Ein weit verbreiteter Mythos über das Dehnen bzw. Stretching ist, dass Muskeln sich nicht strukturell verkürzen könnten (sog. Muskelverkürzungen). Stattdessen wird angenommen, dass ein kurz erscheinender Muskel lediglich unter einer starken neuronal bedingten Spannung steht und deshalb nur funktionell verkürzt ist. Wie in diesem Blog noch näher erläutert wird, liegt einer neuronal bedingten Verkürzung in den meisten Fällen auch eine strukturelle Muskelverkürzung zugrunde.

Gliederung

  1. Neuromuskuläre Signale die Ursache von Muskelverkürzungen?
  2. Aufbau einer Muskelfaser
  3. Studienlage zur Veränderung der Muskellänge
  4. Alltagshaltungen und Dehnen bei Muskelverkürzungen
  5. Fazit und Empfehlungen bei verkürzten Muskeln
  6. Quellen und weiterführende Links
Beispiel einer Muskelverkürzung, anhand des Hüftbeugers
Können Muskeln verkürzen? (Anmerkung: Das ist nur eine schematische Veranschaulichung einer beispielhaften muskulären Verkürzung. Die Größenverhältnisse und Positionen von Muskeln und Knochen spiegeln nicht die realen anatomischen Gegebenheiten wieder.)

1. Neuronale Signale die Ursache von Muskelverkürzungen?

Vereinzelt wird aus Beobachtungen, die unter Narkose gemacht werden, der voreilige Schluss gezogen, die Länge eines Muskels sei nur durch den neuronalbedingten Tonus bestimmt. Dazu sagt z.B. Dr. Dr. Homayun Gharavi in einem Interview (13): „Ein gesunder Muskel ist nicht verkürzt, sondern die neuronale Ansteuerung hält ihn in einer Position, die ihn verkürzt aussehen lässt. Sobald man die Nerven in der Anästhesie „schlafen gelegt“ hat, ist die vermeintliche Verkürzung nicht mehr gegeben. Man kann dann beispielsweise das gestreckte Bein bis ans Ohr legen“. 

Auf Basis dieser Beobachtung zu schlussfolgern, Muskeln können sich nicht auch strukturell verkürzen, ist wissenschaftlich nicht korrekt. Um so eine Behauptung aufzustellen, müsste man nämlich einen Blick ins Muskelinnere werfen. Genau das haben auch einige Studien getan. Ihre Resultate sprechen dafür, dass sich die Muskelfaser auch in ihrer strukturellen Länge an bestimmte Belastungen und Haltungen entsprechend anpasst. 

Aber der Reihe nach. Schauen wir uns zuerst an, wie ein Muskel unter der Lupe aussieht und was dabei eigentlich „länger“ oder „kürzer“ wird.

2. Aufbau einer Muskelfaser

Sarkomerschaubild

Ohne zu sehr in den detaillierten Aufbau einer Muskelzelle (Muskelfaser) einzutauchen, soll hier nur das Wichtigste erläutert werden: Muskelzellen bestehen u.a. aus in Serie geschalteten sich zusammenziehenden Zylindern, ähnlich wie bei einer Luftpumpe (siehe Abbildung). Die Fähigkeit dieser Zylinder, die Sarkomere genannt werden, sich bei einer Muskelkontraktion zusammenzuziehen, ist die Grundlage für unsere Muskeltätigkeit, wie sie jeder aus dem Alltag kennt.

2.1 Warum strukturelle Muskelverkürzungen auch Vorteile haben

Bei einem Kontraktionsvorgang, das heißt bei einer kurzfristigen Verkürzung der Sarkomere, wird Kraft erzeugt und Energie verbraucht. Dabei gleiten die in der Abbildung skizzierten roten und blauen Proteine ineinander. Allerdings ist so ein Sarkomer wesentlich raffinierter konstruiert als ein normaler Kolben, wie z.B. bei einer Luftpumpe. Und zwar sind die Moleküle so angeordnet, dass die maximal erzeugbare Spannung und somit auch Kraft in der mittleren Stellung am höchsten ist (d.h., wenn die Luftpumpe etwa zur Hälfte ausgezogen wäre). Aus dem Alltag oder Krafttraining kennt der ein oder andere dieses Phänomen aus der eigenen Bewegungserfahrung: Z.B., wenn Bewegungen in der mittleren Gelenkstellung am leichtesten Fallen. So ist das Aufstehen von einem Stuhl leichter als das Hochkommen aus der tiefen Hocke, obwohl die Lastarme in der tiefen Hocke theoretisch günstiger ausfallen.

