Was ein DNA-Test über die sportliche Leistung verrät

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Viele ambitionierte SportlerInnen fragen sich, ob es einen Weg gibt, ihre Leistung zu steigern und mehr Erfolg im Wettkampf zu erzielen. Eine Gen-Analyse kann hier Aufschluss geben und dabei helfen, das optimale Training und die Ernährung für den eigenen Körper zu finden. In diesem Blogpost erfahren Sie, wie eine DNA-Analyse im Leistungssport genutzt werden kann, um bessere Ergebnisse zu erzielen.

Wie funktioniert der DNA-Test?

Die moderne Wissenschaft hat in den letzten Jahren einiges über die Zusammenhänge von Genen und sportlicher Leistungsfähigkeit herausgefunden. So können Gene Aufschluss darüber geben, welche sportlichen Disziplinen zu einem passen und in welchen Bereichen man besondere Stärken oder Schwächen hat.

Aktuell gibt es über 18 Genvariationen die Einfluss auf die Leistungsfähigkeit im Sport nehmen. Ein DNA-Test sucht nach Variationen in jenen Genen, die mit der Leistung in verschiedenen Sportarten in Verbindung gebracht wurden. Diese Genvariationen werden als Polymorphismen bezeichnet. Jeder Mensch hat zwei Kopien von jedem Gen – eines von jedem Elternteil. Es kann sein, dass man denselben Polymorphismus zweimal hat oder dass man zwei verschiedene Versionen (Allele) desselben Gens besitzt.

Einige Polymorphismen haben keinen Einfluss auf sportliche Leistung, während andere einen Unterschied ausmachen können. Eine Person kann also zwei Allele haben, die zusammenwirken und ihr einen Vorteil bei einer bestimmten Sportart verschaffen. Zum Beispiel findet sich der ACTN3 Polymorphismus in einem Gen namens Alpha-Actinin-03. Dieses Gen ist an der Muskelfunktion beteiligt. Es hat sich gezeigt, dass Menschen mit zwei Kopien des leistungssteigernden Allels (eine von jedem Elternteil) eher in Kraftsportarten wie Sprinten und Gewichtheben brillieren.

Folgende Bereiche werden bei einem DNA-Test analysiert:

        🔬 Muskelstruktur und Talent

        🔬 Sauerstoffaufnahme

        🔬 oxidativer Stress

        🔬 Erholungsphasen

        🔬 Entzündungen und Verletzungsrisiko

        🔬 Optimale Kalorienverteilung

        🔬 Wettkampfvorbereitung

1. Muskelstruktur und Talent

Die Analyse der DNA kann Aufschluss darüber geben, in welchen Sportarten jemand genetisch begabt ist.

Ein wichtiger Faktor für die sportliche Leistung ist die Muskelstruktur. Die Zusammensetzung der Muskeln beeinflusst, wie schnell und effektiv man sich bewegen kann. Hier unterscheiden wir zwei Arten von Muskelfasern: die „fast-twitch“ und „slow-twitch“ Fasern. Einige Menschen haben einen höheren Anteil an „fast-twitch“ Muskelfasern, während andere mehr „slow-twitch“ Fasern besitzen. Dieser Unterschied ist genetisch bedingt und kann nicht mit Training oder Ernährung beeinflusst werden.

Fast-twitch oder auch sogenannte „weiße“ Muskelfasern sind für kurze, anstrengende Bewegungen wie Sprünge oder Sprints verantwortlich. Diese Fasern haben eine höhere Kraft, aber auch eine schnellere Ermüdung. Slow-twitch (auch genannt „rote“) Muskelfasern sind für längere, weniger anstrengende Bewegungen wie Radfahren oder Joggen verantwortlich und haben eine niedrigere Kraft, aber auch eine höhere Ausdauer.

Die Verteilung der Muskelfasern variiert von Person zu Person und hat Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit. Einige Sportarten erfordern mehr Kraft, während andere eher Ausdauer beanspruchen. 

