Fitness : Moderates Training nutzt unserer Gesundheit

Menschliche Körperzellen altern bei regelmäßiger sportlicher Betätigung deutlich langsamer. Forscher können heute messen, wie viel Sport unsere Zellen fit hält.

Zweifelsfrei steht fest, dass uns körperliche Aktivität fit macht und gesund hält. Aber wie viel Sport ist erforderlich, um von den positiven Effekten zu profitieren? Eindeutige Antworten können mittlerweile Forscher liefern, die sich mit Zellmedizin und Molekularbiologie befassen. Diese Wissenschaftler können in einzelne menschliche Zellen hineinschauen und deren Zustand beurteilen.

„Sprechende“ Zellen: Die menschlichen Körperzellen selbst geben sehr genau Auskunft darüber, wie leistungsfähig sie sind oder ob sie bereits stark zerschlissen sind. Um zu ermitteln, in welcher Verfassung menschliche Zellen sind, schauen sich Wissenschaftler meist die Zellkerne der weißen Blutkörperchen an. In den Zellkernen lagern, wie in anderen Zelltypen auch, die länglichen, nur einige tausendstel Millimeter großen, fadenförmigen Chromosomen, die unser Erbgut (Gene) enthalten.

Die Enden der Chromosomen werden Telomere genannt. Diese stabilisieren die Chromosomen, ähnlich wie die kleinen Kunststoffkappen an Schnürsenkeln. Damit der menschliche Körper lebensfähig bleibt, bildet er ununterbrochen neues Gewebe. Dazu teilen sich Zellen fortwährend. Das Erbgut der Mutterzelle wird auf zwei neue Tochterzellen übertragen. Es entstehen frische, leistungsfähige Zellen. Doch jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, geht ein Stück der Telomere verloren. Schließlich sind die Telomere so kurz, dass sich die Zellen nicht mehr teilen können. Sie sind dann seneszent, gealtert. Das ist eine wesentliche Ursache dafür, warum wir als Gesamtorganismus altern und warum mit zunehmendem Alter das Risiko für Erkrankungen steigt.

Das Altern verlangsamt sich: Je kürzer die Telomere sind, desto weiter ist der Alterungsprozess der Zelle vorangeschritten. Doch dieser Prozess lässt sich deutlich verlangsamen – durch regelmäßige körperliche Aktivität. Sportliche Betätigung hat zur Folge, dass in den Zellen ein Gen aktiviert wird, das den Bauplan für einen Eiweißstoff namens Telomerase enthält. Sobald das Gen angeschaltet ist, wird Telomerase produziert. Dieses Enzym kann an den Chromosomen den Abbau der Telomere deutlich verlangsamen – und sogar umkehren.

Für ihre Forschungen über Telomere und Telomerase wurde die Professorin Dr. Elizabeth Blackburn von der Universität von San Francisco 2009 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet. Blackburn hatte nach Ursachen der Zellalterung gesucht. Es ist der sogenannte oxidative Stress, der uns altern und krank werden lässt. Das ist für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, Lungenprobleme, Arthritis, Diabetes, Makuladegeneration und neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson nachgewiesen.

Radikale Räuber: Oxidativer Stress beginnt mit einem freien Radikal, einem Molekül, dem ein Elektron fehlt. Es ist also unvollständig. Um wieder stabil zu werden, entreißt es anderen Molekülen ein Elektron. Das beraubte Molekül versucht nun seinerseits, sich ein neues Elektron zu verschaffen. Sind viele freie Radikale unterwegs, kann es zu einer Kettenreaktion kommen. Immer mehr Zellen werden geschädigt, oxidativer Stress setzt ein. „Der Körper gerät in einen toxischen Zustand“, sagt Elizabeth Blackburn.

