Kreatin-SupplementationPositive Wirkung auf den Organismus: mögliche Hilfstherapie für Patienten mit verschiedenen neuro-muskulären, neuro-degenerativen, altersbedingten und anderen Erkrankungen |
Prof. Dr. Theo WallimannInstitut für Zellbiologie ETH-HönggerbergCH-8093Zürich Schweiz tel. 01-633-33-92 FAX 01-633-10-69 e-mail: theo.wallimann@ cell.biol.ethz.ch web-site: http://www.cell.biol.ethz.ch/groups/wallimann/awalli.html Einstieg und Basis-InformationWissenschaftliche Grundlagen zum Kreatinkinase SystemKreatin (engl: creatine) ist eine schon seit mehr als 150 Jahren bekannte Substanz. Entdeckt wurde sie 1834 von dem Franzosen Chevreul als Bestandteil in der Fleischbrühe. Justus von Liebig wies Kreatin 1847 methodisch zuverlässig als Komponente im Fleisch verschiedener Säugetierarten nach. In dem nach ihm benannten Fleischextrakt stellt es einen wesentlichen Inhaltsstoff dar. Kreatin ist eine körpereigene Substanz die z.T. im Körper selber gebildet oder über die Nahrung, vor allem mit Fleisch und Fisch, aufgenommen wird. Im Körper einer Person von 70 kg sind ungefähr 100-120 Gramm dieser Substanz vorhanden, vorwiegend in den Skelettmuskeln, im Herzmuskel und im Gehirn. Der tägliche Bedarf beträgt ca. 2-4 Gramm. Kreatin kommt als natürliche, biologische Substanz übrigens auch in der Muttermilch von Mensch (Hülsemann et al. 1987) und Tier (Kennaugh et al. 1997) vor. Kreatin wird mit Hilfe des Enzyms Kreatinkinase (CK) zur energiereichen Verbindung Phospho-Kreatin "aufgeladen". Diese chemische Energie steht dann in den Organen und Zellen für vielfältige Aufgaben zur Verfügung, z.B. für die Kontraktion von Skelett- und Herzmuskeln, sowie für die Aufrechterhaltung des internen Zellmilieus durch energetische Versorgung von Ionenpumpen (Kalzium- und Natrium/Kalium Pumpen). In der Zelle wird nämlich an Ort und Stelle des Energieverbrauchs mittels des Enzyms, Kreatinkinase (CK), und dem energiereichen Phospho-Kreatin ATP (Adenosintriphosphat) hergestellt, das in allen Lebewesen als universelle Energiewährung für alle biologischen Vorgäng, die Energie verbrauchen, benützt werden kann. Eine Uebersicht über die Lokalisation in verschiedenen Geweben und Zellen und die Struktur und Funktion der Kreatinkinase findet sich in den hinten aufgeführten Referenzartikeln (Bessman and Geiger 1981; Wallimann et al. 1992; Saks and Ventura-Clapier 1994; Wallimann and Hemmer, 1994; Wyss and Wallimann 1994; Wallimann et al. 1998a; Brdiczka et al. 1998), sowie in den beiden Spezialvolumen von Molecular and Cellular Biology, Vol. 133/134 (1994) und ibid. Vol.184 (1998) (V.A. Saks and R. Ventura-Clapier, Editoren). Durch Grundlagenforschung konnte die eminente physiologische Bedeutung des CK-Systems aufgezeigt und die Rolle von Phospho-Kreatin als Energiepuffer, aber auch als Transportform von Energie in der Zelle dokumentiert werden (Wallimann et al. 1992). Trotzdem sind viele wichtige Fragen betreffend das Kreatinkinase System im Zusammenhang mit der zellulären Bioenergetik noch offen und bedürfen weiterer Forschung (siehe Wallimann et al. 1998b; Schlattner et al. 1998). Da das Kreatinkinase/Phospho-Kreatin System vorwiegend in Geweben und Zellen mit hohem und z.T. stark fluktuierendem Energieumsatz, wie z.B in der Skelett- und Herz-muskulatur, sowie im Gehirn, in der Netzhaut des Auges und in Spermien vorkommt, aber auch in der glatten Muskulatur und im wachsenden Knochen und Knorpel, sowie in Immunzellen gefunden wird (siehe Wallimann et al. 1992; Wallimann and Hemmer 1994), ist zu erwarten, dass Kreatin, wenn überhaupt, vor allem in diesen Geweben und Zellen eine positive Wirkung zeigen sollte. Dies scheint nach neuerer Erkenntnis nun auch tatsächlich der Fall zu sein. Die Tatsache, dass die Kreatinkinase Isoenzym-Familie während der Evolution vom See-Igel bis zum Menschen strukturell und funktionell sehr hoch konserviert geblieben ist (Mühlebach et al. 1994; Eder et al. 1999), deutet auf die generelle Wichtigkeit ihrer Funktion im Metabolismus in verschiedenen Organismen, Organen und Zellen hin. Es wäre deshalb durchaus einleuchtend und nicht unbedingt nur als negativ zu bewerten, wenn Kreatin sich dank seiner vielfältigen Anwendbarkeit als universeller "energy booster" entpuppen würde. Unbestritten positive Effekte von Kreatin auf die SkelettmuskulaturAuf Grund der Ergebnisse aus der Grundlagenforschung haben verschiedene international bekannte Spitzenathleten vor ca. 5 Jahren im Selbstversuch mit der Einnahme von Kreatin-pulver begonnen und damit erstaunliche Leistungssteigerungen von 10-20% erreicht, zuerst vor allem im Sprintbereich (Casey et al. 1996; Hultman et al. 1996), dann aber auch in anderen Disziplinen (Vandenberghe et al. 1997; Brönnimann et al. 1998). Durch gezielte Supplementation mit Kreatin können beim Menschen nicht nur die Sprint-, sondern auch die Ausdauerleistung verbessert und die Erholungszeiten nach hartem Training verkürzt werden (Greenhaff et al. 1994: Aaserud et al. 1988; Brönnimann et al. 1988). Kreatinsupplementation wird deshalb nicht nur bei Kraftsportarten (Gewichtheben, Ringen/Schwingen, Bodybuilding etc), sondern auch für Leichtathletik, Mannschafts- und Spielsportarten (Fussball, Eishockey, Volleyball, Tennis Squash etc), sowie auch für Ausdauersportarten (Radrennfahren, Triathlon, Marathon- und Berglauf etc) mit Erfolg eingesetzt. Aus verständlichen, nicht zuletzt auch kommerziellen Gründen ist die Kreatinforschung auf diesem Gebiete der Leistungsphysiologie und des Spitzensportes am weitesten fortgeschritten und die Anzahl von wissenschaftlich hochstehenden Studien direkt am Menschen ist in der Zwischenzeit beachtlich geworden und wächst immer noch. Zur Uebersicht über die unbestritten positiven Effekte der Kreatin-Supplementation für Leistungtssportler und Athleten siehe: Balsom et al. (1994); Wyss and Wallimann (1994); Greenhaff (1997); Guerrero and Wallimann (1998). Es soll hier betont werden, dass die längerfristige Einnahme von Kreatin von einer direkten Zunahme der Muskelmasse, die vorwiegend auf eine Vergrösserung des Durchmessers von schnellen Typ II Muskelfasern zurückzuführen ist. Parallel zu diesem Muskelaufbau stellte man eine signifikante Abnahme von Fettgewebe fest, was insgesamt zu einer durchaus erwünschten Erhöhung der fettfreien Körpermasse (lean body mass) führt (Vandenberghe et al. 1997). Dieser sekundär positive Effekt, ist sicher auch für andere Anwendungen ausserhalb des Sportbereiches wichtig, könnte aber auch bei Schlankheitskuren ausgenützt werden. Als Uebersichtsartikel für die kritische Beurteilung und Anwendung von Kreatin im Sportbereich können u.a. auch folgende Referenzartikel empfohlen werden: Greenhaff (1997), Juhn and Tarnopolsky (1998), sowie Plisk and Kreider (1999). Positive Wirkung von Kreatin auch auf den HerzmuskelWährend durch Kreatin-Supplementation bei chronischem Herzversagen zwar die Herzvolumen-Leistung offenbar nicht signifikant gesteigert werden konnte, verbesserte sich aber die Leistung der Beinmuskulatur ganz deutlich (Andrews et al. 1998), was ebenfalls zu einer Steigerung der Lebensqualität bei diesen Patienten beitrug (Gordon et al. 1995). Eine deutliche Schutzfunktion des Herzens bei verschiedenen Herzkrankheiten wurde aber durch direkte Infusion von Phospho-Kreatin als Zusatz in den kardioplegischen Infusionslösungen erreicht (Tronconi and Saks 1989). Diese Applikation zeitigte auch bei chronischem Herzversagen durchaus positive Wirkung (Grazioli et al. 1992). Zudem können auf dieselbe Weise auch Herzrhythmusstörungen nach einem Herzinfarkt deutlich verringert werden (Ruda et al. 1988). Dass das Kreatinkinase System für die Funktion des Herzmuskels und der Herz-Reizleitung wichtig ist, beweist die Tatsache, dass transgene Tiere, die kein oder nur noch sehr wenig dieses Enzyms im Skelettmuskel, resp. im Herzmuskel herstellen, Störungen in der Muskel- (Steeghs et al. 1996) und Herzfunktion (persönliche Mitteilung von Dr. J. Ingwall, Harvard USA) aufweisen, die allerdings nicht so gravierend sind, dass die Tiere nicht überleben könnten. Dies ist insofern erklärbar, weil sowohl in den Skelettmuskeln, wie auch im Herzmuskel dieser Tiere verschiedene metabolische und strukturelle Adaptationen stattgefunden haben und andere energetische "Sicherheitssysteme" aufreguliert worden sind. Auf diese Weise kann der Organismus offenbar den Ausfall des Kreatinkinase Systems mindestens teilweise kompensieren. Versuchstiere, die mit dem Kreatin-Analog, Guanidino-Propionsäure (GPA), gefüttert wurden, eine Behandlung, die den Kreatinspiegel im Muskel um 80% erniedrigt, zeigen deutliche Anzeichen von Hypertrophien des Herzens, sowie auch mitochondriale Myopathien in den Skelettmuskeln. Wenn GPA, das die Aufnahme von Kreatin in die Zellen hemmt, zu Herzzellen in Kultur gegeben wird, zeigen sich nach einigen Tagen ebenfalls Anzeichen von mitochondrialen Myopathien mit stark vergrösserten, stabförmigen Mitochondrien (Eppenberger-Eberhardt et al. 1991), in denen die mitochondriale Kreatinkinase zu regelmässig angeordneten intramitochondrialen Einschlüssen auskristallisiert wird (OGorman et al. 1997a), ein für mitochondriale Krankheiten typisches Erscheinungsbild. Nach Zugabe von Kreatin zum Zellkulturmedium verschwinden diese Einschlüsse und die Grösse der Mitochondrien wird wieder normal. Ob diese Einschlüsse bei Patienten nach Kreatin-Einnahme auch verschwinden, konnte noch nicht gezeigt werden, allerdings stellte man bei solchen Patienten deutliche Verbesserungen in der Muskelkraft fest (Hagenfeld et al. 1994; Tarnopolsky et al. 1997). Auf dem Gebiete der Kardiologie ist das Potential von Kreatin aber noch lange nicht ausgeschöpft und es können durchaus interessante, längerfristige Effekte, z.B. für die Prävention gewisser Erkrankungen des Herzens und deren Verlaufsmilderung erwartet werden. Kreatin ist auch für die langsame, glatte Muskulatur wichtigDas Kreatinkinase System ist auch für die zelluläre Energetik der relativ langsamen Kontraktion der glatten Muskulatur im Körper wichtig (Wallimann and Hemmer 1994). Das Enzym und die entsprechenden Substrate, Kreatin und Phospho-Kreatin, sind in der glatten Muskulatur der Blutgefässe (Clark et al. 1994), des Gastrointestinaltraktes (Ishida et al. 1995), sowie in der Gebärmutter (Clark et al. 1993) vorhanden, wo sie ebenfalls eine für die Funktion dieser Muskeln wichtige Rolle in der