Sarkopenie, der altersbedingte Verlust von Muskelmasse und -qualität, führt zu einer graduellen Verlangsamung der Bewegung, verminderter Kraft und Stärke, einem erhöhten Risiko für Stürze und allgemeiner Schwäche. Als führende Informationsquelle zum Thema “Khám phá nước Đức”, beleuchten wir bei Shock Naue die wissenschaftlichen Grundlagen hinter dem Muskelwachstum und wie wir es auch im Alter fördern können. Dieser umfassende Überblick konzentriert sich auf aktuelle Forschungstrends im Bereich der ernährungsphysiologischen und pharmakologischen Ansätze zur Kontrolle von Sarkopenie und liefert wertvolle Einblicke für jeden, der sein Muskelwachstum optimieren möchte.
Skelettmuskelkontraktion ist die treibende Kraft hinter körperlicher Bewegung und spielt eine entscheidende Rolle für die Homöostase. Sarkopenie tritt als Folge des altersbedingten Verlusts an Muskelkraft, -qualität und -quantität auf. Sie umfasst oft zelluläre Prozesse wie mitochondriale Dysfunktion, Entzündungen und Denervierung, die zu einem Verlust von Muskelkraft, -funktion und -mobilität sowie einem erhöhten Sturzrisiko führen. Sarkopenie wird als „primär“ (oder altersbedingt) betrachtet, wenn keine andere offensichtliche Ursache als das Alter vorliegt [1]. Sekundäre Sarkopenie tritt typischerweise bei multiplen Ursachen auf und wird häufig bei älteren Menschen in Verbindung mit Diabetes, Schlaganfall, Hüftfrakturen, chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und chronischer Herzinsuffizienz beobachtet [2]. Der Verlust an Muskelmasse ist in den unteren Extremitäten stärker ausgeprägt als in den oberen und ist auf myofibrillärer Ebene durch eine selektive Atrophie der Typ-II-Muskelfasern und Fibronekrose gekennzeichnet.
Der Mechanismus des altersbedingten Muskelabbaus wird gleichzeitig durch mehrere Faktoren beeinflusst, darunter eine verminderte Muskelregeneration, hormonelle Veränderungen, Mangelernährung und erhöhter oxidativer Stress. Obwohl der spezifische Beitrag dieser Faktoren noch geklärt werden muss, wurde berichtet, dass Regulatoren der Muskelhypertrophie im Alter weniger reaktionsfähig werden [3], und auch eine Dysfunktion der Autophagie ist offensichtlich [4,5]. Im Gegensatz dazu wurden bei alternden Säugetiermuskeln keine offensichtlichen Veränderungen bei negativen Regulatoren (Atrophie-Gen-1 (atrogin-1), Myostatin, NF-κB (nukleärer Faktor-κB)) festgestellt [6,7]. Strategien wie Nahrungsergänzungsmittel und körperliches Training (sowohl aerobes als auch Widerstandstraining) sind wichtige Interventionen gegen den Muskelabbau im Alter, um das Muskelwachstum zu fördern und die Kraft zu erhalten. Mehr über gezieltes Training, das das Muskelwachstum unterstützt, finden Sie in unserem Artikel über rücken muskelaufbau.
Nahrungsprotein liefert Aminosäuren, die für die Muskelproteinsynthese notwendig sind, und wirkt als anaboler Stimulus direkt auf die Proteinsynthese. Es gibt eine beträchtliche Literatur über die Rolle von Mischungen, die alle essentiellen Aminosäuren (EAAs) enthalten, im Muskelstoffwechsel und zur Vorbeugung von Sarkopenie, sowohl in experimentellen Modellen als auch beim Menschen [8,9]. Die Verabreichung mehrerer essentieller Aminosäuren erhöht auch die Muskelmasse und Proteinsynthese, selbst unter normalen Bedingungen ohne Widerstandstraining [8]. Darüber hinaus deuten eine Reihe von Übersichtsartikeln darauf hin, dass Ernährungsinterventionen wie eine hohe Proteinzufuhr und die Einnahme von Leucin, einer verzweigtkettigen Aminosäure, in Kombination mit Widerstandstraining wirksam wären, um die Muskelfaseratrophie bei Sarkopenie zu reduzieren [10,11]. Andererseits dämpft eine leichte Kalorienrestriktion (CR) die Sarkopenie bei allen Säugetieren recht effektiv [12,13]. Neuere Studien haben auch gezeigt, dass neue Nahrungsergänzungsmittel (z. B. Ursolsäure, Resveratrol und Soja-Isoflavone) zur Vorbeugung von Muskelatrophie eingesetzt werden könnten [14,15]. Darüber hinaus haben pharmakologische Behandlungsstrategien bei Sarkopenie trotz vieler negativer Berichte die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen. Dieses Kapitel beleuchtet aktuelle ernährungsphysiologische und pharmakologische Ansätze zur Kontrolle von Sarkopenie, um das Muskelwachstum zu erhalten und zu fördern.
