Wieviel Protein ist wirklich zu viel? Eine Review und Untersuchung der „Protein Spread“ und der „Protein Change“ Theorien

Ein beträchtliches Volumen an klinischen Humandaten unterstützt eine erhöhte Nahrungsproteinzufuhr für stärkere Zuwächse durch ein Widerstandstraining, aber nicht alle Ergebnisse stimmen überein. Wir haben kürzlich bei unseren Bemühungen zur Erklärung der Diskrepanzen bezüglich der Reaktionen auf eine gesteigerte Nahrungsproteinzufuhr bei Gewichtsmanagement Interventionen die „Protein Spread Theorie“ (auf Deutsch in etwa Proteinverteilungstheorie) und die „Protein Change Theorie“ (auf Deutsch in etwa Proteinveränderungstheorie) vorgeschlagen.

Das vorliegende Review zielt darauf ab, die „Protein Spread Theorie“ und die „Protein Change Theorie“ auf Studien anzuwenden, die die Auswirkungen von Protein auf durch ein Widerstandstraining induzierte Zuwächse an Muskeln und Kraft untersucht haben.

Die Protein Spread Theorie geht davon aus, dass es einen ausreichenden prozentualen Unterschied bezüglich der täglichen Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht zwischen Probandengruppen während Proteininterventionen geben muss, um Unterschiede im Bereich von Kraft und Muskeln beobachten zu können.

Die Protein Change Theorie postuliert, dass es bei der Gruppe mit höherer Proteinzufuhr eine signifikante Veränderung bezüglich der Basisproteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag geben muss, um Vorzüge bezüglich Muskeln und Kraft beobachten zu können.

Siebzehn Studien erfüllten die Inklusionskriterien. Bei Studien, die eine höhere Proteinintervention als erfolgreich ansahen, gab es durchschnittlich einen Unterschied von 66,1% bezüglich der Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag zwischen den Gruppen, während dieser Unterschied bei Studien, bei denen die höhere Proteinzufuhr nicht effektiver als bei der Kontrollgruppe war, bei durchschnittlich 10,2% lag.

Die durchschnittliche Erhöhung der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr lag bei Studien, die zeigten, dass eine höhere Proteinzufuhr effektiver als die Proteinzufuhr der Kontrollgruppe war, bei +59,5%, im Vergleich zu +6,5% bei Studien, die zu dem Ergebnis kamen, dass eine im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöhte Proteinzufuhr nicht effektiver war.

Die Größe der Unterschiede zwischen der durchschnittlichen Proteinzufuhr zwischen den Gruppen und der Erhöhung der Proteinzufuhr fallen bei diesem Review ähnlich wie bei unserem vorhergehenden Review dieser Theorien in einen Gewichtsmanagementkontext aus. Das Sicherstellen einer ausreichenden Abweichung von der gewohnheitsmäßigen Zufuhr scheint einen wichtigen Faktor bei der Bestimmung des Erfolges zusätzlichen Proteins bei einer Steigerung der Muskel- und Kraftzuwächse durch ein Widerstandstraining darzustellen. Eine Erhöhung der Nahrungsproteinzufuhr beeinflusst Muskeln und Kraft während eines Widerstandtrainings positiv.

Einleitung

Während sich die Ernährungswissenschaft im Lauf der letzten Jahrzehnte weiterentwickelt hat, wurde es für Sportler zunehmend alltäglich, Ernährung und Supplementation zu verwenden, um ihr Training und ihre Leistungen zu verbessern.  Mit zunehmendem Wissen im Bereich der Sporternährung kam eine Vielzahl angeblich leistungssteigernder Nahrungsergänzungen. Eine am weitesten, am häufigsten verwendete und am besten untersuchte Klasse von Supplements sind Proteinpulver – traditionelles Wheyprotein, Kasein Protein, Sojaprotein oder Eiprotein.

Studien verwenden für gewöhnlich Supplementformen von Protein anstelle von vollwertigen Proteinnahrungsmitteln, was meist mit deren längerer Haltbarkeit und der Bequemlichkeit der Versorgung von Studienteilnehmern mit Proteinpulvern zum zusätzlichen Konsum zu ihrer gewohnten Ernährung zusammenhängt. Auch die Einhaltung der Vorgaben ist leichter zu überwachen (man zählt leere Supplement Packungen), als wenn Probanden dazu angehalten werden zusätzliche Nahrung zu kochen, um eine Zielernährung zu erreichen.

Die Antwort auf die Frage, ob Erhöhungen der Proteinzufuhr geeignet sind, Ziele eines Widerstandstrainings zu fördern, ist der Schwerpunkt dieses Reviews. Die Beantwortung dieser Frage umfasst die Behandlung von zwei Schlüsselbereichen:

1. das Level der Nahrungsproteinzufuhr, von dem gezeigt werden konnte, dass es im Rahmen von Widerstandstrainingsstudien die besten Resultate bewirkt hat.
2. ob es eine Diskrepanz zwischen diesem Level der Proteinzufuhr und der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr der Studienteilnehmer zum Zeitpunkt des Studienbeginns gibt.

