Kurzfristiger Metformin-Einsatz bei jungen, gesunden Erwachsenen: Auswirkungen auf die körperliche Leistungsfähigkeit

Metformin, ein starkes Biguanid, ist das am häufigsten verschriebene blutzuckersenkende Medikament für Patienten mit neu diagnostiziertem Typ-2-Diabetes mellitus (T2DM). Metformin soll bei verschiedenen Erkrankungen wie Alterung, Autoimmunerkrankungen und Krebs nützlich sein. Die Hauptanwendung von Metformin ist jedoch die Senkung des Blutzuckerspiegels durch verminderte Glukoseproduktion in der Leber (erhöhte Glykogenese, verminderte Glykogenolyse und Glukoneogenese) sowie eine verminderte Glukoseabsorption im Darm und verbesserte die insulinunabhängige Glukoseaufnahme der Skelettmuskulatur. Die Wirkung von Metformin auf die Skelettmuskulatur steht im Mittelpunkt dieser Studie.

Der Mechanismus für eine verbesserte Metformin-vermittelte Glukoseaufnahme in der Skelettmuskulatur beinhaltet die Hemmung von Komplex 1 (NADH:Ubichinonoxidoreduktase) in der mitochondrialen Elektronentransportkette (ETC). Dies führt zu einer verringerten zellulären Energieladung, die durch eine verringerte ATP-Konzentration und erhöhte Verhältnisse von ADP:ATP und AMP:ATP gekennzeichnet ist. Dieses energetische Ungleichgewicht initiiert die Phosphorylierung der 5'-Adenosinmonophosphat-aktivierten Proteinkinase (AMPK), die wiederum die Translokation des Glukosetransporters (GLUT4) zur Zellmembran induziert und die insulinunabhängige Glukoseaufnahme durch Skelettmuskelfasern hochreguliert. Dieses zelluläre Energieungleichgewicht und die anschließende AMPK-Signalkaskade ähneln Stress, der durch körperliche Betätigung hervorgerufen wird. Während des Trainings entsteht das Energieungleichgewicht jedoch durch eine erhöhte ATP-Nutzung durch Kontraktion der Skelettmuskulatur und nicht durch einen unvollständigen Glukosestoffwechsel (weniger ATP pro Glukose) und eine erhöhte Abhängigkeit von der Glykolyse.

Bewegungstraining gilt als Goldstandard zur Verbesserung der kardiorespiratorischen Fitness und der peripheren Insulinsensitivität über die gesamte Lebensspanne. Metformin verbessert auch die Blutzuckerkontrolle und reduziert das kardiovaskuläre Risiko. Obwohl die Beweise nicht schlüssig sind, wurde gezeigt, dass Metformin möglicherweise die körperliche Leistungsfähigkeit bei gesunden Probanden und Personen mit metabolischem Syndrom verringert. Wichtig ist, dass Metformin aufgrund der erhöhten Abhängigkeit vom anaeroben Stoffwechsel die Laktatschwelle (LT) und den Laktatwendepunkt (LTP) senken kann, die starke Prädiktoren für die Wahrnehmung von Anstrengung, submaximaler Fitness und Ausdauerleistung sind. Da kardiorespiratorische Fitness, Kraft, Glukosekontrolle und Insulinsensitivität Prädiktoren für Krankheit, Behinderung und Gesamtmortalität sind, ist es wichtig, die Auswirkungen von Metformin auf die kardiorespiratorische Fitness und die körperliche Funktion zu bestimmen.

Während diese Mechanismen von Metformin in der Skelettmuskulatur für die Glukoseregulierung von entscheidender Bedeutung sind, gibt es in der Literatur erhebliche Unterschiede zu den Auswirkungen von Metformin auf die körperliche Leistungsfähigkeit, was größtenteils auf Unterschiede in der Dosierung (z. B. ~50–500 mg/kg) und den Trainingsinterventionen zurückzuführen ist Design (z. B. akutes vs. kurzfristiges oder chronisches Training und/oder submaximale vs. maximale Trainingsintensität). Eine kürzlich durchgeführte Metaanalyse ergab, dass Metformin offenbar keinen Einfluss auf die maximale Sauerstoffaufnahme bei gesunden Probanden hat, da in früheren Studien überwiegend Trainingsintensitäten deutlich unter VO2max verwendet wurden. Metformin verändert möglicherweise nur die körperliche Leistungsfähigkeit bei hoher oder nahezu maximaler Belastung. Daher fehlen Daten zu den Auswirkungen von Metformin auf die Laktatschwelle, die Laktatclearance im Blut und die durch körperliche Betätigung verursachte Müdigkeit.

Die Daten dieser Studie werden wertvolle Einblicke in die Auswirkungen von Metformin im Vergleich zu Placebo auf die körperliche Leistungsfähigkeit bei nahezu maximaler Arbeitsbelastung bei jungen, gesunden Erwachsenen liefern. Während einige Studien den Einfluss von Metformin auf die Trainingsleistung untersucht haben, handelt es sich in der Regel um Studien, bei denen die Trainingsintensität deutlich unter der maximalen Anstrengung lag, bei gut trainierten Radfahrern oder bei klinischen Populationen (z. B. Personen mit T2DM). Wichtig ist, dass die Ergebnisse dieser Studie gesunde Personen dazu veranlassen können, ihre Trainingsprotokolle anzupassen, um dem Leistungsabfall und einer erhöhten wahrgenommenen Anstrengung Rechnung zu tragen, die mit der Einnahme von Metformin einhergehen kann. Darüber hinaus könnte diese Studie die Lücke in der Literatur schließen, die einen etwas längeren Zeitraum für die Auswirkungen der Einnahme von Metformin auf die körperliche Leistungsfähigkeit im Vergleich zum akuten Konsum vorsieht, der im Laufe der Zeit einen tiefgreifenderen Einfluss auf die kardiorespiratorische Fitness und Kapazität haben könnte.