Glycin – die unterschätzte Aminosäure

Glycin ist eine proteinogene, in Proteinen verbaute, Aminosäure. Schaut man ins Lehrbuch, steht dort, dass sie nicht essentiell sei. Der Körper kann sie also selbst herstellen. Man könnte daher meinen, man bräuchte sie daher nicht gezielt zu sich zu nehmen. Und läge damit falsch. Zu meiner eigenen Überraschung. In den letzten Jahren ist Glycin vor allem dadurch in den Fokus geraten, dass manch ein Proteinhersteller mit der Aminosäure sein Pulver gestreckt hat. Auf diese Weise konnten die Hersteller den Proteingehalt auf dem Label als höher angeben, als die Rohstoffqualität es zuließ. Da Glycin jedoch nicht essentiell ist und keine besonderen anabolen Wirkungen hat, waren die Kunden sichtbar unbegeistert. Die Firmen bekamen einen Shitstorm. Ein ähnliches Schicksal wurde dem besonders glycinhaltigen Kollagenhydrolysat zuteil. Solche Proteinsorten wie Beef Protein oder Kollagenhydrolysat werden oftmals als minderwertig bezeichnet oder als “Nicht verwertbares Protein.” Das liegt daran, dass ihr Anteil an essentiellen Aminos sehr niedrig ist. Damit wird die biologische Verwertbarkeit auch eher als niedrig geschätzt. Die Realität könnte nicht weiter von diesen Aussagen entfernt sein. Diese Bewertungen haben die Qualität eines papageienhaften Nachplapperns. Nach eingehender Recherche der zurzeit verfügbaren Literatur kann ich dir schonmal ein ganz anderes Fazit vorwegnehmen. Und dann erkläre ich dir, im Detail, warum ich meine Einschätzung für richtig halte. Ich empfehle dir, mindestens zehn Gramm Glycin aus der Nahrung aufzunehmen und nochmal zwei Gramm für jedes Gramm Methionin in deiner Nahrung. Denn hinter dieser Empfehlung steckt die Geschichte einer Fehleinschätzung, die uns eine Lehre sein sollte, aber hochinteressant ist.

Fehleinschätzungen passieren manchmal. Oftmals, weil man schneller Richtlinien rausbringt, als man sie validiert. Das passiert öfter, als man meint, da werden dann Richtlinien herausgegeben, deren Fundament eher wackelig ist. Hat es sich dann einigermaßen ausgeforscht, heisst es “Ups.” Und eine solche Fehleinschätzung ist die Klassifizierung von Glycin als nicht-essentiell. Das Problem ist aber, dass für die Kategorie in die Glycin gehört, gar keine Kategorie gibt. Glycin ist nicht-essentiell, weil es vom Körper hergestellt werden kann. Aber, die Fähigkeit des Körpers, Glycin herzustellen, hat sich als eine Art Nebenprodukt der Evolution entwickelt. Und findet auf einem Stoffwechselweg statt, der stark abhängig von anderen Vorgängen ist, die nicht den Bedarf decken können, den wir eigentlich optimal hätten. Dies ist vielleicht konditionell-essentiell, wer weiß. Eine Kategorie für Glycin gibt es schlicht noch nicht. Aber dazu erstmal mehr.

Lebe lang, indem du dich einschränkst

Es ist seit langem bekannt, dass die Restriktion von Kalorien die Langlebigkeit von Tieren erhöht. Es ist bis heute Unbekannt, warum genau das so ist, aber es gibt einige Theorien. Vor ca. zehn Jahren stieß ich zum ersten Mal darauf, dass Forscher einzelne Aminosäuren in Experimenten einschränkten um den Effekt auf die Lebensspanne der Tiere zu beobachten. Tatsächlich konnte in einigen Experimenten ein Effekt gemessen werden, so dass Fruchtfliegen bis zu 25% und Ratten um 30-40% länger lebten. Dabei ging es besonders um eine Aminosäure: Methionin. Senkte man Methionin auf Null, starben die Tiere deutlich schneller. Eine hohe Menge Methionin in der Nahrung wiederum sorgte dafür, dass die Tiere früher starben als wenn sie eine moderate Menge bekommen. Beides ist wenig verwunderlich. Methionin ist eine essentielle Aminosäure, unser Körper kann sie nicht selbst herstellen. Zusammen mit Adenosintriphosphat (ATP), bildet Methionin S-Adenosylmethionin, auch SAM-e oder AdoMet geschrieben. SAM-e wiederum ist ein entscheidender Stoff für sog. Methylierungen. Bei der Herstellung des Neurotransmitters Acetylcholin, der DNA-Methylierung und anderen lebenswichtigen Prozessen ist SAM-e beteiligt, indem es eine Methylgruppe hergibt. Bei dieser Herstellung entsteht S-Adenosylhomocystein, aus dem L-Homocystein entsteht. Homocystein wiederum ist eine nicht proteinogene Aminosäure, die als Zellgift durch ihre chemischen Eigenschaften starken oxidativen Stress auslöst. Homocystein kann aufgrund seiner Ähnlichkeit zu Methionin bei der Proteinsynthese innerhalb der Zellen zwar in den Prozess mit einbezogen werden, kann aber nicht ordentlich verarbeitet werden. Dadurch beschädigt Homocysteine Proteine, stört ihre notwendige Herstellung und induziert Schäden an Zellen, die daraufhin durch das Immunsystem zerstört werden. Dies wird aufgrund der daraus folgenden systemischen Entzündungsreaktionen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht. Homocystein moduliert ebenso den D2 Dopamin Rezeptor als allosterischer Modulator, wodurch es mit dem Verlauf von Parkinson und Demenzerkrankungen in Verbindung gebracht wird. Wir können uns darauf einigen, dass der Körper Methionin dringend braucht, seine Abbauprodukte allerdings ein Problem darstellen. Der Körper löst dieses Problem auf mehrere Weisen. Zum einen über den Folatstoffwechsel. Durch Stoffwechselprodukte von Folsäure/Folat und Vitamin B12 wird Homocystein wieder zu Methionin verarbeitet, welches wiederum seine gewohnten Funktionen einnimmt. Dazu gibt Serin eine Methylgruppe an Folat ab und wird zu Glycin. Die zweite Möglichkeit der Entgiftung von Homocystein ist dier Verarbeitungsweg über Betain/Trimethylglycin. Betain gibt dabei eine Methylgruppe ab und wird zu Dimethylglycin. Oder aber es wird zur Energiegewinnung verarbeitet, indem es mit der Aminosäure Serin und Pyridoxin (Vitamin B6) zu Cystathionin und dann zu ?-Ketobutyrat and Cystein verarbeitet wird. Cystein wiederum ist die andere schwefelhaltige Aminosäure neben Methionin. Ein Endprodukt in diesem Weg ist Taurin.

