Gene im Zusammenhang mit Muskelwachstum und Regeneration
Das Wachstum und die Regeneration des Muskelgewebes können entweder durch die Steigerung der Expression stimulierender Gene wie des insulinähnlichen Wachstumsfaktors (IGF-1) oder durch die Hemmung von Genen, die üblicherweise als Repressoren von wirken, erreicht werden Wachstumsprozesse, zum Beispiel Myostatin.
Muskel-IGF-1 (mIGF-1) : Die spezifische Muskelisoform des insulinähnlichen Wachstumsfaktors (mIGF-1) spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Muskelregeneration. Das IGF-1-Gen hat die Aufgabe, den Muskel zu reparieren, wenn er während des Trainings ein mikroskopisches Trauma erleidet.
Myostatin : Myostatin ist ein Protein, das 1997 in Studien zur Zelldifferenzierung und -proliferation entdeckt wurde. Um zu verstehen, was seine eigentliche Funktion war, wurden Mäuse gepaart, in denen das Gen, das für Myostatin kodiert, inhibiert war.
Die homozygoten Nachkommen (Träger beider mutierter Gene) zeigten im Vergleich zu heterozygoten Mäusen (Träger nur eines mutierten Gens) und normalen Mäusen eine überlegene Muskelentwicklung. Die Körpergröße war 30% höher, der Muskel war hypertrop und das Gewicht war zwei- oder dreimal höher als bei natürlichen Meerschweinchen. Eine spätere histologische Analyse zeigte eine Zunahme sowohl der Größe einzelner Muskelzellen (Hypertrophie) als auch ihrer Anzahl (Hyperplasie). Gleichzeitig war eine leichte Abnahme des Fettgewebes zu verzeichnen, während Fruchtbarkeit und Lebensdauer nahezu unverändert blieben.
Im Jahr 2004 wurde bei einem 5-jährigen deutschen Kind mit abnormaler Kraft- und Muskelmasseentwicklung erstmals eine Mutation im Gen, das für Myostatin kodiert, beim Menschen festgestellt. Der Einfluss auf die phänotypische Expression war identisch mit demjenigen, der bei Labormäusen und in den untersuchten Rinderrassen beobachtet wurde, so dass die Muskelkraft des Kindes ähnlich war, wenn nicht sogar höher als die eines Erwachsenen. Ein sehr interessanter Aspekt ist, dass die Mutter des Kindes, von der er eines der beiden mutierten Allele geerbt hat, ein professioneller Sprinter war und dass einige seiner Vorfahren für ihre außergewöhnliche Stärke in Erinnerung bleiben.
Myostatin ist ein Protein, das daher mit der Muskelentwicklung interagiert und diese hemmt. Es wird hauptsächlich von Skelettmuskelzellen produziert und seine Wirkung wird durch die Anwesenheit eines Inhibitors namens Follistatin reguliert. Je höher der Follistatinspiegel, desto niedriger der Myostatinspiegel, desto größer die Muskelentwicklung. Es scheint, dass Follistatin in der Lage ist, mit Satellitenzellen zu interagieren, indem es die Proliferation neuer Muskelzellen stimuliert (Hyperplasie). Normalerweise ist die Zunahme der Muskelmasse nur auf die Zunahme der Zellgröße (Hypertrophie) zurückzuführen, während eine leichte Hyperplasie nur in bestimmten Fällen auftreten kann (Muskelverletzungen).
Kürzlich hat der Ansatz der Myostatinhemmung bei der Behandlung von muskeldystrophischen Erkrankungen in Tiermodellen besonderes Interesse geweckt; Sowohl intraperitoneale Injektionen eines Myostatin-Inhibitors als auch spezifische Deletionen des Myostatin-Gens wurden durchgeführt, was zu einer Verbesserung der muskeldystrophischen Erkrankung führte. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Erforschung und Entwicklung dieser Potenziale, es gibt jedoch noch viele Hypothesen und wenige Gewissheiten. Es gibt nur wenige, oft nicht übereinstimmende Studien zur Rolle von Myostatin im menschlichen Körper, die noch auf Bestätigung warten. Das Muskelwachstum ist in der Tat das Ergebnis eines subtilen Gleichgewichts zwischen anabolen und katabolen Faktoren und ein einziges Hormon, ein Gen oder eine bestimmte Substanz reicht nicht aus, um es signifikant zu beeinflussen. Um dies zu bestätigen, gibt es Studien in der Literatur, die belegen, dass zwischen normalen Probanden und anderen Personen mit Myostatinmangel keine wesentlichen Unterschiede in der Muskelmasse bestehen.
Wachstumshormon (Somatotropin - GH): GH oder somatotropes Hormon ist ein Protein (ein lineares Peptid aus 191 Aminosäuren), das von den somatotropen Zellen der Hypophyse anterior produziert wird. Es hat pulsierende Sekretion mit häufigeren und breiteren Spitzen in den ersten Stunden des Schlafes.
Sportliche Betätigung ist ein starker Stimulus für die Sekretion von Wachstumshormon. Bei Langzeitübungen wird der Sekretionspeak zwischen der 25. und 60. Minute beobachtet, während bei anaeroben Anstrengungen dieser Peak zwischen dem Ende der 5. und 15. Minute der Erholung aufgezeichnet wird.
