Neuro-muskuläre Krankheiten
Rehabilitation
Senioren, Vegetarier und Rekonvaleszente
Gehirn und Nervenzellen
Skelettmuskulatur und Sport
Zellschützende Wirkungen
Hoher Energieverbrauch
Creatine Kinase
Bibliographie
Das Kreatin-Kinase-System ist wichtig für die Erhaltung eines optimalen Energie-Reservoirs und des Energiegleichgewichts in Zellen und Geweben mit hohem, fluktuierendem Energieverbrauch, wie z.B. Skelett- und Herzmuskel, Gehirn und Nervengewebe, u.a. (Wallimann et al. 1992). Das „energiereiche“ Phospho-Kreatin, die energetisch aufgeladene Form von Kreatin, spielt nicht nur eine Rolle als leicht verfügbarer Energiespeicher sondern auch als Energietransport-Molekül. Die „energiereiche“ gamma-Phosphatgruppe von ATP, das durch Glycolyse (Abbau von Glucose) oder Fettsäure-Oxidation in den Mitochondrien produziert wird, wird mittels des Enzyms Kreatin Kinase in einer sehr schnellen Reaktion auf Kreatin Überführt, wobei Phospho-Kreatin entsteht. Letzteres kann sich in den Zellen ungehindert von den Orten wo ATP produziert wird (eben Glycolyse und Mitochondrien) zu den Orten, wo ATP verbraucht wird (Muskelkontraktion, Inonenpumpen etc) verschieben. Dort wird Phospho-Kreatin durch Kreatin Kinase an Ort und Stelle zur Regeneration des verbrauchten ATP’s verwendet. ATP ist die generelle Energiewährung in der Zelle, die für Muskelkontraktion, Ionenpumpen und alle biologischen Prozesse, die Energie verbrauchen, benötigt wird. Der Vorteil, dass ATP an Ort und Stelle, wo es gebraucht wird, über das Kreatin-Kinase-System und Phospho-Kreatin regeneriert werden kann ist offensichtlich. Kreatin diffundiert dann zurück und wird via Glycolyse oder die Mitochondrien zu Phospho-Kreatin aufgeladen. Dieser ganze Prozess, der ein Kreislauf ist, wird Phospho-Kreatin-Shuttle oder Circuit genannt. (Wallimann et al. 2007).
Kreatin, eine natürliche Körpersubstanz, gewinnt immer mehr Bedeutung als wirksamer Nahrungsmittelzusatz und sinnvolles Nahrungsergänzungsmittel zur Verbesserung der Muskelkraft und Leistung in Sport und Alltag (Wallimann 2007; Wyss et al. 2007), sowie auch bei der Rehabilitation und während der Rekonvaleszenz (Hespel et al. 2001; Op’t Eijnde et al. 2001). Kreatin zeigt generell erstaunlich positive Wirkungen bei Hochleistungs- und Amateursportlern und zwar nicht nur im anaeroben Schnellkraft- und Sprintbereich (Terjung et al. 2000) sondern auch im Ausdauerbereich (Jones et al.2002), besonders was die bessere Effizienz der Energieausnützung (Nelson et al.2000; Rico-Sanz and Mendez-Marco 2000) und die Erholung nach erschöpfender Leistung anbelangt.
In einer Studie der Gruppe um Prof. Peter Hespel in Leuven Belgien mit einer Kreatinsupplementation zum Zeitpunkt einer vollständigen Immobilisierung von jeweils einem Bein konnte gezeigt werden, dass Kreatin zwar nicht die durch die Immobilisierung bedingte Muskelatrophie verhindern kann, aber nachher die Rehabilitationsphase durch Kreatin deutlich verbessert und beschleunigt wird. Die gleichzeitige Erhöhung der Expression von muskelbildenden Faktoren (Hespel et al. 2001; Op’t Eijnde et al. 2001), sowie die Stimulierung von Muskel-Stammzellen (Dangott et al. 2000) durch Kreatin können die Verbesserungen der Wiederherstellung der Muskulatur während der Rehabilitationsphase in der Kreatin-Gruppe erklären. Es ist zu erwarten, dass bei geplanten Eingriffen (orthopädische Operationen, z.B. bei Hüft- oder Knie-Prothese etc), falls Patienten zwei Wochen vor dem Eingriff mit Kreatin supplementiert werden können, sogar die durch die Immobilisierung bedingte Muskelatrophie durch Kreatin positiv beeinflusst werden kann und, weil die Rehabilitation schneller verläuft, die Patienten wieder früher zur Arbeit gehen können. Es ist bekannt, dass bei katabolen Zuständen, ausgelöst durch schwere Krankheiten, wie AIDS, Krebs, ALS, Huntington oder Postpolio-Syndrom etc., oder bedingt durch ungenügende und einseitige Ernährung, die Muskelmasse mehr oder weniger schnell abnehmen kann. Auf Grund der oben aufgeführten Publikation, die zeigt, dass Kreatin die Bildung von Muskelmasse fördert, scheint es durchaus logisch und angebracht, Kreatin bei katabolen Zuständen als Hilfstherapie einzusetzen.
