Die Big 4 im Ausdauersport

Wer im Laufsport seine Grenzen verschieben will, landet früher oder später beim Thema Leistungsphysiologie. Das Training reizt Herz-Kreislauf-System und Muskulatur, doch was passiert eigentlich im Körper, wenn wir uns an die anaerobe Schwelle VT2 oder an das Maximum unserer Sauerstoffaufnahme VO₂max heranarbeiten?

Für die Leistungsfähigkeit spielen zahlreiche Faktoren eine Rolle. Sauerstofftransport und -verwertung, Energiestoffwechsel, Muskelermüdung, Thermoregulation und der Säure-Basen-Haushalt sind nur einige davon.

Auch Nahrungsergänzungsmittel versuchen an unterschiedlichen dieser Stellschrauben anzusetzen. Dabei geht es allerdings nicht um vier Wundermittel. Die wissenschaftliche Evidenz ist unterschiedlich. Während Nitrat, Natriumbicarbonat und Beta-Alanin vergleichsweise gut untersucht sind, befindet sich Sulforaphan im Sport noch deutlich näher an der Forschungsfrage als am etablierten Performance-Supplement.

Trotzdem sind alle vier interessant, weil sie an sehr unterschiedlichen physiologischen Prozessen ansetzen. Hier ist die Übersicht über vier besonders spannende Performance-Supplements im Ausdauersport:

1. Nitrat (Rote-Bete-Saft): Der Ökonomie-Booster

Nitrat ist einer der am besten untersuchten Wirkstoffe im Ausdauerbereich und zielt unter anderem auf die Sauerstoffökonomie und die Funktion der Gefäß- und Muskelzellen ab.

Wirkort: Gefäßsystem und Muskelzellen.

Wirkungsweise: Anorganisches Nitrat (NO₃⁻) wird im Körper zunächst zu Nitrit (NO₂⁻) und anschließend teilweise zu Stickstoffmonoxid (NO) umgewandelt. NO beeinflusst unter anderem die Gefäßweite und die Funktion der arbeitenden Muskulatur. Darüber hinaus werden Effekte auf die mitochondriale Effizienz und die Sauerstoffverwertung diskutiert.

Der Effekt beim Laufen: Bei bestimmten Belastungen kann sich die Sauerstoffökonomie verbessern. Du benötigst dann bei gleicher Geschwindigkeit potenziell weniger Sauerstoff. Das kann sich insbesondere bei intensiven Ausdauerbelastungen positiv auf die Leistungsfähigkeit auswirken.

Anwendung: Nitrat wird häufig über nitrathaltige Rote-Bete-Produkte aufgenommen. In Studien kommen sowohl mehrtägige Einnahmeprotokolle als auch eine akute Einnahme zum Einsatz. Häufig wird ein nitrathaltiges Produkt etwa 2,5 bis 3 Stunden vor der Belastung eingenommen.

Der Effekt ist allerdings nicht bei jedem Athleten gleich groß. Trainingszustand, Ernährung und individuelle Physiologie können eine Rolle spielen.

Interessant ist Nitrat deshalb weniger als klassischer „Booster“, sondern als möglicher Ökonomie-Booster: Wenn der Körper für eine bestimmte Leistung weniger Sauerstoff benötigt, kann das gerade im Ausdauerbereich einen Unterschied machen.

2. Sulforaphan / Brokkolisprossen-Extrakt: Der interessante Zellschutz

Während Nitrat vor allem im Zusammenhang mit Sauerstoffökonomie und Muskelphysiologie untersucht wird, setzt Sulforaphan an einer ganz anderen Stelle an: der zellulären Stressantwort.

Sulforaphan kommt unter anderem in Brokkoli und besonders konzentriert in jungen Brokkolisprossen vor.

Wirkort: Intrazellulär, insbesondere über den Nrf2-Signalweg.

Wirkungsweise: Sulforaphan ist kein chemischer Puffer, sondern ein bioaktiver Signalstoff. Er kann den Nrf2-Signalweg aktivieren und dadurch die Expression verschiedener körpereigener Schutz- und antioxidativer Enzyme beeinflussen.

Der mögliche Effekt beim Sport: Durch die Aktivierung körpereigener Schutzmechanismen könnte Sulforaphan die zelluläre Antwort auf oxidativen Stress und belastungsbedingte Schäden beeinflussen. Erste Humanstudien liefern interessante Hinweise.

Aber: Hier ist die wissenschaftliche Einordnung besonders wichtig. Ein plausibler biologischer Mechanismus bedeutet noch nicht automatisch einen nachgewiesenen Performance-Effekt. Die Datenlage für eine direkte Verbesserung der sportlichen Leistungsfähigkeit ist derzeit deutlich schwächer als bei Nitrat, Bicarbonat oder Beta-Alanin.