Unsere Zellen enthalten aber auch Antioxidantien, die einen natürlichen Schutz vor oxidativem Stress darstellen. Antioxidantien sind Moleküle, die ein Elektron an ein freies Radikal abgeben können, ohne dadurch instabil zu werden. Dadurch wird die gefährliche Kettenreaktion beendet.

In einem gesunden Körper haben die Zellen genügend Antioxidantien, um freie Radikale zu neutralisieren. Zwar werden diese nie vollständig verschwinden, weil sie sich fortwährend auch bei lebenswichtigen Stoffwechselprozessen bilden. Denn eine geringe Anzahl freier Radikale ist wichtig, um die Aktivität der Zellen am Laufen zu halten. Doch durch Umweltbelastungen wie Rauchen, Strahlung, aber auch Depression und körperliche Trägheit kommt es zu einer Überzahl an freien Radikalen.

Wie Sport schützt: Zwar bewirkt auch körperliche Aktivität kurzfristig eine Zunahme der freien Radikale. Denn Sport geht mit einem erhöhten Sauerstoffbedarf einher. Die Sauerstoffmoleküle werden in den Körperzellen „verbrannt“, um Energie zu gewinnen. Als Nebenprodukt entstehen freie Radikale. „Doch dann fährt unser Körper die Produktion von Antioxidantien hoch“, erklärt Elizabeth Blackburn. „Regelmäßige moderate Bewegung verbessert das Gleichgewicht zwischen Antioxidantien und freien Radikalen. Dadurch bleiben unsere Zellen gesünder.“

Forschung an Zwillingen: Es gibt inzwischen zahlreiche gute Studien, die belegen, wie Sport unsere Telomere schützt. Forscher der Universität London haben es geschafft, die Telomere von 1200 Zwillingspaaren zu begutachten. Da Zwillinge die gleichen Gene haben, sollten auch ihre Zellen, die der Körper nach dem Bauplan der Gene produziert, gleich sein. Das ist jedoch nicht so, weil Umwelteinflüsse wie Stress, Ernährung und Sport die Aktivität der Gene beeinflussen. So konnten die britischen Forscher beobachten, wie sich sportliche Betätigung auswirkt.

Nachdem das Wissenschaftlerteam den Einfluss des Alters, des Rauchens, des Körpergewichts und des sozioökonomischen Status herausgerechnet hatte, ergab sich eine wunderbare Erkenntnis: Ein Zwilling, der in seiner Freizeit körperlich aktiv ist, hat längere Telomere als der Zwilling, der nicht oder kaum aktiv ist. „Wir konnten den Zusammenhang zwischen Telomer-Länge und sportlicher Aktivität eindeutig nachweisen“, schreibt Dr. Lynn Cherkas. „Ein sitzender Lebensstil kann sich negativ auf die Telomer-Länge auswirken und den Alterungsprozess beschleunigen.“

Länger Leben durch Laufen: Sowohl Ausdauertraining als auch Krafttraining verlangsamen den Alterungsprozess bei Menschen. Das hat Privatdozent Dr. Christian Werner von der Uniklinik Homburg zusammen mit Kollegen in einer Studie mit 266 Teilnehmern nachgewiesen. Ein moderates und ein intensives Intervall-Lauftraining haben die gleiche Wirkung: In den Zellen wird ein Gen aktiviert, woraufhin Telomerase produziert wird. Zudem regt ein Ausdauertraining die Bildung weiterer Proteine an, die Telomere vor schnellem Verschleiß bewahren.

