Wer länger mit dem Sport pausiert – sei es wegen Krankheit, Bequemlichkeit oder weil im Winter Eis und Schnee gewohnte Outdoor-Aktivitäten erschweren – , befürchtet manchmal, danach wieder bei null anfangen zu müssen. Doch keine Sorge: Selbst nach einer längeren Unterbrechung des Trainings gelingt der Muskelaufbau wieder schneller, als wenn man ganz von vorn beginnt.

Woran liegt das? Trotz ihrer unzweifelhaften Bedeutung (siehe »Ein Leben ohne Muskeln?«) beschäftigte sich die Wissenschaft lange Zeit nicht sonderlich intensiv mit der Muskulatur. Das erklärt, warum lange nicht bekannt war, dass Muskeln Botenstoffe aussenden. Erst vor rund 20 Jahren entdeckte die dänische Forscherin Bente Klarlund Pedersen die sogenannten Myokine: Dabei handelt es sich um – vermutlich mehrere hundert verschiedene – hormonähnliche Substanzen, mit deren Hilfe die Muskeln mit dem Rest des Körpers kommunizieren können und die unsere Gesundheit entscheidend beeinflussen.

Aus dem gleichen Grund ist auch erst seit wenigen Jahren bekannt, dass Muskelzellen über eine Art Gedächtnis verfügen – und es sich lohnt, dieses Erinnerungsvermögen der Muskulatur frühzeitig im Leben zu fördern. Das gilt besonders dann, wenn man gesund alt werden möchte.

Es kursieren zwei verschiedene Definitionen für dieses »Muskelgedächtnis«. Die ältere ist etwas weiter gefasst und beschreibt eine Form des motorischen Lernens, die hauptsächlich in unserem Gehirn verankert ist: Wer einmal Schwimmen, Radfahren oder Tennis gelernt hat, verlernt das nicht. Nach einer langen Aktivitätspause wirken die Bewegungen zwar zunächst ein wenig ungelenk, werden jedoch nach kurzer Praxis wieder geschmeidiger.

Heute versteht man unter Muskelgedächtnis meist etwas anderes: eine Eigenschaft, die mehr oder weniger direkt auf zellulärer und molekularer Ebene in unseren Skelettmuskelzellen verankert ist. »Muskelgedächtnis meint die Fähigkeit der Muskulatur, sich an bestimmte Belastungen zu erinnern und wieder schnell leistungsfähig zu werden, wenn nach einer Pause erneut trainiert wird«, sagt Ingo Froböse, Sportwissenschaftler von der Deutschen Sporthochschule Köln.

Das am Menschen noch nicht sehr gut erforschte Phänomen untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bisher hauptsächlich im Zusammenhang mit Krafttraining. Muskeln reagieren sehr schnell darauf, ob wir sie beanspruchen oder nicht. »Wenn wir unser Training einstellen oder uns sehr viel weniger als sonst bewegen, nehmen Muskelmasse und Muskelkraft rasch ab«, sagt Robert Csapo vom Institut für Sport- und Bewegungswissenschaft der Universität Wien. Ein evolutionär sinnvoller Mechanismus: »Was viel Energie verbraucht, aber nicht genutzt wird, baut der Körper aus ökonomischen Gründen ab«, erklärt Csapo.

Dennoch würden sich die Muskeln etwa einem Krafttraining längerfristig anpassen. Dadurch sprechen sie selbst nach einem ausgedehnten Trainingsstopp besser und stärker auf eine erneute Belastung an als untrainierte Muskeln.

Wie gelingt der Muskelaufbau nach einer Trainingspause?

Forscher bieten verschiedene Erklärungen an, wie das Muskelgedächtnis funktionieren könnte. Doch: »Das meiste Wissen kommt aktuell aus Tierstudien. Über die Vorgänge beim Menschen ist weit weniger bekannt«, so Csapo. Laut dem Wiener Sportwissenschaftler entsteht das Muskelgedächtnis durch Mechanismen in der Muskelzelle selbst, aber auch Neurone seien beteiligt.

»Wenn wir neue Bewegungen erlernen, optimiert das Nervensystem die Ansteuerung und Koordination der jeweils beteiligten Muskeln«, erklärt Csapo. Durch gezieltes Krafttraining lernen wir, bei hohem Kraftaufwand mit der Zeit mehr und mehr motorische Einheiten gleichzeitig zu aktivieren – darunter verstehen Fachleute die funktionelle Einheit aus einer Nervenzelle und den von ihr angesteuerten Muskelfasern.

Das Gedächtnis zeige sich auch in einer verbesserten Koordination der an der Bewegung beteiligten Muskeln. »Bei Kniebeugen werden beispielsweise mit zunehmender Trainingserfahrung die Streckmuskeln von Hüfte, Knie und Sprunggelenk besser aufeinander abgestimmt, während die Aktivität ihrer Gegenspieler reduziert wird«, sagt Csapo. »Dieses optimierte Aktivierungsmuster bleibt oft auch nach Trainingspausen erhalten.«

Zellkerne tragen zum Muskelgedächtnis bei

Vermutlich gibt es mindestens zwei grundverschiedene Mechanismen, die das Muskelgedächtnis auf Ebene der einzelnen Muskelzelle erklären: die Bildung neuer Zellkerne und epigenetische Veränderungen.

