Sport als Medizin: Aktivierte Muskeln produzieren heilsame Myokine! Blog#59

In den letzten Jahren hat sich das Verständnis darüber, wie unser Körper auf körperliches Training reagiert, erheblich weiterentwickelt. Eine Entdeckung, die dazu beigetragen hat, unser Verständnis zu erweitern, ist die Existenz von Myokinen.

Was sind Myokine und warum sind sie so wichtig für unsere Gesundheit?




Myokine sind körpereigene Stoffe, die der Muskel bei erhöhter Muskelaktivität direkt ausschüttet. Chemisch gesehen gehören sie zur Gruppe der Interleukine und werden den Peptidhormonen zugeordnet.

Der Name leitet sich aus dem griechischen „Mys“: Muskel und „kinema“: Bewegung ab. Sie wurden erstmals 2007 als Unterart der Interleukine (IL-x) von einem Forscherteam des Centre of Inflammation and Metabolism an der University of Copenhagen in Dänemark beschrieben. Bis heute wurden über 100 verschiedene Myokine entdeckt, von denen die meisten noch im Detail untersucht werden müssen.

Während viele Myokine lokal in der Skelettmuskulatur selbst wirken, werden einige nachweislich bei körperlicher Betätigung in den Blutkreislauf freigesetzt und entfalten ihre Wirkung im gesamten Körper. Es gibt Myokin-Rezeptoren auf Muskel-, Knochen-, Fett-, Leber-, Bauchspeicheldrüsen-, Herz-, Immun- und Gehirnzellen und Myokine haben nachgewiesenermaßen einen positiven Einfluss auf die heute weit verbreiteten Stoffwechselkrankheiten, einschließlich Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit. Sie spielen darüber hinaus eine Rolle bei der Knochenentwicklung, verlangsamen nachweislich das Tumorwachstum bei einigen Krebsarten und tragen dazu bei, altersbedingten Muskelabbau zu verhindern.

Wenn Bewegung Medizin ist, sind die Wirkstoffe Myokine!

Im Folgenden wird die Wirkung einiger ausgewählter und bereits detailliert untersuchter Myokine beschrieben. Wer tiefer in die Myokin-Forschung einsteigen möchte, findet hier einen sehr guten Startpunkt.

Interleukin-6 (IL-6) ist das am besten untersuchte Myokin. Als Zytokin (das bei Sepsis ausgeschüttet wird) ist IL-6 entzündungsfördernd und wird vor allem mit Autoimmunerkrankungen in Verbindung gebracht, seine Wirkung als Myokin ist aber ganz anders! Unter Ausdauertraining kann der Spiegel an IL-6 um das 100-fache ansteigen und das in kürzester Zeit. Dadurch wird die Fettsäureoxidation angekurbelt, die Glukoneogenese in der Leber erhöht und die Insulinsensitivität verbessert. Das durch die Muskelbeanspruchung ausgeschüttete IL-6  stimuliert die Bildung neuer Abwehrzellen und wirkt entzündungshemmend. IL-6 scheint zudem eine positive Rolle bei Krebserkrankungen zu spielen. Forscher haben herausgefunden, dass IL-6 die für den Kampf gegen einen Tumor wichtigen Immunzellen wie ein Lotse ins Tumorgewebe schleust. Und erst wenn die Immunzellen dort angekommen sind, können sie das krank machende Gewebe angreifen.

Interleukin-15 (IL-15) wird durch Kraft- und Ausdauertraining stimuliert und führt zu einer Zunahme der Muskelmasse, besitzt also eine anabolische Wirkung. Das freigesetzte IL-15 erhöht die Glukoseaufnahme und Fettsäureoxidation, was zu einer Reduktion des Körperfettanteils und in besonderem Maße zu einer Reduktion des viszeralen Fettes, führt.