Energieversorgung ausüben (Takeuchi et al. 1995). Die Vermutung, dass sich eine Kreatin-Supplementation auch auf die glatte Muskulatur positiv auswirken könnte, wird dadurch erhärtet, dass verschiedene Patienten mit Muskelschwund als "Nebenefekte" einer Kreatin-Behandlung oft eine verbesserte Darmtätigkeit, bessere Blasenkontrolle und einen besseren Blutkreislauf festgestellt und zudem oft spürbar wärmere Extremitäten haben. Kreatin hilft für Wachstum und Mineralisierung von Knochen und KnorpelNeueste Befunde mit Zellkulturen von Knochenzellen (Osteoblasten) und embryonalen Knochen von Ratten zeigen, dass Kreatin auch 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 (I. Gerber, AO-Knochenforschungs-Institut, Davos, Dissertation (1998) und T. Wallimann, ETH-Zürich). 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. 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. Schutzwirkung von Kreatin auf Gehirn und Nervenzellen, besonders bei neuro-degenerativen Krankheiten!Das Enzym, Kreatinkinase (CK), sowie dessen Substrate, Kreatin (Cr) und Phospho-Kreatin (PCr), sind auch in Hirn- und Nervenzellen in relativ hohen Konzentrationen zu finden und besonders in denjenigen Zellen, die für die Koordination von Bewegungen (Purkinje-Zellen im Kleinhirn), sowie auch für Lernen und Gedächtnis (Pyramialzellen des Hippocampus) verantwortlich sind, angereichert (Kaldis et al. 1996). Dies lässt darauf schliessen, dass Kreatin für die Energetik dieser Hirnfunktionen eine wichtige Rolle spielt und dass Kreatin-Supplementation auch diese Leistungen des Gehirns verbessern kann. Ein Kind, das infolge eines genetischen Defektes im Kreatin-Synthese-Weg (Guanidinoazetat-Amino-Transferase) kein detektierbares Phospho-Kreatin in seinem Gehirn aufwies, wurde mit schweren neurologischen Störungen ins Spital eingeliefert. Nach der Eruierung des dazumal noch unbekannten Defektes, was längere Zeit dauerte, konnten die Symptome durch regelmässige Kreatin-Supplementation wesentlich verbessert werden (Stöckler et al. 1996), was die unabdingbare Wichtigkeit dieser Substanz für die Hirnfunktionen direkt am Menschen belegt. Neueste Befunde zeigen eine positive Wirkung von Kreatin auf Gehirn und Hirnleistung und deuten darauf hin, dass gewisse neuro-degenerative Veränderungen, wie Alzheimersche und Huntingtonsche Krankheit und auch Multiple Sklerose oder Parkinsonsche Krankheit mit Kreatin gelindert werden können (Matthews et al. 1998). In einer Arbeit, die im März 1999 in "Nature Medicine" publiziert worden ist und die in der amerikanischen Presse für grosses Aufsehen gesorgt hat, konnte gezeigt werden, dass Kreatin im transgenen Tiermodell (SOD-Mutante) markant positive neuroprotektive Wirkung bei Amyotrophischer Lateral Sklerose (ALS) bewirkt (Klivenyi et al. 1999). Eine ähnlich frappante neuroprotektive Wirkung von Kreatin konnte von derselben Arbeitsgruppe in Boston auch an einem Tiermodell für die Parkinsonsche Krankheit demonstriert werden (Matthews et al. 1999). Diese Resultate bestätigen nun definitiv, dass Kreatin eine deutliche Schutzfunktion für Hirn-und Nervenzellen hat, besonders vor Schäden, die entweder auf Grund von Sauerstoffmangel (Holtzman et al. 1997; Holtzman et al. 1998a,b), oder von Sauerstoffradikalen im Gehirn zustande kommen (Klinenyi et al. 1999). Als mögliche Mechanismen kommen die generelle Verbesserung des Energiestatus der mit Kreatin behandelten Zellen (Guerrero and Wallimann 1998) und/oder die Schutzwirkung von Kreatin direkt auf die Mitochondrien in Frage. Es konnte nämlich kürzlich gezeigt werden, dass Kreatin in verschiedenen Zellen eine deutliche Schutzwirkung vor dem programmierten Zelltod (Apoptose) haben kann (OGorman et al. 1997b; Brdiczka et al. 1998), der u.a. durch mitochondriale Ereignisse ausgelöst wird. Dabei spielt die oktamere Struktur der mitochondrialen Kreatinkinase eine ganz wesentliche Rolle (Brdiczka et al. 1998; Schlattner et al. 1999). Somit dürfte der Kreatin-Supplementation für kontrollierte Studien an Patienten mit diversen neurodegenerativen Krankheiten, unter die auch die Alzheimersche Krankheit fällt, nichts mehr im Wege stehen. Kreatin: potentielle Möglichkeiten für die Bereiche Fruchtbarkeit, Gynäkologie und NeonatologieDie Expression der beiden in der Gebärmutter und in der Placenta vorhandenen Kreatinkinase Isoformen, BB-CK und mitochondriale CK, wird während der Schwangerschaft genau reguliert (Thomure et al. 1996) und wird vor allem kurze Zeit vor der Geburt, in diesem Organ massiv erhöht (Payne et al. 1993; Wallimann and Hemmer 1994). Tatsächlich ist BB-CK in der Gebärmutter das durch Oestrogen am stärksten induzierte, prominente Protein (Reiss and Kaye 1981). Das deutet wiederum auf eine wichtige Funktion des Kreatinkinase Systems für die Muskelenergetik beim Geburtsvorgang hin. Es ist durchaus denkbar, dass durch Kreatin-Supplementation im letzten Trimester der Schwangerschaft die Erhaltung und das Wachstum des Fötus (siehe Kapitel unter Muskeln, Gehirn und Knochen), sowie der eigentliche Geburtsvorgang positiv beeinflusst werden könnten. Dies ist aber beim Menschen bisher noch nicht gezeigt worden. Zudem wäre ein möglicher Vorteil einer solchen