Wenn die Tiere also eine ordentliche Menge Methionin in der Nahrung hatten, hatten sie auch eine höhere Menge Zellgift in ihrem System. Das entgiftet werden muss auf einem der genannten Wege, da es sonst statt Methionin verbaut wird und Schaden anrichtet. In einer Studie fanden Forscher deutlich reduzierte Schäden an den Mitochondrien, wenn Methionin eingeschränkt wurde. Die Forscher fanden jedoch zudem heraus, dass die erhöhte Aktivierung des TOR-Signalweges (Target of Rapamycin) ein entscheidender Faktor war, der bei erhöhter Gabe von Methionin die Lebensspanne reduzierte. Was insofern interessant ist, weil genau dieser Signalweg bei Säugetieren, mTOR, ein Teil des Muskelaufbaus ist. Gibt man massive Dosen Steroide, werden diese Signalwege aktiviert und die Telomerlängen ändern sich. In Ratten wie Menschen.

Glycin to the rescue!

Jetzt fragen sich sicher einige, warum ich einen Artikel über Glycin schreibe und dann ewig über Methionin schwadroniere. Die Antwort ist scheinbar simpel: Glycin entgiftet Methionin und wirkt dem Effekt einer Ernährung mit hohen Mengen Methionin entgegen.  In einem Experiment von Brind und Kollegen wurden Fisher-344-Ratten mit verschiedenen Mengen Glycin gefüttert. Das Ergebnis war, dass diese Ratten ebenso wie die Ratten in den Experimenten zur Methionin- und Kalorienrestriktion, um 30% länger lebten. In einigen Studien wurden Ratten mit Methionin gezielt vergiftet. Die Gabe von Glycin sorgte dafür, dass die Auswirkungen der Methionin-/Homocysteinvergiftung in der Leber stark reduziert bzw. ganz eliminiert wurden.

Bei Ratten, aber interessanterweise eben auch bei Menschen, sorgt eine erhöhte Gabe von Methionin durch Homocysteinvergiftung in Verbindung mit einem Kalorienüberschuss zu erhöhten Blutfettwerten, erhöhtem Blutdruck und ebenso Problemen mit der Blutzuckerreduktion. In mehreren Studien wurde der Effekt auf diabetische Ratten untersucht. Bei Ratten und Mäusen reduziert die Gabe von zusätzlichem Glycin dann auch tatsächlich alle drei, inklusive Langzeitzucker und einer Gewichtsabnahme. Bei fettgefütterten Ratten reduziert die Gabe von Glycin die Auswirkungen von Blutzucker und metabolischem Syndrom. Bei einer erzwungenen Versorgung mit Unmengen an Zucker  und enormem Energieüberschuss kriegt man eigentlich auch jede Ratte krank. Glycingabe wiederum verhindert die mit sehr hohem Überschuss verbundenen Schäden in Verbindung mit Sucrose fast vollständig. Und nicht nur das. In einigen Tieren zeigte die Gabe von Glycin auch eine positive Wirkung auf die Immunabwehr gegenüber bestimmten Krebszellen und vor allem eine niedrigere Krebsrate in der Leber. Das macht Sinn, denn immerhin unterstützt Glycin sie bei der Entgiftung von Homocystein. Weiterhin schützt Glycin das Gehirn der Nager, wenn sie einen Schlaganfall erleiden. Und hilft ihnen, ihre Achillessehne schneller zu regenerieren. Ich höre jetzt auf, denn nach den Unmengen an Studien, die die Gabe erstmal in Modellorganismen befürworten, ist es mir bereits unerklärlich, dass die Supplementindustrie Glycin nicht bereits als den heiligen Gral erklärt hat. Es gibt genügend Potential dafür, dieses Supplement auch völlig unethisch zu hypen. Aber was ist mit dem Menschen? Tendenziell ist es leider oftmals so, dass Stoffwechselwege bei den Nagern dann doch anders funktionieren. Die bisherigen Ergebnisse bei Menschen sind jedoch vielversprechend. In Studien mit menschlichen Teilnehmern zeigt sich, dass Menschen mit höherem Glycingehalt in der Nahrung ebenso weniger oft an Schlaganfällen sterben. Die Sterblichkeit geht um ganze 40% zurück. Dazu kommen genau die gleichen Effekte, was Insulinsensibilität, Blutzucker, Methionin-/Homocysteinentgiftung und metabolisches Syndrom angeht. Möglicherweise würde eine höhere Gabe von Glycin auch Menschen helfen, länger zu leben. Das ist allerdings absolute Spekulation. Es gibt noch mehr, wobei Glycin in anderer Form hilft, dazu aber gleich mehr. Denn je mehr man das liest, fragt man sich: Glycin ist doch eben laut Lehrbuch keine essentielle Aminosäure, warum stellt der Körper nicht einfach mehr her, wenn es so toll ist? Und genau da liegt der Knackpunkt.