Irisin das erst vor etwa 10 Jahren entdeckt wurde findet in der Forschung besonderes Interesse. Irisin löst die Transformation weißer Fettzellen in solche mit einem Phänotyp brauner Fettzellen aus. Dadurch wird die Energiefreisetzung und Wärmeerzeugung in Fettzellen erhöht, was den Gesamtenergiebedarf erhöht und zu einem Gewichtsverlust führt.

Brain-Derived Neurotrophic Faktor (BDNF). BDNF scheint eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Auswirkungen von Bewegung auf das Gehirn, insbesondere dem Hippocampus, zu spielen. Studien an Nagetieren haben gezeigt, dass die BDNF-mRNA und das BDNF-Protein im Hippocampus als Reaktion auf 1-8-wöchiges körperliches Training ansteigen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass BDNF mit der trainingsbedingten Verbesserung kognitiver Funktionen, wie Gedächtnis und Lernen, zusammenhängt. Studien am Menschen zeigen, dass BDNF auch während eines Fahrradtrainings aus dem Gehirn freigesetzt wird. 

Zwar wird BDNF bei körperlicher Betätigung auch in der menschlichen Skelettmuskulatur exprimiert, allerdings wird das aus der Muskulatur stammende BDNF nicht in den Blutkreislauf freigesetzt und damit keine direkte Interaktion zwischen Muskel und Gehirn vermittelt.

Neue wissenschaftliche Studien deuten aber darauf hin, dass die durch körperliche Anstrengung freigesetzten Myokine Cathepsin-B und Irisin die Blut-Hirn-Schranke überwinden und einen Anstieg von BDNF im Hippocampus bewirken (siehe Abbildung).

Abbildung: Physiologische Effekte ausgewählter Myokine (Referenz siehe hier). Cathepsin B und Irisin überwinden die Blut-Hirn-Schranke und stimulieren die BDNF-Produktion im Hippocampus.

Auch die Sportart scheint einen Einfluss darauf zu haben, welche Myokine produziert werden. Einige werden eher während des Krafttrainings freigesetzt, andere eher während des Ausdauertrainings. Wer schwere Gewichte stemmt, dafür aber eher wenige Wiederholungen macht, stimuliert vor allem die Proteinsynthese, sprich: Es werden Muskeln aufgebaut. Dabei spielen die Myokine Myostatin, Folstatin und Decorin eine Rolle. BDNF, Irisin und IL-6 werden eher durch viele Wiederholungen mit leichteren Gewichten getriggert.

Fazit

• Myokine werden während der Kontraktion aus dem Skelettmuskel freigesetzt. Sie übermitteln eine entzündungshemmende Botschaft und helfen lokal bei der Reparatur, Regeneration und Hypertrophie von Muskelgewebe. Darüber hinaus spielen sie eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der optimalen Funktion vieler Organe und Prozesse im Körper. Myokine helfen bei der Vorbeugung und Kontrolle von Stoffwechselstörungen, chronischen Krankheiten und sogar einigen Krebsarten.
• Es wäre daher attraktiv Arzneimittel zu entwickeln, welche die vorteilhaften Eigenschaften eines oder mehrerer Myokine nachahmen können („exercise-like-drugs“). Das ist jedoch ein sehr schwierige Aufgabe. Zunächst ist es notwendig, im Detail zu verstehen, welche Myokine oder Myokinkombinationen in welchen Konzentrationen verabreicht werden müssen, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Außerdem sind Myokine recht komplexe Proteine, die aufwändig hergestellt werden müssen, nicht oral bioverfügbar sind und im Körper schnell abgebaut werden.
• Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Myokine unser Verständnis darüber erweitert haben, warum regelmäßige sportliche Aktivitäten gesund sind. Jeder kann und sollte die positive Kraft der Myokine nutzen, indem er regelmäßig körperlich aktiv ist (zB 10.000 Schritte pro Tag gehen und zwei Mal pro Woche intensivere Workouts (Krafttrainings, Sprints) durchführen)!

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Verantwortlicher: Klaus Rudolf; Kommentare und Fragen bitte an: rudolfklausblog@gmail.com
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