Kreatin-Supplementation auch in der deutlichen Schutzwirkung für das Gehirn des Neugeborenen zu sehen, da Kreatin das Gehirn von neugeborenen Ratten vor einer Sauerstoffschuld, wie sie beim Geburtsvorgang durchaus vorkommen kann, weitgehend schützt (Holtzman et al. 1998a,b). Klinsche Arbeiten beim Menschen diesbezüglich sind im Gange. Die Tatsache, dass Kreatin sowie auch Phospho-Kreatin in relativ hohen Konzentrationen (ca. 1.5 mM, resp. 0.5 mM) im Kolostrum und der Muttermilch vorkommen, zeigt die Wichtigkeit und auch Unbedenklichkeit dieser körpereigenen Verbindungen für den Aufbau und die Funktion der Organe des Embryos und des Neugeborenen. Was männliche Fruchtbarkeit anbelangt, ist festzuhalten, dass Kreatinkinase in den Spermien verschiedener Tierarten in relativ hohen Konzentrationen vorhanden und die Isoformen des Enzyms an spezifischen Orten im Spermium lokalisiert sind, wo chemische Energie umgesetzt wird (Wallimann et al. 1986; Kaldis et al. 1996). Phospho-Kreatin dient in den Spermien bei verschiedenen Tierarten als wichtige Energiequelle für die Fortbewegung der Spermien (Kaldis et al. 1997; vanDorsten et al. 1997) und beim Menschen hat man einen Zusammenhang von männlicher Unfruchtbarkeit mit dem Kreatinkinase System festgestellt (Huszar et al. 1992). Zudem kann bei in vitro Befruchtungen die Spermien-Beweglichkeit und Geschwindigkeit durch Zugabe von extra Phospho-Kreatin als Energiespender erhöht werden (Fakih et al. 1986). Beim Mann erscheinen hohe Konzentrationen von Kreatin und Phospho-Kreatin, die von der Samenblase sezerniert werden, in der Samenflüssigkeit (Wallimann and Hemmer 1994; Lee et al. 1998). Das Kreatinkinase System, und somit auch Kreatin und Phospho-Kreatin, sind für den Energietransport vom Mittelstück des Spermiums, wo die Mitochondrien als Energiezentralen lokalisiert sind, entlang des langen Spermienschwanzes wichtig. Ob allerdings durch orale Kreatin-Supplementation beim Menschen die Spermienproduktion, und Funktion, sowie womöglich auch die Fruchtbarkeit generell, direkt beeinflusst werden können, ist noch nicht abgeklärt worden. Kreatin ist auch für die Immunabwehr wichtigDie Fresszellen (Makrophagen), die für die Eliminierung von Bakterien und Viren im Körper von vitaler Bedeutung sind, enthalten das Kreatinkinase System und brauchen für die Phagozytose (Fressprozess) von solchen Eindringlingen Phospho-Kreatin als Energiequelle (Loike et al. 1979). Kreatin und Phospho-Kreatin scheinen bei systemischen Infektionen beim Menschen eine direkte Schutzwirkung als Energiepuffer zu spielen (Lara et al. 1998). Kreatin erniedrigt die Blutfettwerte und scheint enzündungshemmend zu wirkenIm Rahmen einer randomisierten Doppelblindstudie wurde gezeigt, dass durch die Einnahme von 5 Gramm Kreatin pro Tag während 56 Tagen die Cholesterinwerte (-6%), die Triacylglyceride (-23%) und das LD-Lipoprotein-C (-22%) im Blutplasma signifikant reduziert werden (Earnest et al. 1996). Die Resultate einer indischen Forschergruppe weisen zudem darauf hin, dass Kreatin entzündungshemmende und, wie viele nicht-steroide Entzündungshemmer auch schmerzlindernde Wirkung haben kann (Khanna and Madan 1978). Kreatin und Kreatin-Analoge können das Wachstum von gewissen Krebszellen im Tiermodell hemmenDesweiteren konnte mit Krebszellen in Kultur und an Tiermodellen in vivo gezeigt werden, dass Kreatin und Kreatin-Analoge das Wachstum gewisser Krebszellen signifikant hemmen können (Miller et al. 1993; Bergnes et al. 1996; Kristensen et al. 1999). Cyclo-Kreatin, eine synthetische Verbindung, hemmt das Wachstum dieser Krebszellen schon bei sehr niedrigen Konzentrationen und erhöht die Empfindlichkeit von Krebszellen für konventionelle Chemotherapeutika z.T bis zu tausendfach (Teicher et al. 1995). Der genaue Mechanismus dieser anti-Krebswirkung von Kreatin und Analogen ist noch weitgehend ungeklärt und mögliche Anwendungen dieser Substanzen am Menschen stecken erst in der frühen Anfangsphase. Anwendung:Kreatin als offiziell erlaubte Nahrungsmittelergänzung zur Leistungs-steigerung für Sport und FreizeitNachdem das Schweizerische Bundesamt für Gesundheitswesen in Bern (BAG) Kreatin als Nahrungsmittelzusatz geprüft und seit August 1995 zugelassen hat, wird Kreatin als Aufbaumittel von Athleten für praktisch alle Sportarten angewendet. Mit Kreatin als "natürlichem Leistungsverbesserer" sind an nationalen und internationalen Wettkämpfen schon einige Goldmedaillen gewonnen worden. In einem Communiqué vom 14. Dez. 1998 hat das Internationale Olympische Kommitee (IOC) in Lausanne in einer offiziellen Stellungnahme verlauten lassen, dass es keine objektiven Gründe gibt, Kreatin auf die Doping-Liste zu nehmen und dass Kreatin von Sportlern und Athleten weiterhin als erlaubte Nahrungsmittelergänzung zur natürlichen Leistungssteigerung eingenommen werden darf. Kreatin empfiehlt sich deshalb auch für gut trainierte Freizeitsportler, Bergsteiger etc., die oft an die Grenzen ihrer körperlichen Leistungsfähigkeit kommen, nicht nur wegen der Steigerung der effektiven körperlichen Leistung, sondern auch weil die Erholung von grossen Anstrengungen verbessert und beschleunigt wird (Greenhaff et al. 1994: Aaserud