Bei gleicher körperlicher Anstrengung ist die GH-Sekretion größer:
- bei Frauen als bei Männern
- bei jungen Menschen im Vergleich zu älteren Probanden
- in sitzenden im Vergleich zu trainierten
Die WH-Sekretion während des Trainings wird beeinflusst von:
- STÄRKE '
Eine signifikante Reaktion von GH auf Training wird bereits bei Übungen mit geringer Intensität (50% von VO2max) beobachtet und wird um die anaerobe Schwelle (70% von VO2max) maximal. Eine weitere Intensitätserhöhung führt zu keiner signifikanten Erhöhung des Sekretionspeaks. Die größte Reaktion von GH auf körperliche Anstrengung wird bei Übungen mit hohem Bedarf an anaerober Glykolyse und mit einer massiven Produktion von Laktat (z. B. Bodybuilding) beobachtet. Die GH-Sekretion ist umgekehrt proportional zur Erholungsphase und direkt proportional zur Dauer der Übung.
- TRAINING
Die Reaktion von GH auf Bewegung ist umgekehrt proportional zum Trainingsgrad. Bei gleicher Trainingsintensität produziert eine trainierte Person viel weniger GH als eine dekonditionierte Person, da die Laktidämie (Laktatanteil im Kreislauf) geringer ist.
Die Wirkungen von GH sind teilweise direkt, wie die diabetogene und lipolytische Wirkung, und teilweise durch ähnliche Insulinfaktoren vermittelt: Insulinwachstumsfaktor (IGF-1, IGF-2).
- TEMPERATUR
Die Reaktion der GH-Sekretion auf die Änderung der Umgebungstemperatur ist direkt proportional zur Abnahme der Temperatur selbst.
Die GH-IGF-Achse wirkt physiologisch auf den Glukosestoffwechsel ein und verursacht eine Hyperglykämie. auf den protidischen Metabolismus, die Erhöhung der zellulären Aufnahme von Aminosäuren und die Beschleunigung der Transkription und Translation von mRNA, wodurch der Proteinanabolismus und die Entwicklung von Muskelmassen begünstigt werden; Schließlich wirkt es auch auf den Fettstoffwechsel ein und verursacht eine Lipolyse mit einem Anstieg der freien Fettsäuren und Ketonkörper.
Es gibt viele Nebenwirkungen, die mit der Verabreichung hoher Mengen von GH verbunden sind: Myopathie, periphere Neuropathien, Flüssigkeitsretention, Ödeme, Karpaltunnelsyndrom, Arthralgie, Parästhesien, Gynäkomastie, gutartige intrakranielle Hypertonie mit Papillenödem und Kopfschmerzen, akute Pankreatitis, Glukoseintoleranz, Plasma erhöht Cholesterin und Triglyceride, arteriovenöse Erkrankungen, Kardiomegalie und Kardiomyopathie. Die mit der GH-Gabe verbundenen muskuloskelettalen und kardialen Wirkungen können irreversibel sein, häufig sogar nach dem Entzug des Hormons. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass da GH die Bildung von Neubildungen induzieren kann, insbesondere im Dickdarm, in der Haut und im Blut.
Strategien zum Nachweis von Gendoping
Der Aufnahme von Gendoping durch die Welt-Anti-Doping-Agentur (AMA) in die Liste der verbotenen Substanzen und Methoden folgte die Schwierigkeit, Methoden für seinen Nachweis zu entwickeln, da sowohl das Transgen als auch das exprimierte Protein vorhanden gewesen wären höchstwahrscheinlich nicht von ihren endogenen Gegenstücken zu unterscheiden.
Die ideale Probe für den Nachweis genetischen Dopings sollte mit Proben, die keinen invasiven Ansatz verwenden, leicht zugänglich sein. Darüber hinaus sollte die Erhebung nicht nur die Situation zum Zeitpunkt des Widerrufs, sondern auch die eines früheren Zeitraums widerspiegeln. Körperflüssigkeiten (Blut, Urin und Speichel) erfüllen den ersten Punkt, daher sollte die entwickelte Methodik für mindestens eine dieser Proben gelten. Nachweismethoden sollten spezifisch, empfindlich, relativ schnell, potenziell kostengünstig und für umfangreiche Analysen geeignet sein.
Die rechtlichen Konsequenzen im Zusammenhang mit der Anwendung einer Methode, die die Überwachung des Dopings bei Sportlern ermöglicht, bestehen darin, dass eine direkte Methode, die den Dopingwirkstoff eindeutig identifiziert, immer einer indirekten Methode vorgezogen wird, mit der die Änderung des Dopingfaktors gemessen wird Zellen, Gewebe oder den gesamten Körper aufgrund von Doping. In Bezug auf Gendoping wäre der Nachweis des Transgens, des transgenen Proteins oder des Vektors selbst ein direkter Ansatz, aber die Möglichkeit, diesen Ansatz zu verwenden, ist minimal, wie im Fall des Nachweises verbotener Peptidhormone wie Erythropoetin und Somatotropin. Der indirekte Ansatz (biologischer Pass) bietet stattdessen eine gewisse Zuverlässigkeit der Testergebnisse auf der Grundlage eines statistischen Modells und ist daher offener für rechtliche Kontrollen. Darüber hinaus ist zwischen den wichtigen Persönlichkeiten der Sportgemeinschaft noch keine Einigung über ein akzeptables Maß an Zuverlässigkeit erzielt worden.
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