Stich ins Fleisch

Stefan Löffler | aus HEUREKA 1/04 vom 07.07.2004

Während die Muskelforschung am Menschen in einigen Ländern bis heute verpönt ist, ergründet ihr Pionier, der mittlerweile 68-jährige Bengt Saltin, mit seinen Mitarbeitern am Muskelforschungszentrum in Kopenhagen die physiologischen Grundlagen unserer Kraft und Ausdauer.

Verglichen mit der Gewebeentnahme, wie sie zur Klärung eines Krebsverdachts praktiziert wird, ist eine Muskelbiopsie ein Klacks. Für die Auswertungen, die Jesper Andersen und seine Kollegen am Kopenhagener Muskelforschungszentrum (CMRC) vornehmen, genügt es, mit der Nadel einige Milligramm Fasern herauszubefördern. Zumindest am Oberschenkel könne man eine Biopsie notfalls auch an sich selbst vornehmen, findet Andersen: "Dort sind relativ wenige Blutgefäße, der Einstich heilt problemlos, und man kommt leicht heran."

Andernorts herrschen dagegen immer noch Vorbehalte gegenüber Muskelbiopsien zu Forschungszwecken. Vor allem in Nordamerika, aber auch in Deutschland scheitern einschlägige Vorhaben oft an den Ethikkomitees. Auch in Innsbruck ist vor zehn Jahren heftig darüber gestritten worden, ob man gesunden Freiwilligen die Entnahme von Muskelfasern zumuten dürfe, berichtet der Physiologe Erich Gnaiger. Dass er damals die Zustimmung erhielt, verdankte er einem erfahrenen Partner: Bengt Saltin, der Gründungsdirektor des CMRC, war in die Innsbrucker Pilotstudie eingebunden.

Saltin hat die Muskelbiopsie praktisch erfunden, und zwar vor mehr als vier Jahrzehnten am Karolingska Institut in Stockholm. Bis dahin basierte die Muskelforschung quasi ausschließlich auf Tierversuchen. "In Skandinavien haben invasive medizinische Experimente eine lange Tradition", erzählt der mittlerweile 68-Jährige. Wenn er in den Sechzigerjahren im Ausland Vorträge hielt, demonstrierte er die Muskelbiopsie immer wieder an sich selbst. Auch einige seiner ersten Veröffentlichungen basieren auf seinen persönlichen Proben.

Kaum hatte Saltin damals sein erstes Manuskript zu diesem Thema in die Druckerei gebracht, sei ein Anruf aus der DDR-Botschaft gekommen: ob man einige Sportärzte vorbeischicken könne. Der Aufsatz lag noch nicht gedruckt vor, wie Saltin betont, als einige Tage später die führenden Köpfe der Leipziger Sporthochschule in seinem Labor standen. Die Ostdeutschen ließen sich alles zeigen und erklären. Saltins naive Hoffnung auf eine spätere Gegeneinladung oder darauf, zumindest einmal eine Veröffentlichung der Kollegen zu lesen, hat sich nie erfüllt.

Bis in die Siebzigerjahre behielt er praktisch ein Monopol auf die veröffentlichte Muskelforschung am Menschen. 1973 nahm er den Ruf nach Kopenhagen an. Die gute Forschungsbilanz seiner Gruppe wurde 1994 mit Geldern zur Gründung eines Exzellenzzentrums geadelt. Wobei der Begriff Zentrum nicht wörtlich zu nehmen ist. Die Arbeitsgruppen sind über vier Standorte in Kopenhagen verteilt. Und damit auch da kein Missverständnis entsteht: Sport spiele eine untergeordnete Rolle, erklärt Saltin: "Zu 95 Prozent steht unsere Forschung im Dienste der Medizin. Wir benutzen auch nicht den Begriff Sport, sondern sprechen von Muskelkontraktion oder regelmäßiger Bewegung."

Freilich sind es die Arbeiten über die Muskulatur von Sportlern, durch die das CMRC bekannt geworden ist. In den auf minus 78 Grad gekühlten Eisschränken des Zentrums lagern Muskelfasern vieler dänischer und einiger weltbekannter Athleten. Saltin und seine Mitarbeiter sind bis ins kenianische Hochland, die Heimat vieler hervorragender Langstreckenläufer, gereist, um ihre Proben zu nehmen.

Sein denkwürdigstes Forschungsprojekt führte ihn in den Achtzigerjahren in die Vereinigten Arabischen Emirate. Inmitten der Wüste hatten die Scheichs aus Leidenschaft für Kamelrennen in einer Oase ein Institut für Kamelforschung eingerichtet. Es war bereits bekannt, dass Kamele Energie besser umsetzen als andere Säugetiere, etwa um ein Drittel effizienter als Pferde, wie Saltin schätzt. Er sollte die Begründung dafür liefern. Biopsien von Kamelen zeigten, dass sie eine besondere Muskelstruktur aufweisen. Die Herrscher der Wüste waren zufrieden, und Saltin brachte reichlich Geld für neue Projekte mit nach Kopenhagen.