1. Ernährungsansätze zur Förderung des Muskelwachstums
1.1. HMB (Beta-Hydroxy-Beta-Methylbutyrat)
Proteinsupplementierung und eine proteinreiche Ernährung werden in klinischen Leitlinien zur Sarkopenie, basierend auf der International Conference on Sarcopenia and Frailty Research (ICFSR) [16], bedingt empfohlen. Darüber hinaus können in den Konsenserklärungen der Asian Working Group for Sarcopenia hochwertige Proteine, Aminosäuren wie Leucin und L-Carnitin oder orale Nahrungsergänzungsmittel (ONS), die Beta-Hydroxy-Beta-Methylbutyrat (HMB) enthalten, in Betracht gezogen werden [17]. HMB ist ein Metabolit von Leucin, einer verzweigtkettigen Aminosäure, und stimuliert die Proteinsynthese über mTOR, während es die myonukleare Apoptose und die Proteasomexpression verringert. Eine Supplementierung mit HMB erhöht nachweislich die Fettoxidation und die mitochondriale Biogenese [18].
Die Wirkung von HMB-Supplementierung beim Menschen wurde von vielen Forschern untersucht. Deutz et al. [19] berichteten über positive Ergebnisse bei der zehntägigen HMB-Supplementierung (3 g) für bettlägerige Patienten. Insbesondere verhinderte die HMB-Einnahme Muskelschwäche während der Entlastung und erhielt die Muskelkraft während der Rehabilitationsphase. Hsieh et al. [20] beobachteten positive Effekte der HMB-Einnahme (eine Abnahme von Blut- und Harnharnstoffausscheidung) während einer 2- bis 4-wöchigen Interventionsperiode. Sie deuteten auf eine Abnahme der Proteolyse hin, obwohl keine signifikante Änderung der anthropometrischen Parameter aufgrund der HMB-Supplementierung zu verzeichnen war. Im Gegensatz dazu zeigte eine Metaanalyse mehrerer randomisierter kontrollierter Studien (RCTs), dass die HMB-Supplementierung bei älteren Menschen den Verlust an fettfreier Körpermasse verhinderte, ohne die Fettmasse zu verändern. HMB könnte wirksamer sein, wenn es mit anderen Nährstoffen wie Lysin und Arginin kombiniert wird. Insbesondere wurde berichtet, dass eine 12-wöchige Mischung aus HMB/Arg/Lys (2/5/1,5 g pro Tag) die Proteinsynthese des gesamten Körpers, die Bein- und Griffkraft sowie den Umfang der Gliedmaßen erhöhte [21].
Die Frage, ob HMB allein die Symptome der Sarkopenie verbessert, ist noch nicht eindeutig geklärt. Allerdings scheinen HMB und Vibrationstraining die Sarkopenie signifikant zu verbessern. Ganzkörper- und lokale Vibrationen werden häufig eingesetzt, um Muskelschwäche bei älteren Menschen zu reduzieren. Eine RCT an Männern mit Sarkopenie (Durchschnittsalter 88,6 Jahre) zeigte, dass Vibrationen (12–16 Hz, 3–5 mm) über 8 Wochen die Muskelkraft und die körperliche Leistungsfähigkeit (Gehgeschwindigkeit, 5-Stufen-Test und Timed-Stand-Test) signifikant verbesserten [23]. Neuere Studien von Wang et al. [24] zeigten, dass LMHFV die Skelettmuskelqualität bei alternden Mäusen signifikant verbessert, indem es die Myostatin-Expression unterdrückt und die intramuskuläre Fettmasse reduziert. Insbesondere führte die Kombination von Vibrationstraining und HMB zu einer signifikanten Zunahme der fettfreien Körpermasse und einer verbesserten Muskelleistung.
1.2. Polyphenole für das Muskelwachstum
Polyphenole, reichlich in Pflanzen vorkommende Verbindungen, zeigen vielversprechende Effekte zur Unterstützung des Muskelwachstums und zur Bekämpfung von Muskelabbau.
1.2.1. Catechine
Tee (Camellia sinensis), insbesondere Grüntee, der hauptsächlich aus Catechinen besteht, enthält viele phenolische Hydroxylgruppen (-OH). Es gibt vier Monomere von Catechinen: Epigallocatechingallat (EGCG), Epicatechin (EC), Epigallocatechin (EGC) und Epicatechingallat (ECG). Grüntee-Catechine wirken nachweislich auf Skelettmuskelzellen und können den Verlust von Muskelmasse hemmen. Eine Supplementierung mit EGCG (5 mg/kg, 4 Mal/Woche) über 8 Wochen scheint Fibrose und nekrotische Muskelfasern bei dystrophen Mäusen zu reduzieren [25]. EGCG-Supplementierung senkt auch den Proteincarbonylgehalt (ein Marker für oxidativen Stress) bei älteren männlichen Ratten [26]. In einem Experiment, bei dem 20 Monate alte männliche Mäuse EC oder EGCG (0,25 % im Trinkwasser) und eine Standarddiät erhielten, stieg die Überlebensrate nach 37 Wochen EC-Konsum signifikant von 39 % auf 69 %, während bei EGCG keine signifikante Wirkung beobachtet wurde [27]. Darüber hinaus verlangsamte EC die Skelettmuskeldegeneration und verbesserte die körperliche Aktivität bei älteren Mäusen, was darauf hindeutet, dass die Wirkungen von EC auf die Skelettmuskulatur ausgeprägter sein könnten als die von EGCG.