Unter diesem Gesichtspunkt erscheint es durchaus sinnvoll, dass sich unsere Muskeln in ihrer Sarkomerzahl und somit Muskellänge an den überwiegenden Aktionsradius strukturell anpassen können. Diese Anpassung sorgt dafür, dass unser Körper in allen Lebenslagen möglichst ökonomisch arbeiten kann. Im nächsten Abschnitt nehmen wir die wissenschaftlichen Belege hierfür näher unter die Lupe.

3. Studienlage zu Veränderungen der Muskellänge

In diesem 10-minütigen Video gehe ich übrigens auf viele der im folgenden zitierten Studien ein, falls du diese Informationen lieber audio-visuell verdauen möchtest:

YouTube Video: Können Muskeln wirklich verkürzen?

3.1 Muskeln können sowohl verkürzen als auch länger werden

Wiliams und Goldspink haben bereits 1971 sowohl eine Zunahme als auch Abnahme der Sarkomerzahl nach einer Immobilisation in unterschiedlichen Muskellängen bei Mäusen nachgewiesen (1, 2, 4). Diese Studien sind am Menschen aber nicht ohne weiteres replizierbar. Schließlich mussten die armen Tiere hierfür wochenlang Gipsverbände tragen (welche Gruppe von Menschen würde das freiwillig tun?) und wurden im Anschluss getötet, um die Sarkomere der untersuchten Muskeln zählen zu können. Okay, Menschen hätte man nicht gleich töten müssen aber es Bedarf schon eines komplexeren Eingriffs, um eine Muskelfaser zur Zählung der Sarkomere aus einem Muskel zu extrahieren (Freiwillige vor… und die Ethikkommission lässt grüßen).

3.2 Hinweise und Belege für strukturelle Muskelverkürzungen beim Menschen

Um diese Fragestellung beim Menschen zu untersuchen muss man deshalb andere Wege gehen. Csapo et al. (3) untersuchten hierfür die Muskellänge des Zwillingswadenmuskels von 11 Frauen, die gewohnheitsmäßig hochhackige Schuhe trugen, und verglichen sie mit einer Kontrollgruppe aus 9 Frauen, die flache Schuhe trugen. Ergebnis: Die Forschergruppe fand in der High Heel Gruppe um 13% kürzere Wadenmuskeln, was im Zusammenhang mit den anderen Parametern auf eine Reduktion der Sarkomere in Serie zurückgeführt wurde.

Anders herum kann es auch zu einer Addition von Sarkomeren in Serie kommen, die zu einer strukturellen Muskelverlängerung führt. Zum Beispiel konnte in einer Untersuchung nach einer operativen Verlängerung des Oberschenkelknochens eine drastische Zunahme der in Serie geschalteten Sarkomere beobachtet werden (6). Aber auch bestimmte Trainingsformen wie das exzentrische Training, bei dem die nachgebende Bewegungsphase betont wird, führen offensichtlich zu einer strukturellen Muskelverlängerung (5, 8, 12). Nach einem konzentrischen Bewegungen (wenn sich der Muskel konzentrisch verkürzt) wurde ebenfalls eine Verlängerung der Muskelfaserlänge beobachtet, die auf eine Sarkomeraddition zurückgeführt wurde, jedoch war diese nicht so hoch wie bei exzentrischen Belastungen (9, 12).

3.2 Muskeln passen sich an die optimale Arbeitslänge an

Diese Studienergebnisse lassen folgenden Schluss zu: Muskeln passen sich an die Arbeitslänge an, in der