Kreatin oder Creatin (von ‚Fleisch‘) ist eine niedermolekulare Substanz, die in den Energiestoffwechselprozessen als Phosphatgruppen-Überträger von Bedeutung ist. Ebenfalls ist Kreatin in Wirbeltieren insbesondere bei Muskelzellen an der Versorgung mit Energie beteiligt. Kreatin wird in den Nieren, der Leber und der Bauchspeicheldrüse gebildet aus den Aminosäuren Glycin, Arginin und Methionin. Erwachsene bilden täglich rund 2 Gramm, etwa 95 % des Kreatins finden sich in Skelettmuskeln. Abbauprodukt von Kreatin ist Kreatinin.
Kreatin wurde 1832 von Eugène Chevreul als Bestandteil der Fleischbrühe entdeckt.M. S. Bahrke, C. Yesalis (Hrsg.): Performance-Enhancing Substances in Sport and Exercise. Human Kinetics, 2002, ISBN 0-7360-3679-2, S. 175. (). Der deutsche Chemiker Justus von Liebig entwickelte einen kreatinhaltigen Fleischextrakt.
Vorkommen und Gehalt in Nahrungsmitteln Kreatin ist vor allem in Fleisch und Fisch in Mengen von etwa 0,2 bis 0,7 g pro 100 g Nahrung enthalten. Muttermilch und Kuhmilch weisen moderate Mengen an Kreatin auf.Hans-Konrad Biesalski (Hrsg.): Ernährungsmedizin: nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. Georg Thieme Verlag, 2004, ISBN 3-13-100293-X, S. 236. (). Dagegen kommt es in Pflanzen so gut wie gar nicht vor, weswegen es auch als „Carninutrient“ bezeichnet wird. Bei Tieren kommt Kreatin zu 95 % in der Skelettmuskulatur vor, ferner auch in Nieren, Leber oder Gehirn.
Generell enthalten weiße, glycolytische Muskelfasern (Sprintmuskeln) mehr Kreatin als rote, oxidative Muskelfasern (Ausdauermuskeln). Wurstwaren weisen im Vergleich zu Frischfleisch einen verminderten Kreatingehalt auf. Während der Zubereitung und der Lagerung von Würsten kann ein signifikanter Anteil von Kreatin durch die Hitzeeinwirkung und die Lagerung in feuchtem Milieu in das Abbauprodukt Kreatinin umgewandelt werden. Beim Pökeln und Trocknen eines Schinkens gehen z. B. während der ersten zehn Monate (Rohschinken) rund 75 % des Kreatins verloren.N. Marušić, M. C. Aristoy, F. Toldrá: Nutritional pork meat compounds as affected by ham dry-curing. In: Meat Sci., 8. August 2012. E-pub, PMID 22910804 Darüber hinaus geht ein Teil des Kreatins ins Kochwasser über, und die Länge des Kochens hat einen Einfluss darauf, wie viel Kreatin im Fleisch verbleibt. Beispielsweise gibt es für Hähnchenbrust einen Verlust von 10 %, falls es für 20 Minuten gekocht wird; dagegen können 30 % verloren gehen, wenn die Kochzeit bis zu einer Stunde verlängert wird. Während des Kochens wird auch Kreatin in Kreatinin umgewandelt. Die in Lebensmitteltabellen angegebenen Werte für Fleisch berücksichtigen diese Verluste nicht, außer die Nahrung wird ungekocht verzehrt wie Sushi oder Beefsteak Tatar.
Kreatingehalte verschiedener Lebensmittel (Rohzustand)LebensmittelKreatingehalt g/100 gHering0,65–1Lachs0,45Thunfisch0,4 bzw. 0,27–0,65Kabeljau0,3Scholle0,2Schweinefleisch0,5Rindfleisch0,45Milch0,01Preiselbeere0,002
Umwandlung von Kreatin zu Kreatinin Die nicht-enzymatische, spontane Umwandlungsrate von Kreatin zu Kreatinin (chemische Gleichgewichtsreaktion), die besonders in Lösung stattfindet, ist stark abhängig vom pH-Wert, der Temperatur und der Zeit. Unter günstigen Umständen kann Kreatin in wässriger Lösung stunden- bis tagelang – aber nicht monatelang – stabil bleiben. Deshalb sind keine Getränke mit gelöstem Kreatin auf dem Markt.
Temperaturempfindlichkeit Da Kreatin temperaturempfindlich ist, geht auch durch Braten von Fleisch bei hohen Temperaturen eine gewisse Menge Kreatin durch die beschriebene Umwandlung in Kreatinin verloren.
Speicherorte im menschlichen Körper Auch beim Menschen wird Kreatin überwiegend in der Skelettmuskulatur gespeichert. Der Körper eines 70 kg schweren Erwachsenen enthält insgesamt zwischen 120 und 140 g Kreatin, d. h. von Phospho-Kreatin (PCr, energetisch geladene Form von Kreatin) plus Kreatin selbst. Im ruhenden Körper findet man Phospho-Kreatin und Kreatin (Cr) in einem Verhältnis von rund ⅔ PCr zu ⅓ Cr, vorwiegend in den Skelettmuskeln, im Herzmuskel und im Gehirn, aber in geringeren Mengen auch in anderen Organen und Zellen. In den schnellen, weißen und vorwiegend glykolytisch arbeitenden Muskelfasern z. B. findet man eine gesamte Kreatin-Konzentration von bis zu 50 mmol/l Muskel-Nassgewicht oder rund 125–145 mmol/kg Trocken-Muskelmasse.E. Hultman, K. Söderlund, J. A. Timmons, G. Cederblad, P. L. Greenhaff: Muscle creatine loading in men. In: Journal of applied physiology. Band 81, Nummer 1, Juli 1996, S. 232–237, doi:10.1152/jappl.1996.81.1.232, PMID 8828669.
Absorption Synthetisches Kreatin wird, ebenso wie natürlich in der Nahrung enthaltenes, über den Darm in das Blut der Leberpfortader resorbiert und gelangt anschließend über den Blutkreislauf zu den verbrauchenden Organen und Geweben.
Kreatinmangel Nierenkranke und Dialysenpatienten weisen weniger Körper-Kreatin auf, da erkrankte Nieren weniger zur endogenen Kreatin-Synthese beitragen, chronisch-dialysierte Patienten durch Auswaschung körpereigenes Kreatin verlieren und Dialysepatienten alimentäre Unterversorgung von Kreatin aufweisen. Wallimann und Koautoren schlugen daher vor, diese Kreatin-depletierten Patienten mit Kreatin zu supplementieren.T. Wallimann, U. Riek, M. M. Möddel: Intradialytic creatine supplementation: A scientific rationale for improving the health and quality of life of dialysis patients. In: Medical Hypotheses, 2017 Febr, 99, S. 1–14. doi:10.1016/j.mehy.2016.12.002, PMID 28110688.
Biosynthese mini|hochkant=1.4|Synthese des Kreatins aus Guanidinoacetat, katalysiert von der Guanidinoacetat-N-Methyltransferase (GAMT) Kreatin wird darüber hinaus auch im menschlichen Körper in Mengen von 1 bis 2 g pro Tag von der Leber, den Nieren und der Bauchspeicheldrüse gebildet. von Felix Gmünder, Zürich; abgerufen am 8. November 2011. Etwa die Hälfte der täglich benötigten Menge an Kreatin von ca. 1,5 bis 2 g für Erwachsene wird, vorwiegend in der Leber, aus Guanidinoacetat hergestellt.Markus Wyss, Olivier Braissant, Ivo Pischel, Gajja S. Salomons, Andreas Schulze, Sylvia Stockler, Theo Wallimann: Creatine and Creatine Kinase in Health and Disease – A Bright Future Ahead? In: Subcellular Biochemistry. 2008, Volume 46, S. 309–334, Guanidinoacetat seinerseits wird aus den Aminosäuren Arginin und Glycin durch die L-Arginin:Glycin-Amidinotransferase (AGAT, ) vorwiegend in Niere und Bauchspeicheldrüse synthetisiert. Für die Methylierung von Guanidinoacetat wird das Enzym Guanidinoacetat-N-Methyltransferase (GAMT, ) sowie eine aktivierte Form der Aminosäure Methionin, das S-Adenosylmethionin (SAM), benötigt. Letztere Reaktion (siehe nebenstehendes Reaktionsschema) findet hauptsächlich in der Leber statt. Obwohl für die Synthese von Kreatin die Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin gebraucht werden, ist Kreatin selbst keine Aminosäure, sondern eine sogenannte Guanidinium-Verbindung mit einem zentralen Kohlenstoff, an den drei Stickstoffatome gebunden sind. Das so im Körper hergestellte Kreatin gelangt von der Leber ins Blut und von dort in die Zielorgane, z. B. Skelettmuskulatur, Herzmuskel, Gehirn, Nerven, Netzhaut des Auges etc.
Nieren benötigen für ihre normale Funktion selber Phospho-Kreatin und Kreatin und exprimieren entsprechend auch das Enzym Kreatinkinase.ML.Guerrero, J.Beron, B.Spindler, P.Grosscurth, T.Wallimann and F.Verrey.Metabolic support of Na+ pump in apically permeabilized A6 kidney cell epithelia: role of creatine kinase. In: Am J Physiol. 1997 Feb;272(2 Pt 1):C697-706. doi:10.1152/ajpcell.1997.272.2.C697, PMID 9124314. Zudem findet der erste der beiden endogenen Syntheseschritte für die Herstellung von körpereigenem Kreatin in den Nieren statt.
Chemische Stabilität Kreatin ist bei Raumtemperatur und trockener Lagerung über mehrere Jahre haltbar.T. Wallimann: Mehr Energie – mehr Leistung Kreatin – warum, wann und für wen? (PDF; 1,1 MB) In: Schweizer Zeitschrift für Ernährungsmedizin. Nummer 5, 2008. Instabilitäten zeigen sich, wenn Kreatin in Wasser gelöst wird. Das Maß des Kreatinzerfalls in wässrigen Lösungen ist nicht abhängig von der Konzentration, sondern vom pH-Wert. Im Allgemeinen gilt: je niedriger der pH-Wert und je höher die Temperatur, desto schneller ist der Zerfall. Kreatin ist relativ stabil in Lösungen mit neutralem pH-Wert (6,5 bis 7,5). Eine Minderung des pH-Wertes resultiert in einer erhöhten Rate des Zerfalls. Bei einer Aufbewahrung bei Temperaturen von 25 Grad zerfällt Kreatin nach drei Tagen signifikant: 4 % bei einem pH-Wert von 5,5, 12 % bei einem pH-Wert von 4,5 und 21 % bei einem pH-Wert von 3,5. Kreatin zerfällt in wässrigen Lösungen während Lagerungen bei Raumtemperaturen innerhalb mehrerer Tage zu Kreatinin, während der Zerfall bei Kühlung vermindert wird. Wenn Kreatin nicht direkt konsumiert wird, nachdem es in Wasser oder anderen trinkbaren Lösungen aufgelöst wurde, sollte es also bei niedrigen Temperaturen gelagert werden, um dem Zerfall entgegenzuwirken. Der Zerfall von Kreatin kann zudem reduziert oder sogar aufgehalten werden, wenn der pH-Wert entweder unter 2,5 vermindert wird oder wenn der pH-Wert erhöht wird. Ein sehr hoher pH-Wert resultiert in der Deprotonierung der Carbonsäuregruppe zum Carboxylat, dessen Reaktivität gegenüber Nucleophilen im Vergleich zur Carbonsäuregruppe herabgesetzt ist. Dies führt dazu, dass der Zerfallsprozess verlangsamt wird, indem die intramolekulare Cyclisierung erschwert wird. Ein sehr niedriger pH-Wert (unter 2,5) führt zu einer Protonierung der Guanidin-Funktionalität des Kreatinmoleküls und somit zur Abnahme dessen Nucleophilie. Dies hat zur Konsequenz, dass die intramolekulare Cyclisierung zum Kreatinin vermieden wird. Diese Auswirkung findet zudem unter den sauren Bedingungen im Magen statt, weshalb der Zerfall zu Kreatinin aufgehalten wird. Die Umwandlung von Kreatin zu Kreatinin im Magen-Darm-Trakt ist deshalb minimal, ungeachtet der Aufnahmezeit.R. Jäger, M. Purpura, A. Shao, T. Inoue, R. B. Kreider: Analysis of the efficacy, safety, and regulatory status of novel forms of creatine. In: Amino acids. Band 40, Nummer 5, Mai 2011, S. 1369–1383, doi:10.1007/s00726-011-0874-6, PMID 21424716, (Review).
Physiologische Bedeutung Funktionen und Wirkungen im menschlichen Körper mini|Strukturformel von Kreatinphosphat