Regel 17: Ein Flaschenhals ist ein Flaschenhals ist ein Flaschenhals

Die Antwort auf die Frage ist: Es geht nicht. In einem 2008 publizierten Papier spekulierte eine Forschergruppe um Professor Enrique Mendeléz-Hevia, dass es in der Glycinsynthese im menschlichen Körper mehrere Engpässe geben könnte. Das bedeutet, dass die Aminosäure zwar hergestellt wird, aber nur in einem begrenzten Maß. Sie ist somit zwar nicht essentiell, weil sie hergestellt werden kann, trotzdem kann aber auch unter guten Bedingungen ein Mangel vorherrschen. Um das zu beweisen legten die Forscher 2009 mit einem quantitativen Review Paper nach. Sie untersuchten alle vorhandenen Publikationen über die Stoffwechselwege in denen Glycin hergestellt wird. Sie untersuchten ebenso alle Studien, in denen der Verbrauch von Glycin für seine einzelnen Funktionen untersucht wurden. Dann untersuchten sie den theoretischen Bedarf an täglichem Kollagen, das in verschiedenen Geweben verbraucht wird. Dabei ist ihre Grundlage ein normalgewichtiger, normal aktiver 70kg Mann. Bei schwereren Personen oder Athleten ist der Bedarf möglicherweise erhöht. Ein Problem in der Bewertung des Glycinbedarfs ist es, dass man bei den ersten Quantifizierungen des Bedarfs schlicht von Ratten ausging. Kleine Organismen skalieren aber oftmals nicht besonders gut. Die Skelettmasse eines Organismus skaliert meist mit ca. dem Faktor 1.1. Der 70kg Mensch im Beispiel der Forscher hat somit 350 mal soviel Masse, aber 350^1.1 = 630x soviel Knochen im Körper wie eine Ratte. Für einen 90kg Mann sind es 828x soviel Knochengewebe.  Die Kapazität des Stoffwechsels skaliert aber nur mit dem Faktor 0.75. Der 70kg Mann hat somit eine 81 mal höhere Kapazität, der 90kg Mann eine 97 mal höhere Kapazität. Der Bedarf an Synthese steigt somit deutlich stärker als die Kapazität des Stoffwechsels. Diese Art der Gesetzmäßigkeit hält ziemlich konstant über verschiedenste Organismen hinweg. Richard Dawkins zeigte beispielsweise mal einen Graphen, bei dem der Stoffwechsel von Bakterien bis hin zum Blauwal geplottet wurde. Es gibt nach neueren Erkenntnissen je nach Energiebedarf einige Abweichungen, bei einigen Spezies. Da ist aber nicht die Frage, ob der Zusammenhang linear ist. Sondern ob der lineare Zusammenhang je nach Spezies, ob sie in Wüste oder Eis lebt, nicht eine andere Steigung hat. Dieses Gesetz nennt sich Kleibers Gesetz und ist bisher universal gültig, auch wenn andere Modelle der Steigung das Gesetz noch etwas genauer darstellen können.

