Die Endokrinologie des Muskelwachstums

Die Endokrinologie des Muskelwachstums Der Weg zu anabolen Erkenntnissen muss ein biologisches Verständnis dessen beinhalten, was Muskelwachstum tatsächlich bedeutet. Oft vereinfacht durch den Begriff ‘Proteinsynthese’, ist das Muskelwachstum eigentlich ein hochkomplexer Prozess, der viel mehr umfasst als nur den Aufbau von Proteinen aus Aminosäuren. Muskelhypertrophie, der richtige wissenschaftliche Begriff für die Art und Weise, wie wir erwachsenen Menschen den Skelettmuskel aufbauen, erfordert eigentlich die Verschmelzung neuer Zellen (Satellitenzellen genannt) mit bestehenden Muskelfasern. Seit dieser Entdeckung von Satellitenzellen im Jahr 1961 wurde viel Forschung über die Mechanismen der Muskelhypertrophie betrieben. Wissenschaftler haben verstanden, dass diese Satellitenzellen im Gegensatz zu normalen Muskelzellen ein Leben lang regeneriert werden können. Darüber hinaus dienen sie nicht als eigene Funktionseinheiten, sondern liefern einige der notwendigen Komponenten, um geschädigte Muskelzellen zu reparieren und wiederaufzubauen. Diese Satellitenzellen sind normalerweise ruhend und sitzen in kleinen Vertiefungen auf der Außenfläche der Muskelfasern und warten darauf, dass etwas sie zur Aktivierung anregt. Verletzungen oder Traumata geben den notwendigen Stimulus, um Satellitenzellen zu aktivieren. Sobald sie aktiviert sind, beginnen sie sich zu teilen, zu vermehren und sich zu Myoblasten zu formen (Myoblasten sind im Wesentlichen Spenderzellen, die myogene Gene exprimieren). Dieses Stadium der Hypertrophie wird oft als Proliferation von Satellitenzellen bezeichnet. Die Myoblasten verschmelzen dann mit den vorhandenen Muskelfasern und spenden ihre Kerne. Diese Phase des Prozesses wird in der Regel als Differenzierung bezeichnet. Skelettmuskelzellen sind mehrkernig, d.h. sie besitzen viele Kerne. Die Erhöhung der Anzahl der Kerne ermöglicht es der Zelle, mehr Zytoplasma zu regulieren, wodurch mehr Actin und Myosin, die beiden dominanten kontraktilen Proteine im Skelettmuskel, produziert werden können. Dadurch erhöht sich die Gesamtzellgröße und der Proteingehalt der Muskelzelle. Übrigens hilft die Anzahl der Kerne in Bezug auf die Querschnittsfläche auch, den Fasertyp der Zelle zu bestimmen, nämlich Slow Twitch (aerob) oder Fast Twitch (anaerob)332 333. Es ist wichtig zu beachten, dass wir die Anzahl der Muskelzellen mit Muskelhypertrophie nicht erhöhen. Wir erhöhen nur die Zellgröße und den Proteingehalt, obwohl wir Satellitenzellen verwenden, um dies zu erreichen. Es ist möglich, dass Myoblasten miteinander verschmelzen und tatsächlich neue Muskelfasern bilden. Dies wird als Muskelhyperplasie bezeichnet und entspricht dem legitimen Wachstum von neuem Muskelgewebe. Das ist jedoch nicht der primäre Mechanismus des Muskelwachstums im Erwachsenenalter. Die anabole Kette Nun da wir wissen, was Muskelhypertrophie wirklich ungefähr ist, lassen Sie uns auf den anabolen Anreiz und laufende Regulierung schauen. Das Folgende ist ein Überblick über die Kette der Hormone und Wachstumsfaktoren, die das Muskelwachstum vermitteln, von der Einleitung von Schäden bis hin zur endgültigen Wiederherstellung, Reparatur und dem Wachstum. Aus organisatorischen