Fri fragt 
E-mærket webshop
4,7 på 
Kom i gang
Opskrifter
Artikler
Team Bodylab
| Artikler / Kreatins rolle i cellens energimetabolisme |
Skrevet af Rasmus Wollenberg, Diplomingeniør m. specialisering i bioteknologi Denne artikel har fokus på kreatins veldokumenterede rolle i cellens energimetabolisme. Kreatin har andre dokumenterede virkninger (bl.a. øgning af den fedtfrie masse og vægtøgning), men beskrivelen heraf falder uden for denne artikels rammer (se evt. referencer). Teksten bygger på viden fra tekstbøger i biokemi og videnskabelige artikler. Nedenstående er en forenklet præsentation, men giver et grundlæggende indblik i kreatins rolle i energimetabolismen. IndledningDe fleste sportsudøvere har stiftet bekendtskab med kosttilskuddet kreatin (se figur 1), som også er kendt under navnet kreatin monohydrat, men hvilken betydning har det for sportsudøveren og hvad er dets fysiologiske og biokemiske rolle i energimetabolismen? Kroppens depot af kreatin (omtrent 120-140 g for en mand på 70 kg) dækkes normalt dels gennem kosten (fisk og kød) og dels gennem kroppens naturlige produktion af kreatin (ca. 1 g/dag) ud fra aminosyrerne Glycin, Arginin og Methionin. Processen, der primært foregår i leveren og nyrerne (og bugspytkirtlen i et mindre omfang) har bl.a. til formål at supplere især skelletmuskulaturen (95% kontra 5% fordelt på hjernen, nyrerne og testiklerne) med energi. Begrebet energi forbindes ofte med kulhydrater, fedt og protein og disse kvantificeres i enheder som joule eller kalorie (de angives ofte som kJ eller kcal, hvor præfikset K angiver Kilo = 1000, dvs. 1 kJ = 1000 J). På cellulært niveau kan begrebets relation bl.a. reduceres til fosfatbindinger og det er netop energien i disse, der driver størstedelen af de cellulære og subcellulære processer, herunder muskelcellernes kontraktion. In vivo (latin: i den levende celle) indgår kreatin sammen med kreatin-fosfat (se figur 2) som depoter af energi (kreatin udgør ca. 40% af depoterne, mens de resterende 60% udgøres af den fosforylerede form), der kan anvendes i cellens energimetabolisme.  Udnyttelsen af energien i kreatin-fosfat sker dog ikke direkte, men via cellens universelle energi-møntfod: ATP (Adenosin-tri-fosfat, se figur 3). Cellen bruger generelt energien i ATP til at drive størstedelen af sine energikrævende processer. En muskelcelle kan dog under intenst muskelarbejde, omsætte sine ATP depoter på mindre end ét sekund. Kreatin-fosfat udgør én af potentielt flere energibuffere (energidepoter) i cellen, som muliggør forlængelsen af det intense muskelarbejde fra under ét sekund til flere sekunder. Af denne årsag er kreatin blevet et populært kosttilskud til at øge den totale pulje af kreatin/kreatin-fosfat. Det indtages peroralt (via munden) som opløst pulver eller i kapselform og optages effektivt: ca. 99% optages enten til musklerne eller udskilles i urinen.  StabilitetKreatin Monohydrat er et stabilt hvidt krystallinsk pulver, der består af 87,9% kreatin og 22,1% vand (monohydratdelen). Det har en ringe opløselighed i vand, men opløseligheden stiger lineært med temperaturen. Kreatin er dog ustabilt i vandige opløsninger i det der sker en intramolekylær omdannelse til kreatinin (se figur 4). Høje temperaturer forskyder ligeledes reaktionen mod højre (koncentrationen af kreatinin stiger), hvilket er årsagen til at færdigblandede produkter indeholdende kreatin, bør opbevares på køl. Kreatin er relativt stabil ved neutral pH (pH 6,5-7,5), mens lave såvel som høje pH værdier fremskynder nedbrydelsen. Ved meget høje og meget lave pH værdier gør det modsatte sig gældende, hvorfor f.eks. pH < 2,5 vil frembringe en meget stabil opløsning. Dette er ideelt idet dette omtrent svarer til miljøet i mavesækken. Det biokemiske fundamentAf figur 2 og 3 ses det at kreatin-fosfat og ATP indeholder henholdsvis én og tre fosfatbindinger. Når disse bindinger brydes frigives energi og uorganisk fosfat (Pi). Denne brydning af bindinger foregår under optagelse af vand (processen kaldes derfor en hydrolyse): Det negative fortegn angiver blot at energien frigives ved reaktionerne (a) og (b). Det væsentlige ved disse, som i cellen katalyseres af enzymer, er at hydrolysen af kreatin-fosfat (a) frigiver mere energi end hydrolysen af ATP (b). Dette muliggøre en kobling af de to reaktioner. Hvis man blot lod kreatin-fosfat eller ATP hydrolysere (dvs. uden at koble dem), ville man principielt frigive energien til omgivelserne (og derved tabe energien), hvilket er årsagen til at reaktioner ofte forbindes eller kobles. Kobles hydrolysen af kreatin-fosfat til fosforyleringen (dvs. en fosfatgruppe overføres) af ADP til ATP, vil følgende oversigt kunne opstilles:  Jævnfør reaktion (d), så giver kreatin-fosfat, fra en energimæssig synsvinkel, det fornødne grundlag for regenerering af muskelcellernes ATP, hvilket muliggør en forlængelse af intenst muskelarbejde ud over grænsen sat for det oprindelige ATP-depot. Indtagelsen