Glycin kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Ich werde diese vereinfacht darstellen, wer sich das Ganze genauer ansehen möchte, ist mit dem Paper des Teams um Professor Mendeléz-Hevia ebenso gut bedient wie mit einem Blick in ein Biochemie Lehrbuch. Der erste Weg, Glycin im Körper herzustellen funktioniert über die Glycinhydroxymethyltransferase (GHMT). Im Körper wird Methylentetrahydrofolat (MTHF) als Methylgruppenspender eingesetzt. Es gibt Methylgruppen an S-Adenosylhomocystein ab, welches zu SAM-e methyliert wird und alle anderen Methylierungsreaktionen erlaubt.  Bei der Herstellung von Cholin über Lecithin, wiederum synthetisiert aus Serin beispielsweise, werden an einem Punkt drei Methylgruppen erlaubt, welche von 5-MTHF zur Verfügung gestellt werden. In diesem Prozess muss Tetrahydrofolat aber wieder zu 5-MTHF regeneriert werden. Die Methylquellen stammen dann aus dem durch GHMT als Katalysator katalysierten Serin, das zu Glycin wird. Die Herstellung von Purinen ist ein weiterer Weg, auf dem Glycin hergestellt wird. Für die Herstellung eines Purinmoleküls wird jeweils ein Molekül Glycin und zwei Kohlenstoffgruppen aus THF-C1 verbraucht. Für die Herstellung werden aus Serin zwei Glycinmoleküle und zwei Kohlenstoffgruppen hergestellt. Ein Teil Glycin bleibt somit über. Es gibt noch weitere Wege, Glycin herzustellen, über Thymin, Kohlenstoffverarbeitung zu CO2, Sarcosin, Carnitin, Cholin und Threonin. Der große Bulk kommt allerdings über die Herstellung in Verbindung mit GHMT aus Serin. Wieviel kommt dabei nun rum? Nun, es sind ca. 2.9 Gramm pro Tag, die dieser Stoffwechsel herstellt. Und wieviel verbrauchen wir?

Mendeléz-Hevia und seine Kollegen teilen den Verbrauch in zwei große Bretter ein: Die erste Gruppe von Funktionen ist der Verbrauch im Stoffwechsel. Die zweite Gruppe die Bildung von Proteinen, die Glycin beinhalten. Das sind vor allem Kollagen und Elastin, bei denen Glycin gut ein Drittel der Aminosäuren stellt. Zu den Funktionen im Stoffwechsel gehört die Herstellung von Porphyrinen, zentralen Bestandteilen unseres Blutes für den Sauerstofftransport.  Purinbasen, also Adenin und Guanin, sind zentrale Bestandteile unseres Erbguts, der DNS, und benötigen für ihre Herstellung wie bereits erwähnt, ebenso Glycin. DIe Herstellung von Creatin und Gallensalzen stellen ebenso eine weitere Verwendung für Glycin dar, wie die Herstellung von Glutathion. Glutathion ist eine der wichtigsten Antioxidanzien im Körper. Wieviel Glycin brauchen wir nun für diese Stoffwechselwege? Mendeléz-Hevia und Kollegen kommen zum Schluss, dass diese Wege ca. 1.49 Gramm am Tag verbrauchen. Unser genereller Bedarf ist somit auch durch die Synthese gedeckt. Aber wie sieht es mit Kollagen aus? Da staunen wir.

