„Seit Jahrhunderten ist bekannt, dass Sonnenlicht eine wichtige Rolle für die körperliche Leistungsfähigkeit spielt. Wahrscheinlich aufgrund der vom griechischen Arzt Antyllus beschriebenen gesundheitlichen Vorteile wurden griechische Olympioniken im Altertum sogar angewiesen, im Sonnenlicht zu trainieren. Doch erst seit jüngster Zeit, bedingt durch die Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen, können die positiven Auswirkungen von Sonnenlicht auf die Muskelgesundheit und die sportliche Leistungsfähigkeit mithilfe von Forschungsergebnissen zu Vitamin D erklärt werden. Mittlerweile ist klar, dass die Wirkung des Vitamins mit der Regulierung der genomischen und nicht genomischen zellulären Signalwege innerhalb der Skelettmuskeln zusammen hängt. Das Forschungsgebiet steckt allerdings noch in den Kinderschuhen und aufgrund der Komplexität der zellulären Signalübertragung und Steuerung der Genexpression, die anscheinend von Vitamin D beeinflusst werden, gibt es noch viele offene Fragen.

Anhand epidemiologischer Daten wird ersichtlich, dass schlechte Vitamin-D-Werte weltweit verbreitet sind, sogar in sonnenreichen Ländern. Die Klassifizierung von Vitamin-D-Mangel wird vielfach diskutiert, und es gibt große Unterschiede in Bezug darauf, welche Serumkonzentrationen an 25-Hydroxyvitamin D (oder 25[OH]D) einen Mangel darstellen, welche Werte optimal und welche Konzentrationen sicher sind. Nach den Richtlinien für die Klassifizierung des Vitamin-D-Status vom US Institute of Medicine liegt ein Mangel bei Konzentrationen unter 30 nmol/l vor. Solche Empfehlungen werden aber oftmals als zu konservativ eingeschätzt und in einigen Veröffentlichungen werden Werte von 100 bis 250 nmol/l als Optimum für die menschliche Gesundheit genannt.

Beobachtungsstudien weisen darauf hin, dass Sportlerinnen und Sportler häufig – wie vom US Institute of Medicine definiert –von Vitamin-D-Mangel (unter 30 nmol/l) oder ungenügender Versorgung (unter 50 nmol/l) betroffen sind. Darüber hinaus scheinen diese Beobachtungen unabhängig davon zu sein, ob jemand Amateur- oder Profisportler ist und auch die geografische Lage spielt offenbar keine Rolle. Diese Ergebnisse lassen sich wahrscheinlich auf den sonnenarmen Lebensstil in Industrieländern im Allgemeinen zurückführen, bei dem sich die Menschen weniger im Freien aufhalten. Außerdem enthalten nur wenige Nahrungsmittel Vitamin D, in nördlichen Breiten sind dichte Wolkendecken verbreitet, die Sonne steht nicht optimal im Zenit, um die Vitamin-D-Synthese über die Haut in Wintermonaten zu gewährleisten und zudem sind große Teile der Haut mit Kleidung bedeckt. Anscheinend kann Vitamin D auf vielerlei Art zelluläre Prozesse beeinflussen, die sich auf die zelluläre Physiologie auswirken können. Allgemein anerkannt ist die Einteilung dieser Prozesse in zwei Hauptkategorien:

1. Genomische Effekte durch die Interaktion von 25(OH)D mit dem Vitamin-D-Rezeptor (VDR) und
2. Nicht-genomische Effekte, die über zahlreiche transmembrane Signalwege geleitet und von 25(OH)D ausgelöst werden. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der mögliche Einfluss von Vitamin D auf die Muskelfasern (Myotuben) und die Muskelfunktion eher von den schnellen nicht genomischen Mechanismen als von Veränderungen der vom VDR beeinflussten Genexpression abhängt.