af kreatin som kosttilskud har påvist at øge mængden af kreatin/kreatin-fosfat med 15-40%, men hvorfor er kreatin mere relevant for f.eks. bodybuildere end for marathon-løbere? Intens træning og energimetabolisme: Det store billedeBodybuilding, styrketræning, sprint og kuglestød er eksempler på kraftbetonede træningsdiscipliner. Fælles for disse er aktivitet med stor belastning og af kort varighed. Set fra en fysiologisk synvinkel er de også karakteriseret ved høj respirationsfrekvens (vejrtrækning) og ophobningen af mælkesyre.Ophobningen af mælkesyre i musklerne indikerer, at den anaerobe metabolisme (kræver ikke ilt) dominerer lokalt i musklerne og sammenknytter ATP, kreatin, glukose og mælkesyre i en større helhed. Under udførelsen af intense træningsøvelser falder cellens energi-ratio (forholdet mellem [ATP] og [ADP][Pi]) som en naturlig konsekvens af muskelcellens efterspørgsel efter og forbrug af ATP og kreatin-fosfat. Reaktion (a) og (b) har således øget cellens pulje af ADP og kreatin. Cellen er nu nødsaget til at syntetisere mere ATP (ved fosforylering) og derfra kreatin-fosfat (katalyseret af enzymet kreatin kinase) såfremt energikrævende processer skal fortsætte. Hertil benyttes den anaerobe metabolisme. Den anaerobe proces er en evolutionært velbevaret proces, hvorved ét glukose molekyle omsættes til to ATP-molekyler (netto) og et fermenteringsprodukt. Gær danner alkohol og muskelceller danner mælkesyre. Udbyttet er ringe sammenlignet med den aerobe metabolisme (kræver ilt), der laver en fuldstændig oxidation af glukose til CO2 og omtrent 30 ATP. Sidstnævnte proces udnyttes ved udholdenhedsdiscipliner (f.eks. maraton) og involverer, hvis vi forenkler billedet, ikke dannelsen af mælkesyre (kinetik, dvs. hastigheder kan ændre ved billedet). I hvile er den anaerobe og aerobe metabolisme koblet, men under intenst muskelarbejde dominerer de anaerobe forhold, som tidligere nævnt, i musklerne. Hvis denne proces ikke kobles på den aerobe metabolisme, bliver førstnævnte en “blindgyde”, hvis slutprodukter er mælkesyre og ATP! Den anaerobe proces er en hurtig kilde til ATP og fortsætter indtil koncentrationen af mælkesyre når et niveau, hvor den hæmmer de cellulære processer. Herfra skal den aerobe metabolisme tage over, hvilket forudsætter at iltkravet dækkes. Den dannede mælkesyre oxideres og ATP genereres ved en komplet oxidation af glukose til carbondioxid (kontra en ufuldstændig oxidation til mælkesyre). Når cellens energiratio igen er høj, kan cellen investere ATP i syntesen af kreatin-fosfat fra kreatin (bemærk af dette, jævnfør reaktion (d), ikke er favorabelt set ud fra en energimæssig synsvinkel, men in vivo kan forholdene rykke ved disse såkaldte standardenergier). Slutresultatet er en høj energiratio og genopfyldte depoter af kreatin-fosfat, hvilket gør muskelcellen i stand til igen at genoptage intenst arbejde.  Kreatin har en veldokumenteret rolle i energimetabolismen og bidrager som kosttilskud ved at øge cellens energidepoter OpsummeringKreatin har en veldokumenteret rolle i energimetabolismen og bidrager som kosttilskud ved at øge cellens energidepoter. Dette udruster cellen til bl.a. at optimere effekten af det intense muskelarbejde, der kendetegner discipliner som bodybuilding og styrketræning.Referencer:Branch J: Effect of creatine supplementation on body composition and performance: a meta-analysis. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2003, 13:198–226.Buford T, Kreider R, Stout J, Greenwood M, Campbell B, Spano M, Ziegenfuss T, Lopez H, Landis J, Antonio J: International Society of Sports Nutrition position stand: creatine supplementation and exercise. J Int Soc Sports Nutr 2007, 4:6. Cooper et al.: Creatine supplementation with specific view to exercise/sports performance: an update. Journal of the International Society of Sports Nutrition 2012 9:33. Jäger R, Purpura M, Shao A, Inoue T, Kreider RB: Analysis of the efficacy, safety, and regulatory status of novel forms of creatine. Amino Acids (2011) 40:1369–1383 Rawson ES, Venezia AC: Use of creatine in the elderly and evidence for effects on cognitive function in young and old. Amino Acids 2011, 40:1349–1362. Stryer, L.; Berg, J. M.; Tymoczko, J. L. (2002), Biochemistry (5th ed.), New York: W. H. Freeman, ISBN 0716746840 van Loon L, Oosterlaar A, Hartgens F, Hesselink M, Snow R, Wagenmakers A: Effects of creatine loading and prolonged creatine supplementation on body composition, fuel selection, sprint and endurance performance in humans. Clin Sci (Lond) 2003, 104:153–162. Volek J, Rawson E: Scientific basis and practical aspects of creatine supplementation for athletes. Nutrition 2004, 20:609–614. Mere information om kreatinSådan fremstilles kreatin – Læs artiklen herEr kreatin stabilt i væske? - Læs artiklen her 10 myter om kreatin – Læs artiklen her Hvor meget ekstra muskelmasse giver kreatin – Læs artiklen her Spørgsmål og svar omkring kreatin – Se dem her |