Neue Forschungsgruppe: Muskelaufbau und Stoffwechselgesundheit

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Wenn das Gewebe der Skelettmuskulatur schwindet, sei es durch das Alter oder infolge schwerer Erkrankungen, und die Muskelmasse abnimmt, spricht man von Muskelatrophie. Bei Muskelhypertrophie hingegen schwellen die Muskeln infolge einer erhöhten Belastung wie körperlicher Arbeit oder Muskeltraining an und werden größer. Die unterschiedlichen Auswirkungen beider Phänomene auf die Stoffwechselgesundheit stehen im Zentrum der Forschungsgruppe „HyperMet“, die nun von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in den kommenden Jahren mit 4,5 Millionen Euro gefördert wird. Professorin Hanna Taipaleenmäki vom Institut für Muskuloskelettale Medizin am LMU Klinikum ist stellvertretende Sprecherin des Projekts, das von Professor Henning Wackerhage von der TU München geleitet wird. Zudem sind Forschende von Helmholtz Munich und der Technischen Universität Braunschweig beteiligt.

Angesichts einer alternden und bewegungsarmen Gesellschaft wird die Relevanz des Themas deutlich: Während Muskelatrophie überwiegend negative Gesundheitseffekte hat, geht Muskelhypertrophie mit Fettverlust, einem besser regulierten Zuckerhaushalt, einer höheren Knochenmineraldichte sowie positiven Effekten bei Krebserkrankungen einher. Die Forschenden untersuchen daher im Rahmen von HyperMet, ob abnehmende beziehungsweise größer werdende Muskeln jeweils Stoffwechselprodukte freisetzen, die zu einer Störung des Stoffwechsels oder einer verbesserten Stoffwechselgesundheit in anderen Geweben führen.

Projekte an der LMU

Insgesamt besteht die Forschungsgruppe aus neun Projekten, von denen zwei an der LMU durchgeführt werden:

Im Projekt HyperBone untersucht Hanna Taipaleenmäki, wie sich Muskelhypertrophie und -atrophie auf den Knochenstoffwechsel und das Knochenmarkfett auswirken.

Skelettmuskeln und Knochen werden durch bestimmte Botenstoffe reguliert, und es gibt Hinweise darauf, dass Muskeln den Knochenstoffwechsel beeinflussen. So geht beispielsweise ein durch Immobilisierung oder Glukokortikoide verursachter Muskelschwund mit einem Verlust an Knochenmasse und -festigkeit einher, während Testosteron eine Muskelhypertrophie bewirkt und die Knochenmasse erhöht. Im Gegensatz dazu ist der Fettgehalt im Knochenmark bei Muskel- und Knochenschwund häufig erhöht und bei Muskelhypertrophie verringert. In ihrem Projekt wird Taipaleenmäki fortgeschrittene Methoden der Stoffwechselforschung einsetzen, um die metabolischen Verbindungen zwischen Muskel-, Knochen- und Knochenmarkfett zu untersuchen, und der Hypothese nachgehen, dass der große bioenergetische Bedarf des Bewegungsapparats den systemischen Stoffwechsel beeinflusst. Ihre Ergebnisse könnten unter anderem für das Verständnis von Krankheiten wie Osteoporose von Bedeutung sein.

Professor Eckhard Wolf und Arne Hinrichs (Center for Innovative Medical Models) untersuchen im Projekt HyperPig mithilfe von Schweinemodellen, wie sich die Veränderung der Körperzusammensetzung hin zu weniger Fett und mehr Muskeln auf die metabolische Gesundheit auswirkt.

Wolf und Hinrichs sind Experten für die Generierung und Charakterisierung genetisch veränderter oder durch Diät induzierter Schweinemodelle. Im Rahmen des Projekts sollen mithilfe moderner Methoden der Stoffwechselforschung der genetische Hintergrund und mögliche Auslöser von Muskelhypertrophie untersucht und Schweinemodelle generiert werden, bei denen dieser Effekt besonders ausgeprägt ist. Die im Rahmen des HyperMet-Konsortiums verfügbaren Methoden für die fortgeschrittene Stoffwechselforschung, wie zum Beispiel Flux-Analysen, werden dabei erstmals in einem gentechnisch veränderten Schweinemodell eingesetzt.