Eine aktuelle Doppelblindstudie an 62 Männern untersuchte die Auswirkungen von Grüntee. Vier Gruppen erhielten 8 Wochen lang Epicatechin: Widerstandstraining (RT), 1 mg Epicatechin (EC) pro kg Körpergewicht, Widerstandstraining plus Epicatechin (RT + EC) und Placebo (PL). Die Ergebnisse zeigten signifikante Erhöhungen von Follistatin, des Follistatin/Myostatin-Verhältnisses und der Muskelkraft (Beinpresse und Brustpresse) in der RT + EC-Gruppe im Vergleich zu den anderen drei Gruppen. Eine randomisierte kontrollierte Studie mit 128 Frauen mit Sarkopenie zeigte nach 3 Monaten einen signifikanten Effekt auf die kombinierten Variablen der Beinmuskelmasse und der normalen Gehgeschwindigkeit in der Gruppe mit Training und Tee-Catechin-Einnahme im Vergleich zur Gesundheitserziehungsgruppe [28].
Litschi-Extrakt (Oligonol), reich an phenolischen Verbindungen (Flavonole), beugt Nierenschäden durch Diabetes und Fettleibigkeit durch eine fettreiche Ernährung vor [29]. Obwohl zahlreiche Studien die Auswirkungen von Grüntee-Extrakt-Supplementierung auf Mitochondrien und Muskelfasern untersucht haben, wurden fast alle Studien an Versuchstieren durchgeführt. Die Sicherheit, Bioverfügbarkeit und Wirksamkeit von Grüntee sollten bei Patienten mit Sarkopenie getestet werden.
1.2.2. Isoflavone
Isoflavone, eine Art Flavonoide in Sojabohnen, ähneln strukturell Östrogenen und entfalten ihre physiologischen Funktionen, wie antioxidative Effekte, durch Bindung an Östrogenrezeptoren. Bei Mäusen nach Ovarektomie nimmt die Muskelmasse zu, wenn Isoflavone 12 Wochen lang einer fettreichen Diät zugesetzt werden [31]. Umgekehrt verringert eine langfristige (120 Tage) Isoflavon-Einnahme die Fettansammlung in der Skelettmuskulatur männlicher Mäuse [32]. Bemerkenswert ist, dass Isoflavone sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Mäusen die Muskelmasse und -funktion beeinflussen. Abe et al. [33] zeigten, dass die Isoflavon-Verabreichung (20 % der Diät) die Muskelfaseratrophie im Tibialis anterior-Muskel am 4. Tag nach der Denervierung signifikant reduzierte.
Die meisten In-vivo-Isoflavon-Supplementierungsexperimente haben Isoflavone in Mengen von mehr als 1 % der Nahrungsaufnahme verwendet [31,32], aber es ist für den Menschen schwierig, solche großen Mengen Isoflavone zu jeder Mahlzeit zu konsumieren. Unsere Gruppe fand heraus, dass die Verabreichung von 0,6 % Isoflavon (AglyMax, eine Isoflavon-Aglykon-Mischung aus Daidzein, Genistin und Glycitein im Verhältnis 7:1:2) die Muskelfaseratrophie nach Denervierung bei Mäusen hemmte [34].
Die Einnahme von Daidzein kann für ältere Frauen vorteilhaft sein. Quercetin, eine Art Flavonoid, ist ebenfalls reichlich in Gemüse und Obst vorhanden und wirkt als Radikalfänger von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Da ROS NFκB- und Foxo-Signalwege aktivieren und die Expression von E3-Ubiquitin-Ligasen induzieren, hat die Fähigkeit von Quercetin, Muskelatrophie zu unterdrücken, Aufmerksamkeit erregt. Zum Beispiel reduziert die Einnahme von Quercetin bei Mäusen mit entlasteter Hintergliedmaße die Expression von Atrogin-1 und MuRF-1 im Gastrocnemius-Muskel und verhindert den Verlust an Skelettmuskelmasse [35]. Zukünftige Studien sind erforderlich, um zu klären, ob Daidzein, Quercetin und AglyMax die Muskelalterung hemmen können.
1.3. Ursolsäure (UA)
Ursolsäure (UA) ist eine natürliche pentazyklische Triterpen-Carbonsäure, die in Pflanzen und Früchten wie Äpfeln, Heidelbeeren und Preiselbeeren vorkommt. UA hat antikarzinogene, antioxidative, entzündungshemmende und anti-adipöse Wirkungen und hat sich auch in Tiermodellen von Hyperlipidämie und Diabetes als vorteilhaft erwiesen. Eine systematische Überprüfung von Tierstudien kam zu dem Schluss, dass die Supplementierung mit UA die Muskelkraft und -masse durch die Erhöhung der mTOR-Signalweg-Aktivierung in Muskel-Satellitenzellen erhöht. Es wurde berichtet, dass UA die Expressionsniveaus von zwei Muskelatrophie-Genen (Atrogin-1 und MuRF1) reduziert und Muskelatrophie, die durch Fasten und atrophieinduzierten Stress verursacht wird, mindert [36]. Eine UA-Supplementierung erhöht auch die Akt-Phosphorylierung in der Skelettmuskulatur in vivo, aber UA wirkt möglicherweise nicht direkt auf die Skelettmuskulatur, da UA allein nicht ausreicht, um die IGF-I- und Insulinrezeptoraktivierung zu fördern. Yu et al. [37] verabreichten Mäusemodellen mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) über 3 Wochen oral UA (100 mg/kg). Sie fanden heraus, dass die UA-Verabreichung die Expression von entzündlichen Zytokinen (z. B. IL-6 und TNF-α) und Ubiquitin-E3-Ligasen (z. B. MuRF-1, Atrogin-1 und MUSA1) reduzierte und die CKD-induzierte Muskelatrophie (Tibialis anterior-Muskel) unterdrückte.
