Einfluss einer Kreatin-Supplementierung auf Leistung, maximale Sauerstoffaufnahme, Atemminutenvolumen und Laktat im maximalen Belastungstest

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1 Einfluss einer Kreatin-Supplementierung auf Leistung, maximale Sauerstoffaufnahme, Atemminutenvolumen und Laktat im maximalen Belastungstest Fikenzer, S. 1, Anke, R. 1, Falz, R. 1, Tegtbur, U. 3, Thomas, M. 2, Drechsler, K. 4, Schulze, A. 1, Hoppe, St. 1, Busse, M. 1 Institut für Sportmedizin/Sportmedizinische Ambulanz der Universität Leipzig 1 (Direktor: Prof. Dr. med. M. W. Busse) Orthopädische Klinik und Poliklinik der Universität Leipzig 2 (Direktor: Prof. Dr. med. G. von Salis-Soglio) Sportmedizinisches Zentrum der Med. Hochschule Hannover 3 (Leiter: PD Dr. med. U. Tegtbur) Klinik für Kardiologie, Herzzentrum, Universität Leipzig 4 (Direktor: Prof. Dr. med. G. Schuler) Zusammenfassung Fikenzer S, Anke R, Falz R, Tegtbur U, Thomas M, Drechsler K, Schulze A, Hoppe St, Busse M. Einfluss einer Kreatin-Supplementierung auf Leitsung, maximale Sauerstoffaufnahme, Atemminutenvolumen und Laktat im maximalen Belastungstest. Klinische Sportmedizin/Clinical Sports Medicine Germany (KCS) 27 8 (3) Einleitung: Die vorliegende Arbeit überprüft den Einfluß von Kreatin während und nach Belastung. Dabei wird überprüft, inwieweit eine Kreatin-Supplementierung Einfluss auf die Leistung und die maximale Sauerstoffaufnahme hat. Dies wurde während und nach stufenförmig ansteigender Belastung untersucht. Material und Methode: 6 gesunde Männer (Alter 26,3 ± 2,3 Jahre, 78,3 ± 16,3 kg, 175 ± 1,9 cm) wurden in 2 separaten stufenförmig ansteigenden Halbliegeergometertests belastet. Nach einer siebentägigen Kur mit,25 g Kreatinmonohydrat/ Kg Körpergewicht wurde am letzten Tag der Einnahme der Wiederholungstest durchgeführt. Die Ergebnisse beziehen sich auf relative Leistung (%-1%). Ergebnisse: Kreatin Supplementierung führt zu keiner Steigerung der Leistung Kreatin Supplementierung hat keinen Einfluss auf die maximale Sauerstoffaufnahme Kreatin Supplementierung hat keinen Einfluss auf die Laktatkinetik Fazit: Kreatin Supplementierung hat in einem stufenförmigen maximalen Belastungstest keinen Einfluss. Schlüsselwörter: Studenten, körperliche Belastung, Kreatin, Supplementierung Abstract Fikenzer S, Anke R, Falz R, Tegtbur U, Thomas M, Drechsler K, Bressau K, Schulze A, Hoppe St, Busse M. Effect of creatin-supplementation exercise performance, oxygen uptake, ventilation and lactate acid in an incremental exercise test. Klinische Sportmedizin/Clinical Sports Medicine Germany (KCS) 27 8 (3) Objective: One of the most favourite substances for supplemtation in sport is creatine. In this study, the influence of creatine on exercise in a collective of students was investigated. Material and methods: 6 students (age mean=26,3 yrs, 78,3 ± 16,3 kg, 175 ± 1,9 cm) with no history of diseases of the University of Leipzig participated in the study. The participants performed 2 incremental maximum exercise tests. The first test was without intervention the second test was performed after 7 days of received,25mg/kg 4 times a day CrP. The results were analyzed from % to 1% of maximum work load using 1% intervals and during recovery after the 1 st, 3 rd and 5 th minute. Results: CrP does not increase maximum workload CrP does not increase maximum oxygen uptake CrP does not influence the kinetic of lactate acid Conclusion: CrP has no benefit in an incremental exercise ramp bicycle exercise test. Keywords: students, exercise test, creatine, supplementation Einleitung Sehr häufig kann man im Zusammenhang mit Kreatin (griech. Creas: Fleisch), dass mittlerweile zu den Top 1 der Supplemente gehört, die Wörter Turbolader oder Superbenzin lesen (Weber 1996), die zu Recht die Aufmerksamkeit des Konsumenten auf diese Substanz lenken. Weber (1996) merkt an, dass seit dem olympischen Erfolg des Sprinters Linford Christie des Jahres 1992 in Barcelona und seiner Bekanntgabe, dass Kreatin die Kraftquelle für sein Erfolg sei, dieser leistungssteigernde Wirkstoff erst populär geworden ist. Kreatin ist eine körpereigene und physiologische Substanz, welche im Jahre 1832 von dem französischem Wissenschaftler Michel Eugene Chevreul als Bestandteil der Fleischbrühe entdeckt wurde. In Form des Kreatinphosphats ist Kreatin für die Muskelkontraktion unentbehrlich und kommt in Geweben mit einem hohen 22

