Mitochondriale Biogenese

Einleitung

Durch Ausdauertraining passen sich Mitochondrien (die Kraftwerke unserer Zellen) sowohl strukturell (in ihrem Aufbau) als auch funktionell an. Der Prozess der Neubildung von Mitochondrien in der Zelle wird als mitochondriale Biogenese bezeichnet. Vor allem durch Ausdauertraining kommt es zur Mitochondrienneubildung. Dabei ist der Anstieg in den Typ I-Muskelfasern (Slow-Twitch Fasern) am höchsten, da diese Muskelfasertypen primär an der Energiebereitstellung bei aeroben Belastungen beteiligt sind.
Muskelfasern der Typen II-a und II-x weisen einen geringeren Mitochondriengehalt auf, die mitochondriale Biogenese ist in diesen Muskelfasern weniger relevant, da in den schnellzuckenden Muskelfasern primär über den anaeroben (sauerstofffreien) Weg Energie bereit gestellt wird.

„Der Prozess der Neubildung von Mitochondrien in der Zelle wird als mitochondriale Biogenese bezeichnet.“

Beispiel

Marées (2003) konnte aufzeigen, dass ausdauertrainierte Läufer im Vergleich zu Nicht-Sportlern einen um bis zu 50% erhöhten Mitochondrienanteil am Muskelvolumen haben. Dazu kommt eine um 40% größere Mitochondrienoberfläche.

Niederintensiv vs. Hochintensiv

Mitochondrien adaptieren jedoch nicht ausschließlich bei niederintensiven Belastungen. Durch Intervalltraining bzw. High-Intensity-Training können ähnliche Effekte in Bezug auf Mitochondrienfunktion-und Anzahl erzielt werden. PGC-1α und/oder AMPK stellen den Schlüsselkontrollmechanismus der oxydativen Enzyme dar.

Effekte einer erhöhten Mitochondrienzahl

Es gibt einige Vorteile einer erhöhten Anzahl von Mitochondrien, darunter:

• höhere oxidative ADP Verwertungsrate
• weniger ADP ist vonnöten um die oxidative ATP-Produktion und die Sauerstoffaufnahme zu erhöhen
• bei selber Intensität befindet sich weniger ADP im Zellplasma
• Stimulierung der Glykolyse sinkt
• geringerer Laktat-und Wasserstoffionenanfall
• verringertes Sauerstoffdefizit
• schnellerer Anstieg der Sauerstoffaufnahme hin zum steady-state
• erhöhte Kapazität für die Oxidierung von Kohlenhydraten und Fett
• erhöhte Fettverbrennung durch
  • verbesserte Kapazität freie Fettsäuren aus dem Kreislauf in das Zellplasma aufzunehmen
  • verbesserten Transport von freien Fettsäuren aus dem Zellplasma ins Mitochondrium
  • erhöhte Anzahl der Enzyme der Beta-Oxidation

Insgesamt kommt es bei gleicher Intensität zu einem geringeren Verbrauch von Kohlenhydraten auf Grund eines erhöhten Fettstoffwechsels.

Quellen

Burgomaster, K. A., Hughes, S. C., Heigenhauser, G. J., Bradwell, S. N., & Gibala, M. J. (2005). Six sessions of sprint interval training increases muscle oxidative potential and cycle endurance capacity in humans. Journal of applied physiology, 98(6), 1985-1990.

Marées, H. D. (2003). Sportphysiologie (Korrigierter Nachdruck der 9., vollst. überarb. und erweit. Aufl.). Köln: Sport und Buch Strauss.