Einfluss eines ß‐agonisten und einer ß‐agonist/ß‐antagonist‐kombination auf muskelwachstum, körperzusammensetzung sowie den proteinstoffwechsel bei ratten

Abstract

Drei Gruppen von jeweils 9 weiblichen Wistarratten mit einer Anfangslebendmasse von 150 g erhielten über 12 d eine Kontrolldiät bzw. die Kontrolldiät mit einem Futterzusatz von 5 mg Clenbuterol bzw. eine Kombination von 5 mg Clenbuterol und 500 mg Propranolol je kg Diät. Vom 6.‐10. Tag erfolgte die Bestimmung der N‐Bilanz und am 12. Tag wurde ein ¹⁵N‐Tracerversuch durchgeführt, der zur Untersuchung des Einflusses der genannten Zusätze auf den Proteinstoffwechsel im Gesamtkörper diente. Auf die Signifikanz von Mittelwertdifferenzen wurde bei P < 0,05 geschlossen.

Clenbuterol führte zu erhöhten Lebendmassezunahmen und verringertem Futteraufwand. Die Muskelmassen lagen nach Clenbuterolbehandlung um 18–24% höher als bei den Kontrolltieren. Der gleichzeitige Zusatz von Propranolol senkte die Wirkung auf 10–16%. Aus den übereinstimmenden Zunahmen von Muskelmassen und Muskelproteingehalt kann geschlußfolgert werden, daß der Clenbuterolzusatz das Verhältnis von Proteineinlagerung zur Wassereinlagerung nicht verändert.

Aus histologisch‐histochemischen Untersuchungen ergab sich, daß die erhöhten Muskelmassen über Muskelfaserhypertrophie erreicht wurden. Die Anzahl der Muskelfasern blieb unverändert. Hinsichtlich der Muskelfasertypenverteilung bewirkte Clenbuterol eine signifikante Erhöhung der FTG‐Anteile (weiße, schnell kontrahierende, glykolytische Fasern) auf Kosten der FTO‐Anteile (schnell kontrahierende, oxidative Fasern) Während die Zahl der Zellkerne je Muskelfaser konstant blieb, nahm die Kern‐Plasma‐Relation um 24% ab.

Die N‐Bilanz war gegenüber den Kontrolltieren um 41% verbessert, während bei kombinierter Gabe von Clenbuterol und Propranolol nur noch eine 24%ige Erhöhung nachweisbar war. Die Verabreichung von Clenbuterol erhöhte den N‐Gehalt im Rattenkörper um 6% und senkte den Fettgehalt um 30%. Bei kombinierter Gabe von ß‐Agonist und ß‐Antagonist war der Anstieg im N‐Gehalt nur noch als Tendenz zu erkennen, und die Fettgehaltssenkung (16% gegenüber Kontrollgruppe) war deutlich geringer als bei alleiniger Clenbuterolgabe. Ursache für die Erhöhung des N‐Gehaltes im Tierkörper scheint eine stärkere Verminderung des Proteinabbaus gegenüber der Proteinsynthese zu sein, wobei sich der Proteinumsatz insgesamt auf einem niedrigeren Niveau vollzog. In‐vitro‐Untersuchungen zur Muskelproteinsynthese‐ und ‐proteaseaktivität unterstützen dieses Resultat. Die durch Clenbuterol induzierte Hemmung der calciumabhängigen Proteaseaktivität führte zur Erhöhung des Muskelproteingehalts. Ebenso waren DNA‐ und RNA‐Gehalt erhöht. Die gleichzeitige Verabreichung von Propranolol verminderte auch diese Effekte. Da Propranolol die Wirkungen von Clenbuterol auf den Proteinstoffwechsel teilweise aufhob, kann geschlußfolgert werden, daß nicht nur die lipolytischen, sondern auch proteinanabole Effekte von Clenbuterol ß‐adrenerg bedingt sind.

In 3 experimental groups 9 female Wistar rats (initial live weight 150 g) were fed either the control diet, the control diet supplemented with 5 mg clenbuterol or the combination of 5 mg clenbuterol and 500 mg propranolol per kg diet over a 12‐day period. The N‐balance was estimated over days 6 to 10 followed by a ¹⁵N‐tracer experiment for determining the influence of the feed additives on characteristics of protein metabolism on day 12. All differences in the means were concluded to be significant for P < 0.05.

Live weight gain and feed efficiency were improved by clenbuterol. The animals treated with clenbuterol had 18 %‐24 % higher muscle weights whereas the combined treatment increased the muscle weights by 10%‐16% only. The good correlation between the increase of muscle weights and the total protein content indicates that clenbuterol does not change the relation between protein‐ and water accumulation.

Histological‐histochemical investigations showed that the higher muscle weights were achieved through muscle fibre hypertrophy. The number of muscle fibres remained constant. Concerning the distribution of the fibre types, clenbuterol increased the proportion of FTG‐fibres (white, fast‐twitch, glycolytic) on the expense of the FTO‐fibres (fast‐twitch, oxidative). While the number of nuclei per muscle fibre did not change, the nucleus‐cytoplasm relation decreased by 24%.

Compared to the animals fed the control diet, the N‐balance in the clenbuterol‐treated group was increased by 41%. Feeding the combination of clenbuterol and propranolol resulted in an increase of 24% only. Clenbuterol increased the N‐content of the carcass by 6% and reduced the carcass fat content by 30%. In the group fed clenbuterol and propranolol, the N‐content of the carcass only tended to be increased and the influence on carcass fat reduction was only 16%.

The stimulated N‐deposition in the carcass of clenbuterol‐treated rats was obtained, since the calculated protein degradation rates were more reduced than protein synthesis rates. In‐vitro investigations of the muscle protein synthesis and ‐protease activities support these results. The clenbuterol‐induced increase in muscle protein was accompanied by an inhibition of the Ca‐dependent protease activity and an increase of muscle DNA‐ and RNA‐content. The additional application of propranolol reduced these effects of clenbuterol again. Since propranolol partly prevented the effects of clenbuterol on protein metabolism it is suggested that not only the lipolytic but also protein anabolic effects are caused by the ß‐adrenergic action of clenbuterol.

Key words:

• Rat
• ß‐adrenergic agonist
• ß‐adrenergic antagonist
• Protein metabolism
• Skeletal muscle