Inhaltszusammenfassung:
Körperliche Betätigung führt zu tiefgreifenden metabolischen Veränderungen in zahlreichen Organen und Geweben. Das Verständnis der adaptiven metabolischen Reaktionsmechanismen im Kontext sportmedizinischer Forschung gewinnt derzeit erheblich an Bedeutung, stellt jedoch gleichzeitig eine bedeutende wissenschaftliche Herausforderung dar. Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Metabolomik im Sport umfassen insbesondere die Identifikation neuer Biomarker, die Entwicklung individualisierter Trainings- und Ernährungsstrategien sowie die Optimierung der Leistungsfähigkeit. Zudem kann die Sportmetabolomik dazu beitragen, Verletzungen vorzubeugen und Erschöpfungszustände vorherzusagen. Ziel dieser Arbeit war es, trainingsinduzierte Veränderungen des Metaboloms zu erforschen. Hierfür wurde die Metabolomik im sportphysiologischen Kontext eingesetzt, um Veränderungen der Metaboliten bei gesunden sowie chronisch kranken ProbandInnen im Zusammenhang mit körperlichem Training zu untersuchen.
Zu Beginn wurden die Metabolitenkonzentrationen der gesunden ProbandInnen der iReAct-Studie zu den Zeitpunkten vor (baseline-Daten, t0), nach sechs Wochen (t1) und nach zwölf Wochen (t2 bzw. t12) Training bestimmt. Als Trainingsintervention wurden sechs Wochen hochintensives Intervall- (HIIT) oder moderat-intensives kontinuierliches Training (MICT) durchgeführt, sodass insgesamt zwölf Wochen Training absolviert wurden. Anschließend erfolgte ein Vergleich der Metaboliten-Profile der gesunden iReAct-TeilnehmerInnen mit denen der chronisch kranken ProbandInnen der MultiPill-Exercise-Studie, um den Einfluss von (Multi-)Morbidität auf das Metabolom zu untersuchen. Zudem wurden Korrelationsanalysen zwischen baseline-Daten, Veränderungen der Metabolitenkonzentrationen (Δ[MB]) und der trainingsinduzierten Leistungssteigerung (ΔV̇O2max) durchgeführt, um potenzielle „Monitoring“- und prädiktive Marker zu identifizieren, die eine Leistungssteigerung durch Training überwachen oder vorhersagen können.
Die baseline-Daten der iReAct-Kohorte wurden hinsichtlich geschlechterspezifischer Unterschiede untersucht. Dabei konnten, im Einklang mit Literaturdaten, zwölf Metaboliten, insbesondere (Acyl-)Carnitine, identifiziert werden, die bei Männern in signifikant höheren Konzentrationen vorlagen als bei Frauen. Nach sechs Wochen Trainingsintervention zeigten die t1-Daten einen Anstieg von drei kurzkettigen Acylcarnitinen, nach zwölf Wochen (t2/t12) insgesamt zwölf Metaboliten, darunter Methionin, Succinylaceton sowie zehn kurz- und mittelkettige Acylcarnitine. Ein Vergleich der Trainingsgruppen ergab, dass zwei Acylcarnitine bei der Gruppe, die mit HIIT begann und mit MICT abschloss, in höheren Konzentrationen vorlagen. Bei der Suche nach „Monitoring“- und prädiktiven Markern für die Trainingsanpassung wurden jedoch keine signifikanten Zusammenhänge gefunden. Der Vergleich zwischen iReAct- und MultiPill-Kohorte zeigte, dass bei t0 fünf Aminosäuren und zwei Acylcarnitine sowie bei t12 insgesamt 21 Metaboliten – darunter sechs Aminosäuren, Succinylaceton, Carnitin sowie mehrere Acylcarnitine – bei den multimorbiden ProbandInnen in höheren Konzentrationen vorlagen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das menschliche Metabolom auf sportliche Reize reagiert und adaptive Veränderungen in Form von Konzentrationsänderungen bei bestimmten Metaboliten zeigt. Die Identifikation potenzieller „Monitoring“- und prädiktiver Marker bleibt ein vielversprechender Ansatz, um die Leistungsentwicklung im Training besser zu überwachen und vorherzusagen. Zudem lassen die Daten vermuten, dass Faktoren wie Geschlecht, Trainingsmodalität und Multimorbidität das metabolische Profil beeinflussen können. Allerdings sind bei der Interpretation der Ergebnisse auch zahlreiche Störvariablen zu berücksichtigen, insbesondere die begrenzte Probandenanzahl, die die statistische Aussagekraft einschränkt. Für zukünftige Studien ist daher eine Analyse in größeren und besser normierten Kohorten notwendig, um die beobachteten Unterschiede zu validieren und die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen. Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse dieser Arbeit die Relevanz der Metabolomik als innovatives Werkzeug in der Sportmedizin und -physiologie und betonen die Notwendigkeit weiterer Forschung, um standardisierte und umfassende Datensätze des metabolischen Profils unter sportlicher Belastung zu etablieren.
circulating