Guanidinoessigsäure (GAA) ist eine bei Tieren und auch im Menschen vorkommende körpereigene Substanz, welche bei der Biosynthese des Kreatins eine zentrale Rolle einnimmt. Kreatin kann sowohl durch die Nahrung aufgenommen als auch endogen gebildet werden. Die Biosynthese geht von Glycin und L-Arginin aus. Bei Säugetieren wird vor allem in den Nieren, aber auch in der Leber und der Bauchspeicheldrüse, durch das Enzym Aminotransferase die Guanidino-Gruppe des L-Arginins gespalten und eine N-C-N-Gruppe auf das Glycin übertragen. Das L-Arginin wird hierbei in L-Ornithin umgewandelt. Die so gebildete Guanidinoessigsäure wird im nächsten Schritt, bei Vertebraten geschieht dies ausschließlich in der Leber, mit Hilfe des Enzyms Transmethylase in Kreatin umgewandelt. Hierbei dient das S-Adenosylmethionin als Methylgruppen-Donor. Das Kreatin wird anschließend über den Blutkreislauf zu den Zielorganen transportiert. Der Transport durch die Zellmembran in die Zellen geschieht hierbei durch einen spezifischen Kreatin-Transporter.

Mehrere Arbeitsgruppen konnten bereits in den 50iger Jahren des letzten Jahrhunderts in klinischen Studien zeigen, dass die Verabreichung von Guanidinoessigsäure in Kombination mit Betain bei Herzkrankheiten einen positiven Einfluss auf den Krankheitsverlauf hat. Die Patienten berichteten von einer deutlichen Verbesserung ihres Allgemeinbefindens. Weiterhin wurde eine verbesserte Ausdauer bei körperlicher Belastung und eine erhöhte Muskelkraft schon nach kurzer Behandlungsdauer festgestellt. Auch berichteten die Patienten von einer verbesserten Libido. 200 Patienten wurde eine Dosis von 30 mg GAA/kg täglich über ein Jahr verabreicht. Nebenwirkungen konnten nicht beobachtet werden (Borsook H.; Borsook M.E.: The biochemical basis of betaine-glycocyamine therapy. In: Annals of western medicine and surgery 5(10), 825, 1951).

Die internationale Patentanmeldung WO 91/07954 A1 offenbart die Verwendung von Guanidinoessigsäure in Kombination mit Methionin oder S-Adenosylmethionin zur Erhöhung des Kreatinspiegels im Muskel. Als Einsatzbereich werden Zustände genannt, welche einen höheren Kreatinspiegel im Muskel erfordern. Es werden hierbei sowohl medizinische Anwendungen als auch der Bereich der Sporternährung beansprucht. Hierbei wird die Behauptung aufgestellt, dass die Verabreichung von Kreatin keine Erhöhung des Kreatinspiegels bewirkt. Diese Behauptung konnte inzwischen durch zahlreiche Arbeiten widerlegt werden (z.B. Persky, A. M., Brazeau, G. A.: Clinical Pharmacology of the Dietary Supplement Creatine Monohydrate. In: Pharmacol Rev, 2001, 53, 161–176). Ein direkter Vergleich der Wirksamkeit von Kreatin und Guanidinoessigsäure wird in WO 91/07954 nicht offenbart.

Von Guanidinoessigsäure ist weiterhin bekannt, dass sie eine antibakterielle Wirkung besitzt und in Tierversuchen erfolgreich gegen bakterielle Infektionen (Staphyllococcus aureus) eingesetzt werden konnte ("Preparation for protecting mammals against infection"; Stanley Drug Products Inc., USA; Neth. Appl. (1976), 7 pp. NL 7411216).

Im Zusammenhang mit der Überdosierung von Methionin ist ebenfalls bekannt, dass damit verbundene negative Effekte durch die Gabe von Guanidinoessigsäure abgemildert werden können ("Interrelations of choline and methionine in growth and the action of betaine in replacing them". McKittrick, D. S. Univ. of California, Berkeley, Archives of Biochemistry (1947), 15 133–55).

Die internationale Patentanmeldung WO 2004/000297 A1 beschreibt eine Mischung für die Ernährung oder für pharmazeutische Zwecke bei Säugetieren. Diese Mischung besteht aus einer Proteinfraktion, welche L-Serin enthält und als weitere Komponente Guanidinoessigsäure. Die Mischung soll hierbei frei von Glycin sein oder nach der Hydrolyse der Mischung ein Verhältnis von L-Serin zu Glycin von größer als 2,7 zu 1 enthalten. Als mögliche Produktform werden Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Gele, Riegel, Süßigkeiten und vorzugsweise Pulver genannt.