et al. 1988). Kreatin für Alltag und Beruf, für Vegetarier, sowie für Senioren und RekonvaleszenteNeuere Forschungsarbeiten zeigen nun, dass nicht nur Athleten und Spitzensportler von Kreatin profitieren können, sondern auch Personen, die in Beruf und Alltag unter physischem und psychischem Leistungsdruck stehen, sowie Rekonvaleszente, deren Muskelmasse und Kraft nach längerer Bettlägerigkeit stark reduziert worden ist. Dasselbe gilt insbesondere auch für Vegetarier und ältere Personen, die nachweislich signifikant niedrigere Kreatin- und Phospho-Kreatin Spiegel in ihren Muskeln aufweisen (Smith et al. 1998). Auf Grund der positiven Berichte vieler Personen, die Kreatin zu sich nehmen, kann gefolgert werden, dass diese Substanz auch die Leistung des Gehirns, z.B Lernen und Gedächtnis, sowie die Koordination der Bewegung verbessern und gleichzeitig die Stresstoleranz erhöhen kann. Viele Probanden berichten zudem, dass sie sich mit Kreatin auch psychisch schneller und besser erholen und weniger Schlaf benötigen. Die muskulären Phospho-Kreatin-Speicher nehmen mit dem Alter nämlich deutlich ab (Pastoris et al. 1998) und die Gruppe der Personen ab 50 Jahren profitieren am meisten von einer Kreatin-Supplementation (Smith et al. 1998). Es ist offensichtlich, dass sich eine Kreatin-Supplementation deshalb besonders auch für Senioren eignet und dieses Mittel als wertvolles Zusatz- und Aufbaupräparat für den Geriatriebereich auch in Alters- und Pflegeheimen mit Erfolg eingesetzt werden könnte. Kreatingaben wären sicher auch für magersüchtige jüngere und ältere Patienten zu empfehlen. Zudem ist bekannt, dass schon nach relativ kurzer Bettlägerigkeit Muskelmasse und Muskelkraft von immobiliserten Patienten signifikant abnehmen und ein Wiederaufbau des Muskelapparates während der Rekonvaleszenz auch unter regelmässiger Physiotherapie und mit entsprechendem Krafttraining längere Zeit in Anspruch nimmt. Es wurde neulich gezeigt, dass bei Probanden, denen ein Bein während 3-4 Wochen von der Hüfte bis zu den Zehen eingegipst (immobilisiert) worden war, durch Kreatineinnahme der Verlust an Muskelmasse am immobilisierten Bein im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne Kreatin deutlich vermindert werden konnten. Zudem waren Muskel- und Kraftzuwachs nach Entfernung des Gipses bei der Kreatin-Gruppe deutlich besser und die Durchmesser aller Muskelfasern signifikant grösser (persönliche Mitteilung, Dr. Peter Hespel, Dept. Kinesiologie, Katholieke Universiteit, Leuven, Belgien; Hespel 1999). Kreatin als Hilfstherapie bei verschiedenen neuro-muskulären KrankheitenObwohl auf Grund der Befunde aus der Grundlagenforschung die zentrale Rolle von Kreatin und Phospho-Kreatin umfassend gezeigt und dokumentiert werden konnte, überrascht es, dass Kreatin in der Humanmedizin bis in neuester Zeit relativ wenig Beachtung gefunden hat. Es ist nämlich durchaus anzunehmen, dass viele Patienten mit verschiedenen Krankheiten des zentralen und peripheren Nervensystems, sowie der Skelettmuskeln, des Herzens, und der Knochen von Kreatin profitieren könnten. Grundsätzlich kann nämlich gesagt werden, dass viele Krankheiten, besonders jene im neuro-muskulären Bereich, mit einer gestörten Zellenergetik einhergehen, das heisst, der Energiezustand der Nerven-und/oder Muskelzellen ist in diesen Patienten deutlich vermindert. Bei der Duchenne Muskeldystrophie stellt man nach Muskelstress eine erhöhte Kalzium-Konzentration in den Muskelzellen fest. Auf Grund der Abwesenheit des Dystrophin-Proteins oder Fehlern im Dystrophin-Glykoprotein-Komplex, kommen bei dieser Krankheit nämlich oft Defekte in den Zellmembranen der Muskeln der Patienten vor, wodurch zuviel Kalzium in die Muskelzellen einströmen kann. Die chronisch erhöhte intra-zelluläre Kalziumkonzentration bewirkt unter anderem, dass die Muskelzellen, die unter ständigem Energieaufwand und somit unter Verbrauch von energetisch wertvollem Phospho-Kreatin versuchen, das überschüssige Kalzium aus der Zelle heraus zu pumpen, verkrampfen und schliesslich langsam degenerieren. Chronisch erhöhte Kalzium-Konzentrationen in den Zellen führen aber infolge der Aktivierung von Kalzium-abhängigen Proteasen zu einem erhöhten Abbau von Muskelsubstanz und langfristig zu Muskelatrophie. Die Wiederherstellung der optimalen Energetik in diesen Zellen mittels Kreatin, das in den Ruhephasen zu Phospo-Kreatin (PCr) aufgeladen wird, scheint somit eine logische therapeutische Strategie, die sich in Zellkulturen von dystrophen Mäusen und am Tiermodell mit dystrophen Mäusen tatsächlich bereits bewährt hat (Pulido et al. 1998). Auch wenn die Einnahme von Kreatin und somit die Erhöhung des Phospho-Kreatin-Spiegels die tatsächlichen Ursachen der diversen neuromuskulären Erkrankungen nicht direkt reparieren kann, wird durch Kreatinabgaben doch der energetische Zustand von Nerven und Muskeln generell verbessert. Falls mit der Einnahme von Kreatin früh genug in den Krankheitsverlauf eingegriffen wird, ist anzunehmen, dass sich nicht nur die Symptome wesentlich verbessern, sondern auch der Verlauf der Krankheit verlangsamt oder sogar für längere Zeit verzögert werden kann. Positive Berichte von muskelkranken