Darüber hinaus ist die Supplementierung mit UA in Kombination mit Widerstands- und Ausdauertraining sehr wirksam zur Verbesserung des Muskelgewebes. Ausdauertraining und UA (ET + UA) senkten das Körpergewicht, die Insulinresistenz sowie die Insulin- und Glukosekonzentrationen stärker als die anderen Gruppen [38]. Ferner war der ATF4-Proteinspiegel bei ET + UA im Vergleich zu DM signifikant reduziert. ET + UA reduzierte die Menge des p53-Proteins ähnlich dem signifikanten Rückgang des p21-Proteins, der stärker ausgeprägt war als in jeder anderen Gruppe. Die Auswirkungen der UA-Einnahme auf die Skelettmuskulatur wurden beim Menschen noch nicht ausreichend getestet. Eine UA-Supplementierung (Loquat-Blatt-Extrakt-Einnahme, 50 mg/Tag) bei gesunden Erwachsenen verbesserte die Muskelmasse und -kraft nicht signifikant [39]. Darüber hinaus erhöhte die Kombination aus Krafttraining und 8 Wochen UA-Supplementierung die Muskelkraft, aber nicht die fettfreie Körpermasse im Vergleich zu Krafttraining allein [40]. Weitere Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen der UA-Supplementierung auf Sarkopenie beim Menschen zu klären und damit das Potenzial für Muskelwachstum besser einzuschätzen.
1.4. Omega-3-PUFAs
Lipide wie Omega-3-Fettsäuren und n-3-mehrfach ungesättigte Fettsäuren sollen die Muskelgesundheit indirekt beeinflussen, indem sie geringgradige Entzündungen verhindern [41]. Interessanterweise sind signifikant niedrigere Serumspiegel von 3-Fettsäuren mit Sarkopenie assoziiert, und eine höhere diätetische Fettzufuhr korreliert mit geringeren Chancen auf Sarkopenie [42]. Omega-3-PUFAs umfassen Alpha-Linolensäure (ALA), Eicosapentaensäure (EPA), Docosahexaensäure (DHA) und Docosapentaensäure (DPA). Die Konzentrationen von DHA und EPA in Zellmembranen sind wichtig, um die strukturelle Zellfunktion zu gewährleisten. Die primären Nahrungsquellen für DHA und EPA sind Meeresfrüchte und fettiger Fisch (z. B. Makrele). ALA ist in pflanzlichen Lebensmitteln wie Pflanzenölen, Chiasamen und Nüssen enthalten. Obwohl täglich 500 mg DHA und EPA empfohlen werden, erreichen die meisten US-Erwachsenen diese Zufuhr nicht. Omega-3-PUFAs sind aufgrund ihrer entzündungshemmenden Eigenschaften und ihres geringen Risikos unerwünschter Ereignisse von großem Interesse. Daher ist die Supplementierung mit Omega-3-PUFAs vorteilhaft für eine Vielzahl von Alterungsprozessen, einschließlich Kognition, Augengesundheit und Knochenstoffwechsel. Omega-3-PUFAs können auch positive Auswirkungen auf die Muskeln haben, einschließlich Hypertrophie der Muskelfasern und Verbesserung der mitochondrialen Funktion. Darüber hinaus haben RCT-Studien gezeigt, dass die Supplementierung mit Omega-3-PUFAs die Muskelproteinsynthese bei älteren Menschen fördert [43], was das Muskelwachstum unterstützt.
Die entzündungshemmende Wirkung von Omega-3-PUFAs ist allgemein anerkannt. Eine Supplementierung mit Omega-3-PUFAs bei mittelalten und älteren Erwachsenen führt zu signifikanten IL-6- und CRP-Reduktionen. Darüber hinaus zeigte eine RCT-Studie mit älteren Probanden, dass die Behandlung mit EPA und DHA (über 8 Wochen) die Blutspiegel von TNFα, IL-6 und IL-1β signifikant reduzierte [45]. Die Unterdrückung von Entzündungen durch Omega-3-PUFAs könnte ein Mechanismus zur Bekämpfung von Sarkopenie sein, da chronische geringgradige Entzündungen an ihrer Entwicklung beteiligt sind. Im Gegensatz dazu gibt es Berichte, die besagen, dass eine Supplementierung mit Omega-3-PUFAs die Muskelproteinsynthese nicht beeinflusst [46], und weitere Studien sind bei älteren Probanden mit Sarkopenie erforderlich. Smith et al. fanden außerdem eine stärkere Aktivierung des mTOR-p70S6K-Signalwegs durch Aminosäuren und Insulin nach 8 Wochen Omega-3-PUFA-Supplementierung im Vergleich zu einer Placebogruppe. Omega-3-PUFA-Supplementierung führt auch zu wichtigen Veränderungen in der Genexpression, die den Skelettmuskelanabolismus fördern, indem sie die Expression des mTOR-hemmenden Signalwegs verringern. Somit haben Omega-3-PUFAs das Potenzial, die altersbedingte anabole Resistenz durch die Aktivierung der mTOR-Signalübertragung zu überwinden und so das Muskelwachstum zu unterstützen. Für einen umfassenden Ansatz zur Steigerung Ihrer Fitness und zur Förderung des Muskelwachstums, besuchen Sie auch unseren Artikel über fitness 4 you.
