Betain oder Trimethylglycin ist eine Substanz, die zuerst in Zuckerrüben vorkam und heute in Nahrungsergänzungsmitteln vor dem Training, Leberpräparaten und sogar Medikamenten zur Behandlung einer seltenen genetischen Erkrankung enthalten ist. Um zu verstehen, was man davon erwarten kann, haben die Herausgeber analysiert, um welche Art von Molekül es sich handelt, wo es herkommt und welche zwei Schlüsselfunktionen es im Körper erfüllt.
Was ist Betain?
Betain ist ein Derivat der Aminosäure Glycin, bei dem drei Methylgruppen (–CH3) an das Stickstoffatom gebunden sind. Daher der zweite Name – Trimethylglycin oder TMG. Erstmals wurde der Stoff im 19. Jahrhundert aus Zuckerrüben isoliert, deren lateinischer Name Beta vulgaris war und den Namen Betain gab.
Chemisch gesehen ist Betain ein Zwitterion: Sein Molekül hat eine permanente positive Ladung am Stickstoff und eine negative Ladung an der Carboxylgruppe. Diese Struktur macht es gut wasserlöslich und gleichzeitig im Allgemeinen elektrisch neutral. Es ist diese Eigenschaft, die es Zellen ermöglicht, Betain in hohen Konzentrationen anzusammeln, ohne die Arbeit von Proteinen zu stören.
Der Begriff sollte unterschieden werden: In der Chemie wird eine ganze Klasse von Verbindungen mit ähnlicher Struktur als „Betaine“ bezeichnet, in der Ernährung und bei Sportergänzungsmitteln bezieht sich das Wort „Betain“ jedoch auf Glycin-Betain. Darüber hinaus gibt es Betainhydrochlorid, ein Salz mit Salzsäure, das als Verdauungshilfsmittel verkauft wird. Dies ist eine weitere Form mit einem anderen Zweck, über die wir gesondert schreiben.
Es ist auch wichtig, Betain nicht mit Cholin und Carnitin zu verwechseln, obwohl sie verwandt sind. Cholin ist eine Vorstufe von Betain: Der Körper oxidiert Cholin in den Mitochondrien von Leber und Nieren zu Betain. Aber Carnitin und Betain haben nur in Gegenwart von trimethyliertem Stickstoff eine Gemeinsamkeit, ihre Funktionen sind unterschiedlich.
Woher bekommt der Körper Betain?
Betain kommt auf zwei Wegen vor: mit der Nahrung und durch die eigene Synthese aus Cholin. Die reichhaltigsten Nahrungsquellen sind Weizenkleie und -keime, Rüben, Spinat, Quinoa und einige Meeresfrüchte. Bei Getreide ist Betain hauptsächlich in den äußeren Schichten des Korns konzentriert, sodass raffiniertes Mehl viel weniger Betain enthält als Vollkornprodukte.
Die Menge an Betain, die ein Mensch mit der Nahrung aufnimmt, hängt stark von der Ernährung ab. Wie von Craig (2004) untersucht, liegen die typischen Aufnahmemengen zwischen mehreren hundert Milligramm und mehreren Gramm pro Tag; Sie ist am höchsten bei Menschen, die viel Vollkorn und Blattgemüse essen.
| Quelle | Funktionen |
|---|---|
| Weizenkleie und -keime | Eine der reichhaltigsten Nahrungsquellen für Betain |
| Rüben | Historische Quelle der Betainfreisetzung; Industrielles Betain wird aus den Nebenprodukten der Zuckerrübenverarbeitung gewonnen |
| Spinat und anderes Blattgemüse | Bedeutender Inhalt; Ein Teil geht beim Kochen in Wasser verloren |
| Quinoa, Vollkornbrot | Mäßiger Gehalt, abhängig vom Grad der Getreidereinigung |
| Eigene Synthese aus Cholin | Tritt in Leber und Nieren auf; abhängig von der Cholinaufnahme (Eier, Leber, Fleisch) |
Nach der Absorption im Dünndarm wird Betain im Gewebe verteilt und die höchsten Konzentrationen werden in Leber, Nieren und Muskeln gefunden. Die Nieren halten Betain aktiv zurück, sodass nur wenig im Urin verloren geht; Insbesondere bei Diabetes nimmt die Ausscheidung zu.
Industrielles Betain für Zusatzstoffe wird hauptsächlich aus Zuckerrübenmelasse sowie durch chemische Synthese gewonnen. In beiden Fällen ist das Endprodukt wasserfreies Betain, ein weißes kristallines Pulver mit leicht süßlichem Geschmack.