Die meisten Studien unterstützen den Nutzen einer Erhöhung der Proteinzufuhr, um muskuläre Vorzüge während eines Widerstandstrainings zu fördern [1–10]. Während die Hinweise stark in diese Richtung deuten, sind die Daten – wie in den meisten Bereichen – nicht vollständig schlüssig. Vor Kurzem haben wir die Protein Spread Theorie und die Protein Change Theorie als mögliche Erklärung für Diskrepanzen im Bereich der Protein- und Gewichtsmanagement Literatur vorgeschlagen. [11]. Ob diese Theorien durch Widerstandstrainingsstudien unterstützt werden, ist nicht bekannt. Der Zweck dieses Reviews besteht deshalb darin unsere Protein Spread und Protein Change Theorien im Kontext von Muskel- und Kraftzuwächsen durch ein Widerstandstraining zu untersuchen.

Methoden

Die Protein Spread Theorie postuliert, dass es einen ausreichenden Unterschied bezüglich der Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag  zwischen den Gruppen geben muss, um Unterschiede bezüglich Muskeln und Kraft beobachten zu können.

Die Protein Change Theorie postuliert, dass es eine ausreichende Veränderung der der Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag im Vergleich zur Basisproteinzufuhr geben muss, um Vorzüge bezüglich Muskeln und Kraft beobachten zu können.

Die Bezeichnung „muskuläre Vorzüge“ bezieht sich in diesem Zusammenhang auf Vorzüge in folgenden Bereichen: Zuwächse an fettfreier Körpermasse, Aufrechterhaltung fettfreier Körpermasse, Kraftzuwächse, Muskelquerschnittsfläche und Fettabbau.

Es wurden Schlüsselwortsuchen in PubMed, dem Cochrane Central Register of Controlled Trials und den CINAHL Datenbanken bis zum August 2012 durchgeführt, wobei die Suchkriterien in Abbildung 1 verwendet wurden.

Neben diesen Datenbanksuchen wurden die Listen der Referenzen vier großer Reviews zum Thema nach zusätzlichen Studien durchsucht, die in Frage kamen. [11–14]. Vor und nach dem Training wurden als wichtige Zeiten für die Vermittlung von Wirkungen der Ernährung auf Zuwächse durch ein Widerstandstraining identifiziert. [15,16].

Einige in diesem Review betrachtete Studien stellten Proteinsupplements zu diesen Zeiten bereit, wobei Probanden der Kontrollgruppe zu einer oder zu beiden dieser Zeiten kein Protein bekamen. Studien mit diesem Timing/Mengen Design wiesen typischerweise große Unterschiede der Proteinzufuhr im Vergleich zur Kontrollgruppe und eine starke Erhöhung der Proteinzufuhr im Vergleich zur gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr auf.

Studien bei denen

1. Die Unterschiede der Proteinzufuhr im Vergleich zur Kontrollgruppe und die gewohnheitsmäßige Proteinzufuhr nicht manipuliert wurden
2. die Proteinzufuhr konstant gehalten wurde
3. lediglich das Timing im Mittelpunkt stand

wurden ausgeschlossen. Es wurde die Entscheidung getroffen Timing Studien mit aufzunehmen, die die Gesamtproteinzufuhr manipulierten, da sie in beiden Gruppierungen von Studien enthalten waren, bei denen eine zusätzliche Proteinzufuhr im Vergleich zur Kontrollgruppe von Vorteil oder nicht von Vorteil war. [10,17–20]. Da Daten eine erhöhte Proteinsynthesereaktion für > 24 Stunden nach einem Widerstandstraining zeigen [21], ist eine sofortige Zufuhr von Protein nach dem Training außerdem wahrscheinlich nur einer von vielen Prädikatoren für einen Muskelproteinzuwachs nach einem Widerstandstraining.

Abbildung1: Aufteilung von Studien zum Thema „Protein Spread Theorie“ und Protein Change Theorie“ und Widerstandstraining.

Zusammengefasst waren folgende Kriterien Ausschlusskriterien für dieses Review:

1. Schlechte Kontrolle der Ernährung
2. Dauer < 4 Wochen
3. Das Proteintiming oder der Proteintyp waren die primäre Variable, während die Gesamtzufuhr konstant blieb
4. Signifikante Unterschiede der Basischarakteristika
5. Es wurde nur eine Seite des Körpers trainiert

Basierend auf diesen Kriterien wurden 17 Studien in das Review aufgenommen und näher betrachtet (siehe Tabelle 1 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3518828/table/T1/?report=objectonly)

Einige Studien lieferten Daten zur Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag. Wenn nur eine prozentuale Angabe der Proteinmenge relativ zur Gesamtenergiezufuhr angegeben wurde, wurden die folgenden Berechnungen durchgeführt, um diesen Wert in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag umzurechnen:

1) g Protein = [((% Energie in Form von Protein × 0.01)  × Gesamtenergiezufuhr)/4kcal/g]

2) g/kg/Tag Protein = g Protein/Gewicht der Studienteilnehmer bei Studienbeginn in kg

Wenn nur die Proteinmenge in Gramm pro Tag angegeben war, wurde die Basiskörpermasse als Divisor verwendet, um den Wert in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag umzurechnen.