Dieses Verhältnis von L-Serin zu Glycin von größer 2,7 zu 1 ist in einer kommerziell erhältlichen Tiernahrung für Haustiere nicht anzutreffen. Tierische Rohstoffe wie z.B. Tiermehl enthalten deutlich mehr Glycin als Serin ("Amino acids of meals of animal origin"; de Vuyst, A. Univ. Louvain, Belgum, Agricultura (Heverlee, Belgium) (1964), 12(1), 141–51). In pflanzlichen Rohstoffen ist das Verhältnis zwischen Glycin und Serin vorwiegend ausgeglichen.

Kreatin nimmt im Energiestoffwechsel der Zelle eine wichtige Rolle ein, wobei es als energiereiches Phosphokreatin neben dem Adenosintriphosphat (ATP) eine wesentliche Energiereserve des Muskels darstellt. Im Ruhezustand des Muskels kann ATP auf Kreatin eine Phosphat-Gruppe übertragen, wobei Phosphokreatin gebildet wird, welches dann im direkten Gleichgewicht mit ATP steht. Bei Muskelarbeit ist es von entscheidender Bedeutung, die ATP-Vorräte schnellstmöglich wieder aufzufüllen. Hierfür steht in den ersten Sekunden maximaler Muskelbelastung das Phosphokreatin zur Verfügung. Dieses kann in einer sehr schnellen Reaktion durch das Enzym Kreatinkinase, eine Phosphatgruppe auf Adenosindiphosphat übertragen und somit ATP zurückbilden. Dies wird auch als Lohmann-Reaktion bezeichnet.

Kreatin ist seit langem als geeignetes Nahungsergänzungs- und Futtermittel bekannt. Bei starker und über längere Zeit anhaltender Muskelarbeit sind die natürlich im Körper vorhandenen Kreatinvorräte rasch erschöpft. Insbesondere bei Leistungssportlern haben sich gezielte Kreatingaben positiv auf die Ausdauer und Leistungsfähigkeit ausgewirkt, wobei unerwünschte Anreicherungsprozesse im Körper oder nachteilige Abbauprodukte unbekannt sind. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass Kreatin bei einer übermäßigen Zufuhr vom Körper als Kreatin und Kreatinin ausgeschieden wird.

Weiterhin ist bekannt, dass eine Kreatin-Supplementierung zu einer Erhöhung der Körpermasse führt. Dies ist zu Anfang auf eine vermehrte Aufnahme von Wasser in den Muskel zurückzuführen. Langfristig gesehen führt das Kreatin aber indirekt durch vermehrte Proteinsynthese oder einen verminderten Proteinkatabolismus in den Myofibrillen zu einer Erhöhung der Muskelmasse (Int J Sports Med 21 (2000), 139–145). Als Ergebnis erhält man somit eine erhöhte fettfreie Körpermasse.

Neben dem Kreatin selbst, also dem Kreatin Monohydrat, haben sich zwischenzeitlich aber auch zahlreiche Kreatinsalze, wie das Kreatin-ascorbat, -citrat, -pyruvat und andere, ebenfalls als geeignete Nahrungsergänzungsmittel erwiesen. Stellvertretend seien an dieser Stelle das europäische Patent EP 894 083 B1 und die deutsche Offenlegungsschrift DE 197 07 694 A1 genannt.

Die für den Menschen als positiv nachgewiesenen Wirkungen entfaltet Kreatin auch bei Tieren, weshalb seine Verwendung in diversen Futtermitteln ebenfalls hinlänglich vorbeschrieben ist. Bereits 1923 wurden von Benedict und Osterberg Studien an Hunden durchgeführt. Hierbei wurde beobachtet, dass oral appliziertes Kreatin in einer täglichen Dosis von ca. 40 mg/kg über mehrere Wochen zu einem deutlichen Gewichtszuwachs führt. Weiterhin wurde eine positive Stickstoffbilanz beobachtet (The Journal of Biological Chemistry No.1 (1923), 229–252).

GB 2 300 103 lehrt die Verwendung von Kreatin in Form eines Hundebiskuits, wofür das Kreatin Monohydrat gemeinsam mit Fleisch in einer extrudierten Masse angeboten wird.

