Ausdauertraining: Salk-Forscher kartieren Reaktionen in 22 Geweben

Körperliche Aktivität gilt seit Langem als grundlegender Faktor für die Gesundheit, doch die genauen molekularen Mechanismen über verschiedene Organsysteme hinweg blieben bislang nur teilweise verstanden.

Ein Forschungsteam des Salk Institute hat am 15. Oktober 2026 im Fachjournal Cell eine molekulare Bestandsaufnahme vorgelegt, die als bisher umfassendste Karte der körperlichen Reaktion auf Ausdauertraining gilt (Maier G et al., Multi-omics atlas of chronic exercise, Cell 2026, DOI 10.1016/j.cell.2026.09.044).

Untersucht wurden 22 gleichzeitig analysierte Gewebe von jungen männlichen und weiblichen Mäusen nach einem achtwöchigen freiwilligen Laufradtraining im Vergleich zu sitzenden Kontrolltieren.

Systemweite Veränderungen in 22 Gewebetypen

Die Untersuchung zeigte, dass Ausdauersport die Aktivität von 48,5 % der analysierten Gene in mindestens einem Gewebe veränderte. Zugleich zeigte sich eine hohe gewebespezifische Spezialisierung: Kein einziges Gen wies in allen 22 untersuchten Geweben gleichzeitig veränderte Aktivitätswerte auf.

Während sich frühere Forschungsarbeiten primär auf Muskelbiopsien oder Blutproben konzentrierten, setzte die Arbeitsgruppe auf ein breites Spektrum an Verfahren. Dazu zählten Bulk-RNA-Seq, Metabolomik, Proteomik, Single-Nucleus-RNA-Seq sowie die Analyse von DNA-Methylierungen.

Die stärkste Transkriptionsverschiebung vollzog sich im Skelettmuskel. In den am stärksten belasteten Oberschenkel- und Unterschenkelmuskeln wurden jeweils über 4.000 differenziell exprimierte Gene registriert. Dabei zeigten sich funktionelle Gegensätze je nach Muskeltyp: In der oxidativen Soleus-Muskulatur kam es zu einer Herunterregulierung der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung, während glykolytische Muskeln eine Hochregulierung dieses Stoffwechselwegs aufwiesen.

Die metabolomischen Analysen umfassten acht Gewebe sowie das Blutplasma, ergänzt durch Proteomanalysen an vier Beinmuskeln, darunter ein Hamstring, zwei Wadenmuskeln und der Quadrizeps. Zudem entstand die erste Einzelzell-DNA-Methylierungsanalyse von Muskelgewebe nach sportlicher Belastung.

Wer die molekularen Vorteile von Bewegung für die Muskulatur nutzen möchte, findet in diesem kostenlosen Ratgeber hocheffiziente Methoden für den Alltag. 17 Übungen für maximale Ergebnisse jetzt kostenlos herunterladen

Geschlechtsspezifische Reaktionen und tageszeitliche Rhythmen

Die molekularen Reaktionen hingen maßgeblich von Gewebe, Zelltyp, Geschlecht und Tageszeit ab. Weibliche Tiere zeigten breiter gestreute Anpassungen: Bei ihnen veränderten sich 1.990 Gene in mindestens fünf Geweben, während dieser Wert bei männlichen Tieren bei 1.042 Genen lag.

Auch die zirkadiane Phase spielte eine entscheidende Rolle. Das Team entnahm die Proben jeweils in der Ruhephase (ZT4) und in der aktiven Phase (ZT16). Die Mehrheit der Gewebe reagierte während der aktiven Phase deutlich stärker auf das vorangegangene Training. Ausnahmen von diesem Muster bildeten der Hypothalamus, die Niere und die Lunge.

Zelluläre Umbauten und eine übergreifende Gensignatur

Auf der Ebene einzelner Zellkerne dokumentierten die Forschenden strukturelle Umbildungen der Muskulatur. Es zeigte sich eine Verschiebung von Typ-IIB- zu Typ-IIA/IIX-Muskelfasern sowie eine Vermehrung von fibro-adipozytären Vorläuferzellen (FAPs). Bei den weiblichen Tieren sank der Anteil schnellzuckender Fasern im Hamstring um 22–35 Prozentpunkte.

Mithilfe von maschinellem Lernen identifizierten die Forschenden zudem eine 51-Gen-Signatur, die trainierte Muskulatur verlässlich von sitzender Muskulatur bei Mäusen und Menschen unterscheidet. Der entwickelte boolesche Klassifikator erzielte in 168 Muskeltranskriptomen einen ROC-AUC-Wert von 0,97 und erwies sich über 26 unabhängige Datensätze von Nagetieren und Menschen hinweg als robust.

Der Erhalt der Muskelfunktion ist die Basis für lebenslange Vitalität und Wohlbefinden. Erfahren Sie in diesem Experten-Leitfaden, wie Sie mit nur 3 Minuten täglichem Aufwand Ihre Muskeln stärken und Beschwerden gezielt vorbeugen. Kostenlosen Ratgeber mit 17 Wunderübungen hier anfordern

Grenzen der Übertragbarkeit auf den Menschen

Nach Einschätzung der Studienautoren bieten die Resultate Ansätze für künftige personalisierte Trainingspläne, Verletzungsprävention sowie therapeutische Strategien bei chronischen Erkrankungen. Das Salk Institute verweist zugleich auf klare Limitationen.

Da es sich um ein reines Ausdauerexperiment handelte, lassen sich die Befunde nicht direkt auf Krafttraining übertragen. Ein fertiges Trainingsprogramm für den Menschen lässt sich aus den Daten nicht ableiten. Zudem wurden ausschließlich junge und gesunde Mäuse untersucht.

Wie lange die molekularen Veränderungen nach dem Training anhalten und ob zelluläre Gedächtniseffekte bestehen, ist bislang ungeklärt. Auch ein Beleg dafür, dass Sport die Lebensspanne des Menschen verlängert, lässt sich aus der Untersuchung nicht ableiten.