Welche Effekte zeigt beta- Hydroxymethylbutyrat auf die Leistungsfähigkeit im Sport?

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1 Zentrum für medizinische Spezialisierungen Welche Effekte zeigt beta- Hydroxymethylbutyrat auf die Leistungsfähigkeit im Sport? im Universitätslehrgang Ernährung und Sport eingereicht von Mariella Schmid, MSc Krems, am

2 Einleitung Beta- Hydroxymethylbutyrat (β- HMB) ist ein Metabolit der essentiellen verzweigtkettigen Aminosäure Leucin. Das Journal of International Society of Sports Nutrition (JISSN) 1 beschreibt im Jahr 2013 die Metabolisierung von HMB wie folgt: Aus der Aminosäure Leucin wird KIC (α- keto- isocaproate) gebildet und zwar mit Hilfe des Enzyms BCAAT (branched chain amino acid transferase). In weiterer Folge wird KIC entweder in Isovaleryl-CoA weiter metabolisiert oder zu 5% in HMB. Das hat zur Folge, dass eine Menge von 3g HMB, welche in Studien positive Effekte auf die Leistungsfähigkeit zeigt, fast ausschließlich in Form von Supplementen erreicht werden kann. Noch unzureichend erforscht ist die Frage, wie HMB wirkt: Als physiologische Mechanismen hinter den ergogenen Effekten werden die Stimulation der Muskelproteinsynthese und Abschwächung der Muskeldegeneration diskutiert. Es wurde unter anderem die Hypothese 1 aufgestellt, dass HMB mtor stimuliert, ein Enzym, welches für die Proteinsynthese verantwortlich ist. Weiters wird vermutet, dass HMB einen Einfluss auf Wachstumsfaktoren (GH und IGF-1, Growth hormone und insulin-like growth factor 1) haben könnte, welche die Proteinsynthese stimulieren. Durch Abschwächung der Apoptose (programmierter Zelltod) zeigte HMB außerdem eine verlangsamende Wirkung auf den Muskelabbau in katabolen Stoffwechsellagen. Die Effekte einer Supplementierung mit β- HMB auf die sportliche Leistungsfähigkeit wurden erstmals im Jahr 1996 von Nissen et al beschrieben 1. Seitdem wurden Studien über eine Dauer von meist 3-7 Wochen, durchgeführt, sowie Studien, welche die Effekte einer Supplementierung sowohl auf trainierte, als auch auf untrainierte Probanden untersuchten.

3 Aktuelle Studienlage Im Folgenden werden 4 aktuelle Studien und deren wesentliche Ergebnisse beschrieben. Wilson J et al veröffentlichten im Jahr 2014 eine randomisierte, placebo-kontrollierte doppelblind Interventionsstudie 3, welche Effekte einer HMB- FA (β-hydroxy- β- Methylbutyrate free acid) Supplementierung auf die Muskelentwicklung, Körperzusammensetzung und Kraftentwicklung bei 20 Kraftsportlern untersuchte. Über die Dauer der Studie wurde ein periodisiertes 3- phasiges Trainingsprogramm vorgegeben. Die Teilnehmer bekamen 12 Wochen lang entweder 3g HMB- FA pro Tag oder Placebo- Präparate. Die erste Einnahme (1g) erfolgte 30 Minuten vor dem Training. Wilson J et al konnten bei dieser Studie signifikante Unterschiede zwischen den beiden Teilnehmergruppen feststellen: Die gesamte Kraftzunahme, der Umfang der Muskeln, sowie die sogenannte Vertical Jump Power waren bei der Versuchsgruppe signifikant erhöht. In der 2. Phase der Studie erfolgte eine höhere Kraftabnahme bei der Placebo- Gruppe im Vergleich zur HMB- FA- Gruppe. Bei der Körperzusammensetzung konnten signifikante Unterschiede in der LBM (Lean Body Mass) beobachtet werden, die bei der HMB- FA- Gruppe stärker anstieg. Außerdem wurde eine höhere Abnahme von Körperfett in der HMB- FA- Gruppe gemessen. Eine weitere randomisierte, doppelblind und placebo-kontrollierte Studie² wurde 2015 von Ferreira H et al veröffentlicht: 20 Elite- Kanuten wurden 12 Wochen lang beobachtet, wobei eine Gruppe ein Placebo- Präparat erhielt und die andere Gruppe 37,5mg CaHMB (Calcium β-hydroxy-β-methybutyrat) pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag. Die Präparate wurden auf 3 Einnahmen pro Tag aufgeteilt. Das Training bestand aus 6 Stunden Krafttraining und 10 Stunden Sportart-spezifischem Sprinttraining pro Woche. Es wurden weiters monatlich spezifische Maximum-Sprint-Tests durchgeführt.