Die Forscher nutzten bei ihrer Untersuchung alle Studien zu allen möglichen Geweben, in denen der Prokollagenumsatz gemessen wurde. Die Herstellung von Kollagen ist ein etwas problematischer Prozess. Er ist nicht besonders genau und es passieren oftmals Fehler. Lange Zeit galt Kollagen deswegen als sehr beständiges Protein, das selten ausgetauscht wird. Heute ist bekannt, das erste Berechnungen aufgrund der Komplexität des Zyklus’ falsch waren und Kollagen einen bedeutenden Anteil am täglichen Kollagenumsatz hat. Die Herstellung von Kollagen erfordert die Herstellung einer Vorstufe, Prokollagen. Bei der Herstellung dieser Vorstufe wird eine dreifache Helixstruktur gebildet. Bei diesem Prozess, im sogenannten Prokollagenzyklus, geschehen sehr oft Fehler. Damit diese Fehler keine Probleme im Organismus bereiten, unterliegen die Propeptide einer sehr scharfen Qualitätskontrolle. Ist ein Prokollagenpeptid nicht korrekt in der Helixstruktur gefaltet, wird es automatisch wieder zerlegt, ohne in die Zellen zur Weiterverarbeitung zu gelangen. Dieser Prozess wiederholt sich so lange, bis die korrekte Struktur erreicht ist. Ein sehr hoher Anteil, je nach Alter zwischen 30% und extremen 90%, wird direkt nach Herstellung wieder zerlegt. Obwohl eine Menge abgebautes Kollagen und auch das fehlerhafte Prokollagen in diesem Zyklus wiederverwendet werden, ist er nicht perfekt. Da Kollagen hierbei aus einem Drittel Glycin besteht, brauchen wir eine Zufuhr oder Herstellung von Glycin, um diesen Prozess am Laufen zu halten. Entscheidend dafür, wieviel Kollagen bzw. Glycin wir am Tag zu uns nehmen sollten, ist die Menge der täglichen Synthese und ihre angenommen Effizienz, d.h. wieviel Glycin dabei verloren geht. Und für einen 70kg Mann reden wir dabei von einer täglichen Synthese von ca. 924 g Prokollagen. Da jede dritte Aminosäure in Kollagen Glycin ist, reden wir von einer Menge von 240g Glycin. Das Problem ist jedoch, wir wissen nicht genau, wieviel Glycin im Prokollagenzyklus verloren geht. In anderen Situationen werden zwischen 80-85% der Aminosäuren recycled, beispielsweise Cystein in der Herstellung von Glutathion. Um die mögliche Kollagensynthese nach den Berechnungen aufrecht zu erhalten, bräuchten wir eine Recyclingquote von mindestens 98%. Das Forscherteam um Mendeléz-Hevia und auch sein Co-Autor Cornish Bowden in seinem Buch “Biochemical Evolution: The pursuit of perfection” sehen keinerlei Anzeichen, dass sie über 95% liegen könnte. Und das wäre bei momentanen Messmethoden noch eine günstige Berechnung. Bei 80-85% wäre das damit ausgelöste Defizit enorm. Dafür spricht, dass wir bei Gabe von Aminosäuren eine stark erhöhte Kollagensynthese in nahezu allen Geweben messen können. Das macht nur insofern Sinn, wenn die Synthese vorher nicht vollständig auf Hochtouren lief. Bei nicht-essentiellen Aminosäuren bleiben solche Reaktionen des Körpers zumeist aus. Bei essentiellen Aminosäuren reagiert der Körper bei Gabe meistens direkt mit der Aktivierung der entsprechenden Stoffwechselwege. Glycin ist zwar nicht essentiell, der Körper verhält sich jedoch so, als wäre es das. Und damit haben wir einen indirekten Hinweis darauf, dass Glycinmangel herrscht. Damit bleibt uns, wenn wir 95% annehmen, was großzügig ist, ein Bedarf von ca. 12g für die Proteinsynthese. Ein weiteres Gramm wird in anderen Proteinen verbaut. Das Problem ist, dass wir mit heutigen Messmethoden nicht wissen, wie effizient der Zyklus wirkilch ist. Die von den Autoren angesetzten 95% könnten somit viel zu hoch angesetzt sein. Andere Zyklen haben deutlich schlechtere Effizienzraten und verlieren deutlich mehr freie Aminosäuren. Als Beispiel geben die Autoren die Cystein-Wiederverwertungsrate an, die gerade mal 80-85% beträgt, die zu den höchsten bisher gemessenen gehört. Wir mögen hier falsch liegen und am Ende eine Effizienz von 98% aufweisen, aber die indirekten Beweise sagen uns bisher, dass das unwahrscheinlich ist und somit das Defizit existiert.

Butter bei die Fische: Wieviel Glycin und die Rolle von Methionin

Rechnen wir mal zusammen. Der Körper stellt ca. 3 g Glycin aus seinem Stoffwechsel her. In der heutigen Nahrung sind meist ca. 1.5 bis 3 g enthalten. Macht somit 4.5-6 g. Wir brauchen 1.5 g für generelle Stoffwechselvorgänge. Und wir brauchen 10-12 g für die Kollagensynthese, wenn diese durch Nahrung ausreichend stimuliert wurde. Das bedeutet, bei einer 70kg Person haben wir ein Defizit von 7.5 bis 10 g Glycin unter den angenommen Bedingungen. Das bedeutet, dass wir pro Tag mindestens 30 g Kollagen bzw. 10 g Glycin mehr zu uns nehmen sollten. Tatsächlich ist es denkbar, dass unsere Vorfahren, indem sie einfach eine Menge kollagenhaltiger Nahrungsmittel zu sich genommen haben, ein deutlich niedrigeres Defizit hatten. Ein Argument gegen die Hypothese wäre, dass sich ein solches Defizit evolutionär bemerkbar gemacht hätte. Das ist aber nicht zwingend so. Evolution ist das Überleben der Anpassungsfähigsten. Es bedeutet vor allem, dass jede nachfolgende Variante eines Organismus nur minimal verändert ist und Überleben muss. Das bedeutet, dass Evolutionsdruck immer dann herrscht, wenn eine Veränderung ein Wesen entweder nicht lebensfähig macht oder aber seine Reproduktion einschränkt. Da sich vermutlich zuerst kleine Organismen und Wasserorganismen entwickelt haben, ist es sinnvoll, dass diese ihren Glycinbedarf decken können. Wenn sich ein Glycinmangel durch degenerative Knochenkrankheiten oder Herzkrankheiten bemerkbar macht, ist es ebenso kein Evolutionsproblem. Denn wenn wir statt mit 80, mit 60 sterben oder mit 50 kaum noch laufen können, ist das für unsere Reproduktion egal. Wir konnten vorher ordentlich die Sau rauslassen und Nachkommen zeugen. Ein wichtiger Punkt, den Cornish-Bowden anspricht, ist, dass unsere Vorfahren während der Evolution nie Signalwege hinzugefügt bekommen haben. Wir haben beispielsweise die Fähigkeit verloren, Vitamin C selber herzustellen, eine solche Fähigkeit gewonnen haben wir in der Vergangenheit aber noch nie. Bei kleinen Organismen, wie Bakterien, passiert sowas oft, diese haben aber einen völlig anderen Selektionsdruck. In großen Organismen wie Menschen, passiert das in der Natur nicht mehr. Wir mussten also, als Nachfolger kleinerer Organismen, damit leben, dass wir Glycinmangel nahezu eingebaut haben, solange wir kein Kollagen essen.  Relevant ist das auch für andere Tiere. Während Gelenkverschleiß bei kleineren Tieren selten ist, ist es für große Landtiere wie Elefanten ein gigantisches Problem. Interessanterweise kommen diese Probleme weniger bei Meerestieren vor, ein Blauwal beispielsweise ist zwar deutlich größer als ein Elefant, aber lebt im Wasser. Das Wasser reduziert den Druck auf den Gelenken massiv. Es ist eine Hypothese, dass auch der Glycinmangel, wie einige andere metabolische Engpässe, die Größe von Landtieren limitiert. Es wäre wohl faszinierend, herauszufinden, ob ein Tyrannosaurus Rex auch bereits Glycinmangel aufwies. Oder einer der Pflanzenfresser. Denn während ein Tyrannosaurus Rex noch genügend Kollagen aus seinen Beutetieren essen konnte, wog ein Brachiosauris gigantische 80 Tonnen, war 19m hoch und bis zu 30m lang.

