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Glykogenspeicher

Energiedepots im Körper Glykogenspeicher: begrenzter Energievorrat

Kohlenhydrate sind der wichtigste Energielieferant für Läufer. Gespeichert werden sie als Glykogen in den Muskeln und der Leber.

Drei sogenannte Makronährstoffe können dem Menschen als Energielieferanten dienen: Fette, Kohlenhydrate und Eiweiße. Für Läufer und allgemein für Sportler sind Kohlenhydrate besonders wichtig, weil sie von allen dreien am schnellsten verstoffwechselt werden. Der Haken ist nur, dass unser Körper Kohlenhydrate nur in begrenztem Maß speichern kann. Wie diese Speicher funktionieren und wie man sie optimal befüllt, erklären wir im folgenden Artikel.

Was sind Glykogenspeicher?

Kohlenhydrate, die wir mit der Nahrung zu uns nehmen, etwa aus Süßigkeiten, aber vor allem aus Getreideprodukten wie Brot und Nudeln, werden in unserem Körper mithilfe von Enzymen zu Einfachzuckern (sogenannten Monosacchariden) abgebaut: Glukose, Fruktose und Galaktose. In der Blutbahn angekommen, nutzt unser Körper diese entweder direkt zur Energiegewinnung, also etwa zur Bewegung, oder zum Auffüllen der Speicher.

Überschüssige Glukose wird direkt in die Speicherform Glykogen umgewandelt, Fruktose und Galaktose zuvor in der Leber in Glukose umgewandelt. Das Glykogen wird gespeichert, bis es gebraucht und dazu wieder in die aktive Form Glukose umgewandelt wird. Bei der Speicherung in Depotzellen ist Wasser sehr wichtig, damit die Zellen keinen Schaden nehmen, denn zu viel Glukose innerhalb der Zellen würde das Druckgefälle an den Zellmembranen gefährlich erhöhen. So bindet ein Gramm Glykogen etwa 2,15 Gramm Wasser.

Die Glykogendepots befinden sich in der Leber und der Muskulatur, wobei die Muskulatur doppelt so viel Glykogen speichert wie die Leber. Die Speicher in den Muskeln werden ausschließlich für die Muskelarbeit genutzt, andere Organe, die ebenfalls Energie aus Kohlenhydraten benötigen, wie etwa das Gehirn, müssen diese aus der Leber beziehen.

Welche Funktion haben die Glykogenspeicher?

Obwohl Kohlenhydrate sowohl in der Leber als auch in der Muskulatur in Form von Glykogen gespeichert werden, haben die beiden Speicher ganz unterschiedliche Aufgaben im menschlichen Stoffwechsel .

Das Glykogen in der Leber hat die Funktion, den Blutzuckerspiegel konstant zu halten. Ein möglichst gleichmäßiger Blutzuckergehalt stellt die Versorgung von Gehirn, Nervenzellen und roten Blutkörperchen mit schnell verfügbarer Egergie in Form von Glukose sicher und dient der Aufrechterhaltung der Körpertemperatur bei körperlicher Anstrengung und unterschiedlichen Außentemperaturen.

Das gespeicherte Glykogen in den Muskelfasern stellt Glukose für die Bildung des "Zelltreibstoffs" Adenosintriphosphat (ATP) durch Glykolyse (so nennt man die Verstoffwechselung von Glukose) bereit. ATP ist der Energielieferant für die Muskulatur und damit essentiell für Funktion der Muskeln. Ein Enzym, das in der Leber vorhanden ist, fehlt in den Muskelfasern und verhindert die Nutzung des Muskelglykogens für die Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels.

Welche Rolle spielt der Blutzuckerspiegel?

Der sogenannte Blutzuckerspiegel gibt an, wie hoch die Konzentration von Glukose im Blut ist. Wie schon erwähnt, ist ein konstanter Spiegel wichtig für ein gutes Funktionieren vieler Organe. Geregelt wird der Blutzuckerspiegel durch die Hormone Insulin und Glukagon, die im Zusammenspiel dafür sorgen, dass der Blutglukosegehalt immer ungefähr bei 70 bis 120 mg/dl liegt.

Insulin senkt den Blutzuckerspiegel. Es transportiert Glukose aus dem Blut in das Innere der Zellen und übernimmt den Einbau von Glukose in Muskeln und Fettzellen. Es füllt also die Glykogenspeicher. Glukagon hat die umgekehrte Funktion: Es stellt Glukose aus den Glykogenspeichern bereit und erhöht den Blutzuckerspiegel. Beide Hormone werden in der Bauchspeicheldrüse gebildet.