Bibliographie: 1) Wallimann T, Tokarska-Schlattner M, Neumann D, Epand RM, Epand RF, Andres RH, Widmer HR, Hornemann T, Saks VA, Agarkova I, Schlattner U. (2007): The phospho-creatine circuit: molecular and cellular physiology of creatine kinases, sensitivity to free radicals and enhancement by creatine supplementation. In: Molecular Systems Bioenergetics: Energy for Life, Basic Principles, Organization and Dynamics of Cellular Energetics (Saks, V.A., Editor), Wiley-VCH, Weinheim, Germany (in press). 2) Wallimann T, (2007)
Creatine: a cheap ergogenic supplement with great potential for health and disease, Subcell. Biochem. 46: (in press). 3) Wyss M, Braissant O, Pischel I, Salomons GS, Schulz A, Stöckler S, Wallimann T. (2007): Creatine and creatine kinase in health and disease – a bright future ahead?
Subcell. Biochem. 46: (in press). 4) Hespel P, Op't Eijnde B, Van Leemputte M, Urso B, Greenhaff PL, Labarque V, Dymarkowski S, Van Hecke P, Richter EA.: Oral creatine supplementation facilitates the rehabilitation of disuse atrophy and alters the expression of muscle myogenic factors in humans. J Physiol. 2001 Oct 15;536(Pt 2):625-33. 5) Op 't Eijnde B, Urso B, Richter EA, Greenhaff PL, Hespel P.: Effect of oral creatine supplementation on human muscle GLUT4 protein content after immobilization.
Orale Kreatin-Supplementation fördert die Rehabilitation bei Muskelatrophie beim Menschen
Peter Hespel et al.:Journal of Physiology (2001), 536.2, pp. 625-633
Ziel: Die Wirkung einer oralen Kreatin-Supplementation während der Immobiliserung eines Beins auf die Wiederherstellung des Muskelvolumens und der Muskelkraft, sowie auf die Expression von myogenen Transkriptionsfaktor wurden beim Menschen gemessen. Studienanlage: Eine doppelblinde Studie wurde an jungen, gesunden Probanden durchgeführt (n = 22). Ein Gips wurde während 2 Wochen für die Immobilisierung des rechten Beins verwendet. Nachher beteiligten sich die Probanden an einem Rehabilitations-Programm der Knie-Streck-Muskeln (3 Sitzungen pro Woche während 10 Wochen). Die Hälfte der Probanden erhielt Kreatin-Monohydrat (K: von 20 g abnehmend bis 5 g täglich), die andere Gruppe nahm Placebo ein (P: Maltodextrin). Resultate: Die Immobilisierung verringerte das Volumen des Quadrizepsmuskels (Querschnitt, CSA um ca. 10 %) und die Muskelkraft Wmax ( um ca. 25 %) in beiden Gruppen im gleichen Ausmasse. Während der Rehabilitation erholten sich CSA und Wmax in der Kreatingruppe aber deutlich schneller als in der Placebogruppe (p < 0.05 für beide Parameter). Schlussfolgerung: Die vorliegende Studie beweist die Wirksamkeit einer oralen Kreatin-Supplementation, um die Muskelhypertrophie zu stimulieren und um die Kapazität der Muskelfunktion während der Rehabilitation zu verbessern. Zusätzlich wird zum ersten Mal gezeigt, dass eine Kreatin-Supplementation in Kombination mit Training die Expression von Myogenin und MRF4 Proteinen beeinflussen kann. Es wäre wünschenswert, eine Kreatin-Supplementation als potentielle Strategie für die Prävention und Behandlung von Muskelatrophie infolge Inaktivität unter verschiedenen klinisch-therapeutischen Bedingungen zu untersuchen.