2 Energieumsatz vor. Im Körper wird Kreatin aus den Aminosäuren Arginin, Glycin, und der essenziellen Aminosäure Methionin in der Leber, Bauchspeicheldrüse und Niere synthetisiert. Von dort gelangt Kreatin mit einem natriumabhängigen Transporter in die Muskelzelle. Die Aktivität des Kreatintransporters wird durch Insulin verstärkt (Weineck, 24). Durch spezifische Diffusionsvorgänge dringt Kreatin in der Muskelzelle in die Mitochondrien, wo über die oxidative Phosphorylierung das energiereiche Kreatinphosphat entsteht. Zwischen dem Zytosol und den Mitochondrien findet ständig ein Austausch des Kreatins statt. Dieser Austausch wird auch Phospho-Kreatin-Shuttle genannt, welcher den Gradienten zwischen Adenosintriphosphat (ATP) und Adenosindiphosphat (ADP) in der Muskelzelle vermindert (Neumann, 27). Eine Leistungssteigerung die Kreatinaufnahme ist nach Casey et al. (1999) bei maximaler Muskelbeanspruchung eindeutig. Auf dieser Tatsache beruhend, muss betont werden, dass die unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Sportarten (Fußball, Basketball, Volleyball, Eishockey, Leichtathletik, Kraftsport, Gerätturnen etc.) bei einer Supplementierung mit Kreatin zu berücksichtigen sind, so haben Kraftsportarten eine andere Anforderung als Ausdauersportarten. Positive Effekte auf die alakatzide Leistungsfähigkeit bei Ausdauersportarten kann durch eine Kreatinaufnahme anhand der Literatur angenommen werden. Eine Supplementation mit Kreatin soll andererseits nach Engelhardt et al. (1998) keinen Einfluss auf die Herz- Kreislaufregulation, die Sauerstoffaufnahme, die Kreatinkinase und die Serumharnstofkonzentration besitzen. Andere Autoren beschrieben Kreatin bedingte Krämpfe während Belastung, diese traten vorrangig in der Wadenmuskulatur auf (Wallimann et al. (1997)). Ein Muskelkrampf infolge einer Kreatinsupplemtentierung kann somit einen Zeitverlust oder sogar das Ende eines Wettkampfes bedeuten (Schek, 2). Tabelle 1 stellt eine kleine Übersicht diverser Studien dar. Es bleiben trotz vieler Studien Fragen zur Wirksamkeit von Kreatin offen bzw. sind noch nicht endgültig geklärt. Dies gilt gerade im Hinblick auf maximale Leistung aber auch die maximale Sauerstoffaufnahme im Ergometertest. Tab.1: Überblick von verschiedenen Studien mit Kreatinsupplementierung Name Art der Studie Suppl.-menge Ergebnis Javierre Redondo Peyreburne 12 Sportler, vor und nach Supplementierung 15 m Lauf 9 Probanden erhielten in Tagen Kreatin Glucose Mischung, oder reine Glucose, Laufstrecke 6 m 14 Elite-Schwimmer im Sprint über 1 Yards (91,44 m) 25 g Cr. H2O oder Placebo Belastung vor und nach 5 tägiger Kreatingabe, ( 9 g Cr. H2O + Maltrodextrin + 4,5 g Glucose pro Tag), oder Placebo ( 18 g Glucose pro Tag) Keine Beeinflussung der Leistung, Kreatin führte zur Erhöhung der Kreatinkonz. im Plasma 5 x 5 g Cr. H2O täglich Zeitmessungen ergaben keine Unterschiede in den einzelnen Zeitabschnitten, noch über gesamte Strecke Keine Unterscheide des ph Wertes, Laktatkonz., sowie NH4+ - Konz.- keine Verbesserung der Zeit feststellbar Methodik Untersuchungsgruppe: Die Untersuchungsgruppe bestand aus 6 erwachsenen Männern. Die Personen waren dabei im Alter von (MW= 26,3 ± 2,3). Das Durchschnittsgewicht betrug dabei 78,3 ± 16,3 kg. Die Durchschnittgröße wurde mit 175 ± 1,9 cm gemessen. Alle Personen waren sportlich aktiv (> 4h/Woche) und hatten keine sonstigen akuten oder chronischen Erkrankungen. Das Untersuchungskollektiv kann als spezifisch sportgeübt bezeichnet werden, da alle Teilnehmer bereits mehrfach auf einem Fahrradergometer zu diagnostischen Zwecken Untersuchungen absolviert hatten. Eine detaillierte Auskunft über das Untersuchungskollektiv, Ein- und Ausschlusskriterien geben Tabelle 2 und Durchschnittlich lagen folgende Untersuchungsbedingungen vor, die durch eine Klimaanlage annähernd konstant gehalten wurden: - Temperatur: 24,1 C (± 1,61) - Luftdruck: 981,3 hpa (±2,2 ) - Luftfeuchtigkeit: 58,3 % (± 5,1). Die Personen waren zum Zeitpunkt der Untersuchungen frei von entzündlichen Erkrankungen. Bei keinem der Patienten bestand zum Zeitpunkt der Untersuchung eine medizinische Kontraindikation. Dabei wurden die in der Praxis üblichen Kriterien gegenüber Belastungsuntersuchungen zugrunde gelegt (Löllgen (1995)).