Nährstoffinterventionen für sarkopenische Muskeln
2. Pharmakologische Ansätze zur Unterstützung des Muskelwachstums
Die klinischen Leitlinien der ICFSR weisen darauf hin, dass pharmakologische Interventionen nicht als Erstlinienbehandlung für die Sarkopenie empfohlen werden [16]. Dennoch gibt es vielversprechende Forschungsansätze.
2.1. Vitamin D
Vitamin D ist ein wichtiger Regulator des Knochenstoffwechsels, einschließlich der Phosphor- und Kalziumhomöostase. Vitamin-D-Mangel und der Verlust von Muskelmasse treten oft zusammen auf; es wird geschätzt, dass etwa 50 % der Personen über 65 Jahren einen Hypovitaminose-D-Spiegel haben. Obwohl der Mechanismus unklar bleibt, scheint Vitamin D die Muskelfunktion und -stärke über den Vitamin-D-Rezeptor zu beeinflussen. Bemerkenswerterweise nimmt die Expression von Vitamin-D-Rezeptoren in der Skelettmuskulatur mit dem Alter ab.
Eine Doppelblindstudie an Bewohnern von Pflegeheimen und älteren Erwachsenen, die in Gebieten mit geringem Vitamin D leben, hat gezeigt, dass eine Supplementierung mit Vitamin D das Sturzrisiko reduziert und die Muskelleistung und -kraft verbessert [47]. Viele epidemiologische Studien haben auch gezeigt, dass die Funktion der unteren Extremitäten bei älteren Patienten mit Hypovitaminose D beeinträchtigt ist, einschließlich verzögerter Gehzeit und der Zeit vom Sitzen zum Stehen [48]. Um Sarkopenie vorzubeugen, könnte es nützlich sein, die Auswirkungen von Vitamin D auf die Skelettmuskelfunktion, -kraft und -masse zu klären. Eine aktuelle Übersichtsarbeit [49] unter Verwendung geeigneter RCTs lehnte jedoch die positive Wirkung einer Vitamin-D-Monotherapie bei älteren Erwachsenen (ab 50 Jahren) klar ab. Eine Vitamin-D-Supplementierung verbesserte die Sarkopenie bei älteren Personen, die keinen Vitamin-D-Mangel aufwiesen, nicht. Diese Schlussfolgerung steht im Einklang mit der klinischen Leitlinie der ICFSR, dass unzureichende Beweise vorliegen, um festzustellen, ob eine Vitamin-D-Ersatztherapie bei älteren Patienten mit Sarkopenie wirksam ist [16].
2.2. Myostatin-Hemmung
Myostatin, ein neues Mitglied der Transforming Growth Factor Beta Superfamilie, reguliert das Muskelwachstum negativ [50]. Die Myostatin-Expression im Muskel ist bei CKD-Mäusen und -Ratten deutlich erhöht [51,52]. Es wurden jedoch widersprüchliche Ergebnisse darüber erzielt, ob die Myostatin-Expression im sarkopenischen Muskel erhöht ist [6,53]. Viele Forscher haben die Auswirkungen der Myostatin-Hemmung in Modellen von Muskelerkrankungen wie Krebs-Kachexie, CKD, Duchenne-Muskeldystrophie (DMD) und Amyotropher Lateralsklerose untersucht [54]. Zum Beispiel stellte die subkutane Injektion von Anti-Myostatin-Peptiden bei CKD-Mäusen den Gewichtsverlust (5–7 % Zunahme) und den Muskelmasseverlust (~10 % Zunahme) in den Hintergliedmaßen, einschließlich der TA-, Gastrocnemius-, EDL- und Soleus-Muskeln, wieder her.
Die Auswirkungen der pharmakologischen Myostatin-Hemmung bei DMD-Patienten wurden von mehreren Forschern untersucht, aber positive Effekte waren schwer zu erzielen und haben geringes Potenzial für die klinische Anwendung. Darüber hinaus zeigte eine randomisierte klinische Studie derselben Verbindung bei DMD-Patienten eine verbesserte Muskelmasse und Leistung (6-Minuten-Gehtest), wurde aber aufgrund nicht-muskulärer Nebenwirkungen (Nasenbluten, Kapillardilatation usw.) frühzeitig abgebrochen [55]. LY2495655, ein humanisierter Antikörper gegen Myostatin der Phase II, zeigte in einer RCT an 400 Patienten mit Hüftgelenkersatz eine dosisabhängige und signifikante Zunahme der fettfreien Masse im Vergleich zum Placebo nach 8 und 16 Wochen [56]. Becker et al. [57] führten eine randomisierte Phase-II-Studie zur subkutanen Injektion eines Myostatin-Antikörpers (LY2495655: LY, 315 mg) bei gebrechlichen älteren Probanden weltweit (z. B. USA, Frankreich und Australien) im Alter von 75 Jahren und älter durch. Nach 24 Wochen zeigte die LY-Gruppe eine signifikante Zunahme der Least-Squares-Mittelwertänderung der aLBM im Vergleich zur Placebogruppe. Darüber hinaus verbesserten sich funktionelle Merkmale wie die Treppensteigzeit und das Aufstehen vom Stuhl mit Armunterstützung nach 24 Wochen LY-Behandlung bei älteren Probanden im Vergleich zum Ausgangswert [57]. Basierend auf diesen Ergebnissen könnte die Antikörperhemmung von Myostatin bei der Behandlung von Sarkopenie wirksam sein, aber die Ergebnisse vieler klinischer Studien stützen diese Annahme nicht.