Dieses Frühjahr kam es einmal mehr zu einer Zusammenarbeit zwischen dem CMRC und der Universität Innsbruck: 16 dänische Freiwillige zogen 42 Tage lang durch Grönland bei Durchschnittstemperaturen von minus dreißig Grad und wurden immer wieder untersucht. Im Vorfeld sei wieder einmal debattiert worden, ob Biopsien des Oberschenkels ausreichten oder ob auch den Oberarmen Fasern entnommen werden sollten, berichtet Erich Gnaiger, der zu den Skeptikern gehörte. Im Nachhinein ist er froh, dass sich die dänischen Kollegen durchgesetzt haben: So wurde festgestellt, dass sich die Dänen unter den extremen Bedingungen der Muskelstruktur der Inuit annäherten, deren Oberarme relativ mehr langsame Muskeln aufweisen. Ergebnisse sollen die noch laufenden Auswertungen aber vor allem für die Diabetesforschung bringen. Während körperlich aktive Inuit trotz ihrer einseitig aus Fisch und Fleisch bestehenden Ernährung kerngesund sind, entwickelt nämlich jeder Zweite von ihnen, sobald er sich zur Ruhe setzt, Altersdiabetes.

Die menschliche Muskulatur ist ausgesprochen formbar. Krafttraining kann die Masse einiger Muskeln verdoppeln oder sogar verdreifachen. Umgekehrt können Muskeln bei Bewegungsmangel binnen weniger Wochen um ein Fünftel schrumpfen. Muskelfasern sind zwar höchstens einen Zehntelmillimeter breit, aber bis zu dreißig Zentimeter lang. Man unterscheidet zwischen schnellen und langsamen Muskeln, weil sich der erste Typ zehnmal so schnell zusammenzieht wie der zweite.

Schnelle Muskeln sorgen für Kraft, langsame Muskeln für Ausdauer. Weil langsame Muskeln vor allem auf die Aufnahme von Sauerstoff angewiesen sind, wird auch von aeroben Muskeln und aerobem Training gesprochen. Die Vorstellung von zwei unterschiedlichen Muskelarten lässt sich weit zurückverfolgen: Um ihre Ausdauer zu stärken, wurde schon in der Antike Soldaten befohlen, Tiere mit hellem Fleisch zu jagen und rotes Fleisch zu meiden.

Die meisten Menschen haben etwa gleich viele schnelle wie langsame Muskeln, doch es gibt auch extreme Veranlagungen. Jesper Andersen berichtet von Langstreckenläufern, die zu mehr als neunzig Prozent langsame Muskeln haben. Bei manchen Sprintern und Weitspringern sind dagegen achtzig Prozent der Muskelmasse dem schnellen Typ zugeordnet. "Ob jemand das Zeug zum Marathon oder aber zum Sprint hat, ist angeboren", sagt Andersen. Australische Wissenschaftler haben voriges Jahr ein Gen identifiziert, das die Bildung des am Wachstum schneller Muskeln beteiligten Proteins Actinin regelt.

Kürzlich ist im "New England Journal of Medicine" der Fall eines mittlerweile vierjährigen Berliner Buben publik geworden, der bereits sehr muskulös auf die Welt kam. Dank einer genetischen Abweichung produziert sein Körper nahezu kein Myosatin, ein Protein, das bei anderen Menschen das Muskelwachstum hemmt. Andersen hält dennoch wenig von einem Gentest oder einer Muskelbiopsie im Kindesalter, um sportliche Talente zu suchen: "Man würde bestenfalls bestätigen, was ein guter Trainer schon am Körperbau und an den Bewegungen erkennt." Und für die meisten Sportarten, die schließlich zwischen den Extremen Kraft und Ausdauer liegen, fehle die Aussagekraft.

Überhaupt liefere die Muskelforschung selten eine Einsicht, die sich im Spitzensport anwenden lasse, sondern meist die wissenschaftliche Begründung, warum etwas bereits Praktiziertes funktioniert. Schon vor mehr als dreißig Jahren fiel auf, dass US-Leichtathleten, die den Sommer in Europa verbrachten und zwischen den Wettkämpfen lieber ausruhten als trainierten, erfolgreicher waren. Mittlerweile weiß man, dass sie einen Überschießeffekt nutzten. Wenn man seine schnellen Muskeln über Monate intensiv trainiert und dann damit aufhört, kehrt die Bildung des Proteins Myosin IIx im Körper nicht auf das frühere Niveau zurück, sondern nimmt zunächst weiter zu.

Neben der Forschung ist Jesper Andersen auch direkt dem Spitzensport verbunden. Früher trainierte er die besten dänischen Sprinter. Seit vier Jahren steht er als Fitnesscoach beim FC Kopenhagen, dem führenden Fußballverein Dänemarks, unter Vertrag. "Die große Mehrheit der Fußballer könnte von etwas mehr Muskelmasse profitieren", sagt Andersen und fügt rasch hinzu, um Missverständnisse zu vermeiden: "Dafür sind sie als Profis gewöhnt zu befolgen, was man ihnen sagt." Amateure zieren sich vor dem Kraftraum oder haben schlicht keine Lust. Andersen weiß, wovon er spricht, denn er hat auch noch ehrenamtlich die Betreuung des dänischen Kanu-Nationalteams übernommen: "Da herrschte die Mentalität, Training sei nur, wenn man auf dem Wasser ist."

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