Wenn die Zufuhr aller drei Makronährstoffe in Form von Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag ohne Gesamtenergiezufuhr angegeben wurden, wurde die Gesamtenergiezufuhr pro Kilogramm pro Tag durch eine Multiplikation der Fettmenge pro Kilogramm pro Tag mit 9 und eine Multiplikation der Kohlenhydrat- und Proteinmenge pro Kilogramm pro Tag mit 4 berechnet. Das Ergebnis wurde mit der Körpermasse bei Studienbeginn multipliziert, um die Gesamtenergiezufuhr zu erhalten.

Diese Energiezufuhr wurde in Megajoule oder Kilokalorien angegeben. Diese Werte wurden umgerechnet und auf eine ganzzahlige Kalorienmenge aufgerundet. Originaldaten zur Nahrungszufuhr, die für mehrere Zeitpunkte während der Studie angegeben wurden, wurden häufig angemessen zu einem Gesamtwert kombiniert, was in Tabelle 1 angemerkt wurde.

Die meisten Studien umfassten eine tägliche Proteinsupplementation. Bei Studien, bei denen nur an Trainingstagen eine Proteinsupplementation stattfand, wurde die wöchentliche Gesamtmenge an supplementiertem Protein durch sieben geteilt und zur durchschnittlichen berichteten täglichen Proteinzufuhr hinzugefügt. Die in diesem Review angegebene Proteinzufuhr umfasst alle konsumierten Nahrungsmittel und Supplements.

Der Begriff „hohe Proteinzufuhr“ wurde in diesem Review  verwendet, um die Gruppe innerhalb einer Studie zu beschreiben, die im Vergleich zur Gruppe mit „niedriger Proteinzufuhr“, die manchmal auch als „Kontrollgruppe“ bezeichnet wird, eine relativ höhere Proteinzufuhr aufwies. „Höher“ und „niedriger“ sind relativ und stehen nicht vertretend für ein spezifisches Level der Proteinzufuhr.

Bei Studien, die Vorzüge von zwei Typen einer Proteinsupplementation zeigten, wurde der Durchschnitt der Proteinzufuhr dieser beiden Gruppen als „höhere Protein“ Gruppe bei Berechnungen der Unterschiede der Proteinzufuhr zwischen den Gruppen bei der „Protein Spread Theorie“ verwendet. Berechnungen der Unterschiede der Proteinzufuhr für die Protein Spread Theorie wurden unter Verwendung folgender Formel berechnet:

Unterschied der Proteinzufuhr zwischen den Gruppen in % =[((Proteinzufuhr der Gruppe mit höherer Proteinzufuhr in g/kg/Tag − Proteinzufuhr der Kontrollgruppe in g/kg/Tag) / Proteinzufuhr der Kontrollgruppe in g/kg/Tag)×100]

“Veränderungen der Gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr“ wurden mit Hilfe folgender Formel berechnet:

Veränderungen der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr =[((Proteinzufuhr in g/kg/Tag während der Studie – Proteinzufuhr in g/kg/Tag vor Studienbeginn) / Proteinzufuhr in g/kg/Tag vor Studienbeginn)×100]

Für beide Theorien wurden nach Berechnung der Werte für jede Studie, die Durchschnittswerte für Gruppen von Studien zum Zweck der Analyse berechnet. Bei Bedarf wurden fehlende Werte zur Nahrungszufuhr durch Kontaktieren der Autoren der entsprechenden Studien ermittelt [6,8,9].

 

Resultate

Zehn der 17 Studien [1–10] zeigten überlegene muskuläre Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr im Vergleich zur Kontrollgruppe, während 7 Studien [18–20,22–25], die die Kriterien für die Aufnahme in dieses Review erfüllten, keine größeren muskulären Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr im Vergleich zur Konzrollgruppe zeigten. Somit schlugen wir die Protein Spread Theorie und die Protein Spread Theorie als mögliche Erklärungen für diese Diskrepanz vor.

Protein Spread Theorie

Bei den zehn Studien, die muskuläre Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigten (Abbildung 2), fiel die Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag durchschnittlich um 66,1% höher als bei der Kontrollgruppe aus. Hoffmann und Kollegen ließen z.B. American Football Spieler, die Erfahrung mit einem Widerstandstraining hatten, entweder 2 oder 1,24 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag während einer 12-wöchigen Widerstandstrainingsphase konsumieren.

Die maximalen Kraftzuwächse bei Kniebeugen fielen bei der Gruppe mit höherer Proteinzufuhr mit 23,5 kg signifikant höher als bei der Kontrollgruppe mit 9,1 kg aus [7]. Cribb und Kollegen ließen trainierte Männer 3,15 Gramm oder 1,65 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag während eines 11-wöchigen Widerstandstrainingsprogramms konsumieren. Die höhere Proteinzufuhr wurde mit Hilfe einer Wheyprotein Isolat Supplementation erreicht und diese Gruppe erzielte in den Quadrizeps im Vergleich zur Kontrolle signifikant größere Zuwächse an Kraft und myofibrillarem Protein [4].

Eine Supplementation mit Wheyprotein und Sojaprotein wurde von Candow und Kollegen verwendet, um zwei Gruppen von Probanden auf eine tägliche Proteinzufuhr von ~ 3 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag vs. 1,7 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag bei der Kontrollgruppe zu bringen. Nach sechs Wochen Widerstandstraining waren die Zuwächse an fettfreier Muskelmasse mit 2,5 Kilo in der Wheyprotein Gruppe und 1,7 Kilo in der Sojaproteingruppe signifikant größer als die 0,3 Kilo in der Kontrollgruppe. Die Kraft bei Kniebeugen und Bankdrücken stieg bei den Gruppen mit höherer Proteinzufuhr um ~25 Kilo bzw. 8 Kilo, was signifikant über den Kraftzuwächsen von 14 Kilo bzw. 4 Kilo bei der Kontrollgruppe lag [2].