Kreatin-Monohydrat und Krafttraining erhöhen den Mineralgehalt und die Dichte von Knochen bei älteren Männern
P.D. Chilibeck: The Journal of Nutrition, Health and Aging, 1-4 (2004)
Das Ziel dieser Studie war, die Wirkungen einer Kreatin-Supplementation auf das Krafttraining zu untersuchen und gleichzeitig den Einfluss auf den Mineralgehalt und die Dichte der Knochen bei älteren Männern zu messen. Neunundzwanzig ältere Männer (Alter 71 Jahre) wurden randomisiert (doppelblind) ausgewählt, die entweder Kreatin (0.3 g/kg täglich während der ersten 5 Tage und danach täglich 0.07 g/kg) oder Placebo während des Krafttrainings (12 Wochen) erhielten. Der Mineralgehalt und die Mineraldichte der Knochen wurden mit Röntgenmessungen vor und nach dem Krafttraining bestimmt. Es gab eine Hauptwirkung von Kreatin für die Ganzkörper- und Beinknochen-Mineraldichte (p <0.05). Mit diesen Messungen wurden ein ungefähre Zunahme von 0.50 %, resp. 1.0 % in diesen Parametern in der Kreatin versus Placebo Gruppe festgestellt. Diejenigen, die Kreatin einnahmen, hatten einen um 3,2 % höheren Mineralgehalt in den Armknochen im Vergleich mit der Gruppe, die kein Kreatin einnahm. Letztere verzeichneten sogar einen Trend für einen Rückgang der Knochendichte von 1 % (statistisch zwar nicht signifikant). Änderungen im fettfreien Gewebe der Arme korrelierten mit den Änderungen des Mineralgehaltes der Armknochen (r=0.67; p <0.01). Das Krafttraining während 12 Wochen erhöhte bei älteren Männern die Mineraldichte in den Knochen. Deshalb kann die Supplementation mit Kreatin einen zusätzlichen Nutzen für einen höheren Mineralgehalt der Knochen darstellen. Die Zunahme im Mineralgehalt der Knochen kann einerseits erklärt werden mit der zunehmenden Muskelmasse unter Kreatin-Einnahme mit der potentiell grösseren Spannung auf die Knochen bei den Muskelansätzen an den Knochen und andererseits aber auch durch die gemessenen positiven Effekte von Kreatin direkt an Knochenzellen (Gerber et al.. 2005).
Bibliographie: Gerber I, AP Gwynn I, Alini M, Wallimann T. Stimulatory effects of creatine on metabolic activity, ifferentiation and mineralization of primary osteoblast-like cells in monolayer and micromass cell cultures. Eur Cell Mater. 2005 Jul 15;10:8-22.
Traumatischen Hirnverletzungen bei Kindern und Jugendlichen werden durch Verabreichung von Kreatin verringert. Eine offene randomisierte Pilotstudie.