Wie viel Glykogen kann der Körper speichern?

Das Fassungsvermögen der Glykogenspeicher hängt vom Trainingszustand und der Körpergröße bzw. Muskelmasse ab. Da die Speicher nur in begrenztem Maß Glykogen aufnehmen können, wird überschüssige Glukose aus der Nahrung in Fett umgewandelt und gespeichert. Das Fett kann dann ebenfalls wieder zur Energiegewinnung herangezogen werden, wobei die Verstoffwechselung aber erheblich länger dauert als bei Kohlenhydraten.

Die Glykogenspeicher in den Muskeln fassen zwischen 300 Gramm Glykogen bei einem Untrainierten und 600 Gramm bei einem gut trainiertem Ausdauersportler. Dazu kommen 100 bis 150 Gramm in der Leber. Zusammen kommt man also auf maximal 750, normalerweise aber eher 500 bis 600 Gramm. Das entspricht etwa 2.000 kcal verfügbarer Energiereserve.

Um gänzlich entleerte Speicher zu füllen, müsste man eine ganze 500-Gramm-Packung Nudeln essen. Allerdings würde man komplett entleerte Glykogenspeicher nicht mit einer einzigen gewaltigen Mahlzeit füllen, sondern nach und nach: am besten mit 50 bis 75 Gramm Kohlenhydraten im Abstand von jeweils zwei Stunden. Bis die Glykogenspeicher dann wieder vollständig gefüllt sind, dauert es etwa 24 bis 48 Stunden.

Nach einem normalen Training sind die Speicher aber keineswegs ganz entleert, es genügt daher sie wieder aufzufüllen, indem man direkt nach dem Training eine kohlenhydrathaltige Mahlzeit zu sich nimmt, damit der Körper Glykogen bilden und die Depots füllen kann. Wichtig dabei: Je früher die Glykogenreserven nach hohen Belastungen wieder aufgefüllt werden, um so schneller und besser regeneriert sich der Körper.

Warum sind Glykogenspeicher für Läufer wichtig?

Da das Fassungsvermögen der Glykogenspeicher begrenzt ist, muss man sich als Sportler darauf einstellen, nicht zu sorglos mit seinem Energiereserven umzugehen – speziell im Ausdauersport. Wer über längere Zeit gute Leistungen möchte, muss darauf achten, dass er seine Glykogenspeicher nicht frühzeitig erschöpft.

Bei Ausdauerbelastungen hoher Intensität liefern die Muskelglykogenspeicher für etwa 90 Minuten Energie. Das heißt: Spätestens nach anderthalb Stunden müssen Sportler "unterwegs" für Kohlenhydrat-Nachschub sorgen, etwa mit Energie-Gels, Sportgetränken oder einer Banane am Verpflegungsstand.

Zum Glück kann unser Körper bei Ausdauerbelastungen aber noch eine weitere Energiequelle anzapfen: den Abbau von freien Fettsäuren im Fettgewebe. Der Fettstoffwechsel setzt allerdings nicht erst dann ein, wenn die Glykogenspeicher leer sind, sondern trägt immer einen Teil zur Energiebereitstellung bei. Durch ein "Training" des Fettstoffwechsels ist es daher möglich, dessen Anteil zu erhöhen und so den Kohlenhydratverbrauch zu reduzieren.

Wichtig ist dies auch deshalb, weil bei langen Läufen wie zum Beispiel bei einem Marathon noch etwas anderes geschieht: Je länger die Belastung andauert und je größer die Differenz zwischen Kohlenhydrataufnahme und Glykogenverbrauch wird, desto mehr Proteine (vor allem Muskelprotein) nutzt der Körper, um den Energieverbrauch zu decken. Es werden also buchstäblich Muskeln abgebaut. Deshalb ist es wichtig, nach langen, harten Trainingseinheiten oder Wettkämpfen nicht nur Kohlenhydrate, sondern auch Proteine aufzunehmen, um die Muskelregeneration zu unterstützen.

Macht ein guter Fettstoffwechsel die Glykogenspeicher überflüssig?

