L-Arginin ist eine der bekanntesten Aminosäuren in der Sporternährung: Sie wird Pre-Workout-Komplexen, „Pump“-Formeln und Gefäßprodukten zugesetzt. Die Popularität beruht auf einer Idee: Arginin ist ein Rohstoff für Stickoxid. Die Redaktion hat herausgefunden, um was für ein Molekül es sich handelt, wie es im Körper funktioniert und warum der Weg von der Kapsel bis zur „Pumpe“ komplizierter ist, als es das Etikett verspricht.
Was ist L-Arginin?
L-Arginin ist eine Aminosäure, die Bestandteil menschlicher Proteine ist. Seine Seitenkette enthält eine Guanidingruppe, was Arginin zu einer der basischsten (alkalischsten) Aminosäuren macht: Bei physiologischem pH-Wert trägt es eine positive Ladung. Diese Gruppe ist der „Donor“ des Stickstoffatoms, aus dem Stickstoffmonoxid (NO) gebildet wird.
Arginin gehört zu den bedingt essentiellen Aminosäuren. Ein gesunder erwachsener Körper ist in der Lage, es selbst zu synthetisieren, sodass unter normalen Bedingungen kein gesonderter Bedarf an einer Ergänzung besteht. In Zeiten schnellen Wachstums, bei schweren Verletzungen, Verbrennungen, Sepsis oder nach größeren Operationen kann es jedoch sein, dass die eigene Synthese nicht ausreicht und dann die externe Aufnahme von entscheidender Bedeutung wird.
Das Präfix „L-“ gibt die räumliche Form des Moleküls an. L-Isomere werden in menschlichen Proteinen verwendet, daher wird L-Arginin auch in Nahrungsergänzungsmitteln verwendet. Die D-Form hat im Körper praktisch keine biologischen Funktionen und ist auf dem Sporternährungsmarkt nicht zu finden.
In der Sportindustrie geriet Arginin Ende der 1990er Jahre ins Rampenlicht, nachdem die Entdeckung der Rolle von Stickstoffmonoxid bei der Gefäßerweiterung mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin (1998) ausgezeichnet wurde. Die Logik der Vermarkter war einfach: mehr Rohstoffe – mehr NO – bessere Durchblutung der Muskeln. Wie wir später sehen werden, verkompliziert die Biochemie dieses Schema erheblich.
Woher nimmt der Körper Arginin?
Es gibt drei Hauptquellen für Arginin: Nahrung, körpereigene Synthese und Abbau von Proteinen. Die Ernährung eines Erwachsenen enthält in der Regel mehrere Gramm Arginin pro Tag – die genaue Menge hängt vom Anteil der proteinhaltigen Nahrung ab. Die argininreichsten Lebensmittel sind Nüsse und Samen, Fleisch, Fisch, Milchprodukte und Hülsenfrüchte.
Die endogene Synthese erfolgt bei Erwachsenen entlang der sogenannten „Darm-Nieren-Achse“. Die Zellen des Dünndarms wandeln Glutamin und Glutamat in Citrullin um, das ins Blut gelangt. Anschließend fangen die Nieren Citrullin ein und wandeln es unter Beteiligung der Enzyme Argininosuccinat-Synthetase und Argininosuccinatlyase in Arginin um.
Dieses Detail ist für die Praxis wichtig: Oral eingenommenes Citrullin umgeht die Leber- und Darmenzyme, die Arginin abbauen, und wird zu einer „versteckten“ Argininquelle im Blut. Deshalb wird es zunehmend anstelle von Arginin oder zusammen mit diesem in modernen Pre-Workout-Formeln verwendet.
Nachfolgend sind ungefähre Nahrungsquellen für Arginin aufgeführt. Werte sind relativ: Der genaue Inhalt hängt von der Sorte, der Zubereitungsmethode und der Datenbasis ab, daher geben wir bewusst keine „genauen“ Zahlen an.
| Produktgruppe | Beispiele | Arginingehalt |
|---|---|---|
| Nüsse und Samen | Kürbiskerne, Erdnüsse, Mandeln, Walnüsse | ist sehr hoch |
| Fleisch und Geflügel | Truthahn, Huhn, Rind | hoch |
| Fisch und Meeresfrüchte | Thunfisch, Lachs, Garnelen | hoch |
| Hülsenfrüchte | Sojabohnen, Linsen, Kichererbsen | mittel–hoch |
| Milchprodukte | Käse, fermentierte Milchprodukte | mittel |
Arginin und Stickoxid
Stickstoffmonoxid ist ein gasförmiges Signalmolekül, das die glatte Muskulatur der Gefäßwände entspannt und dadurch erweitert. NO wird aus Arginin unter der Wirkung von NO-Synthase (NOS)-Enzymen gebildet. Es gibt drei Isoformen im Körper: endotheliale (eNOS), neuronale (nNOS) und induzierbare (iNOS), die bei Entzündungen aktiviert werden.