Muskelzellen gehören zu den größten Zellen des Körpers und können bis zu 20 Zentimeter lang werden. Im Gegensatz zu anderen Zellen besitzen sie mehrere Zellkerne, die jeweils für einen bestimmten Bereich in der riesigen Muskelzelle zuständig sind. Zellkerne enthalten die Erbinformation und steuern über Botennukleinsäuren, mRNAs, die Herstellung neuer Proteine. Durch Training wächst die Muskelzelle, und so vergrößert sich der Bereich, den jeder Zellkern versorgt. Irgendwann reicht die vorhandene Zahl an Zellkernen nicht mehr aus, um die für das Wachstum notwendige Proteinsynthese aufrechtzuerhalten.

Der Ausweg: Sogenannte Satellitenzellen – Stammzellen, die Muskelzellen umgeben – verschmelzen infolge des Trainings mit den Muskelzellen. »Dadurch steigt die Zahl der Zellkerne, was die Kapazität der Zelle, Eiweiße zu produzieren, erhöht«, sagt Robert Csapo. Die zusätzlichen Zellkerne bleiben auch dann erhalten, wenn die Muskelzelle aufgrund einer Trainingspause wieder schrumpft. Beginnt man erneut mit dem Training, reagieren die Zellen schnell auf Wachstumsreize und vergrößern sich rascher.

Epigenetische Veränderungen spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Umweltfaktoren, also etwa die Häufigkeit und die Stärke von Krafttraining, verändern den genetischen Code zwar nicht direkt, beeinflussen allerdings, wie stark einige Gene abgelesen werden. »Wenn man trainiert, wird die DNA in bestimmten Regionen und verschiedenen Genen durch Stoffwechselprodukte modifiziert«, sagt Adam Sharples, ehemaliger Rugby-Profi und jetzt Professor für molekulare Physiologie an der Norwegian School of Sport Sciences in Oslo. Durch solche epigenetischen Modifikationen würden bestimmte Sequenzen der DNA freigeschaltet, was zum Muskelgedächtnis beitrage.

Wie lange halten die Effekte an?

In Tierversuchen blieben die zusätzlichen Zellkerne mindestens drei Monate erhalten. Und wie lange überdauern epigenetische Anpassungen? In einer Studie absolvierten junge Männer ein siebenwöchiges Krafttraining. Danach pausierten sie für sieben Wochen, bevor sie das Training wieder aufnahmen. Muskelbiopsien zeigten: Nach der ersten Trainingsphase zeigten die Muskelzellen deutliche epigenetische Veränderungen an Genen, die für das Wachstum von Muskeln und deren Struktur wichtig sind. Die Modifikationen blieben auch während der Pause bestehen, obwohl die Muskelmasse zurückging. Beim erneuten Training reagierten die Muskeln schneller und stärker – ein Hinweis auf ein epigenetisches Muskelgedächtnis.

Da es für den Menschen jedoch keine Langzeitstudien gibt, ist unklar, ob sich Muskeln vielleicht sogar jahrelang erinnern. Ob das Muskelgedächtnis also langfristig greife, sei unbekannt, sagt Csapo. Vermutlich aber nicht dann, wenn ein Senior nach Jahrzehnten wieder durchstarte, der in der Jugend zwar sportlich sehr aktiv gewesen sei, den Rest seines Lebens jedoch als Couchpotato zugebracht habe. Über die Wintermonate dagegen, da ist sich Csapo sicher, wird das Gedächtnis anhalten und im Frühling dafür sorgen, »dass man wieder schneller in den Tritt kommt«.

Muskeln merken sich allerdings offenbar nicht nur Aktivität. Laut Laboruntersuchungen könnte auch andauernde Inaktivität Spuren hinterlassen. Ein solches negatives Muskelgedächtnis führt eventuell dazu, dass es nach langer sportlicher Untätigkeit eine Weile dauert, bis Muskelzellen wieder auf Trainingsreize reagieren und die Muskelmasse zunimmt. Mögliche Ursachen dafür sind etwa eine Insulinresistenz, wodurch Muskelzellen Zuckermoleküle schlechter verwerten, oder vom Bauchfett ausgeschüttete Substanzen, sogenannte Adipokine, die Entzündungsprozesse fördern und dadurch den Muskelaufbau hemmen.

Das Forschungsteam des norwegischen Biologen Kristian Gundersen machte im Jahr 2013 eine interessante Beobachtung: Mäuse erhielten 14 Tage lang zusätzliches Testosteron, was ihre Muskelmasse und die Anzahl der Zellkerne in den Muskelzellen ansteigen ließ. Auch nach einer dreimonatigen Testosteron-Pause – was ungefähr zwölf Prozent der Lebensdauer einer Maus entspricht – blieben die neuen Zellkerne erhalten. Ein anschließendes Training führte bei diesen Tieren zu deutlich größerem Muskelzuwachs als bei Mäusen, die nie Testosteron bekommen hatten.

