Der gesundheitliche Nutzen von Bewegung ist allgemein bekannt, aber neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Reaktion des Körpers auf Bewegung komplexer und weitreichender ist als bisher angenommen. In einer Studie an Ratten hat ein Team von Wissenschaftlern aus den Vereinigten Staaten herausgefunden, dass körperliche Aktivität viele zelluläre und molekulare Veränderungen in allen 19 untersuchten Organen der Tiere bewirkt.
Wie Bewegung Herz, Niere und Leber beeinflusst
Bewegung senkt das Risiko für viele Krankheiten, aber Wissenschaftler verstehen noch immer nicht vollständig, wie Bewegung den Körper auf molekularer Ebene verändert. Die meisten Studien konzentrieren sich auf ein einziges Organ, ein Geschlecht oder einen bestimmten Zeitpunkt und umfassen nur ein oder zwei Datentypen. Um einen umfassenderen Blick auf die Biologie der körperlichen Aktivität zu werfen, haben Wissenschaftler des Molecular Transducers of Physical Activity Consortium (MoTrPAC) im Labor eine Reihe von Techniken eingesetzt, um molekulare Veränderungen bei Ratten zu analysieren, die wochenlang intensiv trainiert wurden. Das Team untersuchte eine Reihe von Geweben der Tiere, z. B. Herz, Gehirn und Lunge. Die Forscher fanden heraus, dass sich jedes der untersuchten Organe bei körperlicher Betätigung verändert und dem Körper hilft, das Immunsystem zu regulieren, auf Stress zu reagieren und Wege zu kontrollieren, die mit entzündlichen Lebererkrankungen, Herzkrankheiten und Gewebeverletzungen zusammenhängen.
Künftige Behandlungen der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung
Insgesamt führten die Teams fast 10.000 Assays durch und nahmen etwa 15 Millionen Messungen an Blut und 18 festen Geweben vor. Sie stellten fest, dass sich die körperliche Betätigung auf Tausende von Molekülen auswirkt, wobei die extremsten Veränderungen in der Nebenniere zu beobachten waren, die Hormone produziert, die viele wichtige Prozesse wie Immunität, Stoffwechsel und Blutdruck regulieren. Die Forscher entdeckten geschlechtsspezifische Unterschiede in mehreren Organen, insbesondere in Bezug auf die Immunantwort im Laufe der Zeit. Bei den meisten Molekülen, die das Immunsystem signalisieren, zeigten sich bei Frauen Veränderungen der Werte zwischen einer und zwei Wochen nach dem Training, während bei Männern Unterschiede zwischen vier und acht Wochen festgestellt wurden.
Einige Reaktionen waren bei allen Geschlechtern und Organen gleich. So fanden die Forscher beispielsweise heraus, dass Hitzeschockproteine, die von Zellen als Reaktion auf Stress produziert werden, in den verschiedenen Geweben auf die gleiche Weise reguliert werden. Andere Erkenntnisse waren jedoch gewebespezifisch. Zu ihrer Überraschung stellte das Forscherteam fest, dass die Acetylierung mitochondrialer Proteine, die an der Energieproduktion beteiligt sind, und ein Phosphorylierungssignal, das die Energiespeicherung reguliert, in der Leber zunahmen und sich während des Trainings veränderten. Diese Veränderungen könnten dazu beitragen, dass die Leber bei körperlicher Betätigung weniger verfettet und weniger anfällig für Krankheiten wird, und könnten den Forschern ein Ziel für künftige Behandlungen der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung liefern.
Dopaminfreisetzung und kognitive Leistung nach dem Sport
Eine Studie, die sich mit jenen Mechanismen befasst, die dazu führen, dass sich die kognitive Leistung bei körperlicher Betätigung verbessert, hat ergeben, dass Dopamin eine Schlüsselrolle spielt. Der Neurotransmitter und das Hormon, das mit Freude, Zufriedenheit und Motivation in Verbindung gebracht wird, steigt bekanntermaßen an, wenn man Sport treibt. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass er auch mit einer schnelleren Reaktionszeit während des Trainings in Verbindung steht. Forscher der Universität von Portsmouth, die hinter dieser Entdeckung stehen, sagen, dass sie zu einem neuen therapeutischen Weg für die kognitive Gesundheit führen könnte, da Dopamin eine wichtige Rolle bei verschiedenen Krankheiten wie Parkinson, Schizophrenie, ADHS, Sucht und Depression spielt. Sie maßen die Dopaminausschüttung im Gehirn mit Hilfe eines hochentwickelten Scanners, der so genannten Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Es verfolgt die metabolische und biochemische Aktivität der Zellen im Körper. Die Ergebnisse zeigten, dass das Gehirn eines Teilnehmers, der in der Maschine liegend Rad fuhr, mehr Dopamin freisetzte und dass dieser Prozess mit einer verbesserten Reaktionszeit verbunden war.
Mithilfe neuartiger bildgebender Verfahren für das Gehirn konnten sie untersuchen, welche Rolle Dopamin bei der Förderung der Gehirnfunktion während des Trainings spielt, und die Ergebnisse sind vielversprechend. Die aktuelle Studie legt nahe, dass das Hormon ein wichtiger Neuromodulator für eine verbesserte Reaktionszeit ist. Diese Ergebnisse untermauern die zunehmenden Belege dafür, dass die Verschreibung von Bewegung eine sinnvolle Therapie für eine Vielzahl von Gesundheitszuständen über die gesamte Lebensspanne ist. Im Rahmen der Studie wurden drei Experimente mit insgesamt 52 männlichen Teilnehmern durchgeführt. Im ersten Versuch wurden die Probanden gebeten, kognitive Aufgaben in Ruhe und während des Radfahrens im PET-Scanner auszuführen, so dass das Team die Bewegung von Dopamin in ihrem Gehirn beobachten konnte.
Das zweite Experiment nutzte elektrische Muskelstimulation, um zu testen, ob erzwungene Muskelbewegungen zur Stimulierung der Bewegung auch die kognitive Leistung verbessern würden. Das letzte Experiment kombinierte sowohl freiwillige als auch unfreiwillige Bewegung. In den Experimenten, in denen freiwillige Übungen durchgeführt wurden, verbesserte sich die kognitive Leistung. Dies war nicht der Fall, wenn nur erzwungene elektrische Stimulation verwendet wurde.
In einer früheren Studie untersuchte das Team den Zusammenhang zwischen Sauerstoffgehalt, kognitiver Leistung und körperlicher Betätigung, um die Theorie zu testen, dass unser Gehirn umso wacher ist, je mehr Sauerstoff wir während des Trainings einatmen. Die Experten stellten fest, dass sich die Reaktionszeit einer Person nicht veränderte, wenn sie sowohl innerhalb als auch außerhalb einer Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt (Hypoxie) Rad fuhr. Diese neuesten Ergebnisse stützen ihre frühere Theorie, dass die kognitive Leistung während des Trainings durch Veränderungen bei den Hormonen zur Regulierung des Gehirns, einschließlich Dopamin, beeinflusst wird. Möglicherweise spielen auch eine Reihe anderer psychophysiologischer Faktoren wie zerebrale Durchblutung, Erregung und Motivation eine Rolle. In der im Journal of Physiology veröffentlichten Arbeit heißt es, dass weitere Studien dringend erforderlich sind, um vollständig zu verstehen, wie die Dopaminfreisetzung mit der kognitiven Leistung nach dem Sport zusammenhängt.
