Aminosäuren sind die Bausteine von Proteinen und spielen eine entscheidende Rolle für zahlreiche physiologische Prozesse im Körper. Besonders essenzielle Aminosäuren, die der Körper nicht selbst synthetisieren kann und daher über die Nahrung aufnehmen muss, sind aber auch für die kognitive Funktion von großer Bedeutung. Sie tragen zur Neurotransmitter-Synthese, zur Regulierung der Stimmung, zur Aufrechterhaltung der neuronalen Gesundheit und damit auch sportlichen Leistungsfähigkeit bei.
Die Rolle essenzieller Aminosäuren im Körper und Gehirn
Das Gehirn ist auf eine kontinuierliche Versorgung mit essenziellen Aminosäuren angewiesen, um optimale geistige Leistungen zu gewährleisten. Einige der wichtigsten essenziellen Aminosäuren für die kognitive Funktion sind:
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Tryptophan – Als Vorstufe des Neurotransmitters Serotonin beeinflusst Tryptophan die Stimmung, den Schlaf und das emotionale Wohlbefinden. Ein Mangel könnte mit Depressionen und kognitiven Beeinträchtigungen in Verbindung stehen.
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Phenylalanin – Diese Aminosäure wird in Tyrosin umgewandelt, welches wiederum als Vorstufe für Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin dient. Diese Neurotransmitter sind entscheidend für Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Motivation.
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Lysin & Methionin – spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung von Antikörpern und der Abwehr von Infektionen.
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Leucin, Isoleucin und Valin (verzweigtkettige Aminosäuren, BCAAs) – Sie spielen eine Rolle in der Energieversorgung des Gehirns und können kognitive Ermüdung reduzieren. Außerdem fördern diese die Muskelproteinsynthese und unterstützen die Regeneration nach körperlicher Belastung und schützen vor Muskelverlust.
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Methionin – Diese schwefelhaltige Aminosäure ist wichtig für die Methylierung im Gehirn, ein Prozess, der für die DNA-Regulation und Neurotransmitter-Synthese erforderlich ist. Methionin ist auch an der Entgiftung beteiligt und hilft der Leber bei der Verarbeitung von Schadstoffen
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Histidin – Als Vorstufe des Neurotransmitters Histamin ist Histidin an der Regulation des Wachheitsgrades und der kognitiven Verarbeitung beteiligt.
Essenzielle Aminosäuren unterstützen außerdem die Zellneubildung und sind entscheidend für die Heilung von Gewebeverletzungen. Des Weiteren sind sie Vorstufen für verschiedene Hormone, darunter Insulin und Wachstumshormone, die den Stoffwechsel und das Wachstum regulieren.
Einfluss auf die kognitive Leistung
Untersuchungen legen nahe, dass eine ausgewogene Versorgung mit essenziellen Aminosäuren die geistige Leistungsfähigkeit verbessert. Beispielsweise kann eine erhöhte Zufuhr von Tryptophan die Serotoninproduktion steigern und somit die Stimmung und kognitive Funktionen positiv beeinflussen. Ebenso kann eine optimale Versorgung mit Phenylalanin und Tyrosin die Dopaminproduktion fördern und die Konzentrationsfähigkeit erhöhen.
So zeigte sich beispielsweise in einer Placebo-kontrollierten Studie an Erwachsenen mittleren und höheren Alters ein besseres Ergebnis in verschiedenen Tests zur Aufmerksamkeit und Konzentration nach Gabe von 6g essenziellen Aminosäuren täglich im Vergleich zu 3g und dem Placebo (Suzuki et al., 2020). Die Autoren vermuten auf Basis der Ergebnisse, dass eine Anreicherung der Ernährung mit essenziellen Aminosäuren eine Maßnahme zur Prävention von Alzheimer sein könnte.
Eine weitere neue Arbeit an jungen Männern zeigte, dass die Gabe von rund 5g essenziellen Aminosäuren im Vergleich zu einem Placebo die kognitive Leistungsfähigkeit in einem standardisierten Test nach einer 30-minütigen Belastung auf dem Radergometer verbessert (Dora et al., 2023). Die Autoren führten dies u.a. auf die Verstoffwechslung der Aminosäuren Leucin, Isoleucin, Valin, Lysin, Phenylalanin and Methionin zu Neutransmittern zurück. Sie vermuten, dass die Kombination aus Training und Ernährung entscheidende Maßnahmen für langanhaltende geistige Gesundheit sei.