Die Reaktion sieht folgendermaßen aus: NOS oxidiert das Guanidin-Stickstoffatom von Arginin, was zur Bildung von NO und Citrullin führt. Citrullin kann dann wieder in Arginin umgewandelt werden – ein Zyklus, der Citrullin-NO-Zyklus genannt wird. Um zu funktionieren, benötigt das Enzym Sauerstoff, NADPH und den Cofaktor Tetrahydrobiopterin.
Ein zentrales Paradoxon, das als „Arginin-Paradoxon“ bekannt ist, besteht darin, dass die Konzentration von Arginin in Endothelzellen normalerweise viel höher ist als die, die das Enzym eNOS benötigt, um mit maximaler Geschwindigkeit zu funktionieren. Das heißt, bei einem gesunden Menschen „hungert“ das Enzym normalerweise nicht nach einem Substrat und zusätzliches Arginin sollte die NO-Synthese nicht wesentlich steigern.
Gleichzeitig wird die NO-Produktion durch einen endogenen Inhibitor – asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA) – gehemmt. Sein Spiegel steigt bei Arteriosklerose, Diabetes und Nierenversagen. Eine Hypothese erklärt den Nutzen von Arginin in einigen klinischen Gruppen gerade durch die Veränderung des Verhältnisses von Arginin/ADMA und nicht durch einen einfachen „Rohstoffmangel“. Bei gesunden, trainierten Menschen funktioniert dieses Schema nur schwach.
Darüber hinaus wird der Gefäßtonus während des Trainings durch viele Faktoren reguliert: Metaboliten der arbeitenden Muskulatur, sympathisches Nervensystem, Prostaglandine. Stickstoffmonoxid ist nur eines davon, sodass selbst ein tatsächlicher Anstieg des NO-Gehalts keine spürbare Auswirkung auf das Ergebnis garantiert.
Weitere Rollen von Arginin im Stoffwechsel
Stickoxid ist nicht der einzige „Beruf“ von Arginin. In der Leber ist es ein Zwischenglied des Ornithinzyklus (Harnstoffzyklus), durch den der Körper Ammoniak neutralisiert, das beim Abbau von Aminosäuren entsteht. Das Enzym Arginase spaltet Arginin in Ornithin und Harnstoff.
Arginin ist auch an der Synthese anderer wichtiger Verbindungen beteiligt. Zu den Hauptanwendungsgebieten gehören:
- Kreatin – Arginin liefert die Amidingruppe für Guanidinoacetat, eine Vorstufe von Kreatin;
- Polyamine und Prolin – über Ornithin werden sie für die Zellteilung und Kollagensynthese benötigt;
- Agmatin ist ein Produkt der Decarboxylierung von Arginin, das neuromodulatorische Eigenschaften hat;
- Proteine – als normale strukturelle Aminosäure;
- Hormonregulierung – intravenöses Arginin stimuliert die Sekretion von Wachstumshormon und Insulin, weshalb es in diagnostischen Tests verwendet wird.
Es ist der Zusammenhang mit der Kreatinsynthese und der Wundheilung (Kollagen, Polyamine), der erklärt, warum Arginin in einigen klinischen Mischungen für Patienten nach Traumata und Operationen enthalten ist. Dabei handelt es sich aber bereits um eine medizinische Ernährung, die nach Indikationen verordnet wird, und nicht um ein Sportergänzungsmittel.
Wachstumshormonstimulation ist ein separates Thema. Die intravenöse Verabreichung hoher Arginindosen ist in der Tat ein klassischer Provokationstest in der Endokrinologie. Die für Nahrungsergänzungsmittel typischen oralen Dosen haben jedoch wesentlich geringere Auswirkungen und können in Kombination mit körperlicher Betätigung sogar die durch körperliche Betätigung verursachte natürliche Freisetzung von Wachstumshormonen verringern.