Analog hierzu erhielten widerstandstrainierte Probanden im Rahmen einer von Burke und Kollegen durchgeführten Studie 3,3 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag mit Hilfe einer Wheyprotein Supplementation, während die Kontrollgruppe lediglich 1,2 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag erhielt. Während eines sechswöchigen Widerstandstrainings führte dies zu einem Aufbau von 2,3 Kilo fettfreier Muskelmasse in Verbindung mit einer Zunahme des maximalen isokinetischen Drehmoments bei Knieextensionen um 16,5 Nm. Beide Resultate waren statistisch signifikant, während die Zuwächse von 0,9 Kilo und 11,6 Nm bei der Kontrollgruppe nicht signifikant waren [1].

Auf der anderen Seite lag die durchschnittliche Proteinzufuhr in Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag bei der Gruppe mit höherer Proteinzufuhr bei sechs Studien, die keine zusätzlichen muskulären Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigten, nur um 10,2% höher als bei der Kontrollgruppe.

Abbildung 2

Unterschiede bezüglich des Proteinkonsums zwischen Gruppen mit höherer und niedrigerer Proteinzufuhr bei der Protein Spread Theorie Analyse.

Spread Benefit = die Studien, bei denen die Gruppe mit höherer Proteinzufuhr während der Intervention größere muskuläre Vorzüge als die Kontrollgruppe erlebte.

Spread No > Benefit = die Studien bei denen die Gruppe mit höherer Proteinzufuhr während der Intervention keine größeren muskulären Vorzüge als die Kontrollgruppe erlebte.

Tabelle 2

Prozentualer Unterschied zwischen der Proteinzufuhr der Gruppen bei Studien, die im Rahmen der Protein Spread Theorie Analyse betrachtet wurden.

Protein Change Theorie

Nicht alle Studien berichteten über die Basisproteinzufuhr der Probanden vor Beginn der Studie. Bei den 12 Studien, bei denen dies der Fall war (Abbildung 3), lag die durchschnittliche Erhöhung der Proteinzufuhr bei den sechs Studien, die keine zusätzlichen Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigten, bei 6,5% im Vergleich zur durchschnittlichen Basisproteinzufuhr, während diese Erhöhung bei den sechs Studien, die muskuläre Vorzüge einer erhöhten Proteinzufuhr zeigten, bei durchschnittlich 59,9% lag (Tabelle 3 und 4).

Bei der Protein Change Analyse umfassten alle Studien, die muskuläre Vorzüge einer erhöhten Proteinzufuhr zeigten, eine Erhöhung der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr von mindestens 19,5%. Als zwei von sechs Beispielen, umfassten die Studien von Cribb und Kollegen und Demling und Kollegen, die auch die Protein Spread Theorie unterstützten, Veränderungen der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr von 97 bis 98%. [4,5] Dies führte im Rahmen beider Studien zu größeren muskulären Vorzügen.

Auch die sechs Studien, die keine zusätzlichen muskulären Vorzüge einer Proteinsupplementation zeigten, folgten dem Postulat unserer Theorien. Untrainierte Probanden konsumierten z.B. im Rahmen einer von Rankin und Kollegen durchgeführten Studie entweder 1,3 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag oder 1,2 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag. Die 1,3 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag Gruppe befolgte eine Intervention, die aus einem erhöhten Milchkonsum bestand, die ihre gewohnheitsmäßige Proteinzufuhr jedoch nur um 8,33% erhöhte. Zehn Wochen Widerstandstraining führten zu ähnlichen Veränderungen der Körperkomposition bei beiden Gruppen [19].

Auch im Rahmen einer von Kukuljan und Kollegen durchgeführten Studie gab es keine Muskel- oder Kraftunterschiede zwischen Studienteilnehmern, die 1,31 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag und Probanden, die 1,28 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag konsumierten, [20].

Abbildung 3

Prozentuale Abweichung von der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr bei unterschiedlichen Gruppen von Probanden im Rahmen der Protein Change Analyse.

Change Benefit  =  die Studien, bei der die Gruppe mit höherer Proteinzufuhr während der Intervention größere muskuläre Vorzüge als die Kontrollgruppe erlebte.

Change No > Benefi t  =   die Studien, bei der die Gruppe mit höherer Proteinzufuhr während der Intervention keine größeren muskulären Vorzüge als die Kontrollgruppe erlebte.

 

Studie	LP Basiszufuhr (g/kg/Tag)	LP Studienzufuhr (g/kg/Tag)	HP Basiszufuhr (g/kg/Tag)	HP Studienzufuhr (g/kg/Tag)	LP Veränderung (%)	HP Veränderung (%)
Consolazio, 1975 [3]	1.44	1.39	1.44	2.76	−3.5	91.7
Cribb, 2007 [4]	1.6	1.65	1.6	3.15	3.1	96.9
Demling, 2011 [5]	0.76	0.83	0.72	1.43	9.5	98.2
Hartman, 2007 [6]	1.4	1.65	1.4	1.8	17.9	28.6
Hulmi, 2009 [8]	1.3	1.5	1.4	1.71	15.4	22.1
Willoughby, 2007 [10]	2.06	2.21	2.15	2.57	7.3	19.5
Durchschn. % Veränderung (g/kg):					8.3	59.5

C

Tabelle 3

Protein Change Theorie Studien, die muskuläre Vorzüge durch eine gesteigerte Proteinzufuhr im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten.