Forscher interessieren sich besonders für die Rolle von GDF11, das Myostatin in Bezug auf Aminosäuresequenz, Rezeptor- und Signalwege viele Ähnlichkeiten aufweist. Frühe Studien berichteten über verjüngende Effekte von GDF11 bei alternden Mäusen und deuteten darauf hin, dass GDF11 die Skelettmuskulatur, das Herzgewebe und das zerebrovaskuläre System in einen jungen und gesunden Zustand zurückversetzen kann [61]. Es sind jedoch noch weitere Forschungen erforderlich, um die tatsächlichen Auswirkungen auf das Muskelwachstum zu bestätigen. Für spezifische Trainingspläne, die auf Muskelwachstum abzielen, wie zum Beispiel den 5×5 trainingsplan, ist die Hemmung von Myostatin ein potenzieller, wenn auch noch experimenteller Ansatz.
2.3. Anabole Steroide
Die derzeitige Evidenz reicht nicht aus, um anabole Hormone für die Behandlung von Sarkopenie in den ICFSR-Konsensleitlinien zu empfehlen [16]. Der Testosteronspiegel bei Männern sinkt nach dem 30. Lebensjahr um 1 % pro Jahr, und der bioverfügbare Testosteronspiegel sinkt um 2 % pro Jahr [62]. Eine systematische Übersicht [64] hat gezeigt, dass eine Testosteron-Supplementierung Sarkopenie-Merkmale wie verringerte Muskelmasse [65] und Griffkraft [66] abschwächt. In einer Placebo-kontrollierten Studie zur langfristigen (6 Monate) supraphysiologischen Testosteronverabreichung nahmen die fettfreie Körpermasse der Beine sowie die Bein- und Armmuskelkraft zu [67]. Ältere Männer, die hohe Dosen Testosteron erhielten, zeigten signifikante Zuwächse an Muskelkraft, aber die potenziellen Risiken überwiegen die Vorteile. Ein erhöhtes Risiko für thrombotische Komplikationen, Schlafapnoe und Prostatakrebs ist mit einer Testosterontherapie bei älteren Männern verbunden.
Neue nicht-steroidale Verbindungen, sogenannte selektive Androgenrezeptor-Modulatoren (SARMs), weisen gewebeselektive Aktivität, verbesserte pharmakokinetische Eigenschaften und weniger systemische Nebenwirkungen auf. Die Auswirkungen von SARMs wurden bei gesunden älteren Männern und Patienten mit krebsbedingter Sarkopenie getestet [68,69]. Tatsächlich zeigte eine doppelblinde Phase-II-Studie mit Enobosam, einem nicht-steroidalen SARM, Verbesserungen der körperlichen Funktion (Treppensteiggeschwindigkeit) und der fettfreien Körpermasse bei gesunden postmenopausalen älteren Männern [70]. Diese Studie zeigte, dass bereits 1 mg Enobosarm die fettfreie Körpermasse bei Patienten mit fortgeschrittenem Krebs erhöhte. Ein weiteres SARM, GSK2881078, das 50 Tage lang einmal täglich an gesunde ältere Männer und Frauen verabreicht wurde, erhöhte die fettfreie Körpermasse signifikant ohne nennenswerte Nebenwirkungen, obwohl die Alanin-Aminotransferase vorübergehend erhöht war [70]. Strengere klinische Studien sind notwendig, um festzustellen, ob diese Mittel bei normaler und CKD-induzierter Sarkopenie wirksam sind, um das Muskelwachstum zu fördern.
Supasyndh et al. [71] evaluierten die Supplementierung mit Oxymetholon, einem milderen anabolen Steroid, in einer 24-wöchigen RCT mit 43 Hämodialysepatienten und beobachteten signifikante Zunahmen des fettfreien Volumens, der subjektiven Werte der körperlichen Funktion und der Griffkraft. Hämodialysepatienten zeigten nach 24 Wochen Placebobehandlung eine Atrophie der Typ-I- und Typ-II-Muskelfasern und verringerte IGF-IR-mRNA-Spiegel, dies wurde jedoch durch Oxymetholon unterdrückt, welches eine Hypertrophie der Typ-I-Muskelfasern induzierte. Kürzlich untersuchten Kim et al. die Auswirkungen von Oxymetholon (50 mg/kg) auf alte Mäuse nach 28 Tagen chronischer Zwangsbewegung [72]. Glutathion, Superoxiddismutase und ROS waren aufgrund einer verminderten Katalaseaktivität teilweise reichlich vorhanden, wurden aber durch Oxymetholon-Supplementierung auf die Ausgangswerte zurückgeführt. Darüber hinaus unterdrückte die Oxymetholon-Behandlung die Expression von Myostatin, Sirtuin 1 und Muskelatrophie-Genen und induzierte eine Faserhypertrophie in den Gastrocnemius- und Soleus-Muskeln [72]. Für effektives Krafttraining, das zum Muskelwachstum beiträgt, kann unser Artikel über bodypump weitere Inspiration bieten.