3 Untersuchungsablauf : Alle Teilnehmer wurden über den Inhalt und Ablauf der freiwilligen Studie vollständig informiert. Die Studie wurde durch die Ethik-Kommission der Universität Leipzig genehmigt. Alle Teilnehmer mussten sich vor Studieneintritt einer klinischen Anamnese mit Erhebung von anthropometrischen Daten, Routinelabor, transthorakaler Echokardiographie, Ruhe EKG und Bio-Impedanz unterziehen. Nach Einschluss der Teilnehmer in die Studie erfolgte die terminliche Festlegung der Belastungsuntersuchungen. Der Terminplan war so angelegt, dass zwischen den Tests einerseits ausreichend Erholungszeit für die Patienten bestand und andererseits keine Effekte des Trainings auf die Ergebnisse Einfluss nehmen konnten. Das bedeutete der Posttest erfolgte nach 8 Tagen. Die Personen unterzogen sich am ersten Untersuchungstag der oben beschriebenen Voruntersuchung. Nach Einschluss in die Untersuchungsgruppe erfolgte am zweiten Tag der erste Stufentest. Am folgenden Tag begann die 7-tägige Kreatinkur mit einer Tagesdosis von,25g/kg (Körpergewicht) Kreatinmonophosphat. Die Tagesdosis wurde auf 4 Tagesportionen mit einem Mischungsverhältnis von 1:1 mit Glucose abgepackt verabreicht. Die Supplementierung erfolgte aller 6 Stunden. Am Tag nach der Intervention erfolgte dann erneut ein Stufentest. Die Fahrradergometrischen Belastungsuntersuchungen wurden in der Zeit von 1. Uhr bis 15. Uhr durchgeführt. Dabei wurde berücksichtigt, dass die Untersuchungen jedes einzelnen Patienten zum exakt gleichen Tageszeitpunkt statt fand, um tageszeitliche Leistungsschwankungen zu verhindern. Zur Untersuchung wurde die Halbliegeergometrie in einem für Belastungs- EKG vorgesehenem Labor verwendet. Der Vorteil der Halbliegeergometrie gegenüber der Sitzendergometrie besteht in der deutlich ruhigeren Oberkörperposition und damit einer deutlich geringeren Anfälligkeit gegenüber Artefakten. Außerdem gewährleistet diese Positionierung eine besser Toleranz, des zu Untersuchenden, gegenüber peripheren Venenzugängen, da der Armeinsatz zum Abstützen nicht benötigt wird. Der Anstellwinkel des Halbliegeergometers betrug 35. Sattelhöhe und Druckpunkt der Pedale konnten dabei den Körperproportionen angepasst werden. Die Füße wurden mit Klettverschlusspedalen fest am Ergometer fixiert, so dass sich die zu Untersuchenden ausschließlich auf das Fahren konzentrieren mussten. Die Trittfrequenz wurde mit U/min festgelegt. Eine dauerhafte Unterschreitung wurde als Belastungsabbruch gewertet. Tab.2: Ein- und Ausschlusskriterien zur Teilnahme an der Studie Einschlusskriterien Gesund KHK Ausschlusskriterien keine bekannte Herz-Kreislauferkrankung Herzinsuffizienz keine orthopädischen Erkrankungen Erregungsleitungsstörung Alter zwischen 2 und 35 Jahren jeglische Herzrhythmusstörungen Transthorakale Echokardiographie Ruhe Bradykardie (unter 5 b/min) (ohne patholog. Befund) Asthma bronchiale Angina Pectoris orthopädisch und traumatologisch patholog. Befund akute virale/ bakterielle Infekte jünger als 2 Jahre älter als 35 Jahre Tab. 3: Soziodemographische Daten Probandenzahl N=6 Alter Mittelwert = 26,3 ± 2,3 Jahre Gruppe Größe Mittelwert = 175, cm ± 1,9 cm Gewicht Mittelwert = 78,7 kg ± 16,3 kg. Geschlecht männlich