PatientenIm in der Deutschen Zeitschrift "Muskelreport" 3/96 auf Seite 23-25 veröffentlichten Bericht "Mein Selbstversuch mit Kreatin-Monohydrat" schreibt Frau Therese Bigge, die seit ca. 30 Jahren an Muskeldystrophie vom Typ Gliedergürtel leidet, von ihren erstaunlich positiven Erfahrungen mit der Ergänzung ihrer Nahrung durch Kreatin. Sie selber und in der Zwischenzeit eine ganze Reihe weiterer Patienten mit verschiedenen Muskelkrankheiten berichteten in persönlichen Briefen: "Am auffallendsten sind Verbesserungen bei der Gehfähigkeit. Ich gehe schneller, sicherer, leichter, ausdauernder", oder: "schon eine Woche nach Einnehmen von Kreatin verschwanden meine Kreislaufbeschwerden und meine starke Müdigkeit. Mein Steppergang ist bisher geblieben, aber ich gehe sicherer, ausdauernder, stolpere und falle nicht mehr", oder: "Ich kann jetzt ohne Begleitung kurze Strecken gehen" usw. Erste wissenschaftlich belegte, klinische Doppelblind-Studien über Kreatin-Supplementation mit muskelkranken PatientenSolche Einzelbeobachtungen, die sehr ermutigend tönen und die in letzter Zeit immer häufiger eintreffen, gilt es nun zu prüfen und in seriösen klinisch-wissenschaftlichen Doppelblindstudien zu erhärten. Diese Einzelfallbeschreibungen von Muskel-Patienten haben schliesslich doch die Aufmerksamkeit der Aerzteschaft erreicht. Daraufhin sind nun endlich verschiedene umfangreiche wissenschaftliche Studien mit solchen Patienten in Angriff genommen worden (Tarnopolsky et al. 1997). Die Gruppe von Prof. Tarnopolsky in Kanada konnte an Patienten mit verschiedenen muskulären- und neuro-muskulären Erkrankungen deutlich positive Effekte auf die Muskelkraft nach Einnahme von Kreatin zeigen (Tarnopolsky and Martin 1999). Erste Resultate aus solchen Studien mit Muskelpatienten, die nun auch in Deutschland durchgeführt werden, z.B. von Prof. Hanefeld in Göttingen (Hanefeld 1999) und Prof. Pongratz in München (Walter et al. 1999; Klopstock et al. 1999), sind durchaus positiv. In der Schweiz ist im Dezember 1998 eine erste placebokontrollierte Doppelblind-Cross-Over-Studie mit Duchenne Patienten am Inselspital in Bern (PD. Dr. J.M.Burgunder, Neurologische Klinik, zusammen mit Prof. T.Wallimann ETH-Zürich) angelaufen. Die kürzlich in "Nature Medicine" veröffentlichte Arbeit der Gruppe um Prof.M.F Beal in Boston (Klivenyi et al. 1999) die eine überraschend positive neuroprotektive Schutzwirkung von Kreatin am Huntigton und ALS Tiermodell gezeigt hatte, rief in den USA euphorische Begeisterung "breakthrough in the treatment of neurodegenerative diseases like Lou Gehrigs disease" aus. Die Resultate der am 31. European Metabolic Group (EMG) Meeting (Unterlagen bei Milupa GmbH Bahnhofstrasse 14-30, D-61381 Friedrichsdorf, BRD) vom 28-30 Mai 1999 in Wien präsentierten Forschungsarbeiten unterstützen die Wirksamkeit von Kreatin bei Patienten mit verschiedenen Muskelkrankheiten, sowie die neuroprotektive Wirkung von Kreatin. Dasselbe war der Fall beim Internationalen Meeting über "Creatine von der Grundlagenforschung zur klinischen Anwendung", abgehalten am 4. Juni 1999 in Mailand (Information und Unterlagen bei Fondatione Giovanni Lorenzini, Via Appiani 7, I-20121 Mailand, Italien). Praktische Ratschläge:Wie soll Kreatin eingenommen werden ?Die Kreatin-Einnahme beginnt bei Sportlern und Athleten mit einer "Ladephase", in der während der ersten Woche je 3-4 mal 5 Gramm Kreatin pro Tag eingenommen werden, um den Kreatin- und somit auch den Phospho-Kreatingehalt in den Organen in kurzer Zeit maximal zu erhöhen. Anschliessend erfolgt eine "Erhaltungsphase", mit je nur noch 1 bis 2 mal 2 Gramm Kreatin pro Tag, wobei diese Werte für eine erwachsene Person von 70 kg Körpergewicht gelten. Bei leichteren Personen wird die Dosis entsprechend reduziert. Bei Nichtsportler und Patienten, kann die "Ladephase" auf 1-2 mal 5 Gramm Kreatin pro Tag während einer Woche reduziert werden, oder von Anfang an einfach täglich 2-4 Gramm Kreatin pro Tag eingenommen werden. Das Auffüllen der Kreatin-Speicher geschieht so etwas langsamer, aber nach ca. einem Monat werden ähnliche Kreatinwerte in den Geweben erreicht, wie bei der schnellen Hochdosis-Aufladung. Da Kreatin relativ schlecht löslich ist, sollte unbedingt beachtet werden, dass das Pulver in genügend Flüssigkeit aufgelöst wird, am besten in warmem Wasser, oder Tee etc. aufrühren, bis die Lösung klar wird, oder auch in genügend Orangen-, Fruchtsaft, Milch oder Yoghurt etc. einrühren. Während der Ladephase sollte speziell viel Flüssigkeit getrunken werden. Da zusammen mit Kreatin via Kreatin-Transporter gleichzeitig auch Natrium-Chlorid (NaCl) in die Zellen mittransportiert wird, kommt es als Folgeerscheinung zu einer vermehrten Aufnahme von Wasser, vor allem durch die Muskelzellen, was zu einer oft beobachteten "scheinbaren" Gewichtszunahme während den ersten Tagen der Ladephase führen kann Mögliche Nebenwirkungen von Kreatin: Pausen angesagt !Bisher sind keine bedeutsamen Nebenwirkungen von Kreatin bekannt, abgesehen von gelegentlichen leichten Blähungen, die oft darauf zurückzuführen sind, dass das Pulver mit zuwenig Flüssigkeit eingenommen wird und deswegen das relativ schlecht lösliche