Gründen habe ich sie in drei meiner Meinung nach logischen Handlungsphasen dargestellt. Es sind keine wissenschaftlich anerkannten Definitionen. Zusätzlich könnten wir weiterhin immer tiefer und tiefer in jede der verschiedenen Verbindungen, Botenstoffe, Bindungsproteine und Rezeptoren eindringen, die an dieser komplexen und erstaunlichen biologischen Aktivität beteiligt sind. Ich glaube, dass der enthaltene Text den Prozess des Muskelabbaus auf sehr greifbare Weise demonstrieren wird, jedoch ohne zu viele unnötige Informationen. Jeder der Schlüsselbereiche dieses Abschnitts kann bei Interesse weiter recherchiert werden. Für jemanden, der so geneigt ist, wären die medizinischen Referenzen in den Endnoten ein ausgezeichneter Ausgangspunkt. Auslöser Wir alle verstehen, dass Krafttraining die Grundlage für das Wachstum von Muskelgewebe ist. Bis heute wurden noch keine ‘Sitz auf deinem Arsch und werde groß und breit’ Pillen erfunden. Der Grund dafür ist, dass während des intensiven Trainings eine Reihe von Veränderungen in Ihrem lokalen Muskelgewebe stattfinden, die für den Wachstumsprozess entscheidend sind. Ohne diese frühen Veränderungen ist das Wachstum schwierig, wenn nicht gar unmöglich zu stimulieren. Für unsere Zwecke werden wir also hier beginnen. Training ist der ‘Auslöser’ im anabolen Prozess. Genauer gesagt ist es der lokalisierte Zellschaden, den das Krafttraining verursacht, der uns zuerst auf den Weg des Anabolismus bringt. Der Körper wird reagieren, indem er diesen Schaden repariert, und dabei versuchen, sich anzupassen, indem er sich stärker macht. Das Muskelwachstum ist immer ein zirkulärer Prozess, wobei ein Schritt zurück (Schaden) notwendig ist, um Schritte nach vorne zu machen. Phase I: Erste Reaktion Die Phase Erste Reaktion umfasst die Veränderungen in der Muskelchemie, die unmittelbar während des Trainings beginnen und die die Grundlage für eine spätere Reparatur und das Wachstum bilden. In vielerlei Hinsicht wird diese Phase die potenzielle Größe anderer Signale steuern. Im anabolen Prozess wird diese Phase durch die Freisetzung von Arachidonsäure aus Muskelzellen und die Bildung von aktiven Botenstoffen wie Prostaglandinen, Zytokinen, Leukotrienen und Prostazyklinen kategorisiert. Das beginnt mit dem Abbau der äußeren Phospholipidschicht der Muskelzellen, der durch die zelluläre Störung schädlicher Übungen ausgelöst wird.334 Phospholipasen werden freigegeben in

Reaktion auf dieses Trauma, das die Freisetzung eines Teils der in der äußeren Schicht der Muskelzellen gespeicherten Phospholipide bewirkt. Von besonderer Bedeutung ist hier der exzentrische Teil der Übungsbewegung, der ‘negative’ Teil des Auftriebs, bei dem der Muskel unter Widerstand gedehnt wird. Die Menge der Arachidonsäure, die das zentrale bioaktive Lipid im anabolen Prozess ist, wird weitgehend kontrolliert, was während dieser Phase passiert. Arachidonsäure wird lokal und unmittelbar über Enzyme in eine Reihe von aktiven anabolen Endprodukten umgewandelt, von denen die meisten im Hinblick auf das Muskelwachstum Prostaglandine sind, die durch Interaktion mit Cyclooxygenase-Enzymen gebildet werden. Diese Prostaglandine (hauptsächlich PGE2 und PGF2alpha) werden einen Großteil der nächsten Phase