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23.03.2016

Das Geheimnis von Testosteron

Testosteron besitzt anabole Eigenschaften, die das Muskelwachstum stimulieren können.

Das Geheimnis von Testosteron
Bildquelle: Sportrevue
Die Verwendung von Testosteron für mehr Muskelgröße und -kraft reicht bis in die 1930er-Jahre zurück, als es zum ersten Mal isoliert, synthetisiert und biochemisch charakterisiert wurde. Dabei zeigte sich, dass Testosteron anabole Eigenschaften besitzt, die das Muskelwachstum stimulieren können. Seitdem wird es sowohl klinisch als auch rechtswidrig für den Aufbau von Muskelmasse angewendet. Während die Leistungsfähigkeit des Testosterons zur Förderung des Muskelwachstums bekannt ist, wurden einige Details des molekularen Mechanismus, den Testosteron zur Stimulierung dieses Wachstums nutzt, noch nicht aufgedeckt...

Testosteron treibt das Muskelwachstum an, indem es die Membran der Muskelzelle durchdringt, wo es an den Androgenrezeptor andockt und diesen aktiviert. Das heißt, der Rezeptor wird in den Zellkern der Muskelzelle verlagert und setzt dort die Expression der muskelaufbauenden Gene in Gang. Eines dieser Gene, das von dem Androgenrezeptor aktiviert wird, kodiert den anabolen Wachstumsfaktor IGF-1.

Der mit Testosteron gebundene Rezeptor fördert zwar effektiv das Muskelwachstum, arbeitet aber langsam, da diese „Genom“-Regelung mehrere Schritte benötigt, um muskelförderliche Gene zu aktivieren. Allerdings haben jüngere Studien gezeigt, dass Testosteron auch schnelle Veränderungen in der Größe des Muskelgewebes durch „nicht-genomische“ Mechanismen hervorrufen kann, die die Interaktion von Testosteron mit einem anderen Rezeptor beinhaltet, der keine Änderungen in der genetischen Expression erfordert. Während die Genom-Regelung von Testosteron im Muskelgewebe gut beschrieben ist, wurde bislang wenig Aufmerksamkeit auf die nicht-genomischen Aktionen gelegt. Doch vor Kurzem haben mehrere Studien neue Erkenntnisse hinsichtlich der nichtgenomischen Regelung des Muskelwachstums durch Testosteron ans Licht gebracht.

Neue Art des Muskelaufbaus


Die nicht-genomischen Aktionen Testosterons unterscheiden sich von den genomischen Mechanismen dadurch, dass Testosteron an einen Rezeptor andockt, der sich auf der Membran der Zelle befindet, statt mit dem üblichen Androgenrezeptor im Zytoplasma zu interagieren. Außerdem macht Testosteron von diesen nicht-genomischen Wirkungen durch die schnelle Induktion von Signalübertragungskaskaden herkömmlicher sekundärer Botenstoffe Gebrauch – einschließlich der erhöhten Kalziumkonzentration im Inneren der Muskelzelle. Diese Effekte treten in der Regel innerhalb von Sekunden bis Minuten auf und sind damit wesentlich schneller als die Genom-Regelung, die sich über Minuten bis Stunden zieht. Theoretisch kann sich der Körper durch diese schnellere Reaktion rasch den vielen unterschiedlichen Belastungsformen des Trainings anpassen. Die Kombination einer kurz- und langfristigen Testosteronaktivität hingegen sorgt wahrscheinlich für eine robustere Reaktion auf das Training.

Bessere Kontraktionskraft und Ausdauer kurbeln das Muskelwachstum an


Kalzium spielt bei Muskelkontraktionen eine wesentliche Rolle, wobei höhere Kalziumwerte in den Muskeln die Kraftproduktion unterstützen, indem sie die Wechselwirkung zwischen den beiden Proteinen Aktin und Myosin fördern. Die größere Aktin/Myosin-Interaktion erzeugt stärkere Kontraktionen. Darüber hinaus verringern starke und wiederholte Kontraktionen die Muskelleistung, indem die Kraftproduktion vermindert wird. Eine bekannte Ursache der Muskelermüdung während intensiven Trainings beinhaltet Veränderungen der Kalziumregulation, wobei die Kalziumwerte in der Muskelzelle rapide sinken (und schließlich die Leistung abnimmt); und zwar hauptsächlich wegen der fehlenden Interaktion zwischen Aktin und Myosin.