Kreatin als Pulver im sauren Miileu des Magens ungelöst verweilt. Bei einigen Personen treten vor allem während der Ladephase leichte Muskelkrämpfe, vorwiegend in den Waden auf, die aber nach zusätzlicher Einnahme von Magnesium (150-600 mg Magnesium) bald wieder verschwinden. Dieses Phänomen kann dadurch erklärt werden, dass die Erhöhung des Phospho-Kreatin-Spiegels im Muskel zu einer Erniedrigung der Konzentration an freiem Magnesium in der Muskelzelle führt, weil Phospho-Kreatin selber Magnesium binden kann. Viele internationale Sportler, sowie ein von Prof. Hanefeld beschriebener Junge, haben nun während insgesamt 4-5 Jahren Kreatin ohne nennenswerte Nebenwirkungen eingenommen (Stöckler et al. 1996). Die Einnahme von Kreatin sollte laut Expertenmeinung aber nach drei Monaten für jeweils einen Monat unterbrochen werden, um unter anderem die langsame Gewöhnung des Körpers an die externe Zuführung von Kreatin durch Anpassung des körpereigenen Stoffwechsels zu verhindern. Es konnte nämlich am Tiermodell gezeigt werden, dass durch chronische Fütterung sehr hoher Dosen von Kreatin die Eigensynthese von Kreatin im Körper herabgesetzt wird (Wyss and Wallimann 1996). Zudem kann auch die Synthese des Kreatin-Transporters, d.h. desjenigen Proteins, das für die Aufnahme von Kreatin aus dem Blut in die Körperzellen verantwortlich ist, herunter-reguliert werden (Guerrero and Wallimann 1997). Diese Tatsache bestätigt die allgemeine Weisheit, dass zuviel des Guten nicht unbedingt besser sein muss. Für eine kritische Uebersicht über mögliche, allerdings bis heute noch nicht nachgewiesene Nebenwirkungen, vorallem bei der regelmässigen Einnahme eine sehr hohen Dosis von Kreatin über lange Zeitperioden siehe Juhn and Tarnopolsky 1998. Andere Autoren beurteilen Kreatin, solange es in reinster Form eingenommen wird, als völlig unbedenklich (Plisk and Kreider 1999), dies besonders auch in Anbetracht der Tatsache, dass weltweit hunderttausende von Sportlern zum Teil schon seit mehreren Jahren Kreatinsupplementierung ohne schwerwiegende Folgen angewendet haben. Einzelbeobachtungen von Erkrankungen von Personen, die Kreatin eingenommen haben, können in den USA auf einer FDA Home Page: http://vm.cfsan.fda.gov/cgi-bin/aems.cgi?QUERY=creatine&STYPE=EXACT unter der Rubrik "The Special Nutritionals Adverse Event Monitoring System (SN/AEMS)" gemeldet werden, wo sie also solche aufgelistet sind. Bei diesen Meldungen von Einzelpersonen handelt es sich aber nach Angaben der FDA um Fälle, bei denen ein kausaler Zusammenhang des jeweiligen Ereignisses mit der Einnahme von Kreatin weder mit Sicherheit festgestellt noch bewiesen worden ist. Was ist zu beachten?Die Reinheit der im In- und Ausland angebotenen Kreatin-Produkte variiert sehr stark und Kreatinprodukte, die als Nahrungsmittel oder als Nahrungsmittelzusatz gelten, sind leider immer noch keiner strikten Qualitätskontrolle unterworfen. Für verantwortungsvolle Sportler und vor allem auch für Patienten, kann nur das reinste Kreatin, das allerdings etwas teurer ist, gut genug sein. Kreatin wird synthetisch aus Sarkosin, Cyanamid und Wasser hergestellt. Bei schlecht optimiertem Syntheseverfahren können in gewissen Kreatinpräparaten, die auf dem Markt frei verkäuflich sind, Cyanamid als Ausgangsmaterial, sowie die toxikologisch schlecht charakterisierten Nebenprodukte, Dicyandiamid und Dihydrotriazin als Verunreinigungen nachgewiesend werden (siehe: Home Page http://www.creapure.com). Zudem führt unsachgemässe Lagerung von Kreatin, z.B. bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit, zum spontanen Zerfall von Kreatin in Kreatinin, das zwar, obwohl nicht toxisch, doch unerwünscht ist, weil es, einmal aufgenommen, wieder über die Nieren ausgeschieden werden muss. Kreatin ist als wässriger Lösung relativ unstabil und kann als solche nicht während längere Zeit ohne signifikanten Zerfall in Kreatinin aufbewahrt werden. Deshalb sollte das trocken gelagerte Kreatinpulver erst kurz vor dem Verzehr in Flüssigkeit angerührt und falls notwendig (zur besseren Löslichkeit von Kreatin) nur für kurze Zeit erhitzt werden (60-80o C) oder in heissem Wasser stehen gelassen werden. Beim Kochen von Fleisch während einer Stunde gehen ca. 30% des Kreatins in Kreatinin über, beim leichten Anbraten eines Steaks gehen aber nur ca. 7% des Kreatins verloren und beim Lufttrocknen von Fleisch, selbst nach längerem Aufbewahren des Trockenfleisches, bleiben immer noch ca. 90% der ursprünglichen Kreatinmenge erhalten (Harris 1999). Da Kaffee die Kreatin Aufnahme negativ beeinflusst, sollte auf eine gleichzeitige Einnahme von Kaffee zusammen mit Kreatin verzichtet und zudem gleichzeitig der Konsum dieses Genussmittels auf 1-2 Tassen pro Tag beschränkt werden (Vandenberghe et al. 1996). Die Tatsache, dass gewisse Personen nicht oder nur wenig auf Kreatin ansprechen, sog. Non-Responders", könnte mit dem Kaffeekonsum zusammenhängen. Für Patienten ist zu empfehlen, falls sie sich für eine Kreatin-Supplementation entscheiden, diese Hilfstherapie unter Aufsicht eines Arztes durchzuführen und ihre Beobachtungen und Feststellungen bezüglich Veränderungen und eventuellen Nebenwirkungen nach Einnahme von Kreatin in einem Tagebuch festzuhalten. Wo zu beziehen?: Neue Kreatin-PräparatePodium®-Kreatin von der Firma Synergen AG, Parkstrasse 3, 6312 Steinhausen, ZG, war das erste offiziell in der Schweiz zugelassene Kreatin-Präparat. In diesem Präparat sind aber als Zusatz relativ hohe Anteile von Kohlenhydraten, Maltodextrin und Dextrose enthalten.
