Charakterisierung des plasmametallomischen Profils für akute körperliche Betätigung bei gesunden Männern und Frauen (METALEXO) (METALEXO)

Zahlreiche Spurenelementmetalle spielen eine wesentliche Rolle im Energiestoffwechsel, darunter Magnesium, Zink oder Mangan (Heffernan et al., 2019). Leistungssportler mit hohem Energiebedarf müssen folglich den Verlust und/oder die Fehlverteilung dieser Spurenelementmetalle während der körperlichen Betätigung durch Nahrungs- oder Getränkeaufnahme ausgleichen. Spurenelementmetalle und ihre Wechselwirkungen in Stoffwechselprozessen können eine wichtige Rolle bei der körperlichen Leistungsfähigkeit spielen. Die Modulation ihrer Plasmaverfügbarkeit als Reaktion auf akutes Training ist jedoch noch wenig verstanden (Heffernan et al., 2019). Die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) stellt eine effiziente Technologie dar, um alle Spurenelementmetalle in Plasma und Erythrozyten nachzuweisen und zu quantifizieren, um diese Frage zu beantworten.

Unter den verschiedenen Spurenelementmetallen ist Eisen eines der am meisten untersuchten in den letzten 30 Jahren. Eisen ist in der Tat ein wesentlicher Bestandteil von Hämoglobin und Myoglobin und ermöglicht eine optimale Sauerstoffversorgung der Organe, insbesondere der Skelettmuskulatur unter Kontraktion. Eisen spielt auch eine große Rolle in der mitochondrialen Atmungskette sowie bei der Aktivität zahlreicher Enzyme. Eisenmangel, insbesondere in Bezug auf die Eisenverfügbarkeit im Plasma, übt schädliche Folgen auf die sportliche Leistung aus, indem er eine Eisenmangelanämie fördert. Ausdauersportler weisen häufig einen Eisenmangel auf (Sim et al., 2019), aber letzterer könnte auch nicht-sportliche Bevölkerungsgruppen betreffen, insbesondere Frauen (Mota et al., 2019). Störungen im Eisenstoffwechsel während intensiver körperlicher Betätigung können von mehreren Faktoren abhängen, darunter Hyperhekpidinämie (Roecker et al., 2005). Hohe Hepcidinspiegel im Plasma tragen in der Tat zur Verringerung der Eisenverfügbarkeit im Plasma bei, die klassischerweise bei Spitzensportlern beobachtet wird. Darüber hinaus konnte auch bei längerer intensiver körperlicher Betätigung eine intravaskuläre Hämolyse in Kombination mit Eisenverlust im Urin, Magen-Darm-Trakt und/oder Schweiß beobachtet werden (Peeling et al., 2017). Alle zusammen können diese Faktoren die funktionalen Fähigkeiten während körperlicher Betätigung direkt beeinflussen. Interessanterweise unterstützen neuere Studien die Existenz einer starken Wechselwirkung zwischen dem Eisenstoffwechsel und den anderen Nichteisen-Spurenelementen, darunter unter anderem Zink, Kupfer oder Kobalt (Loréal et al., 2014; Cavey et al., 2015). Bei intensiver körperlicher Betätigung könnten die Nichteisenmetalle somit direkt oder indirekt eine Rolle bei der Modulation des Eisenimports, der Speicherung oder des Exports in verschiedene Arten von Zellen und damit der funktionellen Kapazitäten spielen.

In diesem Zusammenhang zielt die klinische Pilotstudie darauf ab, das metallomische Plasmaprofil als Reaktion auf eine akute intensive körperliche Betätigung bei gesunden Männern und Frauen zu charakterisieren. Alle Freiwilligen (n=40) führen 3 Besuche im M2S-Labor durch: 1) einen Inklusionsbesuch mit anthropometrischen Messungen, Ernährungs- und Bewegungserhebungen, 2) einen zweiten Besuch zur Durchführung des inkrementellen Fahrradtests, 3) einen letzten Besuch bei Stoffwechselmessungen während einer 30-minütigen intensiven Übung durchführen (z. B. 90 % der mechanischen Leistung an der anaeroben Schwelle). Vor, am Ende dieser intensiven Übung und nach 3 Stunden Erholung werden Blutproben entnommen, um im Plasma die Parameter des systemischen Eisenstoffwechsels und die Konzentrationen von 29 Nichteisenmetallen zu bestimmen.