Fett ist eine äußerst gute Energiequelle, und das gilt auch für Körperfett. Selbst wenn wir noch so dünn und durchtrainiert sind, bieten die Fettdepots des menschlichen Körpers im Normalfall genug Energie, dass wir im Notfall ohne Nahrungsaufnahme mehrere Wochen überleben könnten. Für Ausdauersportler bieten die körpereigenen Fettreserven einen nahezu unerschöpflichen Vorrat an Energie.

Der Nachteil der Energiegewinnung aus Fetten ist, dass beim Fettabbau pro eingesetztem Sauerstoffmolekül weniger Energie gewonnen wird als beim Abbau von Glukose. Das heißt, wir müssen sehr viel stärker atmen, um ähnlich schnell laufen zu können. Und natürlich lässt sich die Atmung nicht beliebig steigern. Somit bestimmt die Sauerstoffmenge, die wir dem Körper über die Atmung zuführen (maximale Sauerstoffaufnahme, kurz: VO2max) darüber, wie viel Energie bereitgestellt werden kann bzw. wie schnell wir laufen können.

Mit einem systematischen Lauftraining bewirkt man daher zweierlei: Erstens wird durch lange Läufe in einem relativ langsamen Lauftempo der Fettstoffwechsel trainiert, um die Glykogenspeicher zu schonen, und zweitens versuchen wir durch Tempotraining die maximale Sauerstoffaufnahme zu erhöhen, um unter Nutzung des Fettstoffwechsels möglichst schnell laufen zu können. Beides zusammen erhöht das aerobe Leistungsvermögen.

Die Fähigkeit des Körpers, die vorhandenen Energiequellen optimal zu nutzen und möglichst schnell und effizient zwischen Glukose und Fettsäuren als Energiequelle zu wechseln, macht dabei den Unterschied zwischen einem schlecht trainierten und einem gut trainierten Athleten aus. Diese sogenannte metabolische Flexibilität ist bei Spitzensportlern deutlich höher als bei inaktiven Menschen. Die gute Nachricht für Durchschnittsläufer: Sie lässt sich trainieren, und schon innerhalb einer dreimonatigen Wettkampfvorbereitung stellen sich messbare Fortschritte ein.

Was passiert, wenn die Glykogenspeicher leer sind?

Glykogenspeicher entleeren sich niemals vollständig, sondern nur bis zu einem bestimmten Grad. Der Körper hält immer eine gewisse Energiereserve zurück, um die lebenswichtigen Funktionen des Körpers abseits sportlicher Leistung aufrechterhalten zu können. Wenn wir, zum Beispiel durch schnelles Laufen, mehr Glykogen verbrauchen, als wir über die Nahrung aufnehmen bzw. als der Körper über den Stoffwechsel bereitstellen kann, leeren sich die Glykogenspeicher in der Muskulatur aber recht schnell. Wenn das der Fall ist, greift der Körper auf die Glukosevorräte der Leber zurück. Dies führt zu einem Absinken des Blutzuckerspiegels.

Da der Körper, wie wir weiter oben schon festgestellt haben, immer darauf aus ist, den Blutzuckerspiegel zwischen 60 und 120 mg/ml konstant zu halten, steuert er dem Blutzuckerspiegel-Abfall durch eine verstärkte Glukagon-Ausschüttung entgegen. Aber auch die Bauchspeicheldrüse, die dafür zuständig ist, hat nur eine begrenzte Kapazität. Wenn diese erschöpft ist und der Blutzuckerspiegel unter einen kritischen Wert von rund 40 mg/ml fällt, kommt es zum sogenannten Hungerast – Läufer sprechen vom "Mann mit dem Hammer": einer schweren Form der Unterzuckerung, die zu einem dramatischen Leistungsabfall führt. Man kann nicht mehr weiterlaufen, es wird einem schwindelig und übel, teils auch schwarz vor Augen. Nichts geht mehr. Neben Schweißausbrüchen, Herzrasen und Muskelzittern kann es im Extremfall sogar zur Bewusstlosigkeit kommen. Im Falle eines solchen Hungerasts sollte man umgehend Kohlenhydrate zu sich nehmen, die über das Blut schnell aufgenommen werden, am besten Einfachzucker wie etwa Traubenzucker.

