17. Okt 2021

Gesundes Mikrobiom: Notwendig für den Muskelaufbau

  • Studien haben gezeigt, dass das Darmmikrobiom eine Rolle bei der Regulierung von Muskelmasse und Funktion spielen.
  • Eine neue Studie an Mäusen zeigt, dass ein gestörtes Darmmikrobiom das normale Muskelwachstum beeinträchtigen kann.
  • Zu diesem Schluss kamen Wissenschaftler, nachdem sie zwei Gruppen von Mäusen miteinander verglichen hatten, von denen eine kontinuierlich Antibiotika erhielt.
  • Die Muskeln der Mäuse, die eine antibiotische Behandlung erhielten und somit einen ungesunden Darm hatten, wuchsen nicht so stark.
  • Forscher arbeiten weltweit daran herauszufinden, welche Substanzen Darmbakterien produzieren, um das Muskelwachstum nach dem Training zu unterstützen.

Das Darmmikrobiom ist ein dynamisches Ökosystem, das aus Billionen von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroben besteht, die im Verdauungssystem leben. Es beeinflusst die allgemeine Gesundheit und normalerweise bemerken wir seine Auswirkungen nur, wenn ein Ungleichgewicht besteht. Ein gestörtes Darmmikrobiom, sei es aufgrund einer unausgewogenen Ernährung oder einer antibiotischen Behandlung, kann das Verdauungs- und Immunsystem sowie verschiedene Körperfunktionen und -prozesse beeinträchtigen. Wissenschaftler haben eine Verbindung zwischen dem Mikrobiom und körperlicher Bewegung und in jüngerer Zeit zwischen dem Mikrobiom und dem Muskelwachstum festgestellt. Um dieses Gebiet näher zu erforschen, beschlossen Prof. John McCarthy, Ph.D., außerordentlicher Professor für Physiologie an der University of Kentucky in Lexington, und seine Kollegen, eine Studie mit Mäusen durchzuführen, bei der sie Antibiotika und Gewichtsräder verwendeten. „Als Trainingsphysiologen mit besonderem Interesse daran, wie sich die Skelettmuskulatur an das Training anpasst, haben wir uns gefragt, ob das Darmmikrobiom angesichts seiner zentralen Rolle für die menschliche Gesundheit eine Rolle bei diesem Prozess spielen könnte“, sagte Prof. McCarthy gegenüber den Medien.

Ein gut gedeihendes Mikrobiom könnte größere Muskeln bedeuten

Ein gesundes Mikrobiom: Notwendig für den Muskelaufbau

Im Rahmen des Experiments analysierten die Forscher 42 weibliche Mäuse. Sie verabreichten einer Gruppe Antibiotika über das Trinkwasser und hielten die andere Gruppe keimfrei. Die Mäuse trainierten freiwillig etwa 9 Wochen lang auf Laufrädern. Anschließend maßen und verglichen die Forscher die Skelettmuskulatur beider Gruppen, zu denen auch die Muskeln der Arme und Beine gehören. Skelettmuskeln erleichtern die Bewegung, halten die Körperhaltung, stabilisieren Knochen und Gelenke und erzeugen Körperwärme. Eine Person kann die physischen Eigenschaften der Skelettmuskulatur durch Training verändern. Beide Gruppen von Mäusen liefen während der Trainingszeit ähnlich lange, und die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass die Antibiotika keinen tiefgreifenden Einfluss auf die Laufleistung hatten. Die Verwendung von Antibiotika führte auch nicht zu einer systemischen Entzündung, verringerte jedoch die Menge und Zusammensetzung des Darmmikrobioms. Die Medikamente verursachten bei Mäusen eine sogenannte „Dysbiose“, d.h. ein Ungleichgewicht in der Darmmikroflora.

Die Gruppe der Mäuse, die Antibiotika erhielten, hatte jedoch ein deutlich langsameres und weniger ausgeprägtes Muskelwachstum als Reaktion auf das Training als die keimfreie Gruppe. Dies deutet darauf hin, dass für das Muskelwachstum nach dem Training ein intaktes Mikrobiom erforderlich ist. Prof. McCarthy erklärte, dass die Tatsache, dass beide Gruppen gleich lange liefen, entscheidend sei, da die Laufleistung der Stimulus für das Wachstum der Skelettmuskulatur sei. „Wenn antibiotisch behandelte Mäuse weniger gelaufen wären als unbehandelte, wäre es schwieriger zu schlussfolgern, dass ein gesundes Darmmikrobiom erforderlich ist, damit sich die Skelettmuskulatur vollständig an das Training anpassen kann, da die Mäuse wahrscheinlich einfach weniger gelaufen sind“, sagte er. Prof. McCarthy stellte fest, dass die Dysbiose zu einer Beeinträchtigung der Fähigkeit der Skelettmuskulatur, sich an das Training anzupassen, führt. „Der Muskel wächst bei einer Maus mit einem gestörten Darmmikrobiom infolge einer Antibiotikabehandlung nicht so stark wie bei einer Maus mit einem gesunden Darmmikrobiom“, sagte er gegenüber den Medien.