Eine Studie zeigte den schnellen Anstieg des Kalziumspiegels durch Testosteron in den Muskelzellen von Nagetieren, um die Produktion der Spitzenkraft zu steigern. Die Resultate deuten an, dass Testosteron die Reaktion von Aktin und Myosin auf Kalzium verstärkte und den Grad der Interaktion erhöhte, was vermutlich zu einer größeren Produktion an Muskelkraft führte. Eine andere Studie zeigte außerdem eine mögliche Schutzwirkung von Testosteron gegen Muskelermüdung. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein ausreichender Testosteronspiegel Schutz gegen Ermüdung in Muskelfasern bieten kann, indem er die intramuskulären Kalziumwerte erhöht und somit für eine bessere neuromuskuläre Effizienz und damit mehr Ausdauer sorgt.

Schneller Muskelaufbau


Auch die nicht-genomische Fähigkeit des Testosterons, das Muskelwachstum direkt zu steigern, ist kürzlich bewiesen worden. Interessanterweise leitet sich dieser Einfluss ebenfalls von einem erhöhten intrazellulären Kalziumspiegel ab. Eine Studie zeigte, dass durch Testosteron erhöhte Kalziumwerte in den Muskelzellen einen Signalweg aktivierten, wobei ein an die Membran angedockter Rezeptor namens G-Protein gekoppelter Rezeptor (GPCR) beteiligt ist. Dieser GPCR-Signalweg führt zur Aktivierung von mTOR – das Molekül, das direkt das Muskelwachstum ankurbelt, indem es die Synthese bestimmter Muskelproteine fördert.

Eines der Proteine, das durch den aktivierten GPCR-Signalweg synthetisiert wurde, war Aktin, das direkt an den Muskelkontraktionen beteiligt ist. Zudem zeigte sich, dass die Unterdrückung von mTOR durch den mTOR-Hemmer Rapamycin die Hypertrophie der Muskelzellen komplett aufhob.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die genomische Aktivität Testosterons durch den klassischen Androgenrezeptor vermittelt wird. Das führt zu Änderungen in der Genexpression innerhalb der Muskelzelle, was effektiv das Muskelwachstum antreibt. Testosteron interagiert auch mit dem Rezeptor auf der Membran der Muskelzelle, der den Kalziumspiegel in der Zelle reguliert. Dieser gestiegene Kalziumspiegel löst mehrere unterschiedliche, durch das Kalzium vermittelte Effekte aus, wozu auch die akute Verbesserung der Muskelkraftproduktion, der Schutz gegen Muskelermüdung sowie die Steigerung der Proteinsynthese und des Muskelwachstums gehören.

Während beide Signalwege für das Muskelwachstum von Bedeutung sind, zeigen einige Studien, dass es eine Wechselwirkung zwischen diesen beiden Wegen geben könnte. So verstärkte die nichtgenomische mTOR-Aktivierung die anabole Funktion des Androgenrezeptors.

Da also diese beiden Signalwege miteinander kommunizieren, sollten bestimmte Trainingsmethoden und Nahrungsergänzungsmittel, die jeden Signalweg unabhängig voneinander verstärken, den synergistischen Einfluss fördern und Wachstum und Kraft der Muskeln sogar noch mehr stimulieren. So sollte etwa die Zufuhr von Vitamin D (zur Steigerung des Testosteronspiegels), zusammen mit dem mTOR-Aktivator Leucin, dazu führen, reichlich Muskelmasse draufzupacken, während man hochintensives Gewichtstraining absolviert, um für noch mehr Testosteron zu sorgen.

Text von Dr. Michael J. Rudolph
Foto von Sportrevue


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Text mit freundlicher Unterstützung der Sportrevue