 – das ACTN3-Gen und ACE-Gen

Das ACTN3-Gen ist an der Produktion eines Proteins namens Alpha-Actinin-03 beteiligt. Dieses Protein ist in unseren Muskelfasern enthalten und spielt eine wichtige Rolle bei der Bewegung. Es ist an der Kontraktion der Muskeln beteiligt und hilft, Energie in den Zellen zu transportieren. Das ACTN3-Gen ist ausschließlich in „fast-twitch“ Muskelfasern aktiv. Dieses Gen ist jedoch häufig durch eine Genveränderung inaktiv, was die Funktion der weißen Muskelfasern und somit die Leistung bei schnellen Bewegungen senkt. Der dadurch überwiegende Teil an roten Muskelfasern steigert jedoch das Ausdauervermögen der Muskeln. Da jeder Mensch zwei Gene dieses Typs besitzt, gibt es folgende Genkombinationen:

    ➤ AUSDAUER – Beide Gene sind INAKTIV und produzieren kein ACTN3 Protein

    ➤ KRAFT – Eines der Gene ist AKTIV und produziert ACTN3 Protein 

    ➤ KRAFT – Beide Gene sind AKTIV und produzieren ACTN3 Protein

Ein weiteres Gen ist das ACE-Gen, das an der Regulation des Blutdrucks beteiligt ist. Das ACE-Gen kann in zwei verschiedenen Varianten vorkommen, der Ausdauer-Form und der Kraft-Form. Die Ausdauer-Form des ACE-Gens wirkt sich positiv auf die Ausdauerleistung der Muskeln aus und ist häufig bei Elite-Marathonläufern zu finden. Die Kraft-Form des ACE-Gens, macht die Muskeln mehr für Kraft- und Sprintsport geeignet.

Hier gibt es wieder folgende Genkombinationen:

    ➤ AUSDAUER – Beide Gene sind von der Ausdauerform

    ➤ AUSDAUER – Jeweils eines von der Ausdauerform und Kraft-Form

    ➤ KRAFT – Beide Gene sind von der Kraftform 

2. VO2max: Sauerstoffaufnahme

Welche Gene sind beteiligt?
NRF-2, VEGF, ADRB2, ADRB2, CRP

Je besser der Körper in der Lage ist, Sauerstoff aufzunehmen und zu verwerten, desto besser kann er sich bei anstrengenden Bewegungen leistungsfähig halten.

Steht den Zellen ungenügend Sauerstoff zur Verfügung, verlangsamt sich die Energieumwandlung und die Leistung sinkt. Die Fähigkeit, Sauerstoff über die Lunge aufzunehmen und zu den entsprechenden Muskeln zu transportieren nennt man das VO2max Level. Dieser Wert kann durch gutes Ausdauertraining verbessert werden. Es gibt jedoch bestimmte Genvariationen, die auch ohne Training den VO2max-Wert deutlich erhöhen und deshalb eine bessere Ausgangsbasis für Ausdauersport schaffen. Die Veranlagung zur maximalen Sauerstoffaufnahme kann daher Hinweise liefern, wie gut der Körper die Zellen auch ohne Training mit Sauerstoff versorgt. So kann die Intensität und Einheiten von Ausdauertraining angepasst werden.

3. Oxidativer Stress

Welche Gene sind beteiligt?
GSTM1, GSTT1, GSTP1, SOD2, GPX1, NQO1

Der Körper produziert ständig freie Radikale, d. h. Moleküle, die Ihr Gewebe und Ihre Zellen schädigen können. Profisportler produzieren aufgrund intensiver körperlicher Betätigung mehr dieser schädlichen Moleküle. Besteht ein Ungleichgewicht zwischen schädlichen freien Radikalen und Radikalfängern, wird oxidativer Stress in unseren Zellen verursacht. Dies führt nicht nur zu einer schnelleren Alterung, sondern auch zu einem erhöhten Risiko für viele verschiedene Gesundheitsprobleme wie Herzerkrankungen oder sogar Krebs. Die gute Nachricht ist, dass wir alle über bestimmte Gene verfügen, die, wenn sie aktiviert werden, die freie Radikale neutralisieren können. Leider fehlt es manchen Menschen an diesen antioxidativen Fähigkeiten und oxidativer Stress steigt stetig an. Um den fehlenden Schutz auszubalancieren, wird betroffenen Menschen eine vermehrte Aufnahme von Antioxidantien empfohlen.

