Wer tritt, stärkt sein Immunsystem

Genetische Untersuchungen bestätigen eine Wechselwirkung zwischen Immunzellen und Skelettmuskulatur: Training verursacht im Muskelgewebe zwar Schädigungen, die von Immunzellen aber umgehend repariert werden.

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RADFAHREN – APA/HELMUT FOHRINGER

Sport hält nicht nur fit, fördert die Gesundheit und dient dem nachhaltigen Stressabbau. Ausdauerbelastungen wie Radfahren und Laufen kurbeln auch die Kommunikation zwischen Zellen des Immunsystems und der Skelettmuskulatur an. Und das schon bei nur moderaten Muskelschädigungen, wie sie zum Beispiel nach einer Stunde Laufen auftreten. Oliver Neubauer, Postdoc am Institut für Ernährungswissenschaften an der Universität Wien, konnte in einem gemeinsam mit australischen Kooperationspartnern der Griffith University realisierten Projekt molekulare Signalwege nachweisen, die genau diese Kommunikationsmechanismen aufzeigen. Durchgeführt wurde das Projekt im Rahmen eines Erwin-Schrödinger-Auslandsstipendiums (vom FWF).

Und der Ernährungswissenschaftler weiß, wovon er spricht, immerhin war er selbst einmal aktiver Ironman-Athlet. „Ausdauerbelastungen wie Triathlonwettkämpfe eignen sich ausgezeichnet für die Erforschung physiologischer Mechanismen im Körper. Stoffwechselanpassungen, eine vermehrte Gefäßbildung in viel beanspruchten Muskeln und eine spezielle Muskelstrukturbildung aufgrund von regelmäßig absolviertem Ausdauersport sind längstens bekannt“, sagt der ehemalige Triathlet.


Regenerationsverlauf.
Neubauer und ein internationales Wissenschaftlerteam konnten jedoch durch die Messung von Genreaktionen zur Aufdeckung der Wechselwirkung zwischen Immunsystem und Muskulatur im Regenerationsverlauf nach einer Ausdauerbelastung beitragen. Publiziert wurde die Studie Ende des Vorjahrs im renommierten Fachjournal „Journal of Applied Physiology“ (online 5.12.).

Ins Rollen kam alles aufgrund eines im Jahr 2006 durch den Wissenschaftsfonds FWF finanziertes Projekt, in dem der Jungwissenschaftler unter der Leitung von Karl-Heinz Wagner, Professor am Institut für Ernährungswissenschaften der Uni Wien, und unter Beteiligung des Teams vom Emerging Field Oxidative Stress and DNA Stability – ebenfalls an der Uni Wien angesiedelt – akute Stress- und Regenerationsreaktionen im Blut von Ironman-Teilnehmern untersuchte.

Von 42 Athleten wurden zu fünf verschiedenen Zeitpunkten – zwei Tage vor dem Wettkampf sowie einen Tag, fünf und 19 Tage danach – Blutproben genommen. Untersucht wurden die Proben hinsichtlich akuter Stressparameter, auf Entzündungsmarker, Immunzellen, Muskelschädigungsproteine und oxidativen Stress. Außerdem wurde die Genomstabilität, die von Schädigungen während der Zellteilung abhängen, ermittelt.


Weiße Blutkörperchen wandern ein. Das Fazit: „Wir konnten keine gesundheitlichen Schäden nach der körperlichen Belastung der Triathleten feststellen – weder oxidativen Stress noch DNA-Schäden“, fasst Neubauer die Forschungsergebnisse kurz zusammen. „Besonders spannend fand ich Hinweise darauf, dass die belastungsbedingte Schädigung der Skelettmuskulatur eine wesentliche Einflussgröße für die Mobilisierung der Immunzellen in der Blutzirkulation darstellt, und zwar insbesondere der neutrophilen Granulozyten.“

Diese Immunzellen – kurz auch „Neutrophile“ genannt – sind Teil des angeborenen Immunsystems. Sie machen ungefähr 50 bis 70 Prozent der menschlichen weißen Blutkörperchen aus, dienen der Identifizierung und Abtötung von in den Körper eingedrungenen Mikroorganismen und sind an Entzündungsreaktionen beteiligt.

Genau diese letztgenannte Funktion macht die Neutrophilen für die Muskelbeanspruchung durch Sport so interessant. Der Körper mobilisiert nach körperlicher Belastung diese speziellen Immunzellen mittels Stresshormonen und Immunbotenstoffen, um gegen Verletzungen gewappnet zu sein. Um die molekularen Mechanismen dahinter erforschen zu können, startete Neubauer ein Folgeprojekt: Dabei mussten acht junge, trainierte Versuchsteilnehmer jeweils hintereinander eine Stunde am Radergometer trainieren und eine Stunde laufen. Insgesamt vier Mal wurde den Versuchsteilnehmern Blut abgenommen, zudem wurden Muskelbiopsien durchgeführt: vor dem Training sowie drei, 48 und 96Stunden nach der sportlichen Betätigung. Mittels Genchips wurde die Aktivität von 27.000 Genen in den aus dem Blut gewonnenen Neutrophilen und den Muskelzellen überprüft.

„Durch die zu jedem Probenzeitpunkt an- und abgeschalteten Gene konnten wir feststellen, wie Neutrophile eine durch physiologische Belastung ausgelöste systemische Entzündungsreaktion regulieren“, erläutert der Forscher. Bereits drei Stunden nach dem Training lassen sich im Blut aktive Neutrophile nachweisen, die durch spezielle Muskelschädigungsproteine, die aus der Muskulatur freigesetzt werden, aktiviert werden.


Gene aus- und eingeschaltet. Außerdem sind zu diesem Zeitpunkt bereits Gengruppen in der Muskulatur angeschaltet, die zur Verbesserung des Fettstoffwechsels beitragen und das Zellstressmanagement übernehmen. 48 Stunden nach dem Rad-Lauf-Sport war der Level der Neutrophilen im Blut wieder wie im Ruhezustand davor. Die Entzündungsreaktion wurde wieder herunterreguliert; im Organismus wird Entwarnung gegeben.

Anders sieht es in der Muskulatur aus, in der noch auf Hochtouren gearbeitet wird. Neutrophile und Monozyten – das sind Vorläufer von „Fresszellen“ – wandern in die durch das Laufen moderat geschädigte Muskulatur ein und übernehmen dort Reparaturaufgaben. Sie kommunizieren mit den Muskelstammzellen und tragen dadurch zur Neubildung von Muskelmaterial bei. Mindestens 96 Stunden nach einer Ausdauerbelastung sind im Muskelgewebe bestimmte Gene aktiv, die auf eine Kommunikation mit Immunzellen schließen lassen sowie die Blutgefäßbildung in der Muskulatur und die Neubildung von Bindegewebe beeinflussen. Das bedeutet also: Die Regenerationsphase der Muskulatur nach einem Ausdauersport dauert zumindest vier Tage.

Neubauer denkt schon wieder weiter. Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Wiener Forschungsplattform Active Ageing möchte er herausfinden, ob und worin sich jüngere und ältere Menschen in der Regeneration ihrer Skelettmuskulatur unterscheiden und welche Rolle die Immunzellen dabei spielen.

Regeneration

Im Körper tritt bereits bei geringer sportlicher Betätigung eine interessante Wechselwirkung auf: Schäden im Muskelgewebe werden von Immunzellen umgehend repariert. Das trägt zum raschen Regenerationsverlauf nach Ausdauerbelastung bei. Das fand Ernährungswissenschaftler Oliver Neubauer (Uni Wien) gemeinsam mit australischen Kollegen heraus.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 23.02.2014)

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