»Selbst nach Absetzen des Hormons sind die Muskelzellen also immer noch anders, sie haben mehr Zellkerne als diejenigen Tiere, die kein Testosteron erhalten hatten«, sagt Henning Wackerhage, Sportbiologe an der Technischen Universität München. Überträgt man die Ergebnisse auf den Menschen, stellt sich die Frage, ob Dopingsperren von drei Jahren tatsächlich gerecht sind – oder ob gedopte Athleten selbst nach der Sperre wegen der extra Zellkerne in ihren Muskelfasern immer noch einen Vorteil gegenüber Sportlern haben, die nie leistungsfördernde Substanzen einnahmen.

Die Art des Trainings beeinflusst das Muskelgedächtnis

Das Muskelgedächtnis ist bisher hauptsächlich im Zusammenhang mit Krafttraining untersucht worden. Vor allem Hypertrophietraining – klassisches Krafttraining mit Fokus auf Muskelaufbau – fördert Muskelwachstum und -gedächtnis stark. Doch wie sieht es bei anderen Trainingsformen aus? Im Rahmen einer Studie absolvierten Erwachsene ein hochintensives Intervalltraining (HIIT) auf dem Fahrradergometer. Vor und nach den Trainingsphasen sowie nach Pausen wurden Muskelbiopsien entnommen. Das HIIT hinterließ deutliche epigenetische Spuren an Genen für Energie- und Stoffwechselprozesse. Einige dieser Veränderungen blieben auch nach Trainingspausen bestehen.

»Das Muskelgedächtnis entsteht besonders durch exzentrische Belastungen«Ingo Froböse, Sportwissenschaftler

Noch ist kaum bekannt, wie stark verschiedene Trainingsformen, ihre Dauer, Intensität und ihr Zeitpunkt das Muskelgedächtnis beeinflussen – und wie lange die Wirkung anhält. Auf genau solche Fragen sollte sich die Forschung in den nächsten Jahren konzentrieren, schreiben Adam Sharples und sein Team. Dann ließen sich Trainingspläne gezielt darauf abstimmen und maximale Erfolge bei minimaler Verletzungsgefahr erzielen.

»Das Muskelgedächtnis entsteht besonders durch exzentrische Belastungen. Dehnungen und Kontraktionen erzeugen kleine Risse in der Muskulatur; das aktiviert die Stammzellen und Zellkerne sammeln sich an«, sagt Ingo Froböse. Wie stark sich der Muskel erinnere, hänge auch von der Dosierung des Trainings und der trainierten Muskelgruppe ab. Manche Muskeln bestünden überwiegend aus roten Muskelfasern. Diese sind eher langsam, ausdauernd und reich an Mitochondrien. Sie finden sich vor allem in der Rumpfmuskulatur. »Es sind jedoch die weißen Muskelfasern, die besonders bei hohen Belastungen aktiviert werden und ein Gedächtnis ausbilden.« Weiße Fasern sind für schnelle, kräftige Bewegungen wie Sprints zuständig, ermüden allerdings schnell. Sie reagieren stark auf intensives Training. Die Beinmuskulatur enthält laut Froböse ausgesprochen viele der weißen Fasern.

Muskeln lassen im Alter nach. Ab einem Alter von rund 50 Jahren geht überwiegend weiße Muskelmasse verloren. Damit sinkt die Fähigkeit, ein Muskelgedächtnis auszubilden. »Gerade im Alter sollten wir daher nicht zu viele Trainingspausen einlegen, sondern unsere Muskeln so regelmäßig trainieren, wie wir unsere Zähne putzen«, sagt Froböse. Frauen hätten etwa 10 bis 15 Prozent weniger Muskelmasse als Männer, so Froböse. »Weil sie insgesamt weniger weiße Muskelmasse haben, reagieren sie im Alter nicht ganz so stark auf den Rückgang des Muskelgedächtnisses wie Männer«, erklärt er.

»Bis zur Pensionierung sollte keiner warten, um sein Muskelgedächtnis durch Sport zu aktivieren«Kristian Gundersen, Biologe

Für Männer wie Frauen gilt es, rechtzeitig mit dem Training anzufangen. Bis zur Pensionierung sollte keiner warten, um sein Muskelgedächtnis durch Sport zu aktivieren, meint Kristian Gunderson von der Universität Oslo. Auch vor geplanten Operationen oder medizinischen Maßnahmen, die mit Bewegungspausen einhergehen, könnte sich das Wissen um das Muskelgedächtnis bewähren: »Wer vor einem Eingriff einige Muskelgruppen schon einmal austrainiert, profitiert in der Reha dann stärker von den Übungen«, sagt Henning Wackerhage. Die Muskelmasse gehe zwar rasch zurück, lasse sich dann aber auch schnell wieder aufbauen.