4. Entzündungsreaktionen und Verletzungsrisiko

Welche Gene sind beteiligt?
COL1A1, COL5A1, IL6, MTHFR, VDR

Wenn man regelmäßig Sport treibt, besteht ein gewisses Verletzungs- und Entzündungsrisiko. Das Gewebe wird bei übermäßigem Training an vielen Stellen leicht beschädigt. Normalerweise erkennt das Immunsystem dies als normalen Vorgang an und es kommt zu keinerlei Entzündung oder Schwellung. Dieses Risiko ist jedoch nicht für alle Menschen gleich und hängt von der eigenen Genetik ab. Bestimmte Gene regulieren die Aggressivität des Immunsystems. In manchen Fällen können bereits geringfügige Gewebeschäden durch Sport eine zu starke Immunantwort auslösen, die keine sichtbaren Schwellungen, aber übermäßige Gewebeschäden verursacht.

Wenn jemand über eine bestimmte Kombination dieser Gene verfügt, ist er anfälliger für Verletzungen. Wenn er jedoch die richtige Ernährung und das richtige Training hat, kann dies das Risiko erheblich reduzieren.

5. Erholungsphasen

Ruhephasen sind für unseren Körper ganz wichtig, um sich von physischer und mentaler Anstrengung zu erholen. Ein sehr wichtiger Teil jedes Trainingsprozesses ist also die Erholungsphase. Ohne ausreichend Erholung kann es zu Verletzungen oder sogar Übertraining kommen. Die Erholungszeit nach einer Trainingseinheit ist von Person zu Person unterschiedlich und hängt auch davon ab, wie intensiv das Training war. Bestimmte Gene regulieren die Erholungsphase und je nachdem, welche Kombination dieser Gene man hat, kann die Erholungszeit länger oder kürzer sein. Wenn man das Training an die genetischen Bedürfnissen ausrichtet, kann die Leistung deutlich gesteigert und das Verletzungsrisiko minimiert werden.

6. Optimale Kalorienverteilung

Kalorien sind der Treibstoff für unsere Zellen und sportliche Leistungsfähigkeit. Sie kommen in erster Linie aus den Makronährstoffen Fett, Kohlenhydrate und Eiweiß. In der Ruhephase bezieht der Körper Energie zu etwa gleichen Teilen aus Kohlenhydraten (Blutzucker) und Fetten (Triglyceriden). Erst wenn ein signifikantes Energiedefizit besteht, beginnt der Körper damit, Protein aus Muskeln zur Energiegewinnung abzubauen. Im Leistungssport sollte darauf natürlich verzichtet werden.

Darüber hinaus spielt auch die Form der Muskelfasern eine wichtige Rolle. Wie wir bereits besprochen haben, steuert das ACTN3-Gen das Verhältnis zwischen weißen und roten Muskelfasern und verbrennt verschiedene Nährstoffe zur Energiegewinnung. Die Menge an Fett und Kohlenhydraten, die der Körper während des Trainings benötigt, hängt von der ausgeübten Sportart (Kraft/Ausdauer/gemischt) und dem Intensitätsgrad ab (kurz/lang).

Auf Basis des individuellen genetischen Verhältnisses zwischen weißen und roten Muskelfasern sowie der praktizierten Sportart lässt sich eine Kalorienverteilung definieren, welche zu besserer Leistung führen kann.

7. Wettkampfvorbereitung

Mit dem Wissen über die genetische Veranlagung ist nun der richtige Trainingsumfang sowie die optimale Ernährung entscheidend.

Eine DNA-Analyse gibt hier Aufschluss über die optimale Ernährung hinsichtlich Häuifigkeit und Nährstoffzusammensetzung während des Trainings sowie kurz vor, während und nach dem Wettkampf.

quintessenz:

DNA-Tests können nicht definitiv aussagen, ob jemand ein erfolgreicher Sportler sein wird oder nicht. Sie können jedoch eine Vorstellung davon vermitteln, in welchen Sportarten man aufgrund der genetischen Veranlagung eher zu körperlichen Höchstleistungen fähig ist. Wenn man seine Leistung verbessern oder eine Sportart finden möchte, die zu einem passt, kann ein DNA-Test hilfreiche Erkenntnisse liefern.

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