Aus der internationalen Patentanmeldung WO 00/67 590 A1 ist die Verwendung von Kreatin oder von Kreatin-Salzen als Futterzusatz für Zucht- und Masttiere, als Ersatz für Fleischmehl, Fischmehl und/oder antimikrobielle Leistungsförderer, Wachstumshormone sowie Anabolika vorbeschrieben.

Da Kreatin Monohydrat aufgrund seiner schlechten Löslichkeit aber nur unzureichend bioverfügbar ist, wird seine gemeinsame Verwendung mit weiteren physiologisch aktiven Verbindungen, vorzugsweise in Salzform, empfohlen. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 198 36 450 A1 hat die Verwendung stabiler Brenztraubensäure-Salze und insbesondere des Kreatinpyruvats in Formulierungen zum Gegenstand, die für die Tierernährung geeignet sind.

Kreatin ist für carnivore und omnivore Wildtiere eine natürliche Komponente ihrer Ernährung. So fressen Wölfe mit einem Körpergewicht zwischen 15 und 60 kg im Durchschnitt pro Tag 100–130 g Fleisch pro Kilogramm Körpergewicht. Frisches Fleisch enthält zwischen 3 und 6 g (23–46 mmol) Kreatin pro Kilogramm. Ein Wolf von 35 kg nimmt somit etwa 3,5 bis 4,5 kg frisches Fleisch auf, welches zwischen 10,5 und 27 g Kreatin enthält. Domestizierte Hunde kommen hingegen bei einem Körpergewicht von 35 kg mit etwa 1,25 kg Fleisch aus. Wird es in frischer und roher Form aufgenommen, enthält es zwischen 3,75 und 7,5 g Kreatin (Research in Veterinary Science 62 (1997), 58–62).

Neben seinen unbestrittenen positiven physiologischen Eigenschaften besitzt Kreatin aber auch den Nachteil, dass es in wässrigen Lösungen und feuchten Formulierungen, insbesondere bei hohen Temperaturen, eine ausgeprägte Instabilität besitzt, wobei es sich in Kreatinin umwandelt. Kommerziell hergestelltes Tierfutter wird zur Haltbarmachung bei der Verarbeitung stark erhitzt. So werden z.B. bei der Herstellung von trockenen Hunde- und Katzen-Biskuits die Rohstoffe in Extrudern auf Temperaturen von bis zu 190°C erhitzt. Feuchtigkeit, Druck und Hitze gelatinisieren die enthaltene Stärke und die erhaltene Masse wird anschließend in die gewünschte Form gebracht. Die hohen Temperaturen bei der Verarbeitung und die Lagerung unter feuchten Bedingungen wie z.B. in Dosenfutter, welches etwa 75–85% Wasser enthält, führt dazu, dass die Hauptmenge des enthaltenen Kreatins in Kreatinin umgewandelt wird. Dies wurde von Harris auch an kommerziellem Dosenfutter und Trockenfutter für Hunde gezeigt. Die untersuchten acht Dosenfutter enthielten nur noch Spuren an Kreatin (0,36 bis 1,93 mmol/kg). Auch in den Trockenfuttern wurden in der Mehrzahl der Proben Werte von 0,7 mmol Kreatin pro Kilogramm gemessen (Research in Veterinary Science 62 (1997), 58–62). Hieraus wird offensichtlich, dass Hunde und Katzen, welche mit kommerziellem Tierfutter (0,36–4,25 mmol Kreatin pro Kilogramm Futtermittel) ernährt werden, deutlich weniger Kreatin über die Nahrung aufnehmen, als dies bei einer natürlichen Ernährung mit Frischfleisch (23–46 mmol Kreatin pro Kilogramm) der Fall wäre.

Diese Instabilität von Kreatin ist auch hinsichtlich der oralen Aufnahme von Bedeutung. Der pH-Wert des Magens von 1 bis 2 kann je nach Verweilzeit zu einem deutlichen Abbau des Kreatins zu Kreatinin führen. So konnte beim Menschen gezeigt werden, dass nach einer oralen Applikation von Kreatin nur etwa 15 bis 30% von der Muskulatur resorbiert werden können (Greenhaff, P.L.: "Factors Modifying Creatine Accumulation in Human Skeletal Muscle". In: Creatine. From Basic Science to Clinical Application. Medical Science Symposia Series Volume 14, 2000, 75–82)