Proteinzufuhr im Kalorienüberschuss: Muskel- vs. Fettaufbau

Eine Erhöhung der täglichen Proteinzufuhr während eines Kalorienüberschusses verbessert das Nutrient Partitioning – das Verhältnis von aufgebauter fettfreier Masse zu angelagertem Fett – vor allem bis zu einer Menge von etwa 1,6 bis 2,2 g/kg/Tag in Verbindung mit Krafttraining [10], [13]. Darüber hinaus beschleunigt zusätzliches Protein den Muskelproteinaufbau nicht weiter, sehr hohe Zufuhrmengen können jedoch den Fettaufbau dämpfen, anstatt mehr Muskelmasse zu erzeugen [7], [8], [13]. Ohne progressives Krafttraining führt ein Kalorienüberschuss unabhängig von der Proteinzufuhr primär zu einer Zunahme von Körperfett und Flüssigkeit statt kontraktiler Muskelmasse [15], [17].

Nutrient Partitioning bei Energieüberschuss

Übersteigt die Gesamtenergieaufnahme den täglichen Verbrauch, speichert der Körper die überschüssige Energie als Kombination aus Fettmasse und fettfreier Masse (FFM). Der Anteil der überschüssigen Energie, der in fettfreies Gewebe gelenkt wird, wird als P-Ratio bezeichnet – ein Konzept aus der klassischen Stoffwechselmodellierung [17]. Bei inaktiven Personen mit typischer westlicher Ernährung führt eine Überernährung meist zu einer Gewichtszunahme, die zu etwa 50 % bis 68 % aus Fettmasse und zu 32 % bis 50 % aus fettfreiem Gewebe besteht [15], [17]. Stoffwechselstations-Untersuchungen zeigen jedoch, dass die Zusammensetzung dieses zugenommenen Gewichts stark von der Basisproteinzufuhr und der Genetik abhängt [15], [17].

In Überernährungsstudien an inaktiven Probanden von Bray und Kollegen bauten Teilnehmer, die mit 40 % über ihrem Erhaltungsbedarf überernährt wurden, bei einer proteinarmen Ernährung (0,7 g/kg/Tag) keinerlei fettfreie Masse auf [17]. Im Gegensatz dazu bestand die Gewichtszunahme bei Gruppen mit moderater (1,8 g/kg/Tag) und hoher Proteinzufuhr (3,0 g/kg/Tag) zu etwa 52 % bzw. 49 % aus fettfreier Masse [17]. Nachfolgende Analysen der Körperzusammensetzung bei inaktiver Überernährung zeigen jedoch, dass die Zunahme an fettfreier Masse ohne Trainingsreiz größtenteils aus Gesamtkörperwasser und nicht-kontraktilem Gewebe besteht und nicht aus funktioneller Skelettmuskulatur [15]. Studien an monozygoten Zwillingen belegen zudem eine starke genetische Steuerung der Speicherung überschüssiger Energie: Die Varianz bei Fett- und Gewichtszunahme zwischen verschiedenen Zwillingspaaren war mehr als dreimal so hoch wie innerhalb der Paare [15], [17].

Der Protein-Schwellenwert und die Muskelproteinsynthese

Bei Krafttrainierenden liefert die progressive Belastung den notwendigen mechanischen Reiz, um überschüssige Kalorien in kontraktiles Protein umzuleiten [13], [21]. Eine einzelne Krafttrainingseinheit sensibilisiert die Skelettmuskulatur für die Aufnahme von Aminosäuren und steigert die Muskelproteinsynthese (MPS) für 24 bis 48 Stunden [13].

Metaanalytische Daten belegen, dass eine Steigerung der täglichen Proteinzufuhr die Zunahme fettfreier Körpermasse während eines Krafttrainings signifikant verbessert (standardisierte mittlere Differenz = 0,22) [10]. Dieser hypertrophe Nutzen erreicht bei Erwachsenen unter 65 Jahren bei etwa 1,6 g/kg/Tag ein Plateau, während ältere Erwachsene bei 1,2 bis 1,59 g/kg/Tag signifikante Zuwächse an fettfreier Masse verzeichnen [10]. Obwohl allgemeine Ernährungsrichtlinien 0,8 bis 0,9 g/kg/Tag für die allgemeine Gesundheit empfehlen, rät die International Society of Sports Nutrition aktiven Personen zu 1,4 bis 2,0 g/kg/Tag, um Trainingsanpassungen zu optimieren [8], [10].