Frühere Studien stützen Annahme einer Verbindung zwischen Muskel und Mikrobiom

Es gibt bereits einige Studien, die darauf hindeuten, dass das Darmmikrobiom das Muskelwachstum von Mäusen und Schweinen beeinflussen kann. Prof. McCarthy wies darauf hin, dass der Hauptautor der aktuellen Studie, Taylor Valentino, ein Ultramarathonläufer ist, der zuvor schon an Studien zur Magen-Darm-Gesundheit bei Leistungssportlern beteiligt war. „Aus sportlicher Sicht wurde festgestellt, dass Weltklasse-Läufer mehr von einer bestimmten Art von Bakterien haben, die eine zusätzliche Energiequelle zur Verfügung stellen“, sagte er. Eine Studie aus dem Jahr 2015 ergab, dass Mäuse, die kein Mikrobiom hatten, eine reduzierte Skelettmuskelmasse aufwiesen. Die Autoren der Studie kamen zu dem Schluss, dass der mikrobielle Status des Darms entscheidend für die Trainingsleistung ist.

Eine Studie aus dem Jahr 2019 bestätigte diese Ergebnisse. Mit Antibiotika behandelte Mäuse hatten ein geringeres Verhältnis von Muskelmasse zu Körpergewicht, und ihr Gastrocnemius und Quadrizeps, zwei der größten Muskeln im Bein, waren deutlich kleiner als bei Mäusen mit einem intakten Mikrobiom. Zusammengenommen legen diese Daten nahe, dass es Faktoren im Darmmikrobiom gibt, die den Aufbau von Muskelmasse fördern, sagt Michael Lustgarten, Ph.D. „Metaboliten, die von Darmbakterien produziert werden, können die Menge an vorhandener Muskelmasse beeinflussen. Eine Gruppe von Metaboliten, die dies tun, sind kurzkettige Fettsäuren, die durch die bakterielle Fermentation von Ballaststoffen produziert werden und nachweislich die Muskelmasse erhöhen“, sagt er. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass eine Erhöhung der Ballaststoffaufnahme für nur 2 Wochen das Mikrobiom einer Person erheblich verändern und die Bakterienarten, die Ballaststoffe abbauen, vermehren kann.

Punkte, die noch zu klären sind

Obwohl es noch zu früh ist, um die klinischen Auswirkungen der Studie abzuschätzen, betonte Prof. McCarthy, dass die Ergebnisse darauf hindeuten, dass „ein gesundes Darmmikrobiom dazu beiträgt, einen größeren Nutzen aus regelmäßiger Bewegung in Bezug auf die Skelettmuskulatur zu ziehen“. Die Studie wies auch einige Einschränkungen auf, die man berücksichtigen muss, wenn man die Implikationen der Ergebnisse betrachtet. „Da an der Studie Mäuse beteiligt waren, besteht immer die Sorge, dass die Ergebnisse nicht auf den Menschen übertragen werden könnten,“ sagte Prof. McCarthy.

Er wies darauf hin, dass er und seine Kollegen nur weibliche Mäuse verwendeten, weil diese bessere Läufer sind als männliche Mäuse. Daher könnten die Ergebnisse bei männlichen Mäusen unterschiedlich sein. Darüber hinaus war die Antibiotikadosis, die die Forscher verabreichten, im Vergleich zu den Dosen in früheren Studien relativ niedrig. “Obwohl beide Gruppen von Mäusen insgesamt die gleiche Strecke liefen, wissen wir nicht, ob nicht doch die Antibiotika selbst die Fähigkeit der Skelettmuskulatur, sich an das Training anzupassen, beeinträchtigt haben”, fügte er hinzu.

Gute Bakterien können bei Krebs und Alterung Verlust in Gewinn verwandeln

Die Forscher wollen nun herausfinden, welche Substanzen, die von Darmbakterien produziert werden, den Muskeln helfen, sich optimal an das Training anzupassen und dadurch die sportliche Leistung zu verbessern. „Wir versuchen derzeit herauszufinden, wie Bewegung die Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms verändert. Diese Untersuchung, zusammen mit anderen Studien an Bakterien, wird es uns ermöglichen, die vom Darmmikrobiom gebildeten Substanzen zu identifizieren, die dazu beitragen, dass die Skelettmuskulatur als Reaktion auf das Training größer wird“, sagt Prof. McCarthy. Diese Forschung könnte auch den Weg ebnen für die Behandlung von Muskelschwund, wie er zum Beispiel bei Krebs auftritt, und den Schlüssel liefern zum Alterungsprozess sowie dem Erzielen von Spitzensportergebnissen.

Altersbedingter Muskelverlust, Sarkopenie genannt, tritt auf natürliche Weise aufgrund des Verlusts von Muskelfasern und Atrophie auf. Menschen in den 80ern und 90ern können aufgrund dieser Erkrankung bis zu 50% ihrer Muskelmasse verlieren. Weitere Forschung ist erforderlich, um den konkreten Mechanismus zwischen Darmbakterien und Muskelwachstum aufzudecken, bevor die Grundlage für die Behandlung gelegt werden kann.

QUELLE: https://www.medicalnewstoday.com/articles/healthy-microbiome-necessary-for-muscle-growth-after-exercise-study-finds

 
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