Warum führt Training eigentlich zu Muskelaufbau?

Als Besucher von Team-Andro weisen wir alle eine herausragende Gemeinsamkeit auf: Wir lieben Bodybuilding! Wir stemmen gerne Eisen, freuen uns über sichtbares Muskelwachstum und wünschen uns, unseren Körper durch Training in eine grandiose Form zu transformieren. Doch wie viele von uns wissen eigentlich, warum unsere Muskulatur nach hartem Training wächst? Wer kennt die aktuell gängige wissenschaftliche These, welche beschreibt, wie genau unser Körper auf ein intensives Workout reagiert? Mit diesem Artikel werden wir gemeinsam versuchen, folgende Frage zu beantworten: "Warum führt Training eigentlich zu Muskelaufbau?"

Natürlich müssen wir im Laufe unserer Suche nach der Antwort leicht ins Wissenschaftliche abdriften, doch wir werden alles so anschaulich und vereinfacht wie möglich betrachten.


In diesem Artikel werden wir uns zunächst mit unserem Hormonhaushalt beschäftigen. Wir werden lernen, was Hormone eigentlich sind, warum sie uns interessieren, welches Hormon größtenteils am unmittelbaren Prozess des Muskelaufbaus beteiligt ist und welche Rolle es spielt.

Anschließend schauen wir uns an, was auf der Ebene unserer Muskulatur geschieht, beschäftigen uns kurz mit Muskelkater und stellen fest, wie genau muskuläres Wachstum aussieht. Darauf folgt ein kleiner Exkurs über den Vorgang der Zusammensetzung unserer Muskelproteine. In diesem Zuge gehen wir auf Aminosäuren und den Sinn einer proteinhaltigen Ernährung ein. Zum Schluss hilft uns ein übersichtliches Schema dabei, die korrekten Zusammenhänge zwischen den neu gelernten Fakten zu knüpfen.

Bevor wir loslegen sollten wir uns noch kurz bewusst machen, dass Aspekte des Muskelaufbaus existieren, die noch nicht gänzlich zufriedenstellend erforscht sind. Deswegen sprechen wir von einer wissenschaftlichen These, nicht von unwiderlegbarer Wahrheit.

Hormonelle Ebene

Hormone... zu Beginn springt uns also direkt ein Fachbegriff entgegen. Ein Hormon ist ein biochemischer Botenstoff, welcher von bestimmten körpereigenen Zellen abgesondert wird, um eine vordefinierte Wirkung zu verrichten. Was müssen wir aus dieser Definition mitnehmen? Eigentlich nur, dass ein Hormon irgendwo in unserem Körper produziert und ausgeschüttet wird, um an einer anderen Stelle zu wirken. Hormone fungieren also wie bereits erwähnt als Botenstoffe.²

In unserem Stoffwechsel übernehmen unzählige verschiedene Hormone die unterschiedlichsten Aufgaben. Im Bezug auf das Muskelwachstum interessieren uns momentan allerdings lediglich anabole Steroidhormone. Uns begegnen also zwei neue Fremdwörter.

Beginnen wir mit der Klärung des Adjektivs anabol: Der Anabolismus beschreibt den Aufbau von Stoffen; anabol steht also lediglich für aufbauend. Als nächstes wollen wir wissen, was ein Steroidhormon ist: Es existieren verschiedene Klassen von Hormonen. Einige Hormone benötigen beispielsweise spezielle, in unseren Zellmembranen (praktisch den Hüllen unserer Körperzellen) vorliegende Transporter, um in das Zellplasma (das Innerer der Zellen) zu gelangen. Steroide hingegen sind klein, aufgrund ihrer biochemischen Struktur wasserabweisend und deshalb dazu in der Lage, direkt durch die Membranen der Zielzellen zu diffundieren.^{2, 4}

Am menschlichen Stoffwechsel wird bereits seit geraumer Zeit geforscht. Deshalb verwundert es auch nicht, dass seit weit mehr als einem halben Jahrhundert bekannt ist, dass ein ganz bestimmtes Steroidhormon einen maßgeblichen Anteil am Muskelaufbau besitzt: Das männliche Sexualhormon Testosteron.

Eben aus diesem Grund verfügen Männer in der Regel über deutlich mehr Muskelmasse als Frauen und deshalb kam es nicht nur in früheren Zeiten auch des Öfteren vor, dass mit Steroiden gedopte Sportlerinnen plötzlich gegen Ansätze von Vollbärten zu kämpfen hatten.⁴

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Testosteron ist also ein anaboles Steroidhormon und stellt somit einen kleinen Botenstoff dar, der vereinfacht ausgedrückt irgendwo im Körper irgendwelche Zellen benachrichtigt und damit einen aufbauenden Prozess in Gang setzt. Schauen wir uns also jetzt an, wann und wo es zu einer Ausschüttung dieses Hormons kommt und inwiefern Testosteron in das Muskelwachstum eingreift:
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Seit einer langen Zeit ist bereits bekannt, dass das Muskelaufbautraining zu einer Hormonausschüttung in unserem Gehirn (genauer: im Hypothalamus) führt. Dies ist der Beginn einer ganzen Kette von Vorgängen, in welchen ein Botenstoff an seinem Ziel ankommt und die hierdurch verständigten Zellen weitere, sich von den angekommenen Molekülen unterscheidende, Hormone auf die Reise schicken.

