Eine wissenschaftliche Arbeit zeigt auf, welche fundamentale Bedeutung jene Signale für die neurologische Gesundheit haben, die von einer so großen Muskelpartie, wie den Beinen, zum Gehirn und wieder zurückgesendet werden.
Patienten, die an einer Erkrankung der Motoneuronen, multipler Sklerose, spinaler Muskelatrophie oder anderen neurologischen Erkrankungen leiden, bauen in der Regel sehr schnell ab, sobald die körperliche Bewegung eingeschränkt wird. Die Untersuchung, die im Journal Frontiers of Neuroscience veröffentlicht wurde, liefert wertvolle Indizien für die zukünftige Medizin im Bereich der Hirn- und Nervensystemgesundheit (2).
„Unsere Studie stützt Auffassung, dass Menschen, die nicht in der Lage sind Übungen unter Gewichtsbelastung durchzuführen – wie zum Beispiel Patienten, die bettlägerig sind oder Astronauten mit längerem Aufenthalt im Weltraum – nicht nur Muskelmasse verlieren, sondern dass sich auch ihre Körperchemie auf einem zellulären Level verändert und das Nervensystem negativ beeinträchtigt.
Dr. Raffaella Adami, Università degli Studi di Milano
Die 28 Tage andauernde Untersuchung, ein Tierversuch, bei der Mäuse daran gehindert wurden ihre Hinterbeine zu benutzen, lebten und aßen ohne Stresseinwirkung. Am Ende des Experiments analysierten die Wissenschaftler die Hirnregion, die man auch als subventrikuläre Zone bezeichnet. In Säugetieren ist dieses Areal für die Aufrechterhaltung der Nervenzellgesundheit zuständig. Das ist außerdem auch der Bereich, wo neurale Stammzellen für die Produktion neuer Neuronen (Nervenzellen) sorgen.
Die Beschränkung der körperlichen Aktivität verringerte den Gehalt neuronaler Stammzellen um bis zu 70% im Vergleich zur Kontrollgruppe, also Mäusen, die sich ungehindert frei bewegen konnten (2). Weiterhin konnten die Forscher herausfinden, dass sowohl Neuronen als auch Oligodendrozyten (spezialisierte Zellen zur Unterstützung und Isolierung von Nervenzellen) nicht vollständig ausreiften, wenn die körperliche Aktivität eingeschränkt war.
Diese Arbeit zeigt maßgeblich, dass der Einsatz der Beine – insbesondere bei Übungen wo ein Gewicht getragen wird – Signale zum Gehirn sendet, die für die Produktion gesunder Neuralzellen (und damit auch die Gesundheit des Hirns und Nervensystems) wichtig ist. Werden die Beine nicht eingesetzt bzw. nicht gefordert und/oder belastet, kann es für den Körper mitunter schwieriger sein, neue Neuralzellen zu bilden. Diese Neuralzellen ermöglichen es uns u.a. Stress zu tolerieren und die Herausforderungen des Lebens zu bestreiten.
Es kommt nicht von ungefähr, dass wir wie dafür gemacht sind aktiv zu sein: Zu gehen, zu rennen, uns zu ducken, zu sitzen und dabei unsere Beinmuskulatur zu verwenden, um Dinge aufzuheben. Neurologische Gesundheit ist keine Einbahnstraße, bei der das Gehirn den Muskeln befiehlt „Dinge aufzuheben“, „zu gehen“ und so weiter.
Dr. Raffaella Adami
Den beteiligten Wissenschaftlern war es gelungen weitere Einblicke zu gewinnen, indem sie individuelle Zellen analysierten. Dabei fanden sie heraus, dass die Einschränkung der Bewegung der Beine den Gehalt an Sauerstoff im Körper senkt, was ein anaerobes Milieu herbeiführt und den Stoffwechsel beeinflusst. Es konnten ebenfalls Einflüsse auf zwei Gene identifiziert werden – eines dieser Gene, CDK5Rap1, spielt für die Gesundheit der Mitochondrien (Energiekraftwerke der Selle) eine entscheidende Rolle.
Die Ergebnisse der Untersuchung liefern wichtige Implikationen für die Gesundheit, die weitere Fragen zur Bedeutung von kardiovaskulären Einflüssen als Folge eines Lebensstils mit überwiegend sitzender Tätigkeit aufwirft. Zudem kann uns diese Arbeit dabei helfen besser zu verstehen, was bei neuronalen Erkrankungen, wie z.B. spinaler Muskelatrophie und multipler Sklerose, geschieht.
Ich interessiere mich seit 2004 für neurologische Erkrankungen. Die Frage, die ich mir selbst gestellt habe, lautet: Ist das Endresultat dieser Erkrankungen die exklusive Ursache von Läsionen, die im Falle einer Rückenmarksverletzung am Rückenmark entstehen bzw. infolge genetischer Mutationen (im Falle einer spinalen Muskelatrophie) oder ist die geringere Kapazität von Bewegung der kritische Faktor, der dieser Erkrankungen verschlimmert?
Dr. Daniele Bottai, Co-Autorin der Studie
Mit ihrer Arbeit demonstrieren die beteiligten Forscher, welchen kritischen Stellenwert Bewegung im Alltag besitzt. Dies mag auch für die Raumfahrt ein wichtiger Faktor sein – beispielsweise bei monate- oder gar jahrelangen Missionen im Weltraum, wo spezielle Geräte zur Ermöglichung eines Widerstandstrainings zum Einsatz kommen sollten, um die langfristige Gesundheit zu gewährleisten.