Anwendung: Sulforaphan beziehungsweise Brokkolisprossen-Extrakte werden vor allem als längerfristiger Ansatz untersucht. Für eine standardisierte Akut-Anwendung unmittelbar vor einem Wettkampf ist die Evidenz derzeit noch begrenzt.

Genau das macht Sulforaphan interessant: Es ist wissenschaftlich spannend, aber noch kein Supplement, bei dem man die gleiche Evidenzbasis wie bei den etablierten Performance-Supplementen behaupten sollte.

3. Natriumbicarbonat: Der extrazelluläre Säure-Puffer

Wenn bei sehr intensiver Belastung die Glykolyse stark hochgefahren wird, steigt die Belastung des Säure-Basen-Systems. Wasserstoffionen (H⁺) spielen dabei eine wichtige Rolle.

Hier greift Natriumbicarbonat (NaHCO₃), also klassisches Kaisernatron beziehungsweise Backsoda, an.

Wirkort: Vor allem extrazellulär, im Blut und in der Umgebung der arbeitenden Muskulatur.

Wirkungsweise: Durch die Einnahme von Bicarbonat steigt die Bicarbonatkonzentration im Blut und damit die extrazelluläre Pufferkapazität. Dadurch kann der Transport von H⁺ beziehungsweise säurebildenden Äquivalenten aus der arbeitenden Muskulatur unterstützt werden.

Der Effekt beim Laufen: Der Abfall des intramuskulären pH-Werts kann unter intensiver Belastung teilweise abgepuffert werden. Dadurch kann sich die Fähigkeit verbessern, hohe Intensitäten länger aufrechtzuerhalten.

Anwendung: Besonders interessant ist Bicarbonat für hochintensive Belastungen im Bereich von etwa 1 bis 10 Minuten sowie für wiederholte intensive Intervalle. Häufig wird es etwa 1,5 bis 2,5 Stunden vor der Belastung eingenommen.

Der große Nachteil: Natriumbicarbonat kann erhebliche Magen-Darm-Beschwerden verursachen.

Deshalb gehört Bicarbonat zu den Supplementen, die man nicht zum ersten Mal am Wettkampftag ausprobieren sollte. Individuelle Dosierung, Einnahmezeitpunkt und Verträglichkeit müssen vorher im Training getestet werden.

Geteilte Dosen, Kapseln oder spezielle Darreichungsformen können die Verträglichkeit verbessern.

4. Beta-Alanin: Der intrazelluläre Säure-Puffer

Während Bicarbonat die extrazelluläre Pufferkapazität erhöht, setzt Beta-Alanin innerhalb der Muskelzelle an.

Wirkort: Intrazellulär, vor allem in der Skelettmuskulatur.

Wirkungsweise: Beta-Alanin wird zusammen mit Histidin zur Bildung des Dipeptids Carnosin benötigt. Carnosin besitzt eine wichtige Pufferfunktion innerhalb der Muskelzelle und kann dort zur Regulation der H⁺-Konzentration beitragen.

Der Effekt beim Laufen: Eine erhöhte intramuskuläre Carnosinkonzentration kann helfen, den pH-Abfall bei hochintensiven Belastungen abzufedern. Besonders interessant ist das für Tempowechsel, harte Anstiege, Intervalle und die Schlussphase kurzer bis mittellanger Wettkämpfe.

Anwendung: Beta-Alanin ist kein klassisches Akut-Supplement. Es muss über mehrere Wochen regelmäßig eingenommen werden, damit sich die Carnosinkonzentration in der Muskulatur erhöht. Häufig untersuchte Dosierungen liegen bei etwa 3,2 bis 6,4 g pro Tag, verteilt auf mehrere Einnahmen.

Das typische Kribbeln beziehungsweise Prickeln der Haut – die sogenannte Parästhesie – ist eine bekannte Begleiterscheinung höherer Einzeldosen. Durch die Aufteilung der Tagesdosis lässt sich dieser Effekt häufig reduzieren.

Beta-Alanin ist damit ein gutes Beispiel dafür, dass ein Supplement nicht unbedingt vor dem Wettkampf eingenommen werden muss, um dort eine Wirkung zu entfalten. Der entscheidende Faktor ist hier der langfristige Aufbau des Muskelspeichers.

Die vier Wirkprinzipien im Überblick

Die Synergie: Wie kombiniert man die Stoffe?

Das Interessante an diesen vier Wirkstoffen ist, dass sie an unterschiedlichen physiologischen Stellschrauben ansetzen.

Nitrat adressiert vor allem die Sauerstoffökonomie, Beta-Alanin und Bicarbonat die Pufferkapazität und Sulforaphan die zelluläre Stressantwort.

Daraus ergibt sich grundsätzlich die Idee, verschiedene Mechanismen miteinander zu kombinieren.

Aber auch hier gilt: Unterschiedliche Wirkmechanismen bedeuten nicht automatisch eine wissenschaftlich nachgewiesene Synergie.