kontrollieren, die hier als Phase der lokalisierten Gewebevorbereitung identifiziert wurde. Zusätzlich wirkt das Prostaglandin PGE2 bei der Erhöhung des lokalen Stickoxidspiegels, dass auch ein aktives Molekül im anabolen Prozess ist. Es bewirkt Dinge wie die Erweiterung der Blutgefäße (um den Fluss von Nährstoffen und Hormonen zu den Muskeln zu erhöhen) und eine Erhöhung der Produktion von HGF (Hepatozytenwachstumsfaktor) zur Aktivierung von Satellitenzellen. Arachidonsäure trägt auch zur Entzündungs- und Schmerzsignalisierung bei, und ihre Freisetzung spielt eine wichtige Rolle für den Schmerz, der auf ein produktives Training folgt. Die Trainingsintensität und die relative Dichte der Arachidonsäure in der Phospholipidschicht (die Verfügbarkeit der Arachidonsäure ist letztendlich der begrenzende Schritt bei der Bildung von anabolen Prostaglandinen) wird bestimmen, wie viel von diesem starken Lipid während des Trainings freigesetzt werden kann. Die Menge der im Skelettmuskelgewebe gespeicherten Arachidonsäure befindet sich ebenfalls in einem konstanten Fluss. An seiner Regulierung sind eine Reihe von Faktoren beteiligt, von denen die meisten die Nahrungsaufnahme und die tägliche Nutzung sind. Durch regelmäßiges Widerstandstraining werden die Arachidonsäure-Speicher aufgebraucht und durch andere, reichlich vorhandene Fettsäuren ersetzt.337 Mit weniger verfügbarer Arachidonsäure beginnt die Reaktionsfähigkeit des Prostaglandin-Systems zur regelmäßigen Bewegung zu schwinden.338 Haben Sie sich jemals gefragt, warum Sie solche Schmerzen haben, wenn Sie zum ersten Mal mit dem Training beginnen, oder nachdem Sie eine lange Pause gemacht haben? Oder warum diese frühen Trainingseinheiten in der Regel so viel produktiver waren als die späteren, bei denen Sie Schwierigkeiten haben, selbst moderate Schmerzen zu bemerken? Vieles davon ist direkt an Ihre Arachidonsäure-Speicher gebunden. Je mehr Arachidonsäure Sie haben, desto leichter ist es, sie während des Trainings freizusetzen und umgekehrt. Glücklicherweise können die Werte durch eine Ernährungsumstellung erhöht werden (weitere Informationen finden Sie im Arachidonsäureprofil). Phase II: Lokalisierte Gewebevorbereitung Phase II ist gekennzeichnet durch eine lokalisierte Zunahme der Expression von Wachstumsfaktoren und der Empfindlichkeit des Gewebes gegenüber anabolen Hormonen. Wer sich schon immer gefragt hat, warum Anabolika nicht ohne Training funktionieren, findet hier eine gute Erklärung. Einfach ausgedrückt, müssen Ihre Muskeln zuerst auf die Wirkung dieser Medikamente vorbereitet werden. Eine Möglichkeit, wie der Körper dies erreicht, ist die Erhöhung der Dichte bestimmter Rezeptoren in den spezifischen Muskeln (Fasern), wo er die Reparatur einleiten muss. Dazu gehören unter anderem Androgen, IGF-1, MGF und Insulinrezeptoren. Spannungsinduzierte Muskelschäden und die Phase I Reaktion sind hier beide Hauptauslöser. Die Regulierung der Rezeptordichte ist wichtig, da sie verhindert, dass anabole Hormone das Gewebewachstum in Bereichen des Körpers stimulieren, die es nicht benötigen. Die Rezeptordichte kann daher eine ebenso starke regulierende Kraft auf die pharmakologische Aktivität von Anabolika sein wie der Serumspiegel der Medikamente selbst.

