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Dicke Maus liegt auf einem Miniatursofa

Forscher finden Couch-Potato-Gene

Sport erhöht die Zahl der Mitochondrien in den Muskelzellen. Forscher haben nun die verantwortlichen Erbfaktoren dieser "Zellkraftwerke" gefunden - und bewegungshungrige Mäuse zu Stubenhockern mutiert.

Medizin 06.09.2011

Komfortzone: Ausgang gesucht

Gregory Steinberg braucht kein Auto, wenn er in die Arbeit muss. Er fährt Rad oder läuft ins Büro. "Das ist die einzige Möglichkeit, um mich fit zu halten", sagt der Mediziner von der kanadischen McMaster University. Die Fitness spielt auch in seiner Forschungsarbeit eine wichtige Rolle. Steinberg untersucht die Ursachen des metabolischen Syndroms - ein aus dem Ruder gelaufener Stoffwechsel infolge von Überernährung und Bewegungsarmut. Menschen, die am metabolischen Syndrom leiden, haben den Kontakt zu ihrem Körper verloren.

Sie können dessen Signale nicht mehr lesen und sich infolge dessen auch kaum aufraffen, wieder vernünftiger zu essen und körperlich aktiv zu werden. Im Kleinen kennt jeder diesen Effekt: In gutem Trainingszustand Sport zu treiben, ist Genuss. Aber damit nach einer längeren Trainingspause wieder anzufangen, ist eine ganz andere Sache. Wer einmal in der Komfortzone angekommen ist, kommt dort schwer wieder heraus.

Der Grund: Durch das Training bilden sich in der Muskulatur Mitochondrien, Zellkraftwerke, die durch Oxidation die biochemische Energie für die Bewegung liefern. Untrainierte Menschen haben ungleich weniger Mitochondrien in ihren Muskeln - kein Wunder also, dass sie einen kurzen Sprint zur Straßenbahn oder Treppensteigen über zwei Stockwerke bereits als anstrengend empfinden.

Solche Belastungen sind in der Tat anstrengend für sie: Wenig Zellkraftwerke zu besitzen und überdies fett zu sein fühlt sich an, als hätte jemand den Gravitationsregler um drei Einheiten nach oben gedreht. Auf Planet Adipositas ist das Sofa der natürliche Aufenthaltsort und das Abhängen die natürliche Antwort auf die nicht weichen wollende Schwere.

"Benzinuhr der Säugetierzelle"

Die Studie:

"AMP-activated protein kinase (AMPK) β1β2 muscle null mice reveal an essential role for AMPK in maintaining mitochondrial content and glucose uptake during exercise", PNAS (doi: 10.1073/pnas.1105062108).

Gregory Steinberg hat nun herausgefunden, welche Moleküle für den Trainingseffekt und sein Gegenteil, den Trägheitseffekt, verantwortlich sind. Es handelt sich um die zwei Untereinheiten des Enzyms AMPK (kurz für " AMP-aktivierte Proteinkinase"). Das Enzym ist für Biochemiker ein alter Bekannter, Forscher haben es in den letzten Jahren etwa als "Energiesensor der Natur" bezeichnet. Und auch als "Benzinuhr der Säugetierzelle", weil AMPK dann aktiviert wird, wenn der chemische Treibstoff der Zelle, ATP, auszugehen droht.

Dicke Maus auf Miniatur-Sofa

McMaster University

Genmodifizierte Couch-Maus: Bewegungsdrang perdu

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell: 6.9., 13:55 Uhr.

Steinberg schaltete bei Mäusen die zwei AMPK-Gene aus und schickte die dergestalt manipulierten Nager auf die Versuchspiste im Labor. "Mäuse lieben es zu laufen", sagt Gregory Steinberg. "Weiße Labormäuse können an sich kilometerweit rennen. Jene, die die beiden Gene nicht in ihren Muskeln hatten, liefen allerdings nur mal kurz ums Eck. Es war bemerkenswert. Sie sahen genauso aus wie ihre Artgenossen, aber wir erkannten binnen Sekunden, welche Mäuse die beiden Gene hatten und welche nicht."

Steinbergs Versuche zeigen die Ursache für diesen eklatanten Unterschied. Es ist der gleiche Faktor, der Training von Trägheit bzw. Bewegungshungrige von Couch-Potatoes scheidet: die Zahl der Mitochondrien in der Muskulatur. AMPK ist offenbar ein, wenn nicht der Hauptfaktor für die Neubildung von Mitochondrien.

Das könnte natürlich auch für Spitzensportler relevant sein, insbesondere für solche, die sich rein interessehalber mit Pharmakologie beschäftigen. Doch die Verantwortlichen der Welt-Anti-Doping-Agentur WADA haben ihre biochemischen Hausaufgaben bereits gemacht. In einem WADA-Papier heißt es: "Allgemein werden alle Substanzen, die ... AMPK positiv beeinflussen können, nicht erlaubt."

Robert Czepel, science.ORF.at

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