Molekulare Mechanismen der muskulären Anpassung

Der Skelettmuskel besitzt eine ausgeprägte Fähigkeit, sich strukturell wie auch funktionell an verschiedene Stimuli anzupassen. Der Einsatz molekularbiologischer Technologie hat Aufschluss darüber gegeben, dass Trainingsreize im menschlichen Skelettmuskel rasch eine Steigerung der Transkription von Desoxyribonukleinsäuresequenzen (DNS) von metabolischen und regulatorischen Genen auf Botenribonukleinsäuren (mRNS) bewirken. Durch wiederholte, systematische Trainingsreize wird zudem die Konzentration einiger mitochondrialer und kontraktiler mRNS verändert. Diese bestimmten Veränderungen der Genexpression reflektieren die spezifischen Anpassungen der mitochondrialen und myofibrillären Struktur der Skelettmuskulatur an unterschiedliche Reize wie Ausdauer- und Krafttraining oder Immobilisierung. Mehrere molekulare Sensoren sind identifiziert, welche an der Übermittlung und der Integration von mechanischen, metabolen, hormonellen und neuralen Signalen der komplexeren Trainingsstimuli in die beobachtete Adaptation der Genexpression beteiligt sind. Die aktuelle Datenlage unterstützt das fundamentale Konzept, dass Genexpressionsänderungen über die Instruktion zur Synthese der kodierten Proteine für die Mikroadaptationen des trainierten Skelettmuskels in Richtung eines neuen Gleichgewichtszustandes verantwortlich sind.

Skeletal muscle shows a unique ability to adapt its structure and function to various stimuli. The recent use of molecular-biological technology indicates that in human skeletal muscle exercise stimuli cause a rapid increase in the transcription of DNA sequences for metabolic and regulatory genes into messenger RNA. Additionally, repetitive and systematic exercise stimuli cause a change in the concentration of certain mitochondrial and contractile RNAs. These distinct changes in gene expression reflect the specific adaptations of the mitochondrial and myofibrillar structure of skeletal muscle to different stimuli as endurance exercise, strength training, and immobilization, respectively. Multiple molecular sensors have been identified which are involved in the sensation, transmission and integration of mechanical, metabolic, hormonal and neuronal signals of the more complex stimuli of exercise training into the observed adaptations of gene expression. The data support the fundamental concept, that by instructing the synthesis of encoded protein(s) changes in gene expression are responsible for the microadaptations of regularly exercised human skeletal muscles leading towards a new training steady-state.