Training und Mitochondrien: Was die Studienlage zeigt

Mitochondrien sind zu einem Wellness-Thema geworden, und die Ratschläge dazu gehen in zwei Richtungen. Die einen sagen, lange, lockere Fahrten in Zone 2 seien das Beste, was Sie für sie tun können. Die anderen versprechen, dass wenige Minuten harter Intervalle sie in wenigen Tagen reparieren. Studien mit Muskelbiopsien liefern eine nützlichere Antwort als beide: Beide Trainingsarten bauen Mitochondrien auf, sie bauen Unterschiedliches auf, und was Sie gewinnen, hängt davon ab, wie viel Sie dauerhaft weiter trainieren.

Was leisten Mitochondrien, und warum verändert Training sie?

Mitochondrien sind die Strukturen in Ihren Zellen, die mithilfe von Sauerstoff Brennstoff in nutzbare Energie umwandeln. Ihre Skelettmuskulatur ist voll davon, und wenn Sie diesen Muskel stärker fordern als gewohnt, reagiert er, indem er mehr mitochondriales Protein bildet und die vorhandene Maschinerie effizienter macht. Forschende messen meist zwei getrennte Dinge. Der Mitochondriengehalt beschreibt, wie viel von dieser Maschinerie Sie haben, oft erfasst über ein Enzym namens Citratsynthase. Die mitochondriale Atmungsfunktion beschreibt, wie viel Sauerstoff diese Maschinerie bei maximaler Belastung verwerten kann.

Diese Unterscheidung ist wichtig, weil sich beide nicht immer gemeinsam verändern. Eine Übersichtsarbeit zu Trainingsstudien am menschlichen Muskel kam zu dem Schluss, dass das gesamte Trainingsvolumen ein entscheidender Faktor für Veränderungen des Mitochondriengehalts zu sein scheint, während die relative Trainingsintensität ein wichtiger Treiber für Veränderungen der Atmungsfunktion ist. Die Autoren wiesen außerdem darauf hin, dass die molekularen Signale nach einer einzelnen Einheit nicht zuverlässig vorhersagen, was ein Trainingsprogramm bewirkt (Granata et al., 2018). Wenn ein Workout als das beste für Ihre Mitochondrien bezeichnet wird, fragen Sie, auf welche der beiden Größen sich die Aussage bezieht.

Damit hängen Mitochondrien mit der VO₂max zusammen, der maximalen Sauerstoffmenge, die Ihr Körper bei harter Belastung verwerten kann, und einem der stärksten messbaren Marker für Langlebigkeit.

Spielt die Intensität beim Aufbau von Mitochondrien eine Rolle?

Für die Atmungsfunktion spricht die Studienlage für ein Ja. Einer der saubersten Tests nutzte einbeiniges Radfahren, sodass jeder von 10 jungen, aktiven Männern ein Bein mit Intervallen und das andere kontinuierlich trainierte. Das Intervallbein absolvierte vier 5-minütige Belastungen bei 65 % seiner Spitzenleistung mit 2,5-minütigen Erholungsphasen. Das andere Bein fuhr 30 Minuten bei 50 % der Spitzenleistung. Die Arbeit pro Einheit war mit etwa 144 kJ pro Bein gleich. Nach sechs Einheiten über zwei Wochen hatte das Intervallbein eine höhere Citratsynthase-Aktivität (10,2 gegenüber 8,4 Einheiten) und eine höhere maximale Atmung über die Komplexe I und II (58,2 gegenüber 42,2 Einheiten). Die Forschenden folgerten, dass die Intensität oder das Kontraktionsmuster ein wichtiger Faktor dafür ist, wie sich der Muskel umbaut (MacInnis et al., 2017).

Eine zweite Studie verglich drei Intensitäten über vier Wochen und 12 Radeinheiten bei 29 gesunden Männern. Eine Gruppe absolvierte Sprintintervalle aus vier bis zehn 30-sekündigen Maximalbelastungen, eine fuhr vier bis sieben 4-minütige Intervalle bei etwa 90 % der Spitzenleistung, und eine fuhr 20 bis 36 Minuten kontinuierlich unterhalb der Laktatschwelle, wobei die letzten beiden in der Gesamtarbeit gleich waren. Die maximale mitochondriale Atmung stieg nur nach den Sprintintervallen um 25 %, und die Signalproteine PGC-1α und p53 stiegen nur in dieser Gruppe um 60 % bis 90 %. Die Citratsynthase-Aktivität und Marker des Mitochondriengehalts veränderten sich in keiner Gruppe (Granata et al., 2016). In diesem kurzen Zeitraum veränderten die härtesten Belastungen, wie gut die Mitochondrien arbeiteten, aber keines der Programme erhöhte ihre Menge messbar.

Das Alter scheint die Tür nicht zu schließen. In einer 12-wöchigen Studie mit jüngeren und älteren Erwachsenen an der Mayo Clinic verbesserten hochintensives Intervalltraining und kombiniertes Training die aerobe Kapazität und die mitochondriale Atmung, Krafttraining allein dagegen nicht. Das Intervalltraining kehrte viele altersbedingte Unterschiede in Muskelproteinen um, besonders bei mitochondrialen Proteinen, begleitet von einer erhöhten mitochondrialen Proteinsynthese (Robinson et al., 2017).

Ist Zone 2 das beste Training für Ihre Mitochondrien?

Fahren in Zone 2, eine gleichmäßige Belastung, bei der Sie sich noch unterhalten können, hat überzeugte Fürsprecher, und es wirkt eindeutig. Der Haken: Die oben genannten Studien zeigen es nicht als überlegen. In den oben beschriebenen Vergleichen mit gleicher Arbeit erzielten Intervalle gleich große oder größere mitochondriale Veränderungen als kontinuierliches Fahren. Nur wenige Studien definieren Zone 2 so, wie Coaches es heute tun, daher sind die nächstliegenden Tests moderate kontinuierliche Einheiten wie die oben beschriebenen.