LeistunginWatt Abb.1: Testablauf S tu fe n te s t 2 4 T e s t P a u s e % Z e it in M in. Alle Teilnehmer wurden in halbliegender Position untersucht. Die Steigerung der Belastung um 1 Watt/min, beginnend mit 3 Watt bis zur subjektiven Erschöpfung bzw. bis objektive Kriterien zum Testabbruch erreicht wurden (Abb. 1). Die Herzfrequenz (Hf), HZV, Laktat (Lac), Atemminutenvolumen (VE), Sauerstoffaufname 24 (VO2) wurden, beginnend mit dem Ruhewert vor Belastung, am Ende jeder dritten Belastungsminute sowie zum Zeitpunkt der Ausbelastung ausgewertet (Test, Abb. 1). Im Anschluss fuhren die Probanden 5 Minuten bei 25 % der maximal erreichten Leistung. Die Datenerhebung erfolgte in der Pause am Ende der 1., 3. und 5. Minute (Pause, Abb.1).

4 Auswertung: Ein Teil der Auswertung wird auf die relative Belastung (% Maximalleistung) bezogen. Um für alle Probanden gleiche Prozentsätze angeben zu können, wurden die Datensätze interpoliert. Der statistische Vergleich erfolgte auf der Basis der relativen Leistung. Die Ergebnisse werden als Mittelwerte (MW) und Standardabweichungen (Stabw) angegeben. Die Signifikanz von Unterschieden wird mittels einer Varianzanalyse für Messwiederholungen berechnet. Signifikanzangaben: p<.5: *, p<.1: **, p<.5: ***, p<.1:**** Ergebnisse In Tabelle 4 sind die Ergebnisse der Stufentests mit und ohne Kreatin zusammengefasst. Es ist zu entnehmen, dass die Kreatinsupplementierung keinen Einfluss auf die Maximalleistung, Atemminutenvolumen, maximale Sauerstoffaufnahme und Laktat hatte. In Abbildung 2 sind die Daten von Watt, Hf, VE, VO2 und Laktat bei Maximaler Belastung mit und ohne Kreatin dargestellt. Abbildung 3 zeigt den Verlauf der Herzfrequenz im Stufentest. Zu erkennen ist, dass die Herzfrequenz nicht durch die Kreatinsupplementierung beeinflusst wird. Beide Kurven verlaufen nahezu identisch. Tab. 4: Zusammenfassung des Gesamtergebnisses Ruhe Max 5 nach Belastung mit Cr p mit Cr p mit Cr p Pmax Watt ns 226,7 (±42,7) 228,3 (±51,2) ns 55,8 (±1,7) 55,8 (±1,7) ns Hf S/min 72,8 (±16,7) 68,7 (±14,2) ns 186,7 (±9,7) 184, (±11,7) ns 127, (±11,2) 129,2 (±8,5) ns Laktat mmol/l 1, (±,1) 1,2 (±,3) ns 7,9 (±1,6) 7,4 (±2,) ns 7,6 (±2,3) 8,3 (±2,3) ns VE l/min 11,9 (±2,) 15,1 (±4,1) ns 93,1 (±9,) 91,4 (±14,) ns 42,7 (±4,2) 42,7 (±5,7) ns VO2/kg ml/min/kg 5,8 (±3,3) 7,5 (±3,9) ns 38,9 (±6,9) 36,8 (±4,6) ns 17,7 (±2,7) 16,9 (±2,2) ns P max [Watt], HF [S/min], SV [ml], VO 2 [ml/min*kg] Laktat [mmol/l] Hf [S/min] mit CR Watt ohne Watt mit HF ohne HF mit VO 2 ohne VO2 mit VE ohne Maximalwerte VE mit Laktat ohne Laktat mit Ruhe nb 3 nb 5 nb Abb.2: Maximalwerte im Stufentest (MW±SD) In Abbildung 4 ist der Verlauf des Atemminutenvolumens im Stufentest abgebildet. Mit zunehmender Belastung steigt das VE sowohl im Test mit als auch ohne Kreatin an und fällt unmittelbar nach Belastungsabbruch wieder ab. Ein statistischer Unterschied ist nicht nachweisbar. Abb.3: Herzfrequenz im Stufentest (MW±SD) So kann aktuell kein Einfluss des Kreatins auf das Atemminutenvolumen ermittelt werden. Das gleiche Ergebnis war für die maximale Sauerstoffaufnahme ermittelt worden (Abb.5). Mit zunehmender Belastung steigt die VO2 an und fällt unmittelbar nach Belastung wieder ab. Es gibt statistisch keinen Hinweis auf Unterschiede zwischen den Testreihen. 25

