Neues Protein als Schlüssel für Muskelbildung entdeckt

Wer trainiert, auf Eiweiß achtet und genug schläft, erwartet meist auch sichtbare Fortschritte beim Muskelaufbau. Doch ob Muskeln tatsächlich wachsen, entscheidet sich viel früher und tiefer im Gewebe. Eine neue Studie zeigt, dass schon kurz nach Bewegung ein Protein namens Picalm im Muskel aktiver wird, das für die Bildung neuer Muskelfasern offenbar eine wichtige Rolle spielt. Auch längere Essenspausen könnten diesen Prozess beeinflussen.

Veröffentlicht wurde die Studie im Fachjournal Molecular Metabolism. Das Team kombinierte Daten aus Versuchen mit Mäusen, Zellkulturen und Menschen. An dem Training nahmen 25 Erwachsene mit Übergewicht oder Adipositas teil, darunter 64 Prozent Frauen. Über acht Wochen absolvierten sie dreimal pro Woche je 30 Minuten Radfahren und 30 Minuten Gehen. Muskelproben aus dem Oberschenkel zeigten: Schon 60 Minuten nach der ersten Einheit war Picalm deutlich aktiver.

Im Muskel entscheidet sich, ob Wachstum überhaupt möglich wird

Picalm steuert offenbar einen frühen Schritt der Muskelanpassung. Das Protein hilft Muskelvorläuferzellen dabei, sich weiterzuentwickeln und miteinander zu verschmelzen. Erst so entstehen belastbare Muskelfasern.

Wie wichtig dieser Prozess ist, zeigte sich im Labor sehr deutlich. Dort wurde die Menge von Picalm stark abgesenkt: um rund 90 Prozent an Tag 0, um 75 Prozent an Tag 2 und um 60 Prozent an Tag 4. In dieser Zeit entwickelten sich die Zellen deutlich schlechter. Wichtige Marker der Muskelbildung gingen zurück, und die Zellen verbanden sich seltener zu ausgereiften Muskelfasern. Auch ihre Form veränderte sich: Statt länglich und geordnet wirkten sie unregelmäßig und instabil.

Training löst Veränderungen im Muskel erstaunlich früh aus

Auch in Tierversuchen bestätigte sich der Zusammenhang. Mäuse trainierten vier Wochen lang auf dem Laufband, mit schrittweise steigender Belastung. Danach war Picalm in ihrem Muskelgewebe aktiver als bei Tieren ohne Training. Ein ähnlicher Effekt zeigte sich zudem bei Ernährungsformen mit festen Essenszeiten oder mit wechselnden Fastentagen.

Das ist vor allem deshalb bemerkenswert, weil der Muskel offenbar sehr früh auf neue Belastungen reagiert. Bewegung stößt Prozesse direkt in den Muskelzellen an. Auch längere Essenspausen greifen in diese Abläufe ein. Die Anpassung beginnt also nicht erst nach Wochen, sondern schon kurz nach einem Reiz.

„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Picalm eine wichtige Rolle dabei spielt, wie sich Muskelzellen an veränderte Lebensbedingungen anpassen“, sagt PD Dr. Heike Vogel vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung und Letztautorin der Studie.

Wie Picalm wichtige Abläufe in der Muskelzelle organisiert

Picalm ist an einem Transportprozess beteiligt, mit dem Zellen Stoffe von ihrer Oberfläche aufnehmen und im Inneren weiterverarbeiten. Das ist wichtig, damit Signale und Bausteine dort ankommen, wo sie gebraucht werden. Fehlt das Protein, gerät dieser Ablauf ins Stocken.

Das zeigte sich auch in einem Versuch mit einem Wachstumsfaktor. In gesunden Zellen nahm die Aufnahme nach 0, 5 und 30 Minuten wie erwartet zu. In Zellen mit wenig Picalm blieb sie dagegen deutlich schwächer.

Zusätzlich untersuchte das Team die Oberfläche der Zellen genauer. Insgesamt erfassten die Forscher 2.212 Proteine, davon 754 an der Zellmembran. Noch vor Beginn der Zellreifung unterschieden sich 159 Proteine, später waren es 61. Besonders betroffen waren Eiweiße, die mit Transport, Zellkontakt und Stabilität zusammenhängen.

Gerät das Zellgerüst aus dem Takt, leidet auch die Muskelbildung

Eine weitere Rolle spielt das Aktin-Zytoskelett. Dieses feine Gerüst gibt der Zelle Form und Beweglichkeit. Es sorgt auch dafür, dass sich Muskelvorläuferzellen richtig ausrichten und miteinander verbinden können.

Bei niedrigem Picalm-Spiegel geriet dieses System aus dem Gleichgewicht. Die Struktur wirkte unordentlicher, die Zellen verloren an Flexibilität und entwickelten sich schlechter zu funktionierenden Muskelfasern.

Im Labor ließ sich dieser Effekt teilweise abmildern. Die Forscher setzten Jasplakinolid ein, einen Stoff, der Aktinfilamente stabilisiert. Dadurch verbesserte sich die Entwicklung der Zellen wieder. Parallel veränderten sich auch Prozesse der Zellreinigung, die sogenannte Autophagie. Die Energieproduktion der Zellen blieb jedoch stabil. Auch bei der Reaktion auf Insulin fanden die Forscher keine messbaren Unterschiede.

Muskelaufbau hängt auch von unsichtbaren Zellprozessen ab

Die Studie macht damit deutlich: Muskelaufbau ist nicht nur eine Frage von Training, Eiweiß und Erholung. Entscheidend ist auch, wie gut die Prozesse in den Muskelzellen selbst funktionieren. Erst wenn dort die nötigen Signale, Transportwege und Strukturen zusammenspielen, können neue Muskelfasern entstehen.

„Wir haben herausgefunden, dass Picalm ein wichtiger Bestandteil der molekularen Anpassungsmechanismen des Muskels ist. Es reagiert auf Training und Fasten und beeinflusst gleichzeitig die Bildung neuer Muskelfasern“, so Vogel.

Kurz zusammengefasst:

• Muskelaufbau beginnt in den Zellen: Das Protein Picalm steuert, ob sich Muskelvorläuferzellen zu stabilen Muskelfasern entwickeln.
• Training und Fasten erhöhen die Aktivität von Picalm im Muskel. Alltag und Bewegung wirken sich also direkt auf Zellprozesse aus.
• Fehlt Picalm, gerät der Aufbau der Muskelstruktur aus dem Gleichgewicht, obwohl Energieproduktion und Insulinreaktion unverändert bleiben.

Übrigens: Auch bei der Ernährung zeigt sich, warum Muskelaufbau nicht nach festen Regeln funktioniert – selbst bei Eiweiß und Kalorien reagiert jeder Körper anders. Mehr dazu in unserem Artikel.

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