Im Moment ist noch unklar, ob Vitamin-D-Rezeptoren in vollständig ausdifferenzierten Muskeln existieren, denn in aktuellen Untersuchungen konnten erstere nicht identifiziert werden. 25(OH)D spielt zudem eine Rolle bei der Aufrechterhaltung von Kalziumkonzentrationen und hat damit wahrscheinlich auch einen Einfluss auf die Muskelfunktion. Da Kalzium wichtig für die Interaktion zwischen Aktin und Myosin ist, ist es von großer Bedeutung, dass die intrazelluläre Kalziumkonzentration im physiologischen Bereich für eine normal funktionierende Muskelkontraktion liegt. Des Weiteren kamen Untersuchungen zu dem Schluss, dass 25(OH)D an der Phosphataufnahme der Skelettmuskeln beteiligt ist und damit ebenfalls auf die Muskelfunktion einwirkt. Wie Kalzium ist Phosphat ein wichtiges Substrat für die Muskelkontraktion (beim Querbrückenzyklus). Außerdem existieren Hinweise, dass sich Vitamin D direkt auf die kontraktilen Elemente der Skelettmuskulatur auswirken könnte.

Neuste Daten deuten zudem darauf hin, dass angemessene Vitamin-D-Konzentrationen eine wichtige Rolle bei der Regeneration der Skelettmuskeln nach Schädigungen spielen. Im Rahmen von In-Vitro-Experimenten und Tierstudien wurde ersichtlich, dass die Expression des VDR-Gens nach einer Verletzung der Skelettmuskeln deutlich anstieg. Darüber hinaus trug 25(OH)D3 zur Synthese von Faktoren bei, die mit der Erzeugung von neuem Muskelgewebe in Verbindung stehen. Aktuellen Daten zufolge scheint 25(OH)D einen wichtigen Prozess der Gewebeentwicklung und Gewebereparatur zu fördern: Die Proliferation und Differenzierung von Muskelzellen und die Bildung neuer Blutgefäße (Angiogenese).

Die beschriebenen Befunde weisen in ihrer Gesamtheit auf einen deutlichen Zusammenhang zwischen Vitamin D und der Funktion und Gesundheit der Skelettmuskulatur hin. Um die Existenz dieses Zusammenhangs zu untermauern, müssen wir uns die Frage stellen, ob sich die Daten auf die gesamte Leistungskraft der Muskeln und des Körpers übertragen lassen. Denn gerade von jungen, gesunden und besonders sportlichen Bevölkerungsgruppen fehlen solcherlei Daten. Allerdings weisen Ergebnisse, die sich auf ältere Bevölkerungsgruppen beziehen, darauf hin, dass ein niedriger Vitamin-D-Status mit einer verminderten körperlichen Leistungsfähigkeit – bedingt durch Störungen der Muskelfunktion, Muskelerkrankungen (Myopathie) und in einigen Fällen Muskelverlust (Atrophie) – zusammenhängen könnte. Aktuelle, kontrollierte und sinnvoll gestaltete Studien sprechen dafür, dass Vitamin D bei der Verminderung des altersbedingten Rückgangs der Muskelfunktion eine Rolle spielen könnte.

Die Zufuhr einer Nahrungsergänzung mit Vitamin D3 ist eine effektive Methode, um die 25(OH)D-Konzentration im Serum zu erhöhen – in Abhängigkeit von der jeweiligen Dosis. Darüber hinaus trägt Vitamin D3 besonders in den Wintermonaten effektiver als Vitamin D2 zur Steigerung und zum Erhalt der 25(OH)D-Konzentration im Serum bei. Studien mit jungen, gesunden und aktiven Probanden haben Vitaminmängel aufgedeckt, die sich mit Nahrungsergänzungen ausgleichen ließen. Die bisher verfügbaren Daten zeigen für Supplementierungen mit hohen Vitamin-D-Dosierungen positive Effekte aber es müssen auch mögliche schädliche Wirkungen durch hohe Zufuhrmengen Vitamin D in Betracht gezogen werden.

Das US Institute of Medicine hat die Menge an Vitamin D pro Tag, bei der keine nachteilige Wirkung festgestellt wurde (NOAEL, no observed adverse effects level), bei 4000 IE angesetzt. In der wissenschaftlichen Literatur werden indes Fälle beschrieben, in denen selbst bei Dosierungen von 10.000 IE pro Tag keinerlei Nebenwirkungen beobachtet wurden. Die vorhandenen Daten beweisen, dass sich Vitamin-D-Mangel mit oraler Supplementierung effizient behandeln lässt. Allerdings sind weitere Studien erforderlich, um die Wirkungen unterschiedlicher Vitamin-D-Konzentrationen auf die Muskelfunktion aus funktionaler und molekularer Sicht zu ermitteln.“

Autoren:
Dr. Daniel J. Owens
Dr. Graeme L. Close
Liverpool John Moores University

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