Was passiert mit dem Nahrungsergänzungsmittel nach der Einnahme?
Das Problem bei Arginin als Nahrungsergänzungsmittel ist die geringe Bioverfügbarkeit. Ein erheblicher Teil der aufgenommenen Dosis wird im Darm und in der Leber durch Arginase gespalten oder von Darmzellen verwertet. In pharmakokinetischen Studien gelangte nur etwa ein Fünftel der oralen Dosis unverändert in den systemischen Kreislauf.
Die maximale Konzentration von Arginin im Plasma nach der Einnahme wird in etwa einer Stunde erreicht, danach sinkt der Spiegel relativ schnell ab. Durch eine Erhöhung der Dosis erhöht sich der Spitzenwert, gleichzeitig erhöht sich jedoch das Risiko von Magen-Darm-Beschwerden dramatisch: Nicht absorbiertes Arginin zieht Wasser in das Darmlumen.
In Vergleichsstudien erhöhte orales Citrullin den Plasma-Argininspiegel wirksamer als eine ähnliche Dosis Arginin allein. Diese Daten wurden zur Grundlage für die Umstellung vieler Hersteller auf Citrullin-Malat oder die Kombination „Arginin + Citrullin“.
Es lohnt sich auch, an die Variabilität zu denken: Die Aktivität der Arginase, der Zustand des Darms, die Zusammensetzung der Nahrung und der ADMA-Spiegel sind bei verschiedenen Menschen unterschiedlich. Daher spiegeln subjektive Reaktionen wie „Ich spüre einen starken „Pump““ oder „Ich spüre nichts“ häufiger individuelle Unterschiede und den Effekt der Erwartung wider als die tatsächliche Pharmakologie.
Zusammenfassend stellt sich das pharmakologische Bild wie folgt dar: Arginin ist ein wichtiges und multifunktionales Molekül, aber eine orale Nahrungsergänzung hat bei einem gesunden Menschen nur einen begrenzten Einfluss auf die NO-Synthese. Mehr darüber, was kontrollierte Studien über Sportergebnisse aussagen, schreiben wir in einem separaten Artikel.
Redaktionelle Schlussfolgerungen
L-Arginin ist eine bedingt unverzichtbare Aminosäure, ein Substrat für die Synthese von Stickoxid, Harnstoff, Kreatin und Polyaminen. Der Körper eines gesunden Erwachsenen nimmt es über die Nahrung auf und synthetisiert es aus Citrullin.
Die Idee „mehr Arginin – mehr NO“ stößt auf das Arginin-Paradoxon und die geringe Bioverfügbarkeit der oralen Form. Daher sollten die Erwartungen an ein Nahrungsergänzungsmittel moderat sein, und Citrullin scheint oft eine vernünftigere Alternative zu sein.
Arginin bleibt ein interessantes Ziel der klinischen Forschung bei Patienten mit eingeschränkter Endothelfunktion, diese Daten können jedoch nicht automatisch auf gesunde Sportler übertragen werden.
Die Redaktion empfiehlt, auch unsere Materialien „Die Vorteile von L-Arginin für Sportler: die Evidenzbasis“, „Nebenwirkungen von L-Arginin“ und „L-Arginin: Freisetzungsformen und welche zu wählen“ zu lesen.
Liste der verwendeten Literatur
- Wu G, Morris SM Jr. Arginine metabolism: nitric oxide and beyond. Biochem J. 1998;336(Pt 1):1â17.
- Böger RH. The pharmacodynamics of L-arginine. J Nutr. 2007;137(6 Suppl 2):1650Sâ1655S.
- Schwedhelm E, Maas R, Freese R, et al. Pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of oral L-citrulline and L-arginine: impact on nitric oxide metabolism. Br J Clin Pharmacol. 2008;65(1):51â59.
- Ãlvares TS, Meirelles CM, Bhambhani YN, Paschoalin VM, Gomes PS. L-Arginine as a potential ergogenic aid in healthy subjects. Sports Med. 2011;41(3):233â248.
- Bescós R, Sureda A, Tur JA, Pons A. The effect of nitric-oxide-related supplements on human performance. Sports Med. 2012;42(2):99â117.
- Collier SR, Collins E, Kanaley JA. Oral arginine attenuates the growth hormone response to resistance exercise. J Appl Physiol. 2006;101(3):848â852.