2.4. Glukosesenkende Medikamente
Einige glukosesenkende Medikamente, die primär zur Behandlung von Diabetes eingesetzt werden, könnten auch Auswirkungen auf das Muskelwachstum und die Muskelerhaltung haben.
2.4.1. Metformin
Metformin ist das am häufigsten verschriebene Antidiabetikum und aktiviert nachweislich AMPK und stimuliert die PGC1α-Genexpression in der Skelettmuskulatur. Dies fördert die Transkription von Genen, die mit der Fettsäureoxidation assoziiert sind, und unterdrückt die intramuskuläre Fettansammlung. Die Aktivierung des AMPK-Signalwegs fördert auch die Angiogenese, die mitochondriale Biosynthese und die Umwandlung von Myofasertypen von glykolytischen zu oxidativen Fasern [73,74,75]. Ferner wurde berichtet, dass Metformin die Expression von mTORC1-bezogenen Genen in der Skelettmuskulatur älterer Personen mit gestörter Glukosetoleranz unterdrückt [76]. Da die Autophagie bei Sarkopenie dysfunktional ist, könnte die Aktivierung von AMPK oberhalb des Autophagie-Signalwegs und die Unterdrückung von mTORC1 den Stoffwechsel fördern, was zu einem Anti-Aging-Effekt führt.
Klinische Studien haben gezeigt, dass eine Metformin-Behandlung (3 × 500 mg über 16 Wochen) bei älteren Patienten mit Diabetes die Gehgeschwindigkeit um 0,13 m/s verbesserte [77]. Da die meisten Berichte aus klinischen Studien an Patienten mit Diabetes erfolgten, gibt es unzureichende Beweise für die Metformin-Behandlung von Sarkopenie. Es könnte jedoch über die oben genannten Signalwege eine therapeutische Wirkung haben.
2.4.2. Thiazolidindione (TZDs)
TZDs erhöhen die Expression von Adiponectin und seinen Rezeptoren im Blut und steigern die Expression von Genen, die mit der mitochondrialen Funktion und Fettsäureoxidation zusammenhängen, durch Aktivierung von AMPK und ACC in der Skelettmuskulatur [78]. Dies führt zu einer erhöhten Insulinempfindlichkeit der Skelettmuskulatur [79]. In einer klinischen Studie an nicht-diabetischen Patienten zeigte Männer, die mit Pioglitazon behandelt wurden, eine Abnahme der Oberschenkelmuskelmasse im Vergleich zu Männern, die kein Pioglitazon erhielten [80]. TZDs sind möglicherweise nicht wirksam genug für die Behandlung von Sarkopenie und die Förderung des Muskelwachstums.
2.4.3. Sulfonylharnstoffe
Sulfonylharnstoffe wirken auf die Pankreas-Betazellen, um die Insulinsekretion zu fördern, und es wurde berichtet, dass sie in In-vitro-Experimenten das Muskelprotein im Flexor digitorum brevis-Muskel von Ratten über Caspase-3-abhängige oder -unabhängige Signalwege verringern [81]. In einer Querschnittsstudie an Diabetikern wurde berichtet, dass Sarkopenie-Parameter (Skelettmuskelmasse, Skelettmuskelmasseindex (SMI), Muskelkraft und Gehgeschwindigkeit) unter Sulfonylharnstoffen stärker verschlechterten als unter DPP-4i [82], und es gab keine Änderungen der Skelettmuskelmasse bei Diabetikern in klinischen Studien [83]. Die Wirkung auf Sarkopenie ist unklar, trägt aber wahrscheinlich nicht zu ihrer Verbesserung bei.
2.4.4. Dipeptidyl-Peptidase-4-Inhibitoren (DPP-4i)
DPP-4i fördert die Insulinsekretion und hemmt die Glukagonfreisetzung. In der Skelettmuskulatur wurde berichtet, dass DPP-4i die GLUT4-Expression in Soleus- und Gastrocnemius-Muskeln erhöht [84], die Glukoseaufnahme fördert [85] und die mitochondriale Biosynthese verbessert, um die Belastbarkeit zu steigern [86] in Tiermodellen. Epidemiologische Studien haben berichtet, dass die DPP-4i-Behandlung älterer Diabetiker im Vergleich zu anderen Diabetesmedikamenten verbesserte Sarkopenie-Parameter zeigt [78], aber möglicherweise nicht ausreicht, um nicht-diabetische Sarkopenie zu verbessern.
2.4.5. Glucagon-like Peptide-1-Rezeptoragonisten (GLP-1 RAs)
GLP-1 RAs binden spezifisch an GLP-1-Rezeptoren und stimulieren die Insulinsekretion aus Pankreas-Betazellen. Für die Skelettmuskulatur erhöhen sie die GLUT4-Genexpression, die Glukoseaufnahme und die Glykogensynthese [87]. Es wurde berichtet, dass GLP-1 RAs den Sauerstoffverbrauch der Skelettmuskulatur fördern und die Insulinsensitivität erhöhen [88]. In einer Studie mit Diabetikern senkte eine sechsmonatige Behandlung mit Teneligliptin (20 mg/Tag), einem DPP-4i, den SMI effizienter als mit Dulaglutid (0,75 mg/Woche), einem GLP-1 RA [89]. Obwohl 24 Wochen Dulaglutid (3 g/Tag) Behandlung bei adipösen älteren Patienten mit Diabetes keine Verschlechterung der Sarkopenie-Parameter zeigte [90], ist es unwahrscheinlich, dass GLP-1 RAs Sarkopenie verbessern.
