Alte Athleten haben einzigartige Mitochondrien

Die Mitochondrien in den Muskeln von Hochleistungssportlern weisen eine einzigartige Proteinsignatur auf – selbst im hohen Alter. Eine neue Studie von kanadischen und US-amerikanischen Wissenschaftlern zeigt, dass ein hohes Maß an körperlicher Funktion bis ins hohe Alter erhalten werden kann. Die zu Grunde liegenden Mechanismen sind unklar. Die Proteinsignatur von alten Athleten unterscheidet sich jedoch signifikant von normalen Menschen.

Zuletzt aktualisiert am 12. August 2022 um 15:44

Bewegung hält Mitochondrien jung

Wir alle wissen, dass Bewegung gesund ist. Training hilft dem Blut, jung zu bleiben. Im Gehirn setzt Bewegung schützende Proteine frei, die Gehirnverbindungen erhalten. Zudem wirkt sich körperliche Aktivität positiv auf epigenetische Marker aus, die mit dem Altern in Zusammenhang stehen.

Jede körperliche Aktivität ist mit Muskelkontraktionen verbunden. Die Energie für die Kraftanstrengung kommt auf der Ebene der Zellen von Mitochondrien. Diese kleinen Organellen sind besonders häufig in Muskelzellen anzutreffen. Insgesamt können sie bis zu 8% des gesamten Zellvolumens ausmachen. Im Herzen entfallen 35% des gesamten Volumens auf Mitochondrien.

Hochleistungssportler haben mehr Energie

Diese Mitochondrien liefern die Energie für die Muskelbewegungen. Sie beziehen ihre Rohstoffe aus Nahrungs- und Fettspeichern, die ihnen das Blut in Form von Glukose liefert. Mit der Atmungskette wandeln sie den Blutzucker in Adenosintriphosphat (ATP) um. Diese Moleküle können Zellen als Energie verwerten.

Mit zunehmendem Alter fangen unsere Mitochondrien jedoch an, zu schwächeln. Ihre Fähigkeit, Schaden abzuwehren, lässt nach und sie fangen an, Protonen freizusetzen. Bei Hochleistungssportlern lässt sich dieser Trend jedoch nicht beobachten.

15 aktive ältere Spitzensportler untersucht

Ein Team von kanadischen und US-amerikanischen Wissenschaftlern hat für die aktuelle Studie die Mitochondrien sogenannter Meistersportler unter die Lupe genommen. Als Meistersportler gelten alle ernsthaften Athleten, die über 35 Jahre alt sind. Viele von ihnen bleiben bis ins hohe Alter hinein sportlich aktiv. Beispielsweise gibt es 100-Jährige, die noch an sportlichen Wettkämpfen teilnehmen.

Um die Mitochondrien dieser Personengruppe beurteilen zu können, untersuchten die Forscher 15 Spitzensportler zwischen 75 und 93 Jahren. Die 8 Frauen und 7 Männer nahmen nach wie vor an Sprint- oder Ausdauerveranstaltungen teil. Zum Zeitpunkt der Studie gehörten zu dieser Gruppe nicht weniger als 8 Weltrekordhalter.

Unterschiede bei 800 Proteinen

Die Wissenschaftler nahmen Muskelbiopsien aus dem Vastus lateralis im Musculus quadriceps femoris (Oberschenkelmuskel) und testeten diese auf Muskelfaserzusammensetzung, mitochondrialen DNA-Gehalt und Proteinspiegel. Dies wurde durch einen MRT-Test und eine Reihe von Tests ergänzt, um die Fitness und den allgemeinen Gesundheitszustand der Athleten zu messen.

Der Vergleich ihrer Ergebnisse mit denen von gleichaltrigen Kontrollpersonen ergab Unterschiede im Proteinspiegel bei 800 Proteinen. Etwa die Hälfte dieser unterschiedlichen Proteine stand mit den Mitochondrien in Verbindung. Beispielsweise waren sie an der Zellatmung beteiligt oder trugen zur  Erhöhung der Mitochondrienzahl bei. Die Athleten zeigten auch weniger „atmungsbeeinträchtigte“ Fasern.

Einzigartige Biologie von Spitzensportlern

Dass Athleten eine bessere Funktion der Mitochondrien ausweisen, war zu erwarten – besonders, wenn sie wie die Studienteilnehmer viele Jahrzehnte lang trainiert haben. Allerdings unterschieden sich nicht nur mitochondriale Proteine der Athleten von den Kontrollpersonen. 176 weitere Proteine werden bei Spitzensportlern anders exprimiert als bei nicht sportlich aktiven Personen.

Die Wissenschaftler betonten bei der Vorstellung der Studie: „Insbesondere von 301 einzigartigen MA+-Proteinen scheint eine Untergruppe von Proteinen – mitochondriale Translation (36 Proteine), mitochondriale Innenmembran (75 Proteine) und mitochondriale Matrixproteine ​​(65 Proteine) – nichts mit körperlicher Aktivität zu tun zu haben und kann eine einzigartige Biologie in unserer Gruppe von Meisterathleten widerspiegeln.“

Neue Behandlungen für Sarkopenie?

Vielleicht ist es also nicht nur das intensive Training, das diese Spitzensportler auszeichnet. Vererbte Gene scheinen dabei ebenfalls eine Rolle zu spielen. Unabhängig vom genetischen Profil hilft Bewegung jedoch jedem Menschen, die Mitochondrien leistungsfähig und gesund zu erhalten.

Die Untersuchung dieser einzigartigen Proteine, die sich bei den untersuchten Athleten unterscheiden, soll Gegenstand ​​weiterer Studien sein. Sie könnten Mechanismen aufdecken, die es normalen Personen ermöglichen, ein hohes Maß an körperlicher Aktivität bis spät im Leben aufrechtzuerhalten. Das Verständnis dieser Mechanismen könnte auch helfen, neue therapeutische Strategien zur Abschwächung von Sarkopenie und von funktionellem Rückgang der Muskeln mit dem Alter zu entwickeln.

Quelle:

Ceereena Ubaida-Mohien, Sally Spendiff, Alexey Lyashkov, Ruin Moaddel, Norah J MacMillan, Marie-Eve Filion, Jose A Morais, Tanja Taivassalo, Luigi Ferrucci, Russell T Hepple (2022) Unbiased proteomics, histochemistry, and mitochondrial DNA copy number reveal better mitochondrial health in muscle of high-functioning octogenarians eLife 11:e74335. https://doi.org/10.7554/eLife.74335. (https://elifesciences.org/articles/74335)

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