Neuere, fortschrittlichere "second generation" Formulierungen mit reinstem Kreatin (CREAPURE®, siehe unten) plus zusätzlichen Komponenten (Magnesium, Mineralsalze, L-Carnitin, alpha-Tocopherol und antioxidativen Vitalstoffen, wie Lycopin etc.), die einerseits die Aufnahme und Bioverfügbarkeit von Kreatin verbessern, und andererseits die Zellen vor Schädigung durch freie Sauerstoffradikale schützen, von der Firma PreVent Kreatin, M. Junker, General Guisanstrasse 65, CH-4054-Basel, (Tel. 061-302-80-80, siehe http://www.prevent.ch) angeboten und über ein Netzwerk von angeschlossenen Aerzten, Physiotherapeuten und Rehabilitationszentren mit entsprechender Ausbildung abgegeben.
In Deutschland stellt die Firma SKW Trostberg AG, (Postfach 12 62, D-83303 Trostberg, BRD) unter dem Handelsnamen CREAPURE® Reinst-Kreatinmonohydrat her. Das mit einem optimierten, patentierten synthetischen Verfahren hergestellte Kreatin ist frei von Verunreinigungen und Synthese-Nebenprodukten (siehe oben und auf der Home Page: http://www.creapure.com). In Oesterreich wird von der Firma DSM-Chemie Linz GmbH, St. Peter-Strasse 25, A-4021 Linz, Oesterreich) ebenfalls sehr reines Kreatinmonohydrat synthetisch hergestellt. Kreatin für Muskelpatienten wird von einigen Krankenkassen teilweise oder ganz übernommen. Ein Gespräch mit Arzt und/oder Krankenkasse lohnt sich. Mit der zunehmenden Akzeptanz von Kreatin als Hilfspräparat in diesem Bereich dürfte die Bereitschaft der Krankenkassen für eine Uebernahme der Kosten steigen, besonders weil nun in klinisch-wissenschaftlichen Studien eine deutlich positive Wirkung dieser Substanz u.a. für Muskelkranke erhärtet worden ist. AusblickVermehrte Grundlagenforschung, sowie parallele klinische Studien am Menschen sind notwendig, um die vielfältigen Anwendungmöglich-keiten der Kreatin-Supplementierung auszuloten. Kreatinkinase ist ein "altes" Enzym, das in den 20er Jahren dieses Jahrhunderts entdeckt worden ist (Lohmann Reaktion) und wenn überhaupt, in Lehrbüchern der Biochemie oft nur mit einem Satz als "wichtiges Enzym, für die Energie-Pufferung und als diagnostisches Serum-Marker nach einem Herzinfarkt" erwähnt wird. Trotz der Tatsache, dass Kreatinkinase eines der prominentesten Enzyme im Muskel ist, ist es erst in neuester Zeit gelungen, dessen molekulare Struktur mittels Protein-kristallographe und Röntgenstrukturanalyse aufzuklären (Fritz-Wolf et al. 1996). Durch diese Strukturdaten zusammen mit den hier erwähnten neuen Befunden aus der Biochemie, Zellbiologie und molekularen Physiologie des Enzyms, sowie auf Grund der neuesten Resultate mit der Kreatin-Supplementation werden sich in Zukunft wieder neue Forschungsgruppen mit diesem interessanten Thema befassen. Die Kenntnis der genauen Koordinaten der einzelnen Aminosäuren in der Struktur des Kreatinkinase Moleküls sollte es erlauben, durch "Molecular Modelling" spezifische Inhibitoren und/oder Aktivatoren des Enzyms zu entwerfen, die dann z.B gezielt für die Krebstherapie von malignen Tumoren, die das Enzym exprimieren, eingesetzt werden könnten. Zudem warten viele der hier vorgestellten, an Versuchstieren verifizierten Befunde auf klinische Studien für die Anwendung von Kreatin und Analogen am Menschen. Es ist zu hoffen, da verschiedene Aspekte der Kreatin-Supplementation in Zukunft auch von klinischen Forschern bearbeitet- und mit grosser Aufmerksamkeit von den praktischen Aerzten verfolgt werden. Spendenaufruf zur Unterstützung der Kreatin-ForschungEs ist unabdingbar, dass für diese Vorhaben in der Grundlagen- und klinischen Forschung entsprechende finanzielle Mittel zugesprochen werden, damit auf diesen neuen Gebieten der Kreatinkinase und Kreatin-Forschung entsprechende Fortschritte gemacht werden können. Da ein Patentschutz für die Anwendung der "Trivialsubstanz", Kreatin, wahrscheinlich nur schwer durchsetzbar ist, scheint die Pharmaindustrie, zumindest nach unserer Erfahrung, nur marginal an dieser Forschung interessiert zu sein. Deshalb sind wir praktisch ausschliesslich auf öffentliche Gelder und Spenden von Sponsoren angewiesen. Nur so können wir auf diesem, gerade wegen seiner scheinbaren Einfachheit so bestechendem Gebiet, das ein noch ungeahntes Potential für die Zukunft aufweist, entsprechende Fortschritte erreichen. Wir bitten Sie deshalb Unterstützungsbeiträge (auch kleinere Beträge sind willkommen) für diese Forschung auf das Konto der Schweizerischen Nationalbank, CH-3003 Bern, Schweiz, Konto Nr. 1530-5-30; Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ) mit dem Vermerk: für Forschungskonto Prof. Theo Wallimann, Institut für Zellbiologie (IZB): Fond 2-78139-97. Dieser Fond wird durch die ETH verwaltet und eine sachgemässe Verwendung der Mittel ausschliesslich für diese Forschung ist damit gewährleistet. Referenzen
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