Dieser Weg führt durch die Hirnanhangsdrüse (genauer: die Adenohypophyse), verzweigt sich und endet zunächst in den Gonaden (beim Mann: Hoden; bei der Frau: Eierstöcke) und beidgeschlechtlich in der Nebennierenrinde. Hier findet endlich die Produktion von Testosteron statt.

Das männliche Sexualhormon wird daraufhin mithilfe von speziellen Transportern (genauer: SHBG) zur Muskulatur geleitet, durchdringt im Anschluss die Membranen (also Hüllen) der Zielzellen, bindet im Zellkern an einen speziell auf Testosteron abgestimmten Hormonrezeptor (praktisch dem Zielort) und leitet dadurch den Muskelaufbau, also die die Bildung von Muskelproteinen, ein.^{2, 4, 5} Auf die Bedeutung des Begriffes Muskelproteine gehen wir später ein.

Ist dies etwa das gesamte Geheimnis des Muskelaufbaus? Das Gehirn schüttet irgendetwas aus, unser Stoffwechsel feuert verschiedenen Botenstoffe in die Blutbahnen und nach wenigen Wochen sehen wir alle aus wie der unglaubliche Hulk? Natürlich nicht!

Muskuläre Ebene

Viele Forscher gehen davon aus, dass kleine Einheiten unserer Muskelfasern (Myofibrillen) beim Training, also einer intensiven Stimulation unserer Muskulatur, in irgendeiner Weise Verletzungen davon tragen. Ob es sich nun um äußerst kleine, durch extreme Dehnung verursachte Risse oder um sonstige Schäden handelt, und welche Kompartimente der Myofibrillen genau reißen, spielt für uns an dieser Stelle keine Rolle.

Diese Theorie schließt natürlich den uns wohlbekannten Muskelkater mit ein, denn nach einem harten Workout würde uns der Körper logischer Weise in Form von Schmerzen mitteilen, dass unsere Muskulatur zunächst Regenerationszeit zum Auskurieren dieser mikroskopisch kleinen Verletzungen benötigt, bevor das nächste Training ansteht.^{1, 6, 7}

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Doch wo kommt nun Testosteron ins Spiel? Ganz einfach: Das nach dem Training ausgeschüttete und anschließend zur Muskulatur transportierte Steroidhormon bindet sich an spezifische Rezeptoren in den Zellkernen der Muskelfasern (also unseren Muskelzellen) und leitet dadurch die Bildung von sehr kleinen Proteinen ein.
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Myofilamente (oder auch Mikrofilamente) machen einen Großteil der neu zusammengesetzten Muskelproteine aus und stellen letztlich jene energieverbrauchenden Bausteinchen dar, die für die tatsächliche Muskelkontraktion verantwortlich sind. Sie können vom Körper dazu genutzt werden, um zur Stärkung in die zuvor gerissenen Kompartimente eingebaut zu werden.

Auf diesem Wege entstehen neue Sarkomere (aus Myofilamenten bestehende Einheiten der Myofibrillen), man spricht deshalb von sarkomerer Hypertrophie. Dieser Vorgang, welchen wir uns in Abbildung 1 noch einmal schematisch anschauen können, hat einen Anstieg des Volumens unserer Myofibrillen zur Folge. Menschliche Skelettmuskulatur besteht übrigens zu gut 80 Prozent aus Myofibrillen.^{1, 3, 4, 6, 7}


Abb. 1: Schema zum einheitlichen Aufbau menschlicher Skelettmuskulatur und damit verbundener sarkomerer Hypertrophie
Neben den für die tatsächliche Muskelarbeit verantwortlichen Myofilamenten werden außerdem Stützproteine und weitere funktionelle Kompartimente gebildet, die unter anderem für den Zusammenhalt unserer Muskelfasern verantwortlich sind. In diesem Fall ist von sarkoplasmatischer Hypertrophie die Rede.

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Der Muskelquerschnitt, also die Dicke unserer Muskelfasern, nimmt mit steigendem Volumen der Myofibrillen und ansteigender Anzahl von Stützproteinen zu.
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Genau dadurch verschaffen wir unserer Muskulatur das gewünschte, optisch gut sichtbare, Wachstum.^{3, 4, 6}

Manche Forscher gehen zudem davon aus, dass neben der soeben beschriebenen (sarkomeren sowie sarkoplasmatischen) Hypertrophie eine zweite Art von muskulärem Wachstum existiert: Die Ausbildung von neuen Muskelfasern, also eine Zunahme der Anzahl unserer Muskelzellen. Man würde dies als muskuläre Hyperplasie bezeichnen, allerdings konnte dieser Vorgang bisher nur bei Labormäusen nachgewiesen werden.⁸

Proteinsynthetische Ebene

Also gut, wir haben verstanden, dass beim Training kleine Teile unserer Muskulatur reißen und dass Testosteron die Synthese von noch kleineren Kompartimenten einleitet, welche dann in die zerstörten Regionen eingebaut werden. Doch wie sieht die als Synthese bezeichnete Bildung dieser Muskelproteine aus?