G. Sakellaris et al. : J Trauma: 2006; 61:322-329.
Hintergrund: Ein wichtiges Forschungsthema ist heute die Entdeckung und Entwicklung von neuroprotektiven Substanzen, die in der Behandlung und Rehabilitation von traumatischen Gehirnverletzungen (TBI) eine deutliche Wirkung zeigen. Basierend auf experimentellen Resultaten wurde die Anwendung von Kreatin bei Patienten mit TBI untersucht. Methode: In einer prospektiven, randomisierten, vergleichenden, offenen Pilotstudie wurde die mögliche neuroprotektive Wirkung von Kreatin bei 39 Kindern und Jugendlichen, im Alter zwischen 1 und 18 Jahren, mit traumatischer Gehirnverletzung (TBI) durchgeführt. Kreatin wurde während 6 Monaten in einer Dosis von 0.4 g / kg täglich in Form einer oralen Suspension verabreicht. Für bestimmte Variablen verwendeten wir den X2-Test, um den Unterschiede zwischen Kontroll- und Verumgruppe zu ermitteln. Der statistisch signifikante Unterschied wurde als ein P-Wert < 0.05 und als statistisch nicht signifikant als p > 0.1 bestimmt. Resultate: In der Gruppe derjenigen Kinder mit TBI, die Kreatin verabreicht erhielten, verbesserten sich mehrere Parameter, einschließlich die Dauer der posttraumatischen Amnesie (PTA), die Dauer der Intubation, der Aufenthalt in der Intensivstation (IUC), die Behinderung, die Erholung, Selbständigkeit, Kommunikation, Fortbewegungsfähigkeit, Persönlichkeit / Verhalten und die neurophysio-logische und kognitive Funktion. Während der Rehabilitationsphase wurden signifikante Verbesserung in den Kategorien Kognition (p < 0.001), Persönlichkeit / Verhalten (p < 0.001), Selbstfürsorge (p < 0.18) festgestellt. Während der Verabreichung von Kreatin wurden keine Nebenwirkungen beobachtet.Schlussfolgerung: Die vorliegenden Daten zeigen, dass die Verabreichung von Kreatin an Patienten mit traumatischen Gehirnverletzungen (TBI) nützlich sein kann.
Kreatin für Wachstum und Mineralisierung von Knochen und Knorpel
Prof. Dr. Theo Wallimann, Institut für Zellbiologie, ETH Hönggerberg, HPM, CH-8093 Zürich
Neueste Befunde mit Zellkulturen von Knochenzellen (Osteoblasten) und embryonalen Knochen von Ratten zeigen, dass Kreatin auch direkt auf Knochen und Knorpel eine positive Wirkung ausübt: Knochenzellen und ganze Knochen wachsen und mineralisieren deutlich besser. Das heisst, dass Kreatin bei der Heilung von Knochenbrüchen, beim Einwachsen von Knochenprothesen (künstliche Hüftgelenke) eine positive Wirkung haben und zudem den Verlauf von Osteoporose im Alter mildern könnte (Gerber et al. 2005). Diese Befunde scheinen in Anbetracht der Tatsache, dass die Mineralisierung und Bildung von Knorpel und Knochen stark energieverbrauchende Prozesse sind, durchaus verständlich, weil das Kreatinkinase-System auch in diesen Zellen vorkommt und somit deren zelluläre Energetik verbessern kann. Wird das Kreatinkinase System in Knorpel und Knochenzellen von Versuchstieren durch Fütterung mit Kreatinanaloga (z.B.Guanidino-Propionsäure) gehemmt, stellt man eine deutliche Missbildung der Knochen, besonders in der Wachstumszone fest (Funanage et al. 1992), was die physiologische Bedeutung von Kreatin für das normale Wachstum von Knorpel und Knochen unterstreicht. Die genaue Wirkung von Kreatin in diesen Bereichen am Menschen muss aber ebenfalls noch in klinischen Versuchen objektiviert werden. Die bereits bestehende Datenlage zeigt, aber, dass die Mineralisierung und Knochendichte beim gesunden Tier (Antolic et al. 2007) und beim älteren Menschen (Chilibeck et al. 2004) durch Kreatin positiv beeinflusst werden (Chilibeck et al. 2004). Diejenigen Personen, die Kreatin für Muskeln und Nervenstärke zu sich nehmen, werden jedoch eine zusätzlich positive Wirkung des Kreatins auf ihre Knochen sicher gerne in Kauf nehmen (Gerber et al. 2005).
Bibliographie: 1) Gerber I, AP Gwynn I, Alini M, Wallimann T.: Stimulatory effects of creatine on metabolic activity, differentiation and mineralization of primary osteoblast-like cells in monolayer and micromass cell cultures. Eur Cell Mater. 2005 Jul 15;10:8-22. 2) Antolic A, Roy BD, Tarnopolsky MA, Zernicke RF, Wohl GR, Shaughnessy SG, Bourgeois JM. Creatine monohydrate increases bone mineral density in young Sprague-Dawley rats. Med Sci Sports Exerc. 2007 May;39(5):816-20. 3) Chilibeck PD, Chrusch MJ, Chad KE, Shawn Davison K, Burke DG. Creatine monohydrate and resistance training increase bone mineral content and density in older men. J Nutr Health Aging. 2005 Sep-Oct;9(5):352-3.