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28.05.2010

Es lebe der Sport! So sang es einst der österreichische Liedermacher Rainhard Fendrich. Auch Mediziner, Gesundheitsratgeber und Experten aller Couleur betonen die heilbringende Wirkung körperlicher Ertüchtigung. Die da wäre: ein reduziertes Risiko für Herzerkrankungen, Schlaganfall und Typ-2-Diabetes. Die Wirkung der Bewegung ist so groß, dass Ärzte sie inzwischen wie Medikamente verordnen. Und der Seele tut eine gesunde Portion Sport sowieso gut.

Aber warum ist das so?

Genau betrachtet verstehen Mediziner nur oberflächlich, wie sich der gesundheitsfördernde Einfluss von Sport erklären lässt. Die exakten biologischen Mechanismen, die dahinter stecken, kennen sie bisher nicht. Ein US-Forscherteam hat sich jetzt aufgemacht, dieses Rätsel zu lösen.

Herausgekommen ist dabei eine Art chemischer Schnappschuss: Die Wissenschaftler analysierten das Profil der Stoffwechselprodukte im Blut vor und nach sportlicher Betätigung.

Daran beteiligt waren Forscher um den Kardiologen Gregory Lewis vom Massachusetts General Hospital sowie Kollegen des Broad Institute of Havard und des Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Jeder Stoffwechselvorgang im Körper - zum Beispiel die Verbrennung von Fett - führt dazu, dass kleine Moleküle gebildet werden, Metaboliten genannt. Je nachdem, was ein Mensch gerade tut und welche Stoffwechselvorgänge in seinem Körper ablaufen, schwimmt also in dessen Blut eine bestimmte Menge an Metaboliten. Eine Blutprobe enthält Hunderte verschiedener solcher Molekülarten.

Eine Frage der Metabolomik

Die Frage, der die Wissenschaftler nachgingen: In welcher Weise verändert sportliche Betätigung das Metaboliten-Profil im Blut? Um das herauszufinden, nutzten sie eine Technologie, die erst durch die Hard- und Software-Entwicklung der vergangenen Jahre ermöglicht wurde: Mit automatisierten Analysegeräten, sogenannte Massenspektrometern, sowie mit Hilfe computerbasierter Auswertungen können Forscher heutzutage Hunderte von Stoffwechselprodukten gleichzeitig untersuchen - Metabolomik heißt dieser neue Forschungszweig.

Beispiel Marathon: Chemisch betrachtet ist man nach einem Langstreckenlauf eine andere Person, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Science Translational Medicine". Die ersten Blutproben sammelten sie 2006 beim Bostoner Marathon: Sie nahmen 25 Läufern ein paar Tage vor dem Lauf und unmittelbar danach Blut ab.

Aus den Blutproben bestimmten die Forscher das Metaboliten-Profil der Probanden und analysierten dabei 200 verschiedene Stoffwechselprodukte. Das Ergebnis: Die Konzentration von 21 Produkten hatte sich durch den Dauerlauf deutlich verändert.

Eine Reihe weiterer Experimente bestätigte das Resultat. Lewis und seine Kollegen untersuchten beispielsweise auch das Blut von Menschen, die Fahrrad gefahren waren oder eine bestimmte Zeit auf dem Laufband schwitzen mussten. Jeweils vor, unmittelbar nach und eine Stunde nach den Leibesübungen nahmen sie den Probanden das Blut ab. Zudem variierten die Mediziner auch den Ort der Blutentnahme und platzierten die Katheter etwa in der Nähe des Herzens. Dabei stellten sie fest, dass die meisten Konzentrationsänderungen der Metaboliten nur in Muskeln auftraten, die für die sportliche Betätigung beansprucht worden waren. Andere Stoffwechselprodukte veränderten sich wiederum im gesamten Körper.

Gute Fettverbrenner produzieren mehr Glyzerin

Außerdem fanden die Forscher heraus, dass sich das Metaboliten-Profil bei trainierten Menschen anders verändert als bei untrainierten. Die Konzentration von Glyzerin etwa, das beim Abbau von Fett entsteht, stieg im Blut trainierter Menschen doppelt so stark an. Die Gründe sind allerdings rätselhaft. Ist der Effekt erblich bedingt? Gibt es also Menschen, die von Haus aus besser Fett verbrennen, oder haben sie diese Eigenschaft erst durch hartes Training erworben?

Noch kann man aus der aktuellen Studie keine konkreten Anwendungen ableiten. "Wir wissen, dass Sport gesund ist. Jetzt beginnen wir aber, etwas besser zu verstehen, warum das so ist", sagte Charles Burant von der University of Michigan, der nicht an der Studie beteiligt war.

In die Zukunft gedacht, könnten die Resultate dennoch eine Reihe neuer Möglichkeiten eröffnen: "Ob durch spezifisches Training oder möglicherweise durch spezielle Nahrungszufuhr - bald werden wir wissen, wie wir den optimalen metabolischen Status während sportlicher Betätigung erreichen können", sagt Lewis, der einst als Ruderer im olympischen Kader war.

Könnte eine gezielte Ernährung also tatsächlich ausreichen, um den Fitnesszustand eines Menschen zu verändern? Auch darauf haben die Forscher noch keine konkrete Antwort. Aber eine potentielle Anwendung drängt sich auf: die Entwicklung eines Nahrungsergänzungsmittels, das die metabolischen Effekte von Sport und seiner gesundheitsfördernden Wirkung imitieren könnte.

Klar ist aber auch: Eine derartige Entwicklung liegt noch in weiter Ferne - zu komplex ist das Zusammenspiel sämtlicher Metaboliten. Aber der erste chemische Schnappschuss sportlicher Betätigung ist den Forschern geglückt.