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"Übung-in-einer-Pille" tritt mit neuer Studie näher
Es versteht sich von selbst, dass körperliche Aktivität entscheidend ist, wenn es um die Verbesserung und Erhaltung der Gesundheit geht. Für Menschen mit eingeschränkter Mobilität ist es jedoch keine leichte Aufgabe, regelmäßig Sport zu treiben. Eine neue Studie könnte uns der Lösung einen Schritt näher gebracht haben: "Übung in einer Pille".
Forscher sagen, dass es möglich sein könnte, die Reaktion des Körpers auf Bewegung mit einem Medikament zu simulieren.
Forscher vom Salk-Institut für biologische Studien in La Jolla, CA, haben eine chemische Verbindung entdeckt, die ein Gen aktivieren kann, das normalerweise durch Laufen stimuliert wird.
Durch die Aktivierung dieses Gens - genannt PPAR-Delta (PPARD) - bei sitzenden Mäusen konnten die Forscher die wohltuenden Wirkungen von aerobem Training, wie erhöhte Ausdauer und Fettverbrennung, nachahmen.
Senior Autor Ronald Evans vom Genexpressionslabor in Salk und das Howard Hughes Medical Institute in Chevy Chase, MD, und Kollegen sagen, dass ihre Ergebnisse die Möglichkeit von "Übung in einer Pille" - also einer Droge - fördern kann die Vorteile von Übung simulieren.
Evans und Kollegen berichteten kürzlich über ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Zellstoffwechsel.
Aktuelle Richtlinien empfehlen, dass Erwachsene mindestens 150 Minuten aerobischer Aktivität mit moderater Intensität oder 75 Minuten aerobischer Aktivität mit hoher Intensität pro Woche trainieren, um die allgemeine Gesundheit und Fitness zu verbessern.
Laut den Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention (CDC) erfüllen jedoch nur 49 Prozent der Erwachsenen in den Vereinigten Staaten diese Empfehlungen.
Während ein Großteil dieses Versagens möglicherweise auf mangelnde Motivation zurückzuführen ist, sind die Übungsempfehlungen für einige Personen - wie ältere Erwachsene oder Personen mit Mobilitätsproblemen - einfach unerreichbar.
Die neue Studie beleuchtet jedoch die physiologischen Mechanismen, die den Vorteilen der aeroben Aktivität zugrunde liegen, und legt nahe, dass diese aktiviert werden können, ohne dass sie tatsächlich trainieren müssen.
Ausdauertraining mit einer chemischen Verbindung
In früheren Untersuchungen fanden Evans und Kollegen heraus, dass das Gen PPARD eine Rolle bei der Reaktion des Körpers auf aerobes Training spielt.
Das Team fand heraus, dass Mäuse, die ein dauerhaft aktiviertes PPARD-Gen hatten, längere Distanzen zurücklegten und eine erhöhte aerobe Ausdauer zeigten - das heißt, die Fähigkeit, aerobe Aktivität für längere Zeit aufrechtzuerhalten, bevor sie erschöpft war. Die Nagetiere zeigten auch Resistenz gegen Gewichtszunahme sowie eine höhere Reaktion auf Insulin, die beide Indikatoren für körperliche Fitness sind.
Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass eine chemische Verbindung namens GW1516 (GW) PPARD in normalen Mäusen aktiviert.
Während die Verbindung, die den Nagetieren über einen Zeitraum von 4 Wochen verabreicht wurde, die Gewichtsretention und Insulinreaktionsfähigkeit simulierte, die bei Mäusen mit einem permanent aktivierten PPARD-Gen beobachtet wurde, erhöhte sie nicht die Ausdauer.
Für die neue Studie wollten Evans und sein Team untersuchen, ob höhere Dosen von GW, die über einen längeren Zeitraum verabreicht werden, die aerobe Ausdauer und körperliche Fitness verbessern könnten.
Aerobic Ausdauer stieg um 70 Prozent mit GW
Die Forscher gaben 8 Wochen lang eine erhöhte Dosis von GW an sitzende Mäuse und unterzogen sie einem Laufbandtest. Ihre aerobe Ausdauer wurde mit derjenigen von sitzenden Mäusen verglichen, die die Verbindung nicht erhielten (die Kontrollen).
