Slow twitch und fast twitch

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Wissenschaftler an der Universität Kopenhagen haben sich mit einer neuen Methode die unterschiedlichen Reaktionen auf Training durch schnell (fast twitch) und langsam (slow twitch) zuckenden Muskelfasern angesehen. Sie haben das mit einer umfassenden Proteinanalyse von gefriergetrockneten Muskelproben bewerkstelligt – das wiederum öffnet die Tür zu neuen Analysen und eventuell auch für einen potentiellen Einsatz zielgerichteter Medikamente.

Zunächst: was sind slow twitch und fast twitch Fasern? In der Regel verfügt jeder Mensch über 656 Muskeln (variiert ein bisschen), die sich wiederum aus tausenden dünnen Fasern zusammensetzen, die in Faserbündeln geordnet sind und an den Enden an Sehnen und Knochen anheften. 3 Typen an Muskelfasern sind zu unterscheiden:
* slow twitch – langsam zuckenden Fasern, oder auch Typ-1 Fasern, oder rote Muskelfasern. Sie kontrahieren „langsam“ (relativ gesehen), sind dabei ziemlich ermüdungsresistent und arbeiten über den aeroben Stoffwechsel.
* fast twitch – schnell zuckende Fasern, oder auch Typ-2 Fasern, oder weiße Muskelfasern. Das sind die „Sprinterfasern“, die kurzfristig hohe Kraftleistung liefern können, sie arbeiten anaerob.
* intermediäre – eine Mischform aus slow und fast twitch.

„Zum Sprinter ist man geboren“, lautet eine alte Weisheit, die sich aus der Verteilung der Muskelfasern speist. Wer viele rote Muskelfasern hat (gekennzeichnet durch viel roten Blutfarbstoff zum Sauerstofftransport) ist im Ausdauerbereich zuhause. Wer von Mutter Natur viele weiße Muskelfasern bekam, wird eher Sprinterkönig werden. Die Umwandlung von fast auf slow twitch funktioniert übrigens einfacher, was der Grund ist, warum Schnellkraftsportler das Ausdauertraining streichen sollten. Sprinttraining für Marathonläufer wird hingegen kaum eine Umwandlung von „rot“ auf „weiß“ bringen. Die meisten Athleten werden sich allerdings in der Mitte der beiden Extreme befinden und eine ziemlich ausgeglichene Anzahl von rot vs. weiß aufweisen.

Training verändert auf jeden Fall die molekulare Situation auf Ebene der Muskeln, wobei noch nicht gut verstanden ist, wie diese Veränderungen die metabolische Gesundheit verbessern.

Um den Wissensstand zu verbessern, extrahierten Wissenschaftler der Universität Kopenhagen aus gefriergetrockneten Proben, die vor und nach 12 Wochen Radtraining entnommen wurden, slow und fast twitch Fasern. Die extrahierten Fasertypen wurden danach mit hochauflösender, auf Massenspektrometrie basierender Proteomik analysiert, mit der die Wissenschaftler Tausende Proteine gleichzeitig messen können. Mehr als 4,000 Proteine wurden identifiziert, und die Veränderung der Expression von hunderten Proteinen in beiden Fasertypen durch (nach!) Training beobachtet.

Diese Vorgehensweise ist insofern auch interessant, als verschiedene Muskelkrankheiten spezifisch Fasertypen positiv oder negativ beeinflussen und bislang Muskelfasern aus frisch gewonnenen Biopsien verwendet wurden. Mit dem Ansatz der Analyse gefriergetrockneter Proben werden hier neue Möglichkeiten eröffnet, denn ganze Muskelbiopsien sind komplex, und schwierig zu analysieren und richtig zu interpretieren.

Mit der vorgestellten Methode ist ein erster Schritt in Richtung Identifizierung von Skelettmuskelproteinen getan, die spezifisch für fast twitch Fasern sind, was in weiterer Folge die gezielte Verabreichung von Medikamenten für diesen Typ ermöglichen könnte. Damit könnten Nebenwirkungen auf das Herz vermieden werden, das aus spezialisierten Fasern besteht, die ähnlich den slow twitch Fasern sind.

 

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