Beschreibung der Studie

Es deutet viel darauf hin, dass sowohl Masse als auch Leistung des Skelettmuskels mit zunehmendem Alter abnehmen. Aus Studien an Tieren ist bekannt, dass der Anteil von Bindegewebe im Muskel mit zunehmendem Alter stark zunimmt, und ebenso bei Bewegungsmangel ansteigt. Wichtig ist in dem Zusammenhang auch, dass sich ganz allgemein die Zusammensetzung und die Qualität des Bindegewebes mit dem Alter verändern. Wir erwarten, dass fortgeschrittenes Alter sowie Bewegungsmangel mit verschlechtertem Bindegewebe einhergehen, und dass dieses einen deutlichen Einfluss auf die innere Beweglichkeit des Muskels hat, und dass dadurch die Muskelleistung im Alter gesenkt wird. Beim Menschen gibt es aber zu diesem Thema noch keine Studien. Gehalt und Qualität von Bindegewebe im Muskel können gut in Gewebeproben (sog. Muskelbiopsien) untersucht werden. Darüber hinaus haben wir kürzlich in unserem Labor eine Methode entwickelt, bei der das Bindegewebe mittels Ultraschall (d.h. nicht-invasiv) beurteilt wird. Diese Methode möchten wir neben den Gewebeproben im Rahmen der Studie einsetzen. Ferner möchten wir noch die neue Methode der Ultraschall-Scherwellen-Elastographie nutzen, um die innere Steifigkeit des Muskelgewebes zu bestimmen. Sie wird zu großen Teilen vom Bindegewebe bestimmt. Wir möchten zusätzlich bildgebende Ultraschall-Messungen während Muskelarbeit aufzeichnen, um die innere Beweglichkeit und Leistung des Muskels zu messen. Außerdem möchten wir Magnet-Resonanztomographien zur Bestimmung der Muskelmasse durchführen, sowie bio-elektrische Impedanz zur Bestimmung der Körperzusammensetzung und einen Sprungtest.

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Studiendetails

Studienziel Endomysiumgehalt des Muskels (Muskelbiopsie, Histologie)
Status Teilnahme möglich
Zahl teilnehmender Patienten 48
Stationärer Aufenthalt Keiner
Studientyp Interventionell
Finanzierungsquelle DLR - Institut für Luft- und RaumfahrtInstitut für Luft- und Raumfahrtmedizin

Kostet die Teilnahme Geld?

Alle während der Studie durchgeführten Behandlungen und Untersuchungen sind für Sie kostenfrei.

Teilnahme­voraussetzungen

Einschlusskriterien

  • Regelmäßiges Lauftraining (≥ 4 Stunden pro Woche) und Teilnahme an Laufwettbewerben (Athletengruppen)
  • Geringe oder keine körperliche Aktivität, definiert durch den bewegungsbezogenen Energieaufwand von ≤ 2 Stoffwechseleinheiten pro Woche (untrainierte Gruppen)
  • Alter zwischen 20 und 35 Jahren (junge Gruppen)
  • Alter zwischen 60 und 75 Jahren (alte Gruppen)
  • Männlich
  • Körpermassenindex ≤ 25 kg/m²
  • Einwilligungsfähigkeit
  • Vereinbarung und Unterzeichnung der Einwilligungserklärung vor der Studie

Ausschlusskriterien

  • Verletzungen oder Störungen, die die Wadenmuskelkontraktionen oder den Vertikalsprungversuch stören.
  • Kontraindikationen gegen die Magnetresonanztomographie
  • Kontraindikationen gegen Muskelbiopsie
  • Diabetes
  • Jede Bedingung, die vom verantwortlichen Studienarzt als ungeeignet eingestuft wird.

