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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Pille statt Sport für Kranke? |
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| | | Alte und kranke Menschen, die keine Kraft für körperliche Betätigung haben, könnten in Zukunft "Fitness" in Pillenform erhalten. Neue Erkenntnisse zu den biochemischen Vorgängen in Muskeln rücken diese Zukunftsvision ein Stück näher. |
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Simulation von Muskelaktivitäten |
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Entsprechende Versuchsreihen an Mäusen haben es bewiesen: durch die erhöhte Produktion eines bestimmten Enzyms werden Muskelfasern angeregt, als ob sie unter sportlicher Aktivität stünden.
Aus dieser simulierten Aktivität resultierte eine Stärkung der Mäusemuskeln. Im Aufbau glichen sie den Muskeln (menschlicher) Langstreckenläufer - so genannten Typ 1 Muskelfasern, die beim Training kaum Ermüdungserscheinungen zeigen.
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Unermüdliche Mäuse dank CaMK |
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Einem Forscherteam um Hai Wu vom Southwestern Medical Center in Dallas gelang es mit Hilfe des Enzyms, "unermüdliche" Mäuse zu erzeugen. Bei ihnen ist das Protein CaMK (Calmodulin-abhängige Protein Kinase), das auch beim Sport aktiviert wird, ständig aktiv.
Die Ergebnisse ihrer Studien stellen sie in der aktuellen Ausgabe von "Science" vor.
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Mehr Mitochondrien in den Skelettmuskeln |
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Das Forscherteam stellte gentechnisch modifizierte Mäuse her, die eine überaktive Form des Enzyms CaMK in ihren Skelettmuskeln produzierten. Dieses Enzym kontrolliert die Produktion der Mitochondrien, also jene Zellorganellen, die Sauerstoff in Energie umwandeln.
Menschen, die sich regelmäßig bewegen, haben mehr Mitochondrien in ihren Muskeln als jene, die vorwiegend sitzen oder liegen, so Sanders Williams, einer der Mitautoren, in einer Aussendung. Und eben das war auch bei den Mäusen beobachten.
Die Forscher fanden zudem heraus, dass CaMK das Gen PGC-1 aktiviert, das seinerseits hunderte von Genen "frei schaltet", die die Anzahl der Mitochondrien in einer Zelle kontrollieren.
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Mitochondrien: Kraftwerke der Zelle
Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen. Sie sind spezielle Zellorganellen mit Doppelmembranen. Gewöhnlich sind sie stäbchenförmig, können jedoch auch rund sein. Die vom Organismus aufgenommene Nahrung wird verdaut, ins Blut aufgenommen, in die Zellen verteilt und dort oxidiert, um Speicherenergie zu produzieren. Diese Energie wird in energiereichen Bindungen in dem Molekül Adenosintriphosphat (ATP) gespeichert. ATP wird aus Adenosindiphosphat (ADP) gebildet, indem eine Phosphatgruppe mit einer energiereichen Bindung geknüpft wird. In der Zelle können verschiedene Reaktionen entweder die Energie nutzen oder freisetzen. |
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 Mehr über Mitochondrien |
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Pille für Bettlägerige und Schwache |
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Das Muskeleiweiß wollen die Forscher nun auch bei Menschen mit einer Pille ständig aktiv halten und so etwa die Muskulatur von bettlägerigen Menschen stärken.
Die Forscher erhoffen sich von einem solchen Mittel aber noch mehr: Vielleicht könnte mit der - in Zukunft zu entwickelnden - Pille auch Diabetes oder Herzerkrankungen vorgebeugt werden.
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Rasch ermüdende Muskelfasern |
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"Die Muskeln von Menschen, die lange im Bett zubringen müssen, ähneln jenen von Typ 2 Muskelfasern. Sie ermüden sehr rasch", so Rhonda Bassel-Duby, eine der Ko-Autorinnen der Studie.
Die Forschung könnte daher zu neuen Maßnahmen führen, um die Muskeln von Patienten mit chronischen Krankheiten - etwa Herz- oder Atembeschwerden - oder von Bettlägerigen zu stimulieren.
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Zwei Typen Muskelfasern
Jeder Muskel des Menschen ist aus vielen Fasern, den Muskelzellen, aufgebaut, die einen Durchmesser von etwa 50 Mikrometer haben, aber bis zu 15 Zentimeter lang sein können. Bei den quergestreiften Muskeln unterscheidet man:
1) Die dunklen, langsam reagierenden Muskelfasern - auch Typ-I- oder ST-Fasern (slow twitch = langsam zuckend) genannt - enthalten viel Myoglobin, ein Protein, das den Sauerstoff speichert und der Muskelfaser ihre dunkle Farbe gibt. Die Kontraktionszeit und Erregungsleitfähigkeit der ST-Fasern ist verhältnismäßig gering, dadurch sind die Fasern ermüdungsresistent und gewähren eine gute Ausdauer.
2) Die hellen, schnell reagierenden Fasern - auch Typ-II- oder FT-Fasern (fast twitch = schnell zuckend) genannt - zeigen eine höhere Erregbarkeit, schnellere Kontraktionen, jedoch sind sie ermüdungsanfälliger. Der Myoglobingehalt der Fasern ist gering, dagegen enthalten die Fasern viele Enzyme für die Milchsäuregärung. |
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Mehr über Muskeln |
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Keine Pille für Couch Potatoes |
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Um keine Missverständnisse aufkommen zu lassen, wurde von dem Wissenschaftlerteam betont, dass es sich dabei nicht um eine Pille für "Couch Potatoes" handle.
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01.01.2010 |