Auch bei intensiven Belastungen wie z.B. schnellen Läufen oder Fußball könnte die Einnahme von essenziellen Aminosäuren von Nutzen sein, wie von Wiśnik et al. bereits im Jahr 2011 untersucht. Hier konnten 7g der drei essenziellen Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin die Reaktionszeit nach der Belastung um rund 10% steigern. Daraus wurde geschlussfolgert, dass die Ermüdung nach sportlichen Stressbelastungen durch essenzielle Aminosäuren reduziert werden kann.
Natürliche Quellen essenzieller Aminosäuren
Um die kognitive Gesundheit zu unterstützen, ist eine ausgewogene pflanzliche Ernährung, die ausreichend Protein und damit die genannten essenziellen Aminosäuren liefert wichtig. Gute Quellen für essenzielle Aminosäuren sind:
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Tierische Proteine: Fleisch, Fisch, Eier und Milchprodukte
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Pflanzliche Proteine: Sojaprodukte, texturierte Pflanzenproteine, Quinoa, Hülsenfrüchte, Getreide, Nüsse und Samen sowie Algen
Um eine optimale Versorgung mit Aminosäuren zu gewährleisten, ist eine Zufuhr von mind. 1g Protein pro Kilogramm Körpergewicht (bei Normalgewicht) empfohlen. Wird zudem mehrere Stunden pro Woche Sport getrieben oder wird eine Gewichtsreduktion angestrebt, empfiehlt sich eine Zufuhr von mehr als 1.5g/kg/ KG.
Wie sieht es bei rein pflanzlicher Ernährung aus?
Da pflanzliche Proteinquellen im Schnitt weniger essenzielle Aminosäuren als tierische Proteinquellen enthalten, kann es sinnvoll auf die Kombination von pflanzlichen Proteinquellen zu achten sowie die Gesamtzufuhr von Protein zu erhöhen (s. Abb. 1)
Abb. 1. EAA-Gehalt von pflanzlichen und tierischen Proteinquellen (Vliet et al., 2015)
Wenn es im stressigen Alltag schwer und unpraktikabel erscheint, immer ausreichend Proteine über die Nahrung aufzunehmen, kann die Ergänzung mit essenziellen Aminosäuren nützlich sein, um bequem den Bedarf leichter zu decken.
Fazit
Essenziellen Aminosäuren kommt eine bedeutende Rolle für die kognitive Funktion zu. Sie beeinflussen die Neurotransmitter-Synthese, die Gehirnenergie und die allgemeine geistige Leistungsfähigkeit. Eine ausgewogene Ernährung, die alle essenziellen Aminosäuren enthält, kann daher zur Optimierung der kognitiven Gesundheit beitragen. Eine optimale Zufuhr an essenziellen Aminosäuren kann bei rein pflanzlicher Ernährung schwer sein, sodass hier eine Anreicherung mit essenziellen Aminosäuren sinnvoll sein kann.
Ein Beitrag von Marc Dittmann, Sportwissenschaftler M.Sc.
Quellen:
Dora, K., Tsukamoto, H., Suga, T., Tomoo, K., Suzuki, A., Adachi, Y., Takeshita, M., Kato, Y., Kawasaki, M., Sato, W., Imaizumi, A., Karakawa, S., Uchida, H., & Hashimoto, T. (2023). Essential amino acid supplements ingestion has a positive effect on executive function after moderate-intensity aerobic exercise. Scientific reports, 13(1), 22644. https://doi.org/10.1038/s41598-023-49781-z
Fernstrom, J.D. Large neutral amino acids: dietary effects on brain neurochemistry and function. Amino Acids 45, 419–430 (2013). https://doi.org/10.1007/s00726-012-1330-y
Suzuki, H., Yamashiro, D., Ogawa, S., Kobayashi, M., Cho, D., Iizuka, A., Tsukamoto-Yasui, M., Takada, M., Isokawa, M., Nagao, K., & Fujiwara, Y. (2020). Intake of Seven Essential Amino Acids Improves Cognitive Function and Psychological and Social Function in Middle-Aged and Older Adults: A Double-Blind, Randomized, Placebo-Controlled Trial. Frontiers in nutrition, 7, 586166. https://doi.org/10.3389/fnut.2020.586166
Stephan van Vliet, Nicholas A Burd, Luc JC van Loon (2015). The Skeletal Muscle Anabolic Response to Plant- versus Animal-Based Protein Consumption1, The Journal of Nutrition, Volume 145, Issue 9. https://doi.org/10.3945/jn.114.204305
Wiśnik, P., Chmura, J., Ziemba, A. W., Mikulski, T., & Nazar, K. (2011). The effect of branched chain amino acids on psychomotor performance during treadmill exercise of changing intensity simulating a soccer game. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie appliquee, nutrition et metabolisme, 36(6), 856–862. https://doi.org/10.1139/h11-110
