Myostatin, Follistatin und Gendoping

Das Aufsehen war groß, als vor einigen Jahren die Bilder von muskelbepackten Mäusen und Rindern durch die Medien gingen. Bei diesen Tieren wurde das Myostatin inaktiviert – ein Gen, welches das Muskelwachstum einschränkt. Damit war der Wissenschaft ein entscheidender Schritt im Verständnis des Muskelwachstums gelungen. Die Aussichten waren fantastisch: Würde das Ausschalten von Myostatin auch beim Menschen gelingen, könnte man Patienten mit AIDS oder muskeldegenerativen Krankheiten entscheidend weiterhelfen. Auch die Supplementeindustrie sprang sofort auf den fahrenden Zug auf und verkaufte genauso überteuerte wie wirkungslose Myostatin-Blocker für Freizeitsportler – sozusagen Gendoping für zuhause. Eine Studie fand nun ein weiteres, hochwirksames Protein, das ähnlich dem Myostatin die Muskelsynthese reguliert - Follistatin.

Follistatin verstärkt die Wirkung von Myostatin

Genmanipulierte Mäuse, die nur wenig oder gar kein Myostatin produzieren, weisen etwa die doppelte Menge an Muskulatur auf als ihre nicht-manipulierten Artgenossen. Derselbe Effekt konnte übrigens auch bei Rindern, Schafen, Hunden und sogar Menschen mit dem entsprechenden Gendefekt nachgewiesen werden.

Von Follistatin war bereits bekannt, dass es Myostatin hemmt und dadurch das Muskelwachstum erheblich fördert. Ein Forscherteam rund um den Molekularbiologen Se-Jin Lee von der Johns Hopkins Universität in Baltimore interessierte sich aber dafür, ob Follistatin auch über andere Wirkmechanismen Einfluß auf das Muskelwachstum nehmen würde. Dafür benutzte er genmanipulierte Mäuse, die absolut kein Myostatin mehr produzieren konnten, dafür aber reichlich Follistatin synthetisierten. Da kein Myostatin mehr vorhanden war, konnten die zusätzlich aufgetretenen Effekte nur vom Follistatin stammen.

Gendoping mit Follistatin lässt die Muskeln explodieren

Es zeigte sich, das die genmanipulierten Mäuse die vierfache Muskelmasse im Vergleich zu ihren unmanipulierten Artgenossen entwickelten. Die Muskelfaserdicke stieg um 117 Prozent und es fanden sich insgesamt 73 Prozent mehr Muskelfasern. Besonders am Brustkorb und am Bauch legten die Mäuse dramatisch zu.

Es konnte somit bewiesen werden, dass Follistatin seine Wirkung nicht nur über die Hemmung von Myostatin entfaltet, sondern weitere Mechanismen beteiligt sein müssen. Lee öffnete damit eine weitere Tür im Labyrinth der Muskelforschung.

Mütter regulieren das Muskelwachstum ihrer Nachkommen

Das Forscherteam fand zudem heraus, dass die Muskelmasse neugeborener Mäuse von der Anzahl der defekten Myostatin-Gene ihrer Mütter abhing. Je weniger intakte Myostatin-Gene die Mutter aufwies (und je weniger Myostatin sie dadurch produzierte), desto muskulöser waren die Nachkommen. Demnach musste ein pränataler Transfer eines muskelregulierenden Hormons zwischen Mutter und Fötus stattfinden.

Dieser Umstand lies eine äußerst wichtige und bis dahin nicht bewiesene Schlussfolgerung zu: Myostatin zirkuliert im Blut und wirkt systemisch! Der Regelkreis rund ums Myostatin ist zwar bisweilen nur in seinen Ansätzen erforscht, Spekulationen gehen aber davon aus, dass es im Wesentlichen zwei Funktionen ausführt:

1. Regulation des lokalen Muskelwachstums als Antwort auf spezifische Stimulatoren (z.B. Krafttraining, Verletzungen).
2. Regulation des Zusammenspiels zwischen Fett und Muskulatur als Antwort auf allgemeine Stimulatoren wie z.B. dem Ernährungsstatus.

Gendoping

Nicht nur die Viehzucht ist auf die genannten Gene und Proteine aufmerksam geworden, auch die Welt des Sports hat die Ohren gespitzt. Gendoping heißt das Zauberwort, das schon bald Realität werden könnte. Doch auch im Bereich der Medizin könnten mögliche Wirkstoffe Einsatz finden, z.B. bei muskeldegenerativen Erkrankungen. Die Forschung ist also von einem möglichen Einsatz beim Menschen nicht abgeneigt, solange er ethisch korrekten Zielen dient (wozu Doping nicht gehört).

Bisher hat sich die Wissenschaft darauf konzentriert, Myostatin spezifisch zu blockieren. Durch die Ergebnisse von Lee scheint dies aber nicht der richtige Weg zu sein, da Myostatin nur ein Rad ungewissen Ausmaßes in der Regulation des Muskelwachstums zu sein scheint. Diese Vermutung gewinnt durch den Umstand an Bedeutung, dass beim Menschen geringere Konzentrationen von Myostatin im Blut gefunden wurden als bei Mäusen. Es könnte demnach also sein, dass beim Menschen das Myostatin nur eine untergeordnete Rolle spielt und andere, bisher unentdeckte Stoffe mehr Einfluß ausüben. Deshalb ist es essentiell, erst das Zusammenspiel der beteiligten Gene und Genprodukte zu kennen, bevor in den Regelkreis effektiv eingegriffen werden kann.

Lee äußerte sich in einem Spiegel Interview zur Doping Problematik:

»Bodybuilder und professionelle Sportler sind schon aufmerksam, die Welt Anti-Doping Agentur allerdings auch.« Die Herausforderung sei, jedes neue Medikament von den falschen Leuten fernzuhalten.«

Ein edles Ziel, aber fern jeder Realität.

Lee SJ. Quadrupling Muscle Mass in Mice by Targeting TGF-ss Signaling Pathways. PLoS ONE. 2007 Aug 29;2(8):e789.