Adressen und Kontakt

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Köln

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Häufig gestellte Fragen

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Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass die Masse und die mechanische Leistung des Skelettmuskels mit zunehmendem Alter abnimmt. Dabei hat das intramuskuläre Bindegewebe (engl.: IMCT) überraschend wenig wissenschaftliche Aufmerksamkeit erlangt. Es besteht aus dem Endomysium, das einzelne Muskelfasern umschließt, dem Perimysium, das Fasern zu Faszikeln gruppiert, und dem Epimysium, das die anatomische Grenze eines Muskels bildet. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass der relative Endomysiumgehalt mit der Immobilisierung in der Maus zunimmt (Williams & Goldspink, 1984). Darüber hinaus ist bekannt, dass ein erhöhter Gehalt an Endomysium und Perimysium negativ mit Fleischzartheit in der Lebensmittelindustrie verbunden ist (An et al., 2010). Schließlich wurde die Akkumulation von IMCT bei gealterten Ratten mit einem Verlust der Muskelfunktion in Verbindung gebracht (Alnaqeeb, Al Zaid, & Goldspink, 1984). Wir kennen jedoch keine Studie, die den Gehalt an Endomysium und Perimysium in Abhängigkeit vom Alter und Trainingszustand beim Menschen untersucht hätte. Insbesondere ist bekannt, dass die Kollagenvernetzung mit zunehmendem Alter und mit zunehmendem glykämischen Stress durch fortgeschrittene Glykierungsendprodukte (Lingelbach, Mitchell, Rucker, & McDonald, 2000) zunimmt und die Kollagenvernetzung den E-Modul von Kollagenfibrillen erhöht (Thompson & Czernuszka, 1995). Schließlich ist es sehr bekannt, dass Bewegung den glykämischen Stress reduziert und den Gewebeumsatz der extrazellulären Matrix beschleunigt. Basierend auf diesen Informationen schlagen wir vor, dass das Alter sowie ein niedriger Trainingszustand mit der Anhäufung von Endprodukten der fortgeschrittenen Glykierung und mit einer verbesserten Kollagenvernetzung verbunden sind. Wir gehen davon aus, dass die daraus resultierenden Erhöhungen des Elastizitätsmoduls und des Gehalts an Endomysium und Perimysium der Skelettmuskulatur die Dynamik der Faszikel während der Muskelkontraktionen beeinflussen. Wir gehen weiter davon aus, dass altersbedingte Veränderungen in der Faszikeldynamik negative Auswirkungen auf die interne Muskelmechanik haben und damit die muskuläre Leistungsabgabe beeinflussen. Der Endomysiumgehalt und seine Kollagenvernetzung können bequem aus dem Biopsiematerial ermittelt werden. Für die Beurteilung von Perimysium haben wir kürzlich in unserem Labor eine nicht-invasive Ultraschallmethode entwickelt, die wir in der vorliegenden Studie einsetzen und weiter validieren wollen. Schließlich möchten wir den neuartigen Ansatz der Ultraschall-Scherwellenelastographie (Sigrist, Liau, Kaffas, Chammas, & Willmann, 2017) nutzen, um den Elastizitätsmodul des Gewebes zu bestimmen. Master-Athleten sind Personen, die über das dritte Lebensjahrzehnt hinaus, oft bis zum achten oder sogar neunten Jahrzehnt, Sport treiben und trainieren. Der Vergleich mit sitzenden Vergleichspersonen in verschiedenen Altersgruppen bietet ein interessantes Modell, um altersbedingte Veränderungen in der physiologischen Funktion ohne die Verzerrung des sitzenden Verhaltens zu untersuchen (Rittweger, Kwiet, & Felsenberg, 2004). Es ist wichtig, den aktuellen Forschungsschwerpunkt in der Muskelwissenschaft von der Verschwendung von Muskelmasse (z.B. bei Kachexie und Sarkopenie) auf funktionellere Aspekte auszuweiten. Denn Muskelschwund allein kann keine altersbedingten Funktionsdefizite erklären (Runge, Rittweger, Russo, Schiessl, & Felsenberg, 2004). Daher ist es wichtig, unser Verständnis von Funktionsmechanismen zu vertiefen, die zu einem altersbedingten Verlust der Muskelfunktion und Gebrechlichkeit im Alter beitragen.

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