Studie	LP Basiszufuhr (g/kg/Tag)	LP Studienzufuhr (g/kg/Tag)	HP Basiszufuhr (g/kg/Tag)	HP Studienzufuhr (g/kg/Tag)	LP Veränderung (%)	HP Veränderung (%)
Eliot, 2008 [22]	0.93	0.9	0.99	1.07	−3.3	8.3
Kukuljan, 2009 [20]	1.32	1.31	1.26	1.4	−0.8	10.7
Mielke, 2009 [25]	1.29	1.15	1.36	1.06	−10.6	−3.2
Rankin, 2004 [19]	1.3	1.2	1.2	1.3	−7.7	8.3
Verdijk, 2009 [18]	1.1	1.1	1.1	1.1	0	0
White, 2009 [24]	0.88	0.87	0.89	1.02	−0.9	15.1
Durchschn. % Veränderung (g/kg):					−3.9	6.5

Durchschn. % Veränderung (g/kg):

Tabelle 4

Protein Change Theorie Studien, die keine muskuläre Vorzüge durch eine gesteigerte Proteinzufuhr im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten.

Diskussion

Dieses Review unterstützt unsere Protein Spread und Protein Change Theorien [11] als mögliche Erklärungen für Diskrepanzen in der Literatur zum Thema Protein und Widerstandstraining. In unserem vorhergehenden Review haben wir gezeigt, dass Proteinverteilung und Proteinveränderungen wichtige Faktoren darstellen könnten, wenn es darum geht die Vorzüge einer erhöhten Proteinzufuhr während Gewichtsmanagement Interventionen vorherzusagen.

Bei Studien aus dem vorliegenden Review, die größere muskuläre Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigten, bestand ein größerer prozentualer Unterschied (Spread) zwischen der täglichen Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag zwischen der Proteingruppe und der Kontrollgruppe. Zusätzlich hierzu konnte gezeigt werden, dass es wichtig ist, dass sich die Proteinzufuhr in Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag bei der Gruppe mit höherer Proteinzufuhr substantiell von der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr unterscheidet.

Bei minimalen Unterschieden bezüglich der Proteinzufuhr zwischen den Gruppen und minimalen Veränderungen im Vergleich zur gewohnheitsmäßigen Basiszufuhr können nur minimale Vorzüge durch eine höhere Proteinzufuhr gezeigt werden. Es deutet sehr viel auf muskuläre Vorzüge einer gesteigerten Proteinzufuhr hin [1–10]. Die Studien, die keine zusätzlichen Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigen konnten, zeigten trotzdem, dass eine höhere Proteinzufuhr genauso gut wie eine alternative Ernährung war. [18–20,22–25].

Protein Spread Theorie

Der Proteintyp beeinflusst die akute anabole Reaktion auf ein Widerstandstraining [26] und darf als möglicher Einfluss auf die Resultate der Protein Spread Theorie nicht übersehen werden.

Im Rahmen einer zehnwöchigen Studie, die von Kerksick und Kollegen durchgeführt wurde, erreichten trainierte Probanden eine Proteinzufuhr von ~2,2 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag durch eine Whey/Casein Protein oder eine Wheyprotein/Aminosäure Supplementation. Die Kontrollgruppe konsumierte 1,56 Gramm Protein pro Kilogramm pro Tag. Nur die Whey/Casein Gruppe konnte signifikant mehr fettfreie Masse (1,9 Kilo) als die Kontrollgruppe aufbauen [9].

Hartman und Kollegen ließen untrainierte Probanden mit Sojaprotein oder Milch supplementieren, um eine Proteinzufuhr von 1,65 und 1,8 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag zu erreichen. Die Kontrollgruppe konsumierte 1,65 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag. Die Milchgruppe erzielt signifikant größere Zuwächse im Bereich der Querschnittsfläche der Muskelfasern von Typ II und Typ I als die Kontrollgruppe, die Zuwächse der Sojagruppe waren bezüglich der Typ I Fasern signifikant größer als bei der Kontrollgruppen [6].

Diese Resultate [6,9] machen im Kontext der Protein Spread Theorie mehr Sinn. Kersicks Whey/Casein Gruppe erhielt im Vergleich zur Kontrollgruppe 12,8% mehr Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag als die Wheyprotein/Aminosäuregruppe [9].

Hartmans Milchgruppe erhielt 9,1% mehr Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag als die Kontrollgruppe und die Sojagruppe konsumierte so viel Protein wie die Kontrollgruppe [6].

