Forschungsteam pflanzt Mäusen Mini-Muskeln ein und erzielen Effekte von Sport

Regelmäßiges Kraft- und Ausdauertraining zählt zu den wirksamsten Mitteln, um Körper und Geist im Alter fit zu halten. Für bettlägerige oder körperlich stark eingeschränkte Menschen bleibt dieser Weg jedoch oft verschlossen. Ein Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des National Clinical Research Center for Orthopedics hat nun einen Ansatz entwickelt, der die gesundheitlichen Effekte von Bewegung auch ohne Bewegung auslösen könnte: winzige, künstlich gezüchtete Muskeltransplantate, die unter die Haut gepflanzt werden. Bei alten und übergewichtigen Mäusen sorgten diese Implantate für mehr Muskelmasse, festere Knochen sowie niedrigere Blutzucker- und Cholesterinwerte.

Muskeln als Hormonfabrik

Muskeln bewegen nicht nur Knochen, sie produzieren auch Botenstoffe, die weit über das Muskelgewebe hinaus wirken. Sie beeinflussen unter anderem das Knochenwachstum, das Immunsystem und die Entwicklung des Gehirns. Wer seine Muskeln vernachlässigt, schwächt damit einen wichtigen Teil des endokrinen Systems. Da nicht jeder Mensch täglich Gewichte stemmen oder joggen gehen kann, suchen Forschende seit Jahren nach anderen Wegen, um Muskelgewebe zur Hormonproduktion anzuregen.

Transplantate aus Muskelstammzellen gelten dabei als vielversprechender Ansatz, weil sie im Vergleich zu anderem Gewebe leichter neue Blutgefäße bilden und nicht unkontrolliert weiterwachsen. Frühere Versuche scheiterten dennoch häufig an einer niedrigen Überlebensrate: Das transplantierte Gewebe stirbt oft schon nach wenigen Tagen ab, weil der Körper es abstößt oder es nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird.

Transplantate überleben mehr als 81 Tage

Die Forschenden entnahmen den Mäusen Stammzellen aus dem eigenen Quadrizeps, ließen sie zu reifem Muskelgewebe heranwachsen und mischten sie mit einem kommerziell erhältlichen, löslichen Matrixgel. Die daraus entstandenen „Myografte“ pflanzten sie den Tieren unter die Rückenhaut. Dort bildeten die Implantate eigene Blutgefäße aus und begannen, sich selbstständig zusammenzuziehen. In den Experimenten überlebten die Transplantate länger als einundachtzig Tage, deutlich länger als bei früheren Transplantationsversuchen. Diese Kombination aus Vaskularisierung und spontaner Kontraktion unterscheidet die Myografte von bisherigen Transplantatansätzen und gilt als wesentlicher Grund für ihre lange Überlebensdauer.

Bessere Werte bei Blutzucker, Knochen und Gedächtnis

Die Myografte wirkten sich nicht nur auf das umliegende Gewebe aus. Bei erwachsenen, alten und übergewichtigen Mäusen förderten sie die Regeneration von Muskeln im gesamten Körper sowie von Knochen, Leber und Gehirn. Tiere mit Implantat schnitten zudem bei Gedächtnis- und Lernaufgaben besser ab als unbehandelte Artgenossen. Anzeichen für Krebswachstum oder eine Wanderung der Transplantate im Körper fanden die Forschenden nicht.

Programmierte Hormonproduktion als nächster Schritt

In einem weiteren Experiment gingen die Forschenden noch einen Schritt weiter: Sie veränderten die Myografte genetisch, sodass diese ein Hormon produzierten, das Muskelgewebe normalerweise nicht herstellt. Mäusen, denen zuvor die Nebenschilddrüsen entfernt worden waren, gaben die programmierten Implantate die Fähigkeit zurück, Parathormon zu bilden. Die Kalzium- und Phosphatwerte im Blut der Tiere normalisierten sich daraufhin wieder. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Aging veröffentlicht und liefert damit einen möglichen Ausgangspunkt für künftige Zell- und Hormontherapien gegen altersbedingte Erkrankungen.

via MedicalXpress