Die Forscher fanden heraus, dass Mäuse, die GW erhielten, etwa 70 Prozent länger als die Kontrollen trainieren konnten, bevor sie erschöpft waren, bei 270 Minuten gegenüber 160 Minuten.
Das Team fand heraus, dass beide Gruppen erschöpft waren, als ihr Blutzuckerspiegel auf etwa 70 Milligramm pro Deziliter sank. Neben der Annahme, dass niedrige Blutzuckerspiegel eine Rolle bei belastungsbedingter Erschöpfung spielen, legen diese Ergebnisse nahe, dass GW vor einem solchen Effekt schützen könnte.
Anschließend untersuchten die Forscher die Genexpression in den Muskeln von Mäusen als Antwort auf GW.
Sie fanden heraus, dass die Verbindung die Expression in 975 Genen entweder verstärkte oder unterdrückte. Gene, die einen Anstieg der Expression zeigten, schlossen solche ein, die mit dem Abbau und der Fettverbrennung in Zusammenhang standen.
Die Ergebnisse erklären, warum einige Athleten "die Wand schlagen"
Das Team war überrascht, dass Gene, die in Reaktion auf GW unterdrückt wurden, auch solche enthielten, die mit dem Abbau von Kohlenhydraten für Energie in Verbindung stehen.
Den Forschern zufolge deutet dies darauf hin, dass der PPARD-Weg verhindert, dass Zucker während der körperlichen Aktivität eine Energiequelle im Muskel ist, möglicherweise um Zucker für das Gehirn zu sichern.
Die Forscher erklären, dass das Verbrennen von Zucker ein schnellerer Prozess als Fettverbrennung ist, so dass der Körper dazu neigt, Glukose als primäre Energiequelle zu verwenden. Während körperlicher Aktivität muss der Körper jedoch etwas Glukose erhalten, um die Funktion des Gehirns zu erhalten.
Die neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass der PPARD-Weg diesen Prozess unterstützt, und er hilft zu erklären, warum einige Sportler "an die Wand schlagen" - ihr Gehirn erhält nicht genug Glukose.
"Diese Studie legt nahe, dass das Verbrennen von Fett weniger ein Ausdauerfaktor ist als ein Kompensationsmechanismus, um Glukose zu schonen", sagt Co-Senior-Autor Michael Downes vom Genexpressionslabor in Salk. "PPARD unterdrückt alle Punkte, die am Zuckerstoffwechsel im Muskel beteiligt sind, so dass Glukose zum Gehirn umgeleitet werden kann, wodurch die Gehirnfunktion erhalten bleibt."
Die Früchte des Trainings "ohne körperliche Anstrengung" ernten
Während weitere Studien erforderlich sind, um die Sicherheit und Wirksamkeit der PPARD-Aktivierung beim Menschen zu bestimmen, glauben die Forscher, dass ihre Ergebnisse den Weg für Medikamente ebnen könnten, die die Auswirkungen körperlicher Aktivität nachahmen können.
"Übung aktiviert PPARD, aber wir zeigen, dass Sie das gleiche ohne mechanisches Training machen können. Es bedeutet, dass Sie die Ausdauer auf das Niveau eines Trainierenden verbessern können, ohne die ganze körperliche Anstrengung."
Erstautor Weiwei Fan, Genexpressionslabor, Salk Institute
Die Forscher sind sich bewusst, dass ihre Ergebnisse von Sportlern genutzt werden können, die ihre aerobe Ausdauer verbessern wollen, aber sie sagen, dass sie auch für Personen, die nicht trainieren können, Vorteile bringen und ihr Risiko für chronische Krankheiten reduzieren .
"Bewegung ist wertvoll für viele verschiedene Probleme", sagt Evans. "Mit dieser Forschung können Sie beginnen darüber nachzudenken, wie eine Therapie, die die Vorteile der Fitness verleiht, Menschen helfen könnte, gesundheitliche Vorteile zu erlangen. Das größere Potenzial ist im Wesentlichen unbegrenzt."
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