2.4.6. Natrium-Glukose-Co-Transporter-2-Inhibitoren (SGLT2i)
SGLT2 wird in den proximalen Nierentubuli exprimiert und ist für die Glukosereabsorption verantwortlich. SGLT2i haben somit eine blutzuckersenkende Wirkung, indem sie die Ausscheidung von Glukose in den Urin fördern. Für die Skelettmuskulatur wurde berichtet, dass die Langzeitverabreichung von SGLT2i die Insulinempfindlichkeit verbessert, den Muskelkatabolismus hemmt und die Qualität der Muskelfunktion verbessert [91]. Gemäß einer Studie, die eine Verbesserung der maximalen Griffkraft zeigte, wird die Verbesserung der mitochondrialen Funktion als molekularer Mechanismus angesehen, der diesen Effekt erklärt [92]. Es wurde jedoch vorgeschlagen, dass Muskelproteine abgebaut werden und Sarkopenie auftreten kann, da Aminosäuren der Leber zugeführt werden [93]. Ergebnisse klinischer Studien mit SGLT2i haben gezeigt, dass sie den SMI reduzieren [94,95], wobei nur wenige Berichte eine Verbesserung der Sarkopenie-Parameter zeigen [96]. Daher ist es unwahrscheinlich, dass SGLT2i Sarkopenie verbessern und somit das Muskelwachstum fördern. Für weitere Informationen zur Stärkung der Bauchmuskulatur können Sie unseren Artikel zum bauchtrainer lesen.
2.4.7. Insulin
Insulin wirkt auf die Skelettmuskulatur, um die Proteinsynthese zu fördern. Es nimmt auch Glukose auf und fördert die Glykogensynthese. Anti-Insulinämie bei jüngeren Patienten stimuliert die Muskelproteinsynthese, aber die Reaktion ist bei älteren Menschen gedämpft [97]. Beobachtungsstudien haben berichtet, dass die Insulinverabreichung einen Rückgang des SMI bei Diabetikern verhindert [98]. Darüber hinaus hat eine 3-jährige Follow-up-Studie mit 118 Diabetikern gezeigt, dass Insulin einen positiven Effekt auf die Skelettmuskelmasse im Vergleich zu anderen oralen Hypoglykämika hat [99]. Alle diese Berichte betrafen jedoch Diabetiker und würden die Sarkopenie im Allgemeinen nicht verbessern.
Abbildung 2: Die Wirkung von glukosesenkenden Medikamenten auf Sarkopenie und ihre molekularen Mechanismen, die Auswirkungen auf das Muskelwachstum haben können. Gerade Linien zeigen einen positiven Effekt auf Sarkopenie an; gepunktete Linien zeigen negative Effekte an.
3. Fazit und Ausblick für das Muskelwachstum
Die jüngsten Fortschritte im Verständnis der Muskelbiologie haben molekulare Mechanismen der Sarkopenie und potenzielle Ernährungstherapien aufgedeckt. Obwohl die Kombination aus Widerstandstraining und Aminosäure-haltigen Nahrungsergänzungsmitteln üblicherweise empfohlen wird, um altersbedingte Muskelschwäche und -verlust zu verhindern [10,11], zeigten reine Protein-(Aminosäure-)Supplemente keine Wirkung auf die Symptome der Sarkopenie. Viele vielversprechende Substanzen wie Catechine, Soja-Isoflavone und Ursolsäure haben das Potenzial, Sarkopenie zu bekämpfen und damit das Muskelwachstum zu fördern. Jedoch wurden selbst in Nagetiermodellen der Sarkopenie noch keine systematischen und grundlegenden Forschungen zu diesen Behandlungen durchgeführt.
Myostatin ist ein potentes inhibitorisches Gen für die Muskelhypertrophie, und seine Inhibitoren wurden bei vielen neuromuskulären Erkrankungen getestet. Die Wirkung von Myostatin-Inhibitoren auf Sarkopenie war bisher positiv, sollte aber nicht überschätzt werden. Eine neuere Scoping-Review unterstreicht die Bedeutung zukünftiger Forschung, die sich auf den potenziellen Einsatz von Zink bei der Prävention und Behandlung von Mangelernährung, Sarkopenie und Gebrechlichkeit bei älteren Menschen konzentriert [101]. Über die Verbesserung der Sarkopenie durch die Zufuhr dieses Mikronährstoffs ist noch wenig bekannt, was ein interessantes Forschungsgebiet der Zukunft sein wird.
Um Ihr persönliches Muskelwachstum optimal zu unterstützen und gesund alt zu werden, ist eine Kombination aus ausgewogener Ernährung, gezieltem Training und gegebenenfalls fachkundiger Beratung entscheidend. Bleiben Sie aktiv und informieren Sie sich auf Shock Naue über die neuesten Erkenntnisse im Bereich Gesundheit und Wohlbefinden!
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