Die Muskel-Apotheke des Körpers

Es gibt einen guten Grund, auch in der kalten Jahreszeit das Sportprogramm nicht allzu sehr schleifen zu lassen. Die Muskeln verbrennen nicht nur Kalorien, sie wirken auch als riesiges Sekretionsorgan. Ihre Botenstoffe, die Myokine, bilden eine ganze Familie von Substanzen, die zu den Zytokinen gehören. Sie leisten einen Beitrag dazu, dass körperliche Bewegung so gesund ist. Bei den Myokinen handelt es sich um Proteine und Peptide, die Signale zwischen Zellen übertragen und parakrine, endokrine und autokrine Effekte haben.

Über Myokine kommunizieren Muskeln mit anderen Organen wie Gehirn, Fettgewebe, Knochen, Leber, Darm, Bauchspeicheldrüse, Gefäße und Haut und können dort Stoffwechselveränderungen auslösen. Sie beeinflussen auf diese Weise unter anderem das Immunsystem, die Kognition, den Lipid- und Glucosestoffwechsel, die Knochenbildung und die Funktion von Endothelzellen.

Mehrere Hundert verschiedene Myokine wurden bereits identifiziert. Die dänische Medizinerin Professor Dr. Bente Klarlund Pedersen von der Universität Kopenhagen gilt als Entdeckerin dieser Stoffe und hat ihnen auch ihren Namen gegeben. Anfang der 2000er-Jahre fand sie heraus, dass sich durch Sport bestimmte Stoffe wie Interleukin 6 (IL-6) im Körper anreichern. Verantwortlich für den Anstieg sind Vorgänge in der Skelettmuskulatur.

IL-6 gilt als Prototyp der Myokine. Da die Muskeln den Botenstoff produzieren, wenn sie in Bewegung sind, identifizierten Pedersen und Kollegen das Zytokin als den sogenannten Sportfaktor (Exercise Factor), nach dem man zuvor schon gesucht hatte (DOI: 10.1152/japplphysiol.00080.2007). Beispiele für weitere Myokine sind die Zytokine IL-5, IL-7, IL-8 und IL-15, der aus dem Gehirn stammende neutrophische Wachstumsfaktor (Brain-Derived Neurotropic Factor, BDNF) sowie Proteine wie Myostatin und Irisin (DOI: 10.1007/s11914-014-0209-0).

Zu einigen Myokinen liegen genauere Erkenntnisse vor. So weiß man von IL-6, dass es auch direkt in den Muskeln wirkt und dort das Muskelwachstum und die Myogenese stimuliert. Proinflammatorisch kann das Myokin die Prostaglandin-E2-Synthese fördern. Anhaltende unterschwellige Entzündungszustände, die etwa mit Typ-2-Diabetes oder kardiovaskulären Erkrankungen einhergehen können, sowie einige Krebsarten sind mit IL-6-Spiegeln verbunden, die über einen längeren Zeitraum pathologisch erhöht sind. Dann kann IL-6 auch mit Muskelschwund verbunden sein und Atrophie fördern.

Steigen die IL-6-Spiegel jedoch aktivitätsinduziert kurzzeitig an, setzt das antiinflammatorische Prozesse in Gang, die die Insulinsensitivität verbessern. Regelmäßige Bewegung und die daraus resultierende Erhöhung der Konzentrationen von Myokinen wie IL-6 könnten daher möglicherweise vor Diabetes schützen sowie vor Krankheiten, die mit chronischen systemischen Entzündungen einhergehen (DOI: 10.1111/febs.12338).

Große Mengen von IL-15 werden in der Skelettmuskulatur und in der Plazenta produziert. Das Myokin ist an Immunreaktionen beteiligt, zum Beispiel an der Differenzierung natürlicher Killerzellen (DOI: 10.20407/fmj.2022-020). Hohe IL-15-Dosen können zu Stoffwechselanpassungen wie einer verbesserten Insulinsensitivität und Fettsäureoxidation führen. Das könnte Fettleibigkeit und Insulinresistenz vorbeugen (DOI: 10.1139/apnm-2018-0022).

Die Effekte von Irisin, das auch als Sporthormon bezeichnet wird, sind besonders gut untersucht. Der Name der Substanz leitet sich von Iris ab, der griechischen Göttin des Regenbogens. Die Ausschüttung von Irisin könnte erklären, warum körperliche Bewegung positive Auswirkungen auf die Symptome der Parkinson-Krankheit hat. Denn der Botenstoff verhindert Untersuchungen zufolge, dass pathologisches α-Synuclein gebildet wird, und wirkt dadurch der Neurodegeneration bei Parkinson entgegen. (DOI: 10.1073/pnas.2204835119).

Möglicherweise kann Irisin außerdem beim Abnehmen helfen, da es weiße Fettzellen in braune umwandeln kann. Braunes Fettgewebe speichert kaum Energie, sondern erhält die Körpertemperatur unter Kältebedingungen aufrecht. Dazu verbrennen die in diesem Fettgewebe reichlich enthaltenen Mitochondrien Energie. Ein hoher Anteil an braunem Fettgewebe senkt das Risiko für Übergewicht, Diabetes und Herzkreislauferkrankungen. Irisin soll außerdem den Zucker- und Fettstoffwechsel sowie die Durchblutung des Herzens verbessern und vor Alzheimer schützen.

Das Myokin BDNF ist ebenfalls interessant, wenn es um die Entwicklung von neuen Arzneimitteln gegen neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson geht. Es sorgt dafür, dass Nervenzellen heranreifen, sich weiterentwickeln und neu bilden.

Einige Forschende setzen große Hoffnungen in die Muskelbotenstoffe. Sie können sich vorstellen, damit einmal bislang schwer therapiebare Krankheiten besser behandeln zu können. Von den positiven Wirkungen der Myokine profitieren Menschen bislang allerdings nur kurzfristig, da sie von der vorübergehenden Produktion bei sportlicher Aktivität abhängig sind.

Aus Myokinen eine Art Sport-Arznei zu entwickeln, ist aus verschiedenen Gründen schwierig. So werden Eiweiße bei oraler Einnahme im Körper rasch abgebaut. BDNF überwindet nicht die Blut-Hirn-Schranke und gelangt somit nicht zu seinem Wirkort im Gehirn. Bei IL-6 ist die Dosierung unklar, da zu große Mengen inflammatorisch wirken und somit unerwünschte Effekte hervorrufen. Es muss auch besser erforscht werden, wie die einzelnen Myokine zusammenwirken und welcher Myokin-Cocktail jeweils am besten geeignet ist.