4 Die Studienergebnisse zeigten einen signifikanten Unterschied in der Peak Force (Kraftspitze, die höchste Kraft, die erreicht werden konnte), welche in der Versuchsgruppe höher anstieg, als in der Placebo- Gruppe. Weiters wird die Supplementierung mit einem Anstieg der LBM und Kraftzuwachs in Zusammenhang gebracht. Das British Journal of Nutrition veröffentlichte im Jahr 2013 eine randomisierte Studie von Wilson J et al 4, in der 20 gut trainierte Kraftsportler im Alter von Jahren teilnahmen. Es wurde sowohl ihre Kraftentwicklung beobachtet, als auch die Auswirkungen der HMB- FA- Supplementierung auf die körperliche und mentale Regeneration. Je schneller der Prozess der Wiederherstellung, desto kürzer die Regenerationszeit und desto eher kann ein neuer Trainingsreiz gesetzt werden. Die Teilnehmer wurden in eine Versuchs- und in eine Placebogruppe geteilt, wobei die aktive Gruppe 3g HMB- FA täglich erhielt. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten eine signifikante Änderung der Serum CK (Kreatinkinase, ein Marker für die Schädigung der Muskelzellmembran), welches in der Placebo- Gruppe stärker anstieg als in der HMB- FA- Gruppe. Weiters zeigte die HMB- FA- Supplementierung eine raschere Regeneration nach dem Training, was anhand des von Laurent et al entwickelten PRS (perceived recovery scale) Score ermittelt wurde. Im Jahr 2013 wurde von Stout J R et al eine randomisierte, placebo-kontrollierte doppel-blind Studie 5 veröffentlicht, in der über 24 Wochen lang der Effekt einer CaHMB- Supplementierung (3g) auf nicht trainierende und trainierende Männer und Frauen im Alter von 65 Jahren und mehr, beobachtet wurde. In Phase 1 der Studie trainierten beide Gruppen nicht. In Phase 2 absolvierten die Teilnehmer beider Gruppen an 3 Tagen pro Woche Krafttraining. Die Studienergebnisse zeigten einen signifikanten Unterschied in der Zunahme von LBM und Bein- LM, sowie eine Zunahme an Muskelkraft in der HMB- Gruppe in Phase 1 der Studie. In Phase 2 wurde zusätzliches Krafttraining mehrmals pro

5 Woche durchgeführt, welches in beiden Gruppen zu einer Erhöhung der Muskelmasse und Kraft und zu einer Abnahme von Fettmasse führte. Die Beinstreckung verbesserte sich signifikant in der HMB- Gruppe und zeigte keine Änderung in der Placebo- Gruppe. Die Zeit des get up and go Tests (GUG- Test) verbesserte sich bereits nach der ersten Hälfte der Studie bei der Versuchsgruppe und zeigte am Ende in beiden Gruppen eine Verbesserung. Bei diesem Test wurde jene Zeit gemessen, die die Probanden benötigten, um ohne Hände von ihrem Sessel aufzustehen, 3 Meter geradeaus zu gehen, umzudrehen und wieder zurück zu gehen und sich hinzusetzen. Im Handel erhältliche HMB- Präparate Aktuell können HMB- Präparate, vorwiegend in Form von CaHMB, sowohl im Internet, als auch vereinzelt in Sportnahrungs- Geschäften erworben werden. Der Onlinemarkt macht den weitaus größeren Anteil aus und bietet dem Konsument HMB in Kapsel-, Pulver- und Tablettenform an. Die Preise variieren stark, 100g HMB- Pulver kosten zwischen 20 und 40 Euro, wobei zu beachten ist, dass diese Onlineshops keine Qualitätssiegel aufweisen. Die Firma My Protein zeigte qualitätsgeprüfte Produkte mit Verzehrsempfehlungen, welche mit den in Studien getesteten Mengen von 3g pro Tag übereinstimmen. Die Dosierungsempfehlungen anderer Produktanbieter übersteigen diese Menge meist um das 3-4fache. In Österreich sind HMB- Präparate auch vereinzelt in Apotheken erhältlich. Das Potenzial der Verunreinigung ist noch unklar. Die Kölnerliste führt zur Zeit noch keine HMB- Präparate in ihrer Produktdatenbank.