Methionin, Runde zwei

Wenn wir in der heutigen Welt der Ernährung unterwegs sind, kommt noch ein weiterer Punkt hinzu. Methionin. Methionin habe ich am Anfang bereits erwähnt. Glycin wirkt als eine Art Puffer. Methionin ist eine lebenswichtige Aminosäure und hat erheblichen Einfluss als Hauptspender von Methylierungsprozessen. Aber es erzeugt eben auch Homocystein. Was noch wichtiger ist: es frisst Glycin. Wir wissen bereits, dass der Folatstoffwechsel Homocystein methyliert. Aber sagen wir, Methionin bringt uns nun eine Methylgruppe, die wir gar nicht brauchen. Das bedeutet, dass wir nie das Folat nutzen werden, das Serin eine Methylgruppe abnimmt, um Glycin zu werden. Stattdessen methyliert Methionin nun das Glycin zu Sarcosin. Das passiert über den Stoffwechselweg von Betain zu Dimethylglycin bis zu Sarcosin. Chris Masterjohn argumentiert, das Beste was nun passieren könnte, wäre wenn das methylierte Glycin in den Mitochondrien seine Methylgruppe wieder an Folat abgibt und wieder zu Glycin wird. Bei diesem Prozess haben wir zwar das Glycin gerettet, aber eben auch zwei Glycinmoleküle nicht hergestellt, die wir sonst möglicherweise gehabt hätten. Sagen wir aber, wir sind limitiert, was Folat angeht. Weil Folat im Körper eben limitiert ist, weil wir eine Mutation im Folsäurestoffwechsel haben (MTHFR) und so weiter. Oder wir brauchen schlicht gerade die Glycinprodukte nicht. Dann pinkeln wir sie einfach aus. Es gehen also mindestens zwei Moleküle Glycin verloren, für jedes überschüssige Molekül Methionin. Wieviel ist überschüssig? Das ist eine schwer zu beantwortende Frage. Unter Normalbedingungen ist es so, dass es keine Homocysteinüberschüsse gibt. Unter klinischen Bedingungen treten diese auf, sobald man ca. 0.1g /kg Methionin verabreicht. Das bedeutet aber nicht, dass dies nun das Ende ist. Wenn wir erhöhte Homocysteinwerte messen, haben wir bereits massiv das Ende der Fahnenstange erreicht. Der Körper hat bereits alles was er zur Verfügung hat, dem Überschuss an Methionin und Homocystein entgegengeworfen, was er hat. Folat, Vitamin B12 und alles Glycin was zur Verfügung stand.

Dafür spricht auch, dass Glycingabe auch beim Menschen genauso die Toxizität von Methionin verringert. Mehr Glycin entspricht weniger Homocystein. Das mag nun die Fleischfans unter uns treffen, aber in den meisten tierischen Quellen haben wir eine Ratio von 1:1 bis 1:2 von Methionin zu Glycin. Viele unserer Proteinquellen sind also, da wir mehr Methionin zu uns nehmen, neutral für die Zufuhr von Glycin. Die Ratio in Knochenmark oder der Haut von Tieren ist deutlich höher, mit einer Ratio von 1:10.  In den Blue Zones, den Zonen mit Personen, die am längsten leben und die meisten Personen über 100 Jahren weltweit aufweisen, werden diese Produkte auch weniger konsumiert. Hingegen werden Proteinquellen konsumiert, die deutlich weniger Methionin aufweisen, wie beispielsweise Hülsenfrüchte und Krustentiere. Auch bei Naturvölkern, die Säugetiere essen, sind Verhaltensweisen zu beobachten, die die These stützen, dass wir mehr Glycin brauchen. Naturvölker mit hohen Fleischanteilen tendieren dazu, das ganze Tier zu essen. Eine selektive Herangehensweise wie bei unserer modernen Küche, gibt es nicht. Knochenmark, Haut, Bindegewebe, Knorpel, alles wird in irgendeiner Form verspeist und damit auch eine deutlich höhere Menge Glycin aufgenommen, als wenn wir uns nur die Rosinen rauspicken. Dies sind ebenso wieder nur indirekte Beweise, aber lernt man aus der Tradition, macht es immer wieder Sinn zu prüfen, ob ein Körnchen Wahrheit in der Tradition steckt. Hier scheint es diese zu geben. Was also nun tun?

