Gendoping macht Mäuse mobil

Passend zu Olympia haben Wissenschaftler eine „Marathonmaus“ mit verbesserter Muskelstruktur und verdoppelter Ausdauer erschaffen. Sie erreichten dies, indem sie durch eine Genmanipulation Funktion eines einzelnen Proteins verstärkten. Die solchermaßen veränderten Mäuse zeigten zudem eine erheblich geringere Neigung zur Gewichtszunahme oder Fettleibigkeit.

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Die durch diese Manipulation gewonnenen neuen Erkenntnisse könnten nach Ansicht der Forscher um Ronald M. Evans vom Salk Institute wichtige Einblicke in die Mechanismen geben, die – auch beim Menschen – die Muskelentwicklung und die durch Training erzeugten physiologischen Veränderungen steuern. Gleichzeitig allerdings könnten die Ergebnisse auch Wege zu neuen Doping-Wirkstoffen eröffnen, die ohne Training eine Leistungssteigerung hervorrufen.

In ihrer Studie veränderten die Forscher gezielt ein Gen für das Protein PPAR-delta, um die Aktivität des Proteins zu erhöhen. Die tief greifenden und umfassenden physiologischen Effekte, die diese Änderung nach sich zog, kam für die Wissenschaftler allerdings völlig unerwartet. „In vorherigen Arbeiten hatten wir gezeigt, dass in verschiedenen, vor allem fetthaltigen Geweben, die Aktivierung von PPAR-delta die Fettverbrennung anregen kann und damit das Fettgewebe abbauen“, erklärt Evans. „Als wir mit diesem Experiment begannen, rechneten wir aber absolut nicht mit einer Auswirkung auf die Muskelfasern.“

Mehr langsame Fasern – bessere Fettverbrennung

Doch in den Mäusen mit verstärkter PPAR-delta Aktivität beobachteten die Wissenschaftler eine große Umformung der Skelettmuskelfasern. Die Mäuse zeigten einen starken Zuwachs an so genannten langsam-zuckenden Muskelfasern und eine Reduktion der schnell-zuckenden Fasern. Die langsamen Fasern enthalten deutlich mehr Mitochondrien, die fettverbrennenden „Kraftwerke der Zelle“, als die schnellen Fasern. Letztere müssen daher ihre Energie primär aus dem schnell erschöpften Zuckervorrat der Zellen gewinnen und ermüden daher schneller. Bis zur Erschaffung der Marathonmaus war der einzige Weg hin zu mehr langsamen Fasern ein intensives Training. „Wir haben gedacht, dass das vermehrte PPAR-delta einfach die Fettverbrennung im Muskel ankurbeln würde, aber wir haben nicht erwartet, dass es dies tun würde, indem es die Menge an langsamen Fasern erhöht“, erklärt Evans.

Um ihre Ergebnisse zu untermauern, führten die Forscher einen zweiten Versuch durch, in dem sie normalen Mäusen einen experimentellen Wirkstoff verabreichten, der ebenfalls das Protein aktiviert. Eigentlich für Menschen mit Fettstoffwechselstörungen entwickelt, bewirkte das Mittel die gleichen Muskel- und Stoffwechseleffekt wie bei den genmanipulierten Tieren. Gleichzeitig erwiesen sich beiden Varianten als deutlich weniger anfällig für eine Fettleibigkeit und hatten niedrigere Gehalte von intramuskulären Triglyceriden, Substanzen, die mit Diabetes und Insulin-Resistenz in fettleibigen Menschen in Verbindung gebracht werden.

Doppelt so große Ausdauer

Aber waren die genmanipulierten Mäuse auch wirklich fitter als ihre normalen Artgenossen? Die Wissenschaftler machten auch hier den Test: „Als wir die Mäuse, die niemals zuvor gerannt waren, in ein Laufrad setzten, war das überraschende Ergebnis, dass sie fast zwei mal so weit laufen konnten wie eine normale Maus“, berichtet Evans. Normale Mäuse schaffen rund 900 Meter, dann sind sie erschöpft. Die PPAR-delta-gedopten Mäuse dagegen rannten ohne Probleme 1.800 Meter bevor ihnen die Luft ausging.

Besonders überrascht sind die Forscher, dass die Änderung nur eines einzigen Gens so weit reichende Veränderungen im Organismus auslösen kann. „Das bemerkenswerte an diesem Experiment ist, dass diese eine Änderung das gesamte System neu zu verkabeln scheint”, erklärt Evans. „Das zeigt, das eine Aktivierung dieses Stoffwechselweges gegen Fettleibigkeit und Diabetes wirken könnte und Patienten helfen, die Muskeln aufbauen müssen aber nicht trainieren können. Dass allerdings genau dieser Effekt auch für Doping missbraucht werden könnte, sieht Evans durchaus.

(Howard Hughes Medical Institute, 25.08.2004 – NPO)