6 Zusammenfassung Das im Jahr 2013 zusammengefasste Positionspapier der ISSN 1 zu Anwendung und Dosierung von HMB ist kongruent mit den Ergebnissen aktueller Studien. Sowohl CaHMB, als auch HMB- FA können die Regeneration nach dem Training beschleunigen, in dem es die durch Belastung hervorgerufenen Schäden an der Muskulatur abschwächt und die Proteinsynthese beschleunigt. Durch die verkürzte Regenerationszeit kann früher ein neuer Belastungsreiz gesetzt werden. Eine Supplementierung mit HMB in einer Dosierung von 3g pro Tag, aufgeteilt auf drei Einnahmen, führt bei trainierten und untrainierten Personen zu einer erhöhten Kraftentwicklung, einer Steigerung der LBM und einer Abnahme von Körperfett. Diese positiven Zusammenhänge konnten sowohl im Bereich des Kraftsports, als auch im Ausdauersport beobachtet werden. Auch bei älteren Menschen zeigte die Einnahme von CaHMB eine Zunahme an LBM, Kraft und Beweglichkeit. Die Wirkung von HMB ist dosisabhängig 1 und nach heutigem Stand der Wissenschaft zeigen 3g HMB pro Tag über einen längeren Zeitraum konsumiert, keine Nebenwirkungen. Der Konsum ist sowohl für junge, als auch für ältere Personen, ungefährlich.

7 Literaturverzeichnis 1. Wilson J M, Fitschen P J, Campbell B, Wilson G J, Zanchi N, Taylor L, Wilborn C, Kalman D S, Stout J R, Hoffman J R, Ziegenfuss T N, Lopez H L, Kreider R B, Smith-Ryan A, Antonio J. International Society of Sports Nutrition Position Stand: beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (HMB). Journal of the International Society of Sports Nutrition 2013, 10:6 2. Ferreira H R, Gill P, Fernandes Filho J, Fernandes L C. Effects of 12- weeks of Supplementierung with β- Hydroxy- β- Methylbutrate- Ca (HMB- Ca) on Athletic Performance. Official Research Journal of the American Society of Exercise Physiologists (2015), ISSN Wilson J M, Lowery R P, Joy J M, Andersen J C, Wilson S M C, Stout J R, Duncan N, Fuller J C, Baier S M, Naimo M A, Rathmacher J. The effects of 12 weeks of beta- hydroxy- beta- methylbutyrate free acid Supplementierung on muscle mass, strength, and power in resistance- trained individuals: a randomized, double-blind, placebo- controlled study. Eur J Appl Physiol (2014) 114: Wilson J M, Lowery R P, Joy J M, Walters J A, Baier S M, Fuller J C, Stout J R, Norton L E, Sikorski E M, Wilson S M, Duncan N, Zanchi N E, Rathmacher J. β-hydroxy-β-methylbutyrate free acid reduces markers of exercise-induced muscle damage and improves recovery in resistance-trained men. British Journal of Nutrition (2013), 110, Stout J R, Smith-Ryan A, Fukuda D H, Kendall K L, Moon J R, Hoffman J R, Wilson J M, Oliver J S, Mustad V A. Effect of calcium β-hydroxy-βmethylbutyrat (CaHMB) with and without resistance training in men and women 65+ yrs: A randomized, double-blind pilot trial. Experimental Gerontology 48 (2013),

8 Dokumentation der Literaturrecherche Methodik: In der wissenschaftlichen Online- Datenbanken PUBMED wurde mit Hilfe der folgenden Schlagwörter nach aktueller englischsprachiger Literatur recherchiert: HMB effects, HMB effects on performance, HMB supplementation muscle. Hits bei Schlagwörtern: HMB effects - 5 Treffer, davon 3 zum Thema sportliche Leistungsfähigkeit HMB effects on performance - 5 Treffer, davon 2 von HMB effects, 1 mit Themenverfehlung (HMB stand für Handled Medicine Ball), 1 ohne Bezug zu Sport HMB supplementation muscle - 3 Treffer (2 von Stichwort HMB effects ) Einschlusskriterien der systematischen Literaturrecherche: Studiendesign: es wurden nur RCTs (randomized controlled trial), randomisierte, placebo-kontrollierte, doppel-blind Studien, berücksichtigt ausschließlichn Humanstudie (Studien mit Mäusen etc. wurden ausgeschlossen) mit hoher Anzahl an Studienteilnehmern Zeitraum: es handelt sich um Studien ab dem Jahr 2013 Alle Studien, welche die oben genannten Einschlusskriterien aufwiesen, wurden gelesen, analysiert und relevante Ergebnisse im vorliegenden Review zusammengefasst. Wichtig war, sowohl Studien zu Kraftsportarten, als auch zu Ausdauersportarten zu inkludieren, sowie Studien zu recherchieren, welche sowohl bei mäßig trainierten, als auch bei sehr gut trainierten Sportlern durchgeführt wurden. Weiters wurde auch eine Studie inkludiert, welche die Leistungsfähigkeit älterer Personen nach der Einnahme von HMB untersuchte. Zum Verständnis allgemein gültiger biochemischer Stoffwechselvorgänge wurde gebundene Basisliteratur verwendet.