Bei einem Krafttraining wird allerdings keine Telomerase produziert. Doch es entstehen ebenfalls Schutzproteine, die einem schnellen Verschleiß der Telomere vorbeugen. Sportmediziner und Altersforscher raten in jedem Fall auch zu einem regelmäßigen Krafttraining, da starke Muskeln durch ihre Zugkraft die Knochenstabilität verbessern und das Risiko zu stürzen deutlich verringern. Christian Werner zieht ein ermutigendes Fazit: „Selbst für Menschen, die jahrelang keinen Sport getrieben haben, lohnt es sich noch, mit einem Training zu beginnen.“

Von Vielfalt profitieren: Wer seinen Zellen Gutes tun will, muss sich keineswegs auf eine bestimmte Sportart beschränken. In einer Studie der Universitäten von Mississippi und von Kalifornien, an der auch Elizabeth Blackburn mitwirkte, wurden 6503 Teilnehmer im Alter von 20 bis 84 Jahren untersucht. Die Telomere waren umso länger, je vielfältiger die körperliche Aktivität war. Eine Mischung aus zügigem Gehen, Radfahren und Krafttraining hatte die längsten Telomere zur Folge. „Wir profitieren von Vielfalt“, sagt Blackburn. Der Leiter der Studie, Professor Dr. Paul Loprinzi von der Universität von Mississippi, nennt ein weiteres interessantes Ergebnis: „Personen, die körperlich nicht aktiv sind, haben noch kürzere Telomere als Menschen, die nur ein wenig aktiv sind.“

Verschleiß wird gestoppt: Wie genau die Gene bei körperlicher Betätigung aktiviert werden, ist noch nicht bekannt. Dass jedoch Gene eingeschaltet werden, woraufhin Telomerase und Schutzproteine gebildet werden, konnten auch Wissenschaftler der Universität von Victoria in Australien nachweisen. 22 gesunde Männer im Durchschnittsalter von 24 Jahren absolvierten ein 30-minütiges Training auf dem Laufband mit höherer Intensität (80 Prozent der maximalen Sauerstoffaufnahme). Danach zeigte die Analyse ihrer weißen Blutkörperchen, dass die Aktivität des für die Telomerase zuständigen Gens, genannt TERT, deutlich erhöht war. Die Forscher kommen zu dem Ergebnis, dass ein Ausdauertraining die Telomere festigt und somit einem Verschleiß entgegenwirkt. Dadurch wird auch das Immunsystem gestärkt. „Daraus erwächst körperliche Gesundheit.“

Ein Forscherteam von mehreren australischen Universitäten untersuchte die Telomere von 61 Ausdauersportlern und 61 Nicht-Sportlern. Die Ergebnisse waren eindeutig: Bei Sportlern ist das Telomerase-Gen doppelt so fleißig wie bei Nicht-Sportlern. Die Ausdauersportler wiesen im Vergleich zu Nicht-Sportlern deutlich längere Telomere in den Kernen der weißen Blutkörperchen auf. Das Forscherteam konnte zeigen, dass schon regelmäßiges moderates Laufen oder Radfahren ausreicht, um die biologische Alterung zu verlangsamen. „Ein intensiveres und umfangreicheres Training bringt keinen zusätzlichen Nutzen“, berichten die Wissenschaftler.

Moderates Training reicht: Was mit einem moderaten Training gemeint ist, haben Forscher der Universität von Kalifornien in San Francisco genauer definiert. „Wenn Sie dreimal die Woche 45 Minuten lang in strammem Tempo gehen oder leicht joggen können, sind Sie fit genug, um Ihre Telomere gesund zu halten“, erklärt Nobelpreisträgerin Blackburn.

Ideal seien Gehen oder Laufen mit 60 Prozent der maximalen Leistungsfähigkeit. „Wer beim Sport etwas ins Schnaufen gerät, aber dabei noch Gespräche führen kann, hat das richtige Maß gefunden“, sagt Blackburn. Es sei auch wichtig, den ganzen Tag über in Bewegung zu bleiben. Kleine Spaziergänge, Treppensteigen, jede Stunde einmal aufzustehen und herumzugehen, seien nützliche Übungen, um die Telomere fit zu halten.

Wer eine ausreichende Fitness erreicht habe, dürfe sich aber nicht auf die faule Haut legen. „Selbst wer fit ist, muss weiterhin trainieren, um seine Telomere fit zu halten“, sagt Elizabeth Blackburn.