Die Basis (chronisch): Über mehrere Wochen kann Beta-Alanin eingesetzt werden, um die intramuskuläre Carnosinkonzentration und damit die Pufferkapazität zu erhöhen. Sulforaphan beziehungsweise Brokkolisprossen-Extrakt kann parallel als längerfristiger Ansatz zur Beeinflussung der zellulären Stressantwort eingesetzt werden – wobei die Evidenz für einen direkten Performance-Effekt derzeit noch begrenzt ist.

Die Rennwoche: Bei Nitrat kann eine mehrtägige Einnahme sinnvoll sein. Je nach Produkt und individueller Strategie kann zusätzlich eine Einnahme am Wettkampftag erfolgen.

Der Wettkampftag:

T-3:00 Std.: Nitrathaltiges Produkt.

T-1:30 bis 2:00 Std.: Natriumbicarbonat, sofern individuell gut verträglich und vorher im Training getestet.

Besonders interessant ist die Kombination aus Beta-Alanin und Natriumbicarbonat. Beide erhöhen die Pufferkapazität, allerdings an unterschiedlichen Stellen: Beta-Alanin erhöht langfristig die intramuskuläre Carnosinkonzentration, während Bicarbonat die extrazelluläre Pufferkapazität verbessert.

Für diese Kombination gibt es Hinweise auf additive beziehungsweise synergistische Effekte bei hochintensiven Belastungen.

Für eine Kombination aller vier Substanzen gibt es dagegen keinen ausreichenden wissenschaftlichen Nachweis, dass sich die Effekte im Wettkampf tatsächlich addieren oder sogar potenzieren. Und genau hier wird es interessant!

Denn die vier Substanzen zeigen exemplarisch, wie unterschiedlich Nahrungsergänzungsmittel in die Leistungsphysiologie eingreifen können: von der Sauerstoffökonomie über die zelluläre Stressantwort bis hin zur intra- und extrazellulären Pufferung.

Was bleibt am Ende?

Wer die letzten Prozentpunkte aus Training und Wettkampf herausholen möchte, sollte nicht einfach möglichst viele Supplemente kombinieren.

Entscheidend ist vielmehr, für die jeweilige Belastung den Wirkstoff mit der besten Evidenz auszuwählen, die Einnahme im Training zu testen und individuelle Verträglichkeit und Wirkung zu berücksichtigen.

Dabei zeigt sich auch ein wichtiger Unterschied zwischen den vier Kandidaten:

Nitrat, Bicarbonat und Beta-Alanin haben eine vergleichsweise solide wissenschaftliche Basis für bestimmte Leistungsbereiche. Sulforaphan ist dagegen vor allem wegen seiner biologischen Mechanismen und ersten Humanstudien interessant – sein tatsächlicher Stellenwert als Performance-Supplement muss noch besser untersucht werden.

Das macht die Sache vielleicht sogar spannender als die Suche nach dem einen Wundermittel. Denn am Ende geht es nicht darum, den größten Supplement-Stack zu bauen. Es geht darum, den richtigen Wirkstoff für die richtige Belastung zu finden!

Foto: KI-generiert

*Quelle und Verweise:

1. Nitrat & Stickstoffmonoxid-Pfad

• Jones, A. M. (2014). Dietary nitrate supplementation and exercise performance. Sports Medicine, 44(Suppl 1), 35–45.
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• Lundberg, J. O., et al. (2008). The nitrate-nitrite-nitric oxide pathway in physiology and therapeutics. Nature Reviews Drug Discovery, 7(2), 156–167.

2. Sulforaphan, Nrf2-Signalweg & Brokkolisprossen

• Ruhee, R. T., & Suzuki, K. (2020). The Integrative Role of Sulforaphane in Exercise Performance: A Systematic Review. Journal of Clinical Medicine, 9(5), 1362.
• Malaguti, M., et al. (2013). Polyphenols and exercise: From antioxidant to nutrigenomic effects. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2013.
• Miyanishi, K., et al. (2019). Sulforaphane protects against running exercise-induced muscle soreness and damage in humans. Physiological Reports, 7(22), e14264.

3. Natriumbicarbonat & extrazelluläre Pufferung

• McNaughton, L. R., et al. (2012). Sodium bicarbonate ingestion and exercise performance: An update. Current Sports Medicine Reports, 11(4), 184–189.
• Carr, A. J., et al. (2011). Effect of sodium bicarbonate intake on time trial performance in trained cyclists. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 21(1), 45–52.

4. Beta-Alanin & Muskel-Carnosin

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• Hobson, R. M., et al. (2012). Effects of β-alanine supplementation on exercise performance: a meta-analysis. Amino Acids, 43(1), 25–37.
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5. Kombinationen & übergreifender Konsens

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• Sale, C., et al. (2011). Effect of β-alanine plus sodium bicarbonate on high-intensity cycling capacity. Medicine & Science in Sports & Exercise, 43(10), 1972–1978.