessen Vorstufen wie
Guanidinoacetat auf das Zellwachstum oder die Entwicklung eines einfachen Test-
systems zum Nachweis einer Kreatinsuppelmentierung in einem möglichen Kon-
text zur Dopinganalyse. Aufgrund der geringen Supplementationsmenge an Kreatin
könnten auch sensitivere Methoden wie die realtime PCR herangezogen werden,
um mögliche Modulationen in der Genexpression wie z. B. des Kreatintransporters
oder Enzyme der körpereigenen Kreatinsynthese sichtbar zu machen.
Literatur
Hildebrandt,, C., Meixner, H., Oberhoffer, R. & Schönfelder, M. The Effects of a
seven week creatine-pyruvate supplementation on endurance performance and
parameters of the immune system. 8th World Congress of Performance Analysis
of Sport, ed. by P. O‘Donoghue & A. Hökelmann, International Council of Sports
Science and Physical Education, Magdeburg 2008, p. 166.
Schönfelder, M. (2007). Nutritional Supplements - Creatine (Review). In
H. Sarikaya, C. Peters, T. Schulz, M. Schönfelder & H. Michna (Eds.), Congress
Manual Biomedical side effects of Doping (pp. 154-185). Starnberg: Uni-Druck
OHG Starnberg.
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Aufgrund der geringen Supplementationsmenge an Kreatin könnten auch sensitivere Methoden wie die realtime PCR herangezogen werden, um mögliche Modulationen in der Genexpression wie z. B. des Kreatintransporters oder Enzyme der körpereigenen Kreatinsynthese sichtbar zu machen
  • C Meixner
  • H Oberhoffer
  • R Schönfelder
eine Zellkulturanalyse zur Wirkungsweise von Kreatin und dessen Vorstufen wie Guanidinoacetat auf das Zellwachstum oder die Entwicklung eines einfachen Testsystems zum Nachweis einer Kreatinsuppelmentierung in einem möglichen Kontext zur Dopinganalyse. Aufgrund der geringen Supplementationsmenge an Kreatin könnten auch sensitivere Methoden wie die realtime PCR herangezogen werden, um mögliche Modulationen in der Genexpression wie z. B. des Kreatintransporters oder Enzyme der körpereigenen Kreatinsynthese sichtbar zu machen. Literatur Hildebrandt,, C., Meixner, H., Oberhoffer, R. & Schönfelder, M. The Effects of a seven week creatine-pyruvate supplementation on endurance performance and parameters of the immune system. 8th World Congress of Performance Analysis of Sport, ed. by P. O'Donoghue & A. Hökelmann, International Council of Sports Science and Physical Education, Magdeburg 2008, p. 166.
Nutritional Supplements -Creatine (Review)
  • M Schönfelder
Schönfelder, M. (2007). Nutritional Supplements -Creatine (Review). In H. Sarikaya, C. Peters, T. Schulz, M. Schönfelder & H. Michna (Eds.), Congress Manual Biomedical side effects of Doping (pp. 154-185). Starnberg: Uni-Druck OHG Starnberg.