Der Proteintyp – Wheyprotein oder Sojaprotein – beeinflusste die Zuwächse an fettfreier Masse und Kraft im Rahmen einer von Candow und Kollegen durchgeführten Studie nicht, bei der es keinen Unterschied bezüglich der Proteinmenge zwischen den Supplementgruppen gab. [2]

Ähnlich wie bei der Studie von Kerksick und Kollegen waren die Zuwächse an fettfreier Körpermasse und Kraft, sowie der Fettabbau bei Probanden, die mit Casein Protein supplementierten, im Rahmen einer von Demling und Kollegen durchgeführten Studie, signifikant größer als bei der Wheyprotein Gruppe, wobei die Proteinmenge und die Erhöhungen der Proteinmenge im Vergleich zur Basiszufuhr bei der Casein und Wheyprotein Gruppe im Grunde genommen identisch waren. [5].

Die Autoren schlugen als mögliche Erklärung vor, dass die langsame Verdauung des Kaseins vielleicht – wie bereits zuvor gezeigt wurde [27] – die Stickstoffeinbehaltung erhöht hat und dass diese Stickstoffeinbehaltung im Lauf der Zeit zu größeren Muskelzuwächsen geführt hat. Diese Erklärung wird auch von Kerksick und Kollegen präsentiert. [9].

Der Einfluss der akuten Post-Workout Proteinkinetik auf langfristige Zuwächse durch eine Supplementation während eines Widerstandstrainings bedarf weiterer Untersuchungen.

Keine der Studien, die „keine größeren Vorzüge“ zeigten, befand sich außerhalb der Normalverteilung. Drei dieser Studien [22,24,25] wiesen jedoch höhere Unterschiede bezüglich der Proteinzufuhr als drei andere Studien [6,8,10] auf, die muskuläre Vorzüge zeigten. Dies ist wahrscheinlich durch die Tatsache erklärbar, dass bei letztgenannten Studien die Erhöhung der Proteinzufuhr im Vergleich zur gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr sehr viel größer als bei den zuvor genannten Studien [22,24,25] ausfiel.

Protein Change Theorie

Nur zwölf der in diesem Review enthaltenen Studien machten Angaben zu Basisnahrungszufuhr vor Beginn der Studie. Von den Studien, die muskuläre Vorzüge einer gesteigerten Proteinzufuhr zeigten, wurden die drei mit der geringsten Erhöhung der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr (19,5 bis 28,6%) mit untrainierten Probanden durchgeführt. [6,8,10]. Die meisten Studien wurden mit trainierten Probanden und stärkeren Erhöhungen der Proteinzufuhr durchgeführt.

Die um ~4 kcal pro Kilogramm pro Tag höhere Energiezufuhr bei einer dieser Studien [10] oder vielleicht auch die längere Dauer einer anderen Studie [8] könnten es jedoch für kleinere Veränderungen einfacher gemacht haben, signifikante Resultate zu erzielen. Die Gesamtenergiezufuhr lag bei einigen Gruppen mit hoher Proteinzufuhr höher als bei den Kontrollgruppen der jeweiligen Studien, was es schwer macht, die Energiezufuhr als klaren Indikator für Resultate zu verwenden.

Was eine höhere gewohnheitsmäßige Proteinzufuhr während eines Widerstandstrainings weiter unterstützt, ist die Tatsache, dass die Kraft- und Powersportler der Studie von Ratamess und Kollegen, die 2,2 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag konsumierten, signifikant schlanker als die Probanden waren, die 1,45 oder 0,9 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag konsumierten [28]. Während der zehnwöchigen Studiendauer konsumierten die Probanden der Gruppe mit einer Proteinzufuhr von 2,3 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag ~400 bis 700 kcal oder ~6 bis 10,5 kcal pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag mehr als die Mitglieder der anderen Gruppen und blieben trotzdem signifikant schlanker.

Es konnten starke Korrelationen zwischen einer erhöhten gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr [29], dem regelmäßigen Verzehr qualitativ hochwertigen Proteins [30] und der Muskelmasse beobachtet werden. Im Gegensatz hierzu fanden Thalacker-Mercer und Kollegen keine Verbindung zwischen einer gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr von 0,97 bis 1,07 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag und Muskelzuwächsen [31].

Da Ratamess und Kollegen keinen Unterschied zwischen einer Proteinzufuhr von 0,95 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag und einer Proteinzufuhr von 1,45 Gramm  pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag beobachten konnten [28], scheint es jedoch unwahrscheinlich, dass 0,97 vs. 1,07 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag ein ausreichender Unterschied war, um eine Proteinwirkung beobachten zu können. [31].

Die Variabilität des Widerstandstrainingsvolumens (1 bis 5 Sätze/Übungen), des verwendeten Gewichts (3 bis 20 RM) und der Trainingsfrequenz (drei- bis fünfmal wöchentlich) bei den Studien dieses Reviews könnte auch mit der Reaktion auf die Protein Supplementation interagiert haben. Die meisten Studien verwendeten jedoch Widerstandsvariablen, die sich in der Mitte dieser Bereiche befanden und es gab innerhalb der „größere Vorzüge“ oder „keine größeren Vorzüge“ Gruppierung kein Schema einer höheren Frequenz von Trainingsprogrammen, die bestimme Variablen verwendeten. Da Protein anstelle des Widerstandstrainings Vorzüge bezüglich der Muskelmasse liefert [32,33], sollte eine höhere Proteinzufuhr über einen längeren Zeitraum selbst dann statistisch signifikante Vorzüge liefern, wenn das Trainingsprogramm suboptimal ist.