Kollagen und Glycin – zwei unterschätzte Supplements

Die tatsächliche Frage ist, ob das von den Forschern beschworene Defizit in dieser Form existiert. Eine direkte Messung dafür ist aufgrund der Komplexität des Prokollagenzyklus bisher nicht möglich. Die Verwendungsmöglichkeiten für Glycin sind einfach zu komplex und der Prokollagenzyklus hat eine zu hohe Wiederverwendungsrate. Deswegen müssen wir indirekte Marker nutzen, um die Frage zu klären. Bedenken wir die Effekte von Methionin auf Glycin, macht es Sinn, dass Glycingabe die Langlebigkeit von Modellorganismen erhöht. Der gleiche Effekt beim Menschen, was die Giftigkeit von Methionin angeht, konnte bereits nachgewiesen werden. Das wiederum ist ein Hinweis darauf, dass mehr Glycin als wir synthesieren und zu uns nehmen, nötig ist. Auch die Ratio von Methionin zu Glycin in der Nahrung, die in vielen epidemiologischen Studien errechnet wurde, erscheint hier nützlich. Ebenso der Faktor, dass in den Blue Zones weniger Methionin aufgenommen wird, erscheint hier stützend. Eines der wichtigsten Argumente ist jedoch, dass die Gabe einer Aminosäure meist mit einer Reaktion im Körper beantwortet wird. Erhöhen wir allgemein den Proteingehalt in der Nahrung, insbesondere mit Leucin, dann erhöht sich die Muskelproteinsynthese bis zu einem bestimmten Punkt. Auch wenn kein direkter Mangel vorliegt, ist die erhöhte Synthese nützlich für uns. In einer der Studien, die die Berechnung von Mendeléz-Hevia und Kollegen stützen, haben John Babraj und Kollegen eine Methode untersucht, die Kollagensynthese zu messen. Als Nebeneffekt ihrer Arbeit konnten sie beweisen, dass aufgenommenes Kollagen, insbesondere mit Glycin und Prolin als Marker, die Synthese von Kollagen maximal stimuliert. Das bedeutet, dass es ein Maximum gibt, wieviel Kollagen/Glycin einen Effekt erzeugt und dass das daraus errechnete Defizit vermutlich das Grösste ist, was Sinn machen kann. Ein Defizit, dessen Ausmaß über 10 Gramm pro Tag beträgt, ist also sehr unwahrscheinlich. Der Körper kann, wenn nicht genügend Glycin zur Verfügung steht, die Synthese von Kollagen herunterfahren. Das ist jedoch genau das, was wir befürchtet haben. Wenn der Körper dies auf lange Zeit tut, könnte weniger Kollagen hergestellt werden als benötigt. Das beschleunigt die Alterung, begünstigt Osteoporose und degenerative Erkrankungen an Muskeln und Knorpeln. Es ist daher gut möglich, dass unser Körper sich auf akute Entgiftung fokussiert und dabei die Synthese von Knochen links liegen lässt, da nicht genug Glycin für alles verfügbar ist.

Das stützen auch Studien an Athleten. Da Athleten durch hohe körperliche Aktivität einen höheren Verschleiß an Kollagen haben, sollte sich die Gabe von Gelatine, Kollagen oder Glycin positiv auf ihre Verletzungswahrscheinlichkeit und chronische Abnutzung auswirken. Und in der Tat tun sie das. Die Gabe von 5-15g Gelatine zzgl. Vitamin C vor einem Training verdoppelt die Kollagensynthese nach dem Training. Vitamin C in Form von Ascorbat hilft hier, einen Teil des Prokollagenzyklus zu stützen. Ein Grund, warum Vitamin C der Erholung helfen kann. Solltest du also nun Glycin extra zu dir nehmen? Aus jetziger Forschungslage sage ich eindeutig ja. Tatsächlich habe ich während des Schreibens dieses Artikels meine eigene Glycin Zufuhr sogar verdoppelt und mir noch mehr nachbestellt. Für mich waren 3-5 Gramm am Abend zusammen mit 400 mg Magnesium-Citrat und 500 mg Vitamin C eine Hilfe, gut zu schlafen. Doch mit der doppelten Dosis erhalte ich meine Knochen noch besser und vermeide die Effekte von überschüssigem Methionin. Gerade bei Athleten, die viele Milchprodukte essen, wie Quark, kann ein Überschuss von Methionin den Glycinpool belasten. Du isst als Bodybuilder eine Packung Magerquark am Tag? Dann nimmst du pro Packung 1 g Glycin und 1.5 g Methionin zu dir, was bedeutet, dass du pro Packung 2 g zusätzlich an Glycin am Tag brauchst..