Synthese ist das altgriechische Wort für Zusammensetzung. Was wird in diesem Fall aus Einzelteilen zusammen gesetzt? Muskelproteine, also eine bestimmte Art von Proteinen. Aus welchen Bausteinen werden Proteine gebastelt? Genau, aus Aminosäuren.¹

Proteine? Aminosäuren? Diese Begriffe dürften wir alle bereits mehrfach gehört haben. Wir wissen natürlich, dass wir viel Protein, also Eiweiß, zu uns nehmen sollten, wenn wir uns nach Muskelwachstum sehnen. Und jetzt erschließt sich uns auch endlich einer der Hauptgründe für diese Empfehlung: Nach dem Trinken unseres Shakes oder dem Verzehr von eiweißhaltigen Lebensmitteln beginnt unser Körper damit, die soeben eingetroffenen Proteine in ihre Einzelteile, die Aminosäuren, zu zerlegen. Diese Einzelteile können anschließend vom Stoffwechsel dazu genutzt werden, um als Bausteine für die Zusammensetzung von Muskelproteinen zu dienen.^{1, 4}

Testosteron beeinflusst den Muskelaufbau also dadurch, dass dieses Hormon die Zusammensetzung der einzelnen Aminosäuren zu den schlussendlich von uns gewünschten Muskelproteinen einleitet und diese Bausteine anschließend in zuvor gerissene Kompartimente unserer Muskulatur eingebaut werden.

Eine Zusammenfassung

Wir haben nun eine ganze Menge Theorie hinter uns. Vielleicht versuchen wir doch kurz, das soeben gelernte in unserem Kopf zu ordnen. Zu diesem Zweck sollten wir uns also noch einmal in Abbildung 2 anschauen, was in unserem Körper nach dem Training passiert.


Abb. 2: Schema zur Reaktion unseres Körpers auf Training (blau: Hormonelle Ebene; rot: Muskuläre Ebene; grün: Proteinsynthetische Ebene)
Greifen wir abschließend also noch einmal die anfangs formulierte Leitfrage dieses Artikels auf: "Warum führt Training eigentlich zu Muskelaufbau?"

Die oben präsentierte und im Schema zusammengefasste Theorie über die Vorgänge im Körper, welche sich an eine Trainingseinheit und den Verzehr von proteinhaltiger Nahrung anschließen, beantworten unsere Frage. Wir müssen die hormonelle, muskuläre und proteinsynthetische Ebene betrachten und uns bewusst machen, dass Muskelaufbau als ein Zusammenspiel dieser drei Eckpfeiler zu betrachten ist.

Vernachlässigen wir eine dieser Ebenen, werden wir keinerlei zufriedenstellende Fortschritte erzielen. Denn reicht eine proteinhaltige Nahrung ohne gleichzeitiges Muskelaufbautraining allein aus, um beeindruckende Muskulatur zu generieren? Sicher nicht. Ist hartes Training sinnvoll, wenn wir uns zugleich täglich ausschließlich von Wasser und einer Scheibe Zwieback ernähren oder unserem Körper nach einem Workout keine Regenerationszeit einräumen? Selbstverständlich auch nicht. Und würde jemand ernsthaft behaupten, Doping mit Anabolika (künstlich synthetisierten Steroidhormonen) hätte lediglich einen Placeboeffekt zur Folge? Auch dies wäre natürlich Quatsch.

Quellen

1. N. A. Campbell & J. B. Reece (2008): Biologie, 8. Auflage.
2. R. Paul (2001): Physiologie der Tiere: Systeme und Stoffwechsel.
3. S. Bhasin, T . W. Storer, N. Berman, K. E. Yarasheski, B. Clevenger, J. Phillips, W. P. Lee, T. J. Bunnell, R. Casaburi (1997): Testosterone replacement increases fat-free mass and muscle size in hypogonadal men.
4. Victor A. Rogozkin (1991): Metabolism of Anabolic Androgenic Steroids.
5. K. Kuoppasalmi, H. Näveri, M. Härkönen, H. Adlercreutz (1980): Plasma cortisol, androstenedione, testosterone and luteinizing hormone in running exercise of different intensities.
6. F. Jerusalem & S. Zierz (1991): Muskelerkrankungen: Klinik, Therapie, Pathologie.
7. P. Posner (1998): Was ist Muskelkater? Ein schmerzhafter, somatischer Lernprozeß?
8. S. Lee (2004): Regulation of muscle mass by myostatin.

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Bilder: Matthias Busse | Matthias Busse