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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Forscher entdecken Protein für leistungsfähige Muskeln |
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| | | Sportler bauen ihre leistungsstarken Muskeln in langwierigen, intensiven Trainingsprogrammen auf. Doch wozu sich Menschen monatelang abschwitzen, benötigen bestimmte Proteine offenbar nur einen Bruchteil der Zeit: Forscher haben nun einen molekularen Schalter entdeckt, der zu einer Veränderung des Muskelaufbaus in ausdauernde, länger leistungsfähige Muskelfasern führt. |
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Ein Forscherteam der Harvard Medical School in Boston hat - wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift "Nature" vom Donnerstag berichten - das Protein PGC-1α entdeckt, das auf molekularem Weg schnell zu einer Umwandlung in den leistungsstärkeren Muskelfasertyp führt.
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Zwei Muskelfasertypen |
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Die Skelettmuskeln der Wirbeltiere bestehen aus zwei Typen von Muskelfasern - Typ 1 und Typ 2 -, die sich in Bezug auf ihre Kontraktionsstärke, den Gehalt an Mitochondrien - den Energielieferanten der Zelle, und ihre stoffwechselbezogenen Eigenschaften unterscheiden.
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Muskelfasern
Muskelfasern sind die Baueinheiten der Muskeln. Sie sind spindelförmig und erreichen bei Wirbeltieren mehrere Zentimeter an Länge. Einkernige Vorläuferzellen lagern sich in Ketten aneinander, verschmelzen und bilden nach ihrer Ausdifferenzierung Fasern. |
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 www.sportunterricht.de: So arbeitet die Muskulatur |
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Typ 1-Fasern ermüden langsamer |
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Typ 1-Muskelfasern, auch als langsame Fasern bezeichnet, sind auf langsame, andauernde Kontraktionen spezialisiert. Hierfür müssen sie mit ausreichend Sauerstoff versorgt werden, was durch eine hohe Anzahl an Blutgefäßen gewährleistet wird, und benötigen viel Energie, d.h. Mitochondrien, die Kraftwerke der Zellen.
Typ 2- oder schnelle Muskelfasern zeigen eine geringere Blutversorgung, eine verminderte Sauerstoffzufuhr und dadurch eine herabgesetzte Leistungsfähigkeit.
Typ 1-Fasern enthalten mehr Mitochondrien, beziehen ihre Energie aus dem sauerstoffabhängigen (oxidativen) Stoffwechsel und ermüden langsamer, während Typ 2-Fasern ihre Energie aus dem Zucker bekommen und durch schnelle Ermüdung gekennzeichnet sind.
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PGC-1α: Einfluss auf Muskelfaserzusammensetztung |
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Durch das Protein PGC-1α (peroxosome-proliferation-avtivated receptor-y co-activator-1), das als Koaktivator in der Proteinsynthese bekannt ist, kann der Gehalt des Muskelfasertyps 1 in den Skelettmuskeln reguliert werden.
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Typ 1-Faser enthalten mehr PGC-1α
PGC-1α kommt in braunem Fettgewebe und den Skelettmuskeln vor, wobei es höhere Werte bei Typ 1- Muskeln aufweist. Das Protein ist an der Regulation der Glucose-Erzeugung in der Leber beteiligt, aktiviert die Entwicklung der Mitochondrien und den oxidativen Stoffwechsel. |
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Protein verwandelt Muskelfasern |
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Verändert man Mäuse dahingehend, dass diese in all ihren Skelettmuskeln PGC-1α enthalten, kommt es zu einer Umwandlung des Muskelfasertyps 2 in Typ 1, wie die Wissenschaftler rund um Jiandie Lin, Professor an der Harvard Medical School in Boston, nachwiesen.
Muskeln, die normalerweise reich an Typ 2 -Fasern sind, zeigen demnach unter dem Einfluss von PGC-1α Eigenschaften typisch für Typ 1-Fasern.
Sie sind rötlicher, was von einer höheren Sauerstoffzufuhr zeugt, die einzelnen Fasern besitzen mehr Mitochondrien als es für Typ 2 typisch wäre und weisen eine dem Typ 1 ähnliche Genaktivität und in weiterer Folge Proteinzusammensetzung auf.
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Neue Therapiemöglichkeit gegen Ermüdung? |
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Die manipulierten Muskelfasern sind zusätzlich resistenter gegen Ermüdungserscheinungen. Durch elektrische Stimulation kontrahierte Fasern der manipulierten Mäuse arbeiteten ungefähr sieben Minuten, während Muskeln normaler Mäuse im Schnitt nur zwei Minuten durchhielten.
Die Wissenschaftler sehen in diesen Erkenntnissen mögliche Ansätze neuer Therapiemöglichkeiten für schnell ermüdende Menschen - ohne intensives Training.
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01.01.2010 |