Funktion 1: Spender von Methylgruppen
Die erste Schlüsselrolle von Betain ist die Beteiligung an der Methylierung, einem der wichtigsten biochemischen Prozesse. Methylgruppen werden für die Synthese von Kreatin, Phosphatidylcholin und Adrenalin, für die Regulierung der Genaktivität durch DNA-Methylierung und für viele andere Reaktionen benötigt.
Das zentrale Glied dieses Prozesses ist der Methioninzyklus. Der universelle Spender von Methylgruppen in der Zelle ist S-Adenosylmethionin (SAM). Nach Abgabe der Methylgruppe wird daraus S-Adenosylhomocystein und dann Homocystein. Homocystein muss wieder in Methionin umgewandelt werden, und dafür gibt es im Körper zwei Wege.
Der erste Weg nutzt Folat und Vitamin B12 und wirkt in fast allen Geweben. Der zweite Weg ist Betain: Das Enzym Betain-Homocystein-Methyltransferase (BHMT) überträgt eine Methylgruppe von Betain auf Homocystein. Dadurch entstehen Methionin und Dimethylglycin (DMH). Dieser Weg ist hauptsächlich in der Leber und den Nieren aktiv.
Aus diesem Grund senkt die Einnahme von Betain den Homocysteinspiegel im Blut – eine der am besten reproduzierbaren Wirkungen des Nahrungsergänzungsmittels in klinischen Studien. Beispielsweise in der Arbeit von Olthof et al. (2003) reduzierten bereits relativ geringe Betaindosen Homocystein beim Fasten und nach Methioninbelastung. Erhöhtes Homocystein ist mit einem kardiovaskulären Risiko verbunden. Ob eine Senkung von Homocystein allein dieses Risiko jedoch verringert, bleibt umstritten.
Für Sportler gibt es einen interessanten Zusammenhang mit Kreatin: Die Kreatinsynthese im Körper ist einer der größten „Verbraucher“ von Methylgruppen. Theoretisch kann Betain diesen Prozess unterstützen, obwohl es nicht genügend direkte Beweise dafür gibt, dass das Nahrungsergänzungsmittel den Kreatingehalt in den menschlichen Muskeln signifikant erhöht.
Funktion 2: Osmolyt und Zellschutz
Die zweite Rolle von Betain ist osmotisch. Osmolyte sind Substanzen, die Zellen ansammeln, um ihr Volumen und ihren Wassergehalt aufrechtzuerhalten, wenn die Umgebung hypertonisch wird, beispielsweise durch Dehydrierung oder hohe Salzkonzentrationen. Betain gehört zu den sogenannten „kompatiblen“ Osmolyten: Selbst in hohen Konzentrationen stört es die Struktur und Funktion von Proteinen nicht.
Diese Funktion zeigt sich am deutlichsten in den Nieren, wo Zellen des Marks ständig unter Bedingungen hoher Harnstoff- und Salzkonzentrationen arbeiten. Betain hilft diesen Zellen, Volumen und Vitalität aufrechtzuerhalten. Pflanzen und Mikroorganismen nutzen Betain auf die gleiche Weise – zum Schutz vor Trockenheit, Salzgehalt und Kälte.
Im Zusammenhang mit körperlicher Anstrengung ist die osmotische Funktion interessant, da intensive Arbeit, insbesondere in der Hitze, mit Flüssigkeitsverlust und Veränderungen der Osmolarität einhergeht. Die Hypothese ist, dass Betain den Muskelzellen hilft, die Flüssigkeitszufuhr aufrechtzuerhalten und Proteine vor Hitzestress schützt. In der Tierhaltung wird Betain seit langem als Futtermittelzusatz eingesetzt, um gerade die Auswirkungen von Hitzestress zu reduzieren.
Für den Menschen bleiben diese Mechanismen jedoch weitgehend theoretisch: Es liegen Labor- und Tierdaten vor, aber direkte Beweise dafür, dass die osmotischen Wirkungen von Betain einen deutlichen Einfluss auf die sportliche Leistung des Menschen haben, sind begrenzt. Mehr zu den Forschungsergebnissen erzählen wir Ihnen in einem separaten Artikel zur Evidenzbasis.
- Methylspender: reduziert Homocystein, beteiligt sich indirekt an der Synthese von Methionin – Kreatin und Phospholipiden.
- Osmolyt: unterstützt das Zellvolumen und die Proteinstabilität bei Hypertonie und Hitzestress.