Seine Stärke spielt gleichmäßiges Fahren beim Volumen aus. In einer Studie mit 10 gesunden Männern veränderten vier Wochen Intervalltraining auf dem Rad, dreimal pro Woche, keinen der gemessenen mitochondrialen Marker. Danach trainierten die Männer 20 Tage lang zweimal täglich. Mitochondriale Atmung und Citratsynthase-Aktivität stiegen um rund 40 % bis 50 %, und Proteine der Elektronentransportkette stiegen um etwa 10 % bis 40 % (Granata et al., 2016). Diese Studie nutzte Intervalle, legt aber nahe, dass der Mitochondriengehalt auf die gesamte geleistete Arbeit reagiert, und lockeres Fahren ist ein praktischer Weg, viel davon zu sammeln. Wenn Sie lange, gleichmäßige Einheiten mögen, sind sie ein solider Weg, Volumen aufzubauen. Sie sind aber nicht der einzige Weg zu gesünderen Mitochondrien.

Wie schnell verändern sich Mitochondrien, und wie schnell geht der Effekt wieder verloren?

Die Zugewinne können innerhalb von Wochen beginnen, nicht von Tagen. Eine 12-wöchige Studie mit inaktiven Männern verglich ein Sprinttraining mit reduziertem Umfang, drei 20-sekündige Maximalsprints in einer 10-minütigen Einheit, mit 45 Minuten kontinuierlichem Radfahren bei etwa 70 % der maximalen Herzfrequenz, jeweils dreimal pro Woche. Die maximale Sauerstoffaufnahme stieg in beiden Gruppen um 19 %, die Insulinsensitivität verbesserte sich in beiden, und der Mitochondriengehalt nahm ähnlich zu, obwohl die Sprintgruppe nur ein Fünftel der Zeit trainierte (Gillen et al., 2016). Die Gruppen waren mit 9 und 10 Männern klein, daher sollten Sie die Gleichwertigkeit als ermutigend und nicht als gesichert betrachten.

Weniger angenehm ist, wie schnell die Zugewinne nachlassen. In der oben genannten Studie mit hohem Volumen reduzierten die Männer anschließend auf fünf Einheiten in zwei Wochen. Danach unterschied sich jeder mitochondriale Messwert außer der Citratsynthase-Aktivität nicht mehr vom Ausgangsniveau, und die Citratsynthase lag noch etwa 36 % über dem Ausgangswert (Granata et al., 2016). Ihre Mitochondrien spiegeln wider, was Sie in letzter Zeit getan haben. Ein Programm, das Sie Woche für Woche durchhalten, bringt ihnen mehr als ein kurzer Ausbruch heroischer Anstrengung.

Hochintensives Intervalltraining mit reduzierter Belastung (REHIT), bei dem zwei kurze Maximalsprints in eine 10-minütige Fahrt eingebettet sind, liegt beim Zeitaufwand am äußersten unteren Ende. Bei 35 inaktiven Männern und Frauen steigerten sechs Wochen REHIT die maximale aerobe Kapazität von 2,54 auf 2,78 L/min, ohne Unterschied zwischen den Geschlechtern. Dieselbe Studie fand große individuelle Unterschiede darin, wie stark sich die Teilnehmenden verbesserten (Metcalfe et al., 2016). Gemessen wurde die aerobe Kapazität, nicht die Mitochondrien direkt.

Können Nahrungsergänzungsmittel Mitochondrien zusätzlich zum Training stärken?

Viele Nahrungsergänzungsmittel werden für die mitochondriale Gesundheit beworben, und hinter den meisten stehen kaum Trainingsdaten am Menschen. Eine bekannte Studie warnt davor anzunehmen, dass mehr Unterstützung besser ist. Junge Männer nahmen während vier Wochen Training täglich 1.000 mg Vitamin C und 400 IE Vitamin E ein. Das Training verbesserte die Insulinsensitivität nur bei den Männern, die keine Antioxidantien einnahmen, und der Anstieg von PGC-1α, einem zentralen Regulator der mitochondrialen Anpassung, zeigte sich nur ohne sie (Ristow et al., 2009). Der Stress, den eine harte Einheit erzeugt, scheint Teil des Signals zu sein, das Ihrem Muskel sagt, sich anzupassen. Wenn Sie hoch dosierte Antioxidantien einnehmen, besprechen Sie mit Ihrer Ärztin oder Ihrem Arzt, ob Sie diese brauchen.

Das Fazit

Training ist der am besten belegte Weg, Ihre Mitochondrien zu verbessern, und sowohl Intensität als auch Volumen zählen. Harte Intervalle scheinen zu verbessern, wie gut Ihre Mitochondrien Sauerstoff nutzen, oft stärker als gleichmäßiges Fahren bei gleicher Arbeit. Das gesamte Trainingsvolumen scheint zu bestimmen, wie viel mitochondriale Maschinerie Sie aufbauen, und genau hier helfen lange, lockere Einheiten. Veränderungen können innerhalb weniger Wochen beginnen und innerhalb weniger Wochen mit weniger Training wieder nachlassen. Die meisten dieser Daten stammen aus kleinen Gruppen junger Männer, und die individuellen Reaktionen variieren stark, daher ist eine Routine, die Sie durchhalten können, wichtiger als das perfekte Workout. Kombinieren Sie kurze, harte Belastungen mit dem gleichmäßigen Fahren, das Ihnen Spaß macht, und bleiben Sie dran.