Um es in eine Perspektive zu setzen, müssen wir uns daran erinnern, dass es zwei verschiedene Komponenten gibt, die interagieren, bevor eine Nachricht an eine Muskelzelle gesendet wird, die ihr sagt, dass sie das Wachstum steigern soll. Wir haben einerseits ein Hormon oder einen Wachstumsfaktor wie Testosteron, IGF-1, MGF oder Insulin und andererseits den entsprechenden Rezeptor. Die Injektion exogener Anabolika ermöglicht eine größere Rezeptorbindung und anabole Signalisierung, indem sie (offensichtlich) mehr Botenhormone/Wachstumsfaktoren liefert. Je mehr Hormone oder Wachstumsfaktoren Sie um die Zelle herum haben, desto mehr Bindung und Aktivierung der Rezeptorstellen findet statt. Wir dürfen jedoch nicht vergessen, dass mehr Rezeptoren (statt mehr Hormone) den Prozess auch erleichtern können. Mehr Rezeptoren bedeuten, dass die vorhandenen Hormone oder Wachstumsfaktoren sie schneller finden. Schnellere Bindung bedeutet, dass die anabole Botschaft schneller gesendet wird, und wenn sie einmal abgeschlossen ist, dass der anabole Botschafter eher eine andere Empfängerstelle findet (eine andere Botschaft sendet), bevor sie durch Enzyme abgebaut wird. Es geht darum, wie viel Signal in einem bestimmten Zeitraum gesendet werden kann, und beide Seiten der Gleichung sind für die Bestimmung dieses Wertes gleichermaßen wichtig. Auf der einen Seite haben wir eine Erhöhung der Gewebeempfindlichkeit gegenüber anabolen Hormonen und Wachstumsfaktoren, was auch während der Phase der lokalisierten Gewebevorbereitung von entscheidender Bedeutung ist, auf der anderen Seite eine Erhöhung der lokalisierten Expression bestimmter vitaler Wachstumsfaktoren selbst. Dazu gehören IGF-1, MGF, FGF, HGF, TNF, IL-1 und IL-6. Diese Verbindungen werden freigesetzt und arbeiten gemeinsam an den vorhandenen geschädigten Muskelfasern und Satellitenzellen in einer Art großer Symphonie des Muskelanabolismus, wobei jeder seine eigene wichtige Rolle bei diesem Vorgang hat. In vielen Fällen unterstützen die Wirkungen einer Verbindung die andere, entweder durch Erhöhung ihres Niveaus, Unterdrückung der Einschränkung von Bindungsproteinen oder Unterstützung ihrer Signalisierung über ineinandergreifende Mechanismen. Ein detaillierter Fahrplan für all diese Interaktionen würde den Rahmen dieses Buches sprengen und ist in der Tat noch nicht einmal vollständig wissenschaftlich erforscht. Einen allgemeinen Überblick darüber, was mit den einzelnen Verbindungen selbst geschieht, gibt jedoch unser Rückblick auf Phase III. Phase III: Reparatur Ihr lokales Muskelgewebe wird in den Phasen I und II vorbereitet. Während der Phase III gehen die Hormone und Wachstumsfaktoren an die Arbeit, um es zu Ende zu bringen. Wir kategorisieren diese Phase als eine der laufenden anabolen Wirkungen, die durch die kombinierte Wirkung vieler anaboler Hormone und Wachstumsfaktoren wie Androgene, Insulin, IGF1, IGF-2, MGF, FGF, HGF, TNF, IL-1 und IL-6 vermittelt wird. Das ist die Zeit, in der Reparatur und Hypertrophie physisch in Ihren Muskeln stattfinden, und jede Verbindung wird eine komplizierte Rolle in diesem Prozess spielen. Wir dürfen jedoch nicht vergessen, dass alles, was bis zu diesem Punkt führte (die Aktionen in Phase I & II), immer noch ausschlaggebend dafür war, wie stark die Wachstumsreaktion sein wird, indem die Rezeptordichten und die Expression von Hormon/Wachstumsfaktoren verändert wurden. Wir werden die einzelnen Aktionen der anabolen Komponenten hier sehr genau verfolgen. In der dritten Phase werden Gewebereparatur und -wachstum mit Hilfe der folgenden Hormone und Wachstumsfaktoren abgeschlossen. Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF): HGF ist ein Heparinbindender Wachstumsfaktor, der sich auf der Außenfläche von unverletzten Zellen befindet. Nach einer Verletzung wandert es zu Satellitenzellen, wo es deren Aktivierung und Eintritt in den Zellzyklus auslöst, 339 die HGF-Expression wird durch Stickoxidfreisetzung reguliert340, die bei einer Verletzung stimuliert wird, um auch den Fluss von Nährstoffen und Hormonen in die Region zu unterstützen. PGE2 spielt eine zentrale Rolle bei der Stickoxidsynthese und der HGFFreisetzung.341 Androgene: Androgene (die Hormone, die anabole/androgene Steroide nachahmen) sind starke Unterstützer der Proteinsyntheserate im Skelettmuskelgewebe. Sie sind auch dafür bekannt, die lokale IGF-1-Expression zu stimulieren, so dass sich die Wirkung dieser Hormone auf den Satellitenzellenzyklus ausdehnt (und vielleicht erklärt, warum sie so starke Stimulatoren des Muskelwachstums sind). Es ist auch bemerkenswert, dass Arachidonsäure die Androgenrezeptordichte im Skelettmuskelgewebe erhöht. Dies trägt dazu bei, die biochemischen Verbindungen zwischen der Reaktion der Phase I und der Phase II weiter zusammenzufügen. Insulinähnlicher Wachstumsfaktor 1 (IGF-1): IGF-I ist ein insulinähnliches Hormon mit ausgeprägter anaboler Wirkung. Wie der Name suggeriert hat es auch einige insulinähnliche Wirkungen. IGF-1 erhöht die Proteinsynthese und unterstützt die Proliferation und Differenzierung von Satellitenzellen. Das Prostaglandin PGF2alpha ist dafür bekannt, die lokale IGF-I-Rezeptorexpression stark zu regulieren.342 343 PGE2 soll auch eine Rolle bei der Erhöhung der lokalen IGF-1-Synthese spielen.344 Insulinähnlicher Wachstumsfaktor II (IGF-II): IGF-Il ist ein zweiter insulinähnlicher Wachstumsfaktor, der eine Rolle bei der Proliferation von Satellitenzellen spielt. Im Gegensatz zu IGF-I scheint die IGF-Il-Expression als Reaktion auf das Training nicht drastisch zu steigen.345 Mechano Growth Factor (MGF): Der Mechano Growth Factor ist eine kürzlich entdeckte Variante des Insulinähnlichen Wachstumsfaktors I. Dieser Wachstumsfaktor wird während einer alternativen Spleißsequenz des IGF-Proteins produziert und spielt eine wichtige Rolle bei der Unterstützung der Myoblastenproliferation. Die MGF-Expression wird, wie viele der hier diskutierten Wachstumsfaktoren, im Muskelgewebe als Reaktion auf den Dehnungsreiz stark hochreguliert.346 Fibroblast Growth Factor (FGF): FGF ist eigentlich eine Familie von Wachstumsfaktoren mit neun verschiedenen Isoformen (FGF-1 bis FGF-9). Die gesamte Rolle, die FGF bei der Muskelhypertrophie im Erwachsenenalter spielt, ist nicht vollständig erforscht, wird aber als starker Proliferator von Satellitenzellen angesehen, der dazu dient, ihre Population zu erweitern.347 FGFs können auch bei der Zelldifferenzierung eine Rolle spielen. Wie bei vielen Wachstumsfaktoren ist die FGFExpressionsregulation proportional zum Grad der Gewebeschädigung.348 FGF-2 und FGF-4 scheinen die produktivsten Vertreter dieser Familie im reifen Muskelgewebe zu sein. Insulin: Neben der Fähigkeit, die Proteinsynthese zu erhöhen und den Proteinabbau zu hemmen, ist Insulin das wichtigste Nährstofftransporthormon des Körpers. Die Wirkung von Insulin ermöglicht es den Zellen, Glukose und Aminosäuren durch die Plasmamembran zu transportieren. Die Expression des Insulinrezeptors wird nach einem traumatischen Training stark erhöht, um dem betroffenen Bereich eine schnellere Ernährung zu ermöglichen. Diese Hochregulierung ist eng mit dem Prostaglandin PGE2.349 350 verbunden. Zytokine (IL-1, IL-6, TNF): Zytokine sind eine Gruppe von immunmodulatorischen Verbindungen, obwohl wir sie im Rahmen dieses Abschnitts einfach als Wachstumsfaktoren bezeichnen. Die IL-Zytokine werden Interleukine genannt, und TNF ist die Abkürzung für Tumornekrosefaktor. Unter anderem sind Zytokine bekannt dafür, die Migration von Lymphozyten, Neutrophilen, Monozyten und anderen heilenden Zellen an einen Ort mit Gewebeschäden stimulieren, um die Zellreparatur zu unterstützen. Sie helfen auch auf eine Reihe anderer Arten, wie z.B. bei der Entfernung beschädigter Zellen und der Regulierung bestimmter Entzündungsreaktionen, einschließlich der Produktion einiger Prostaglandine. Es ist bekannt, dass Prostaglandine eine wichtige Rolle bei der Expression aller drei Zytokine spielen, die hier erwähnt werden,351 352, aber sie sind möglicherweise nicht der einzige Stimulus. Andere Wege des Arachidonsäure-Stoffwechsels können ebenfalls beteiligt sein. Prostaglandine: Obwohl dies die wichtigsten reaktionären Ausgangschemikalien sind, spielen Prostaglandine während des gesamten Muskelaufbaus (einschließlich Phase III) weiterhin eine Rolle. Dazu gehört die Unterstützung der Hormonrezeptorproliferation, die Steigerung der Proteinsyntheserate und eine Intensivierung der anabolen Signalisierung von IGF-1 über einen gemeinsamen Weg (PI3K).353 Östrogene: Obwohl in diesem Überblick nicht besonders hervorgehoben, spielen Östrogene auch eine untergeordnete Rolle im anabolen Prozess. Dies beinhaltet die Unterstützung bei der Erhöhung der Androgenrezeptordichte in bestimmten Geweben (wenn auch vielleicht nicht im Skelettmuskel), die Stimulation der GH/IGF-1-Achse und die Verbesserung der Glukoseverwertung für das Gewebewachstum und die Gewebereparatur. Alles zusammenbringen Also, sehr simpel zusammengefasst: Das ist, was in Ihrem Körper von der Zeit vor sich geht, in der Sie ein Gewicht nehmen, bis zu der Zeit, in der Ihre Muskeln repariert, stärker und bereit für mehr sind. Wenn Ihnen das oben Gesagte verwirrend erscheint, dann ist das gut so. Fakt ist, dass

der gesamte Prozess des Muskelwachstums die Wissenschaftler seit Jahrzehnten verwirrt hat und es zweifellos noch Jahrzehnte tun wird. Wir haben noch einen langen Weg vor uns, bevor wir erklären können, warum Muskelhypertrophie beim Menschen auftritt. Aber wie Sie sehen können sind wir auch schon sehr weit gekommen. Mitte der 1960er Jahre erfuhren die Wissenschaftler erst, dass wir mit Hilfe von Satellitenzellen Muskeln aufbauen. Mehr als vierzig Jahre später haben wir Dutzende von Wachstumsfaktoren identifiziert und experimentieren damit, die damals noch unbekannt waren. Es ist eine neue Welt heute, und obwohl wir nicht alle Antworten haben, wissen wir genug, um die menschliche Leistung auf viele aufregende neue Arten zu verbessern. Aber bitte verwechseln Sie nicht die Absicht dieses Abschnitts. Es geht hier nicht darum, Ihnen eine funktionale Roadmap des gesamten anabolen Prozesses zu geben oder Sie durch das ultimative Polydrug-Programm zu führen. Es geht nur darum, Ihren Geist für die wahre Komplexität des Anabolismus zu öffnen. Wenn wir anfangen, das Muskelwachstum aus seinen verschiedenen Blickwinkeln und Feinheiten zu sehen, beginnen wir, unsere eigenen potenziellen Möglichkeiten für eine erfolgreiche Nutzung zu erkennen. Wie viele dieser Möglichkeiten Sie nutzen, hängt von Ihren eigenen Zielen und Interessen ab. Aber egal, wie viel oder wie wenig Sie diese Informationen tatsächlich anwenden, ich hoffe, Sie fühlen sich besser gerüstet, wenn Sie sie haben.