Die Forschungsergebnisse von Ratamess und Kollegen und Thalacker-Mercer und Kollegen [28,31] liefern Unterstützung für ein weit verbreitetes Phänomen: dass Ernährungs- und Trainingsempfehlungen, die auf Personengruppen basieren, nicht für alle Individuen effektiv sind. Daten, die von Lockwood und Kollegen pro Studienteilnehmer ermittelt wurden, zeigen dies [34]. Die Bestimmung von Genetik, der Epigenetik und anderer Faktoren, die die Variabilität der Reaktion auf Ernährung/Training beeinflussen, ist die Zukunft der Sporternährung.

Das Alter könnte die anabole Reaktion auf Protein in Verbindung mit einem Widerstandstraining beeinflussen [35], wenn auch dieser Befund nicht universell ist [36] und außerdem durch den Proteintyp kompliziert werden könnte. Auch wenn bei zwei Studien, die keine Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigten, nur minimale Veränderungen im Vergleich zur Basisproteinzufuhr oder geringe Unterschiede zwischen den Gruppen erreicht wurden [18,20], war vielleicht das Alter der Faktor, der für diese mangelnde Reaktion verantwortlich war. Dies würde jedoch überzeugender in Richtung Protein Change Theorie deuten. Vielleicht ist bei älteren Personen eine deutlichere Veränderung im Vergleich zur gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr wichtiger als bei jüngeren Populationen. Neue Daten unterstützen dies [37].

Anwendungen dieses Reviews im Bereich des Widerstandstrainings

Wenn ein Ernährungsexperte zwei Klienten mit nahezu identischen  anthropometischen Eigenschaften betreuen würde, von denen einer 0,97 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag konsumiert, während der andere die für Kraft-/Powersportler empfohlene Menge von 1,45 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht konsumiert, könnte der Ernährungsexperte annehmen, dass unter Annahme einer identischen Energiezufuhr der Sportler, der 1,45 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht konsumiert, einen anabolen Vorteil hat.

Auch wenn dies eine valide Verallgemeinerung ist, unterstützen die Daten von Ratamess und Kollegen dies nicht [28]. Wenn der 1,45 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht konsumierende Athlet trotz anderer Faktoren, die den Anabolismus fördern, keine fettfreie Körpermasse aufbaut, würde der Ernährungsexperte diesen Sportler nicht als hoffnungslosen Fall einstufen. Eine Erhöhung der Proteinzufuhr würde jedoch von vielen Ernährungsexperten als nicht wirklich hilfreich angesehen, auch wenn Daten kontinuierlich das Gegenteil zeigen [1–7,9,10,17,28,38].

Häufig  werden Studien, die den Typ oder das Timing der Proteinzufuhr untersuchen ausschließlich basierend auf diesen Variablen betrachtet, ohne dass Unterschiede der Proteinzufuhr zwischen den Gruppen oder eine Veränderung der Proteinzufuhr relativ zur gewohnheitsmäßigen Zufuhr betrachtet werden. Bei mehreren Studien konsumierten Probanden der Kontrollgruppe die 1,5 bis 2,5-fache Menge der offiziell empfohlenen täglichen Proteinzufuhr, was den aktuellen Empfehlungen für Kraft-/Powersportler entspricht und trotzdem produziert zusätzliches Protein signifikant größere muskuläre Vorzüge [1,2,4,6,9].

Dass eine Proteinzufuhr in der Menge der aktuellen Empfehlungen für Kraft-/Powersportler weniger Vorzüge als eine noch höhere Proteinzufuhr mit sich brachte könnte vielleicht durch folgendes erklärbar sein:

1. Empfehlungen bezüglich der Proteinzufuhr basieren zum größten Teil auf Stickstoffbilanzstudien, welche nicht das Level an Protein adressieren, das für eine Optimierung der Körperkomposition ideal wäre. [39]
2. Nach der Protein Gewöhnungstheorie liefert eine Erhöhung der typischen amerikanischen Proteinzufuhr von ~ 1 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag [40,41] auf Empfehlungen für Kraft-/Powersportler, die im Bereich von 1,4 bis 1,8 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag liegen, eine ausreichende Erhöhung im Vergleich zur gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr. Gleichzeitig konnte jedoch gezeigt werden, dass mit Gewichten trainierende Teilnehmer aus diesem Review gewohnheitsmäßig 1,31 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag konsumieren. Um dieselbe Erhöhung der Proteinzufuhr um 40 bis 80% relativ zur gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr zu erreichen, wäre eine Proteinzufuhr im Bereich von 1,83 bis 2,36 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag notwendig, was die aktuellen Empfehlungen für Kraft-/Powersportler übersteigt.

Die Reaktion des Körpers auf Protein ist nicht statisch, sondern passt sich an die Ernährung an [42–44]. Progressive Erhöhungen der Proteinzufuhr sind z.B. an steigende Stickstoffverluste im Fastenzustand [45,46] zusammen mit einer durch eine erhöhte Zufuhr induzierte Stickstoffeinbehaltung [45,46] gekoppelt, die vielleicht ausgeprägter als die Verluste im Fastenzustand ausfällt [45]. Auch wenn dies noch nicht vollständig erforscht ist, könnte eine mögliche Implikation hierfür eine Auswirkung auf die fettfreie Masse sein.