Entscheidend ist, dass ein Energieüberschuss die akute Muskelproteinsynthese offenbar nicht über das Maß hinaus verstärkt, das bereits durch die Proteinzufuhr allein stimuliert wird [13]. Eine Überernährung schafft zwar ein systemisches anaboles Milieu, doch die Obergrenze für die postprandiale MPS nach einer Mahlzeit bleibt durch die Proteindosis und den vorangegangenen Kontraktionsreiz bestimmt [13]. In einer 6-wöchigen Studie mit einem 4-Kompartiment-Modell der Körperzusammensetzung steigerten junge Männer mit einem Energieüberschuss von +40 % (+10 % Protein, +30 % Kohlenhydrate) ihre Gesamtkörper-Proteinmasse um 0,44 kg, während ein Überschuss von +10 %, der ausschließlich aus Protein stammte, keine signifikante Veränderung bewirkte (0,00 kg) [16].

Hohe und sehr hohe Proteinzufuhr im Überschuss

Wird ein moderater Überschuss mit strukturiertem Krafttraining kombiniert, unterstützt eine Proteinzufuhr von 2,2 g/kg/Tag oder mehr den Aufbau fettfreier Masse zuverlässig und dämpft gleichzeitig den Fettaufbau [4], [7].

In einer 8-wöchigen Studie an trainierten Kraftsportlern mit einer um 10 % hyperkalorischen Ernährung und 2,2 g/kg/Tag Protein führte ein normales Mahlzeitentiming zu einem Zuwachs von 1,82 kg fettfreier Masse bei 1,4 kg Fettzunahme. Zeitlich begrenztes Essen (Time-Restricted Eating) führte zu ähnlichen Zuwächsen an fettfreier Masse (2,67 kg) bei geringerem Fettaufbau, allerdings bei niedrigerem Trainingsvolumen und geringerem Kraftzuwachs bei der Kniebeuge [4].

Liegt die Proteinzufuhr weit über den Standardempfehlungen für Sportler, deuten die Daten eher auf einen Schutz vor Fettaufbau als auf einen gesteigerten Muskelaufbau hin [7], [8]:

• 3,4 g/kg/Tag vs. 2,3 g/kg/Tag: In einer randomisierten Studie mit 48 krafttrainierten Probanden bauten beide Gruppen über einen periodisierten Schwerlast-Trainingszyklus identische Mengen an fettfreier Masse auf (+1,5 kg) und erzielten vergleichbare Kraftzuwächse [7]. Die Gruppe mit 3,4 g/kg/Tag verzeichnete jedoch eine signifikante Reduktion der Fettmasse (-1,7 kg) und des Körperfettanteils (-2,4 %), während die Gruppe mit 2,3 g/kg/Tag 1,3 kg Gesamtkörpergewicht bei minimalem Fettverlust (-0,3 kg) zunahm [7].
• 4,4 g/kg/Tag vs. 1,8 g/kg/Tag: Die Aufnahme eines extremen Überschusses von etwa dem 5,5-Fachen der empfohlenen Tagesdosis (4,4 g/kg/Tag) über 8 Wochen führte bei trainierten Hebern im Vergleich zu einer Kontrollgruppe mit 1,8 g/kg/Tag zu keinen signifikanten Unterschieden bei Körpergewicht, Fettmasse oder fettfreier Masse [8].

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass überschüssige Kalorien, die speziell aus Protein stammen, nach Erreichen des Sättigungspunkts der Muskelproteinsynthese (~1,6 bis 2,2 g/kg/Tag) im Vergleich zu entsprechenden Überschüssen aus Fetten oder Kohlenhydraten weniger leicht im Fettgewebe gespeichert werden – primär bedingt durch Veränderungen in der Substratnutzung und die thermische Wirkung der Nahrung [7], [8], [21].

Praktische Schlussfolgerungen

• 1,6–2,2 g/kg/Tag anpeilen: Um den Anteil des im Überschuss aufgebauten Gewichts als Skelettmuskulatur zu maximieren, sollten aktive Personen eine tägliche Proteinzufuhr von mindestens 1,6 g/kg/Tag anstreben, im Einklang mit sportartspezifischen Ernährungsstandards [8], [10], [13].
• Training ist unverzichtbar: Ohne strukturiertes, progressives Krafttraining lagern sich überschüssige Kalorien unabhängig von der Proteinzufuhr überwiegend als Fettmasse und Gesamtkörperwasser an [15], [17].
• Sehr hohe Proteinzufuhr als Puffer: Für Personen, die in einer hyperkalorischen Phase zu starkem Fettaufbau neigen, kann die Verlagerung eines Teils der Überschusskalorien auf Protein (bis zu ~3,0–3,4 g/kg/Tag) dazu beitragen, den Fettaufbau zu minimieren, ohne den Muskelaufbau zu beeinträchtigen [7], [17].