Sport verändert DNA schon nach kurzer Zeit

Sebastian

Bereits ein kurzes Sporttraining verändert die DNA und steigert die Leistungsfähigkeit

07.03.2012

Bereits ein kurzes Sporttraining löst beim Menschen Genblockaden in den Zellen der Muskeln. Das fand ein internationales Forscherteam der dänischen Universität Kopenhagen und des schwedischen Karolinska-Institut in einer gemeinsamen Studie heraus. Zwar besteht der Effekt nicht dauerhaft, aber es könne erklärt werden, warum kontinuierlich betriebener Sport das Erkrankungsrisiko von Diabetes, Herz- und Kreislauferkrankungen sowie anderen schwerwiegenden Erkrankungen deutlich reduziert.

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Schon ein erstmals durchgeführtes Training kann unmittelbar die DNA positiv beeinflussen. Durch die Bewegungseinheit werden nicht die genetischen Informationen verändert, sondern spezielle Schalter-Moleküle entfernt, die Gene ansonsten für den Aufbau der Muskeln stilllegen. Mit anderen Worten: Die intensiven Bewegungseinheiten lösen Blockade-Anlagerungen an der DNA in den Muskelzellen. So können mehr Geninformationen abgescannt werden als es zuvor der Fall war. Das belegt eine Studienarbeit mit 14 männlichen und weiblichen Probanden eines internationalen Forscherkonsortiums. „Dieser Effekt besteht nicht dauerhaft“, schreiben die Forscher in dem wissenschaftlichen Fachjournal "Cell Metabolism“, allerdings könne nun erklärt werden, warum regelmäßig betriebener Sport vor Herzkrankheiten, Kreislaufschwächen und Diabetes schütze. Wird Sport kontinuierlich und langsam steigernd durchgeführt, wird eine körperliche Fitness hergestellt.

Vor- Nachher Effekt nachweisbar durch Muskelproben
An der Studie haben 14 nicht-trainierte Frauen und Männer teilgenommen. Alle Teilnehmer sollten zunächst auf einem Fitnessgerät sich sportlich betätigen, bis sie rund 400 Kalorien verbraucht hatten. Vor Beginn und am Ende der Trainingseinheit entnahmen die Wissenschaftler mittels einer Biopsie minimale Gewebeproben aus den beanspruchten Muskeln. Im Labor untersuchten sie mit Hilfe gentechnischer Methoden nunmehr die DNA der Zellen. So konnte ein „Vor- und Nachher Effekt“ ermittelt werden.

Welche Gene des Erbguts in den Zellen aktiviert ist, hängt zum Beispiel davon ab, wo sich an der DNA die blockierenden Anhänge befinden. Die winzig kleinen Kohlenwasserstoffgruppen blockieren dem Zellsystem den Weg und behindern somit, dass die Gene vollständig ausgelesen werden. Vor der Studie nahmen die Forscher noch an, dass die Anhänge verhältnismäßig stabil sind und wenn dann nur durch Umweltbelastungen kurzfristig verändert werden. „Laut unserer Ergebnisse sind aber die Muster im Genom weitaus veränderlicher als bislang angenommen“, erklärte Romain Barrés von der Uni Kopenhagen. Schon ein kurzer Zeitabschnitt intensiver Muskelbelastung reiche aber anscheinend aus, um viele Genblockaden zu lösen.

Vor- Nachher Effekt nachweisbar durch Muskelproben
An der Studie haben 14 nicht-trainierte Frauen und Männer teilgenommen. Alle Teilnehmer sollten zunächst auf einem Fitnessgerät sich sportlich betätigen, bis sie rund 400 Kalorien verbraucht hatten. Vor Beginn und am Ende der Trainingseinheit entnahmen die Wissenschaftler mittels einer Biopsie minimale Gewebeproben aus den beanspruchten Muskeln. Im Labor untersuchten sie mit Hilfe gentechnischer Methoden nunmehr die DNA der Zellen. So konnte ein „Vor- und Nachher Effekt“ ermittelt werden.

Welche Gene des Erbguts in den Zellen aktiviert ist, hängt zum Beispiel davon ab, wo sich an der DNA die blockierenden Anhänge befinden. Die winzig kleinen Kohlenwasserstoffgruppen blockieren dem Zellsystem den Weg und behindern somit, dass die Gene vollständig ausgelesen werden. Vor der Studie nahmen die Forscher noch an, dass die Anhänge verhältnismäßig stabil sind und wenn dann nur durch Umweltbelastungen kurzfristig verändert werden. „Laut unserer Ergebnisse sind aber die Muster im Genom weitaus veränderlicher als bislang angenommen“, erklärte Romain Barrés von der Uni Kopenhagen. Schon ein kurzer Zeitabschnitt intensiver Muskelbelastung reiche aber anscheinend aus, um viele Genblockaden zu lösen.

Erste Effekte bereits kurz nach dem Sport
Das Ende der Blockade und damit die Reaktion der DNA auf die sportliche Betätigung passiert laut Ergebnisse recht schnell. Bereits im Labor nach der ersten Biopsie konnten die Forscher in den Proben das Auflösen einiger DNA Anhänge entdecken. Drei Stunden nach Ende des Trainings waren in der nächsten Muskelzellprobe weitere Anhänge verschwunden. Die Beobachtung zeigt, dass „sich unsere Muskeln an das anpassen, was wir gerade unternehmen. Das Aufheben der Blockaden ist eines davon“, sagt Studienleiterin Juleen Zierath vom schwedischen Karolinska Institutet in Stockholm. Die stattfindenen Veränderungen der DNA in den Zellen der Muskeln sind der erste Schritt einer genetischen Neuprogrammierung, damit die Muskeln den Anforderungen standhalten und damit stärker werden. In erster Linie werden Anhänge bei den Sporteinheiten entfernt, die zuvor Stoffwechselgene blockierten.

Ähnliches Ergebnis bei Gabe von Koffein
Ein ähnliches Ergebnis haben die Wissenschaftler entdeckt, als sie isolierte Muskelzellen in der Laborschale mit Koffein kontaminierten. "Offenbar imitiert das anregend wirkende Koffein den Effekt der bei Sport typischen Muskelkontraktionen", so die Vermutung der Forscher. Der Effekt ist nicht gleichbedeutend damit, dass Menschen einfach nur Kaffee trinken müssen, statt die Muskeln zu trainieren. Ohne Sport kann dieser Positiveffekt nicht gänzlich hergestellt werden.

Die Studie zeigte, dass die menschlichen Genome viel dynamischer konstruiert sind, als bislang angenommen. Die veränderten Bedingungen, den ein Mensch während des Sporttrainings unterliegt, führt zu einer besseren Versorgung der Muskeln und zu einer gesteigerten Leistungsfähigkeit und „das kommt der Gesundheit zugute“. So resümieren die Forscher: „Bewegung ist Medizin und scheinbar kann sie unser Genom auf körperliche Fitness sehr schnell umprogrammieren“. (sb)