5 V E [l/min] mit Cr VO 2 [ml/min/kg] mit CR Ruhe nb 3 nb 5 nb Ruhe nb 3 nb 5 nb Abb.4: Atemminutenvolumen im Stufentest (MW±SD) Abb.5: Maximale Sauerstoffaufnahme im Stufentest (MW±SD) Laktat [mmol/l] mit Cr Ruhe nb 3 nb 5 nb In Abbildung 6 ist der Verlauf der Laktatkonzentration im Stufentest dargestellt. Mit steigender Belastung nimmt die Laktatkonzentration zu. Es war kein Unterschied zwischen Testbedingungen statistisch nachweisbar. Nach Abbruch der Belastung kommt es bis zur 3. Minute nach Belastung zum bekannten Äquilibrieungsphänomen. Im Test mit Kreatin dauert diese bis zur 5. Minute nach Belastung. Erst dann fällt die Laktatkonzentration. Grundsätzlich war aber auch für das Laktat keine statistischer Unterschied nachweisbar. Abb.6: Laktat im Stufentest (MW±SD) Diskussion In dieser Studie wurde die Wirksamkeit einer Kreatinsupplementierung an 6 gesunden sportiven Männern mittels eines Sprio-Ergometertest überprüft. Auf Grund der vorliegenden Ergebnisse kann eine Wirksamkeit einer 7- tägigen Kreatinkur nicht nachgewiesen werden. Zudem zeigten sich bei 2 Probanden im Test mit Kreatin die von Wallimann et al. (1997) beschriebenen Wadenkrämpfe, was einer Leistungsminderung gleichkommt. Die Tatsache, dass aktuell zwischen Responder und Nonresponder unterschieden wird, kann auf Grund der geringen Probandenzahl nicht näher geklärt werden. Zusammenfassend Es konnte gezeigt werden, dass Kreatin-monophsphat in einer 7-tägigen Kur keinen Einfluss auf die maximale Leistung und ihrer bestimmenden Faktoren hat. Literatur 1. Casey, A.; Constantin-Teodosu, D.; Howell, S.; Hultman, E.; Fancaux, M. & Poortmans, J. (1999). Effects of Training and Creatine Supplement on Muscle Strength and Body Mass. Eur.J.Appl. Physiol., 8, S Engelhardt, M., Neumann, G.; Berbalk, A.; &Reuter, I. (1998). Creatine Supplementation in Endurance Sports. Med. Sci Sports Exercise, 18, Javierre, C.; Lizarraga, M.A.; Ventura, J. L.; Garrido, E.; Segura, R. (1997). Creatine supplementation does not improve physical performance in a 15 m race. 4. Neumann, G. (27). Ernährung im Sport. Meyer &Meyer Verlag: Aachen 5. Peyrebrune MC, Nevill ME, Donaldson FJ, Cosford DJ. (1998) The effects of oral creatine supplementation on 26

6 performance in single and repeated sprint swimming. J Sports Sci Apr;16(3): Redondo DR, Dowling EA, Graham BL, Almada AL, Williams MH. (1996)The effect of oral creatine monohydrate supplementation on running velocity. Int J Sport Nutr Sep;6(3): Schek, A.: Kreatin-Supplemente für jedermann? In: Leistungssport 3 (2), 2, neuromuskulären Erkrankungen. Mitteilungsblatt der Schweizerischen Gesellschaft für Muskelkranke. In Schek, A. (Hrsg.) Kreatin-Supplemente für jedermann? Leistungssport 2/2 (S.61). 9. Weber, D. (1996). Creatin. Anwendung im Bodybuilding. Novagenics: Arnsberg 1. Weineck, J. (24). Sportbiologie. (9.Aufl.). Balingen: Spitta Verlag & Co. 8. Wallimann, T. (1997). Einnahme von Kreatin als mögliche Hilfstherapie für Patienten mit verschiedenen Korrespondenzadresse: Dipl. Sportl. S. Fikenzer Universität Leipzig Institut für Sportmedizin Marschner Str Leipzig sven.fikenzer@uni-leipzig.de 27