Etwas ganz anderes ist es natürlich, wenn man eine Entleerung der Glykogenspeicher mit Absicht herbeiführt, nämlich um abzunehmen. So wird zum Beispiel im Rahmen einer Low-Carb-Diät versucht, den Fettstoffwechsel anzuregen oder gar zu erzwingen, indem bei der Ernährung bewusst auf Kohlenhydrate verzichtet wird. Ein Nebeneffekt der dadurch bewirkten Entleerung der Glykogenspeicher besteht darin, dass die Zellen das mit dem Glykogen eingespeicherte Wasser freisetzen, etwa 2,15 Gramm pro Gramm gespeicherten Glykogens. Bei einer Low-Carb Diät kommt es deshalb in den ersten Tagen zu einem starken Gewichtsverlust.

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Die Glykogenspeicher füllt man mit Nudeln, Eiweiß ist wichtig für die Regeneration

Wann füllt man die Glykogenspeicher am besten auf?

Wenn wir regelmäßig trainieren, füllen sich unsere Glykogenspeicher vor allem in der Regenerationsphase nach dem Training oder Wettkampf. Damit kommt der Aufnahme der richtigen Nahrungsmittel während einer Laufeinheit und nach dem Laufen eine besondere Bedeutung zu. Ein Richtwert für die notwendige Kohlenhydratmenge sind 1 Gramm Kohlenhydrate pro Kilogramm Körpergewicht in den ersten zwei Stunden nach der Laufeinheit.

Direkt nach dem Training läuft die Wiederherstellung der Energiereserven in unserem Körper auf Hochtouren. Dies ist die beste Zeit, um durch Auffüllen der Glykogenspeicher die Grundlage für die kommenden Trainingseinheiten und Wettkämpfe zu legen, aber auch mit etwas Eiweiß die Muskelregeneration zu fördern. Nahrungsmittel, die Kohlenhydrate und Aminosäuren (BCAA) in einem Verhältnis von etwa 4:1 enthalten, liefern jetzt sinnvoll Energie, ohne den Säure-Basen-Haushalt zusätzlich zu den Abbauprodukten des Stoffwechsels zu belasten.

Beispiele für günstige Nahrungsmittel sind Obst, Gemüse, Molkenprodukte, Fisch und Fleischprodukte. Getreideprodukte wie Kuchen, Brot oder Nudeln wirken sich zu diesem Zeitpunkt eher negativ auf die Regeneration aus. Mit Oliven, Avocados und Nüssen können Sie zudem in den ersten 24 Stunden nach der Belastung für das Auffüllen der Fettspeicher sorgen. Falls Sie zu den Sportlern gehören, die nach dem Training und nach dem Wettkampf weder Appetit noch Hunger haben, greifen Sie am besten auf kohlenhydratreiche Getränke zurück. Dennoch sollten Sie zusehen, dass Sie innerhalb von zwei Stunden nach dem Lauf auch etwas Eiweiß zu sich nehmen, zum Beispiel mit einem Glas Milch.

Vor dem Training müssen Sie grundsätzlich nur die über Nacht verbrauchten Glykogenreserven wieder auffüllen. Nehmen Sie ca. drei Stunden vor der Belastung etwa 250 kcal in Form von kohlenhydratreichen Nahrungsmitteln zu sich. Geeignet sind zum Beispiel püriertes Obst oder Fruchtsäfte mit Proteinpulver oder Proteinriegel. Sprinter sollten eher eiweißreiche Nahrungsmittel, Langläufer eher kohlenhydratreiche Nahrungsmittel essen.

Insbesondere für Belastungen bis zu 90 Minuten, bei denen Sie zwischendurch keine Energie zuführen, ist es wichtig, die Glykogenspeicher vorausschauend aufzufüllen – und zwar direkt nach der vorhergehenden Trainingseinheit. Das Verhalten nach dem Training ist hier fast wichtiger als jenes vor dem nächsten Training. Belastungen von bis zu 30 Minuten steckt unser Körper auch ohne gezielte Zusatzernährung im Vorfeld gut weg.

Bei Belastungen von mehr als 90 Minuten müssen die Glykogenspeicher durch Zufuhr von Kohlenhydraten während der Belastung ausgeglichen werden. Da die Aufnahmefähigkeit des Körpers unter Belastung jedoch begrenzt ist, ist der Glykogenverbrauch meist höher als die Kohlenhydratmenge, die Sie beim Laufen zu sich nehmen können. Getränke beispielsweise sollten mit nicht mehr als 5 bis 6 Prozent Glukose oder 8 Prozent Fruktose angereichert sein, da eine höhere Kohlenhydratkonzentration die Flüssigkeitsaufnahme negativ beeinflussen kann und die Kohlenhydrate bei höherer Konzentration verzögert im Darm aufgenommen werden. Die Aufnahme von Glukose ist außerdem abhängig von im Darm vorhandenem Natrium. Natrium sollte deshalb ebenfalls über Mineralwasser oder Elektrolytgetränke während einer Belastung zugeführt werden. Trinken Sie etwa 0,5 bis 1 Liter Flüssigkeit pro Stunde.