Einige wenige Studien haben spezifische Veränderungen der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr untersucht. Soenen und Kollegen ließen Probanden ihre gewohnheitsmäßige Proteinzufuhr um 16% von 1,13 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag auf 1,31 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag durch das Ersetzen von ~500 kcal durch ein Milchprotein basiertes Supplement, das 52 Gramm Protein enthielt, erhöhen. Über einen Zeitraum von 12 Wochen führte die im Vergleich zu einer isoenergetischen Kontrollgruppe zu einem um 0,7 kg höheren Aufbau fettfreier Masse und einem Fettabbau. [33].

Bray und Kollegen berichteten, dass eine Erhöhung der Proteinzufuhr von 1,2 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag auf >= 1,8 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag über eine zusätzliche Kalorienzufuhr zu einem um 3,5 bis 4 Kilo höheren Zuwachs an fettfreier Körpermasse innerhalb von 8 Wochen führte [32].

Zusätzlich hierzu berichteten Petzke und Kollegen von einer positiven Korrelation (r = 0.643, p = 0.0001) zwischen einer Veränderung der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr und Veränderungen der fettfreien Körpermasse [29].

Die gewohnheitsmäßige Proteinzufuhr vermittelt die Auswirkungen von Protein auf die Knochengesundheit und die Sättigung [47,48] und Studien haben gezeigt, dass die thermische Wirkung von Protein während einer Diät im Lauf der Zeit abnimmt [49,50]. Wir vermuten, dass Veränderungen bezüglich der gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr die Auswirkungen von Protein auf die fettfreie Körpermasse verändern können [29].

Zu guter letzt möchten wir erwähnen, dass es wahrscheinlich ist, dass eine Erhöhung der persönlichen Proteinzufuhr am vorteilhaftesten sein dürfte, wenn  das zusätzliche Protein zu zuvor proteinarmen Mahlzeiten hinzugefügt wird, anstatt es zu Mahlzeiten hinzuzufügen, die bereits zuvor proteinreich sind [51,52]. Auch die Proteinverteilung sollte in zukünftigen Untersuchungen berücksichtigt werden.

Schlussfolgerung

Die Basisproteinzufuhr lag bei den betrachteten Studien bei durchschnittlich 1,31 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag, (siehe Tabelle 3 und 4) was bei den Studien, die muskuläre Vorzüge zeigten, deutlich unter der durchschnittlichen Proteinzufuhr der Gruppe mit hoher Proteinzufuhr von 2,38 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag lag. Laut der Protein Change Theorie ergäbe eine Erhöhung der repräsentativen gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr von ~1,31 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag einen Wert von 2,09 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag. Dies liegt nahe dem zuvor erwähnten Bezugswert von 2,38 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag.

Die „Laien“ Empfehlung 2,2 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag während eines Widerstandstrainings zu verzehren hat sich jahrelang gehalten. Ernährungsexperten bezeichnen diese Empfehlung häufig als exzessiv und nicht durch Untersuchungen unterstützt. Wie dieses Review gezeigt hat, stimmen diese „Laien“ Empfehlungen gut mit wissenschaftlichen Studien überein, die die Entwicklung von Kraft und Körperkomposition über einen Zeitraum von > 4 Wochen betrachteten [1–7,9,10,17,28,38]. Dass augenblicklich vorherrschende Ernährungsrichtlinien für ein Widerstandstraining weiterhin die Resultate von Studien zur Stickstoffeinbehaltung widerspiegeln [53,54], ist vielleicht nicht optimal.

Höhere Proteininterventionen wurden als erfolgreich angesehen, wenn es bei der Proteinzufuhr einen durchschnittlichen Unterschied von 66,1%  zwischen den Gruppen gab, während sich zusätzliches Protein bei Studien, bei denen die Probanden der Proteingruppe lediglich 10,2% mehr Protein als die Mitglieder der Kontrollgruppe kamen, nicht als effektiver erwies. Die durchschnittliche Veränderung im Vergleich zur gewohnheitsmäßigen Proteinzufuhr lag bei Studien, die zeigten, dass eine höhere Proteinzufuhr im Vergleich zur Kontrollgrupe effektiver war, bei +59,5% vs. +6,5%, wenn zusätzliches Protein im Vergleich zur Kontrollgruppe nicht effektiver war.

Diese Resultate bestätigen unsere Protein Spread und Protein Change Theorien im Kontext der Sporternährung. In derselben Reihenfolge lagen die Durchschnittwerte unseres Gewichtsmanagement Reviews dieser Theorien bei 58,4%, 38,8%, 28,6%, und 4,9% [11]. Schwellenwerte oder spezifische Werte für Anwendungen dieser Theorien sind wahrscheinlich kontextsensitiv. Der allgemeine Magnitudenunterschied zwischen Studien, die muskuläre Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigen und Studien, die keine Vorzüge einer höheren Proteinzufuhr zeigen scheint studienübergreifend reproduzierbar zu sein und kann dabei helfen, individualisierte Proteinempfehlungen zu erstellen. Wir möchten Autoren  zukünftiger Studien dazu ermutigen, diese Theorien beim Studiendesign zu beachten.

John D Bosse^1,2 and Brian M Dixon¹

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Copyright ©2012 Bosse and Dixon; licensee BioMed Central Ltd.

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