- Hepatoprotektive Hypothesen: In Tiermodellen reduzierte Betain die Fettansammlung in der Leber; Beim Menschen sind die Daten widersprüchlich.
Betain in Medizin und Sport
Die einzige fundierte medizinische Anwendung von Betain besteht bei Homocystinurie, einer seltenen erblichen Störung des Homocysteinstoffwechsels. Wasserfreies Betain ist als Arzneimittel für diese Erkrankung registriert (z. B. Cystadane in den USA und der EU). Gemäß den Anweisungen beträgt die Standarddosis für Erwachsene 6 g pro Tag, aufgeteilt in zwei Dosen, unter Kontrolle des Homocystein- und Methioninspiegels.
Die Gebrauchsanweisung für dieses Medikament enthält auch einen wichtigen Warnhinweis: Bei Patienten mit Cystathionin-Beta-Synthase-Mangel kann Betain zu einem übermäßigen Methioninanstieg mit der Gefahr eines Hirnödems führen. Dies verdeutlicht ein allgemeines Prinzip: Selbst ein Lebensmittelstoff in pharmakologischen Dosen hat echte biologische Wirkungen.
Betain tauchte in den 2000er Jahren in der Sporternährung auf. Am häufigsten wurden in Studien 2,5 g pro Tag, aufgeteilt auf zwei Dosen, verwendet. Die Ergebnisse für Kraft, Kraft und Körperzusammensetzung sind gemischt, wobei einige Arbeiten eine Verbesserung zeigen, andere nicht. Eine Überprüfung von Cholewa et al. (2014) fasste diese Daten zusammen und kam zu dem Schluss, dass ein potenzieller, aber nicht endgültig nachgewiesener Nutzen besteht.
Eine bekannte „Kehrseite“ von Betain ist seine Wirkung auf Lipide: In Studien mit Dosen von etwa 6 g pro Tag wurde ein Anstieg des LDL-Cholesterinspiegels beobachtet. Über diese und weitere unerwünschte Wirkungen schreiben wir ausführlich im Artikel über Nebenwirkungen von Betain.
Redaktionelle Schlussfolgerungen
Betain ist eine natürliche Substanz, die der Mensch aus Vollkornprodukten, Rüben und Blattgemüse gewinnt und auch aus Cholin synthetisiert. Seine beiden Schlüsselfunktionen sind der Spender von Methylgruppen im Methioninzyklus und der Osmolyt, der die Zellen vor Austrocknung und Stress schützt.
Die am zuverlässigsten nachgewiesene Wirkung von Betain ist die Senkung des Homocysteinspiegels. Dies ist die Grundlage für seinen medizinischen Einsatz bei Homocystinurie, wo es ein verschreibungspflichtiges Medikament ist.
Die sportlichen Wirkungen von Betain sind biochemisch plausibel, Studien am Menschen haben jedoch zu gemischten Ergebnissen geführt. Gleichzeitig kann Betain in hohen Dosen den Cholesterinspiegel erhöhen, daher bedeutet „natürlich“ nicht „ohne Folgen“.
Um mehr zu erfahren, lesen Sie unsere Materialien „Vorteile von Betain für Sportler: die Evidenzbasis“, „Nebenwirkungen von Betain“ und „Wie ist Betain einzunehmen: Dosierung, Zeitpunkt der Verabreichung, Dauer“.
Liste der verwendeten Literatur
- Craig SA. Betaine in human nutrition. Am J Clin Nutr. 2004;80(3):539â549.
- Cholewa JM, Guimarães-Ferreira L, Zanchi NE. Effects of betaine on performance and body composition: a review of recent findings and potential mechanisms. Amino Acids. 2014;46(8):1785â1793.
- Olthof MR, van Vliet T, Boelsma E, Verhoef P. Low dose betaine supplementation leads to immediate and long term lowering of plasma homocysteine in healthy men and women. J Nutr. 2003;133(12):4135â4138.
- Schwab U, Törrönen A, Toppinen L, et al. Betaine supplementation decreases plasma homocysteine concentrations but does not affect body weight, body composition, or resting energy expenditure in human subjects. Am J Clin Nutr. 2002;76(5):961â967.
- Olthof MR, van Vliet T, Verhoef P, Zock PL, Katan MB. Effect of homocysteine-lowering nutrients on blood lipids: results from four randomised, placebo-controlled studies in healthy humans. PLoS Med. 2005;2(5):e135.
- Cystadane (betaine anhydrous for oral solution). Prescribing information. U.S. Food and Drug Administration.