Wie kann man die Glykogenspeicher vor einem Wettkampf vollständig füllen?

Ausdauersportler maximieren die Glykogenreserven für den Wettkampf, indem sie kurz vorher und währenddessen kohlenhydratreiche Nahrung zu sich nehmen. Am Abend vor dem Rennen, speziell vor einem Marathon, werden traditionell auf der beühmt-berüchtigten Pasta-Party des Laufveranstalters Kohlenhydrate in großen Mengen verzehrt. Es dabei geht schlicht darum, die Glykogenspeicher möglichst komplett zu füllen.

Vor diesem sogenannten Carbo-Loading unterziehen sich viele ambitionierte Läufer einer mehr oder weniger konsequenten Low-Carb-Diät. Ziel dieser Maßnahme ist es, die Glykogenspeicher zu entleeren, damit der Körper wegen des erlittenen Entzugs anschließend umso mehr Kohlenhydrate einlagert, die Glykogenspeicher also anwachsen. Ob durch ein solches Essverhalten tatsächlich eine Leistungssteigerung erreicht wird, ist unter Experten allerdings umstritten.

Die extremste Form der Glykogenspeicher-Diät ist die Saltin-Diät. Einige Tage vor dem Wettkampf werden die Glykogendepots durch Ausdauertraining und eine verringerte Kohlenhydratzufuhr weitestgehend geleert. An den darauffolgenden "Fett-Eiweiß-Tagen" wird weiterhin Ausdauersport betrieben und eine kohlenhydratarme Kost verzehrt. Um die Glykogenspeicher komplett zu leeren, findet ein letzter Ausdauerlauf etwa zwei bis drei Tage vor dem Wettkampf statt. Danach wird die Kohlenhydratzufuhrt bis zum Wettkampf-Tag drastisch erhöht, um die Glykogenspeicher komplett zu füllen.

Diese Diät funktioniert nach dem Prinzip der Superkompensation. Sie verfolgt das Ziel, dass die Speicherung von Glykogen über das normale Maß hinausgeht, wenn man die Glykogenspeicher zuvor so weit wie möglich entleert hat. Allerdings ist vor allem in den Tagen mit einer geringen Kohlenhydratzufuhr die Infektionsanfälligkeit und psychische Belastung erhöht.

Wichtig bei allen Formen der Diät und des Trainings der Glykogenspeicher ist, dass diese sich nicht dazu eignen, sie erstmalig vor einem Wettkampf einzusetzen, um eine höhere Leistung zu erzielen. Was man im Wettkampf umsetzen möchte, sollte man immer vorab im Training testen. Das gilt auch für das Entleeren und Befüllen der Glykogenspeicher.

Fazit: Mehr Leistung durch gut gefüllte Glykogenspeicher

Die Glykogenspeicher des menschlichen Körpers sitzen in den Muskeln und der Leber. Sie enthalten Glykogen, die Speicherform der Glukose, die wir in Form von Kohlenhydraten über die Nahrung zu uns nehmen. Das Leberglykogen ist für die Anpassung des Blutzuckerspiegels verantwortlich sowie für die Versorgung einiger Organe. Der Speicher in den Muskeln dient ausschließlich zur Bereitstellung von Energie für die Muskelkontraktion.

Da die Glykogenspeicher in der Regel nur für rund 90 Minuten Energie liefern und der Körper danach fast ausschließlich auf die Energiebereitstellung aus Fett angewiesen ist, sollten Ausdauersportler ihren Fettstoffwechsel zu trainieren, um die Glykogenreserven zu schonen. Dafür bieten sich Dauerläufe in moderatem Tempo zur Steigerung der Grundlagenausdauer an.

Um die Glykogenspeicher vor einem Wettkampf vollständig zu füllen, unterziehen sich viele Sportler in der Woche vor dem Rennen einer speziellen Diät. Dabei werden zuerst die Glykogenspeicher geleert, um sie dann mit einer hohen Kohlenhydratzufuhr wieder zu füllen – im Optimalfall sogar in höherem Maße als zuvor. Das nennt man Carbo-Loading.

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