Tatsächlich gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, mehr Glycin in die Nahrung zu bekommen. Die ursprünglichste ist vor allem, keine Filets mehr zu essen und stattdessen Fleisch mit dem gesamten Bindegewebe zu essen. Die meisten tierischen Produkte sind in einer Form von 1:2 erhältlich, egal ob Filet, Leber oder sonstiges. Milchprodukte haben sogar 1.5:1. Deswegen macht es Sinn, wenn man tierische Produkte isst, das ganze Tier zu essen. Also auch Knorpel, Sehnen und auch Haut. Hühnerhaut beispielsweise hat eine Methionin:Glycin Ratio von 1:10. Gelatine wird aus Schweineschwarte hergestellt und hat ebenso deswegen eine enorme Menge an Glycin. Aber nicht jeder will unbedingt Haut und Knorpel essen und viele mögen ihre Milchprodukte. Andere sind Veganer oder Vegetarier und wollen gar keine tierischen Produkte zu sich nehmen. Die anderen Lösungen sind Supplementation. Gelatinepulver, als Beef Gelatin, ist eine für Veganer und Vegetarier ungeeignete Variante, aber für alle anderen eine sinnvolle Quelle. Mit ca. 15g extra davon ist es möglich, die Rate an Kollagensynthese nach dem Training zu verdoppeln. Über den Tag wären insgesamt 20-30 g wohl optimal, das entspräche dann fast unserem Glycindefizit. Es ist ebenso möglich, Kollagenhydrolysat als Proteinpulver zu sich zu nehmen. Oder es zusätzlich mit Proteinpulver zu mischen. Hierbei sind ca. 10-30 g am Tag als optimal zu sehen, da sich unser rechnerisches Defizit damit vollständig ausgleicht. In der Fitnessszene wird Kollagen zu unrecht aufgrund seines niedrigen EAA Anteils als minderwertiges Protein bezeichnet. Dabei zeigen Studien, dass es massive Auswirkungen haben kann, vor allem durch Glycin. Kollagen ist allerdings kein Ersatz für ausreichende Proteinzufuhr. Als alleiniges Protein hat es nämlich tatsächlich zu wenig der anderen essentiellen Aminosäuren. Daher kann es Sinn machen, beispielsweise ein Whey Protein mit Kollagenhydrolysat zu mischen und vor oder nach dem Training zu konsumieren.

Die dritte Möglichkeit ist der direkte Konsum von Glycin als freie Aminosäure. Es gibt ein paar Argumente, warum das vielleicht nicht optimal sein könnte, die aus meiner Sicht aber hinfällig sind. Aminosäuren müssen aufgenommen werden, wie jeder Nährstoff. Dabei kann Glycin über zwei verschiedene Transporter aufgenommen werden, einen generellen Aminosäuretransporter und einen anderen, der nur Glycin und Prolin transportiert. Beide Transporter nehmen 50% weniger Glycin auf, wenn andere Aminosäuren, also jede Aminosäure oder nur Prolin, gleichzeitig vorhanden sind. Der Grund warum ich das für vernachlässigbar halte, ist dass wir auf dem Klo keine Glycinhäufchen produzieren. Die Magenverweildauer eines Pulvers wird ebenso ausreichen, genug Glycin aufzunehmen, wenn es als freie Aminosäure kommt. Kollagen als Di- oder Tripeptide scheinen zwar etwas besser aufgenommen zu werden, aber von dem, was ich gesehen habe, ist das eher ein kurzfristiger Effekt. Am Ende wird alles Glycin aufgenommen. Ca. 5-10 g Glycin am Tag sind die Dosis, die wir täglich zu uns nehmen können, um unser mögliches Defizit auszugleichen.

Fazit

Auch wenn ich es vor Jahren nicht für möglich gehalten hätte, gibt es evolutionär bedingt Engpässe in unserem Körper, die die Evolution eben nicht gelöst hat. Mit der heutigen Nahrung nehmen wir nicht mehr so viel Glycin auf wie unsere Vorfahren, die ganze Tiere verwertet haben. Der Körper produziert unter optimalen Bedingungen am Tag ca. 3 g Glycin, wir nehmen ca. 1.5 – 3g auf, können aber mit 70 kg bis zu 10-12g gebrauchen. Dieses Defizit sollten wir stopfen, da es langfristige Probleme bereiten könnte. Da diese Probleme langfristig aufgetreten sind, waren sie der Natur egal und bedurften keiner Lösung. In unserer heutigen Ernährung haben wir eine Menge Methionin. Methionin ist lebenswichtig für uns, erzeugt aber auch Zellgifte und muss daher vom Körper entgiftet werden, wobei entweder Glycin entstehen kann oder aber verarbeitet wird. Jedes Molekül Methionin erhöht unseren Bedarf an Glycin um den Faktor zwei. Wie wir unser Glycin zu uns nehmen, ist dabei eher egal. Wir können genauso Knochensuppe, Haut und Knorpel essen, wie wir mit Kollagenhydrolysat, Gelatine oder Glycin als Aminosäure supplementieren können. Der Glycingehalt sollte damit auf ca. 10 zusätzlichen Gramm am Tag kommen, damit wir optimal versorgt sind und langfristige Effekte vermeiden.

Quellen/Literatur

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