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Muskelimplantate erzeugen Trainingseffekt ohne Bewegung
Training ohne Bewegung: Unter die Haut verpflanzte Muskelzellen haben sich bei Mäusen zu dauerhaft kontrahierenden Geweben entwickelt. Die sogenannten Myografts verbesserten bei alten und fettleibigen Tieren unter anderem Muskelmasse, Kraft, Knochen- und Stoffwechselwerte. Noch ist der Ansatz jedoch reine präklinische Forschung und keineswegs als Ersatz für Bewegung beim Menschen belegt.
Peking (China). Bewegung trainiert nicht nur Muskeln, denn aktive Skelettmuskeln geben auch Botenstoffe in den Blutkreislauf ab, die Stoffwechsel, Entzündungsreaktionen und die Kommunikation mit anderen Organen beeinflussen. Gerade bei Gebrechlichkeit, schweren Erkrankungen oder langer Bettlägerigkeit kann regelmäßiges Training jedoch kaum möglich sein.
Forscher des Chinese PLA General Hospital um Pengbin Yin haben nun eine ungewöhnliche Alternative im Mausmodell getestet. Sie entnahmen den Tieren Muskelstammzellen, vermehrten sie im Labor und ließen sie zu Muskelzellen ausreifen, bevor sie diese unter die Haut zurückverpflanzten. Dort organisierten sich die Zellen zu gut durchblutetem Muskelgewebe, das sich ohne äußere Stimulation kontinuierlich zusammenzog. Markierte Transplantatzellen waren noch nach 81 Tagen nachweisbar.
Der entscheidende Effekt blieb nicht auf das Implantat beschränkt. Genanalysen zeigten, dass das Myograft zahlreiche als Myokine wirkende Signalstoffe stärker bildete als natürlicher Quadrizeps. Bei jungen erwachsenen Mäusen wurden zugleich die Muskelfasern in den eigenen Beinmuskeln dicker, während sich Marker für Entzündung und Fetteinlagerung in eine günstigere Richtung veränderten.
„Doch die Menschen, die Bewegung am dringendsten brauchen, sind oft ausgerechnet diejenigen, die sich nicht bewegen können“, erklärt Shyh-Chang Ng vom Institute of Zoology (IOZ) der Chinese Academy of Sciences (CAS).
Was wie ein Trainingseffekt wirkt, ist damit nicht einfach zusätzlicher Muskel an einer anderen Stelle. Die Autoren vermuten vielmehr, dass die dauernde Kontraktion das Myograft zu einer kontinuierlichen Quelle solcher Muskelsignale macht. Welche einzelnen Botenstoffe die beobachteten Organwirkungen tragen, ist durch die Versuche jedoch nicht abschließend geklärt.
Bei etwa 18 Monate alten Mäusen zeigte sich nach acht Wochen ein höherer Anteil fettfreier Körpermasse als bei Kontrolltieren, und nach 15 Wochen war auch die Knochendichte höher. Die Tiere liefen in Belastungstests weiter und zeigten eine höhere Griffkraft als Tiere ohne Myograft. In den untersuchten Parametern der Herzfunktion fand das Team dagegen keinen signifikanten Unterschied.
Bei Mäusen mit ernährungsbedingter Fettleibigkeit verschob sich die Körperzusammensetzung ebenfalls, denn nach 16 Wochen war der Anteil fettfreier Masse höher und der Fettanteil niedriger. Blutzuckerwerte lagen niedriger und der Anstieg des Gesamtcholesterins fiel geringer aus, zugleich änderten sich mehrere Entzündungs- und Lebermarker günstig. Die Versuche umfassten allerdings kleine Tiergruppen, in manchen Teilstudien nur fünf bis acht Tiere.
Die Forscher testeten noch eine zweite Funktion, indem sie Gene in die transplantierten Muskelzellen einschleusten, sodass die Myografts therapeutische Proteine bildeten. Transplantate mit Parathormon und Wachstumshormon gaben die Proteine über längere Zeit in den Körper ab. In den jeweiligen Mausmodellen ließen sich damit Knochen- beziehungsweise Muskelverlust beeinflussen, ohne dass die Autoren in diesen Versuchen erkennbare Nebenwirkungen beobachteten.
Das erweitert den Ansatz von einer Art Trainingsmimikry zu einer möglichen Plattform für Zell- und Gentherapie. Der entscheidende Vorbehalt bleibt aber groß: Sämtliche Ergebnisse stammen aus Mäusen. Ob sich die Gewebe beim Menschen sicher, kontrollierbar und in ausreichender Menge implantieren lassen, ist offen. Ein externer Experte weist zudem darauf hin, dass beim Menschen womöglich mehrere Grafts nötig wären, was gerade bei gebrechlichen Patienten zusätzliche invasive Eingriffe bedeute