L-Citrullin und Muskelleistung: Was eine Studie zu Skelettmuskeln über die Ausdauer beim Training aussagt

L-Citrullin ist eine nicht essentielle Aminosäure, die sich als immer beliebtere Alternative zu L-Arginin zur Steigerung der Stickstoffmonoxidproduktion etabliert hat – mit einem echten biochemischen Vorteil: Im Gegensatz zu oral verabreichtem Arginin, das durch den First-Pass-Metabolismus im Darm und in der Leber stark abgebaut wird, bevor es wirken kann, umgeht Citrullin diesen Engpass und wird im gesamten Körper in Arginin umgewandelt, wodurch mehr davon zur Verfügung steht, um den Stickstoffmonoxidspiegel tatsächlich zu erhöhen. Eine Studie aus dem Jahr 2018 in „Molecular Nutrition & Food Research“ untersuchte den Mechanismus hinter der Wirkung von Citrullin auf die Trainingsleistung direkt, sowohl an lebenden Tieren als auch an kultivierten Muskelzellen.

Warum Citrullin gegenüber Arginin im Vorteil ist

Citrullin ist geschmacks- und geruchsneutral sowie nicht hygroskopisch (nimmt kein Wasser aus der Luft auf), was ihm praktische Vorteile hinsichtlich der Handhabung und der Schmackhaftigkeit verschafft – Arginin hingegen ist in der Regel extrem bitter und nimmt sehr viel Wasser auf. Noch wichtiger ist, dass mehrere Studien berichtet haben, dass eine Citrullin-Supplementierung die Trainingsleistung effektiver steigert als Arginin selbst, obwohl der genaue Mechanismus hinter dieser Wirkung auf die Skelettmuskulatur vor dieser Studie noch nicht vollständig geklärt war.

Aufbau der Studie

Mäusen wurde 15 Tage lang täglich oral Citrullin (250 mg/kg) verabreicht, während sie jeden zweiten Tag ein Schwimmtraining unter Gewichtsbelastung absolvierten; anschließend wurden Muskelgewicht, Blutmarker und Genexpression gemessen. In einer parallelen Versuchsreihe wurden kultivierte Mausmuskelzellen (C2C12-Myotuben) direkt mit Citrullin behandelt, um den zellulären Mechanismus zu isolieren.

Wie sich Citrullin auf das Muskelgewebe auswirkte

Erhöhtes Muskelgewicht

Mäuse, die mit Citrullin versorgt wurden, wiesen im Vergleich zu den Kontrollmäusen eine signifikant höhere Muskelmasse im Gastrocnemius und im Biceps femoris auf, obwohl sich das Gesamtkörpergewicht zwischen den Gruppen nicht signifikant unterschied – der Effekt betraf spezifisch das Muskelgewebe und war nicht auf eine allgemeine Gewichtszunahme zurückzuführen.

Bessere Stoffwechselreaktion auf körperliche Belastung

Nach dem Training wies die Citrullin-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe niedrigere Laktatwerte im Blut und höhere Blutzuckerwerte auf – ein Muster, das mit einem effizienteren Energiestoffwechsel während der Belastung übereinstimmt, da die Laktatansammlung ein Marker für das Einsetzen des ermüdungsauslösenden anaeroben Stoffwechselwegs ist.

Der PGC-1α-Mechanismus

Das zentrale Ergebnis: Die Citrullin-Supplementierung führte zu einer signifikanten Hochregulation von PGC-1α – einem zentralen regulatorischen Protein für die mitochondriale Biogenese, den oxidativen Stoffwechsel und das Muskelwachstum – sowohl auf Gen- als auch auf Proteinebene im M. gastrocnemius und im M. biceps femoris. Diese Hochregulation ging mit einer erhöhten Expression von VEGFα und IGF-1 einher, die beide wichtig für die Angiogenese (Bildung neuer Blutgefäße) bzw. das Muskelwachstum sind und beide durch PGC-1α reguliert werden.

Bestätigung des Zusammenhangs mit Stickstoffmonoxid

In den Zellkulturversuchen erhöhte Citrullin die PGC-1α-Expression in Muskelzellen dosisabhängig – und als die Forscher einen Stickstoffmonoxid-Synthase-Hemmer (der die NO-Produktion blockiert) hinzufügten, wurde der durch Citrullin induzierte Anstieg von PGC-1α unterdrückt. Dies bestätigt, dass die Wirkung von Citrullin auf PGC-1α tatsächlich über eine erhöhte Stickstoffmonoxid-Produktion erfolgt und nicht über einen anderen, nicht damit zusammenhängenden Signalweg.

Fazit

Diese Studie zeichnet in einem kontrollierten Tiermodell einen vollständigen mechanistischen Weg nach – von der Citrullin-Supplementierung über eine erhöhte Stickstoffmonoxidproduktion und die Hochregulierung von PGC-1α bis hin zu einer messbar erhöhten Muskelmasse und einem verbesserten Stoffwechsel bei körperlicher Belastung. Mit Citrullin supplementierte Mäuse schwammen zudem länger bis zur Erschöpfung als die Kontrollgruppe, obwohl dieser spezifische Unterschied bei der Stichprobengröße dieser Studie keine statistische Signifikanz erreichte. Die Autoren weisen ausdrücklich darauf hin, dass diese an Mäusen und Muskelzellen durchgeführte mechanistische Untersuchung noch in klinischen Studien am Menschen bestätigt werden muss.

Literaturverzeichnis
[1] Villareal, M.O.; Matsukawa, T.; Isoda, H. „L-Citrullin-Supplementierung – Eine erhöhte PGC-1α-Expression in der Skelettmuskulatur steht im Zusammenhang mit der Trainingsleistung und einem erhöhten Skelettmuskelgewicht.“ Mol. Nutr. Food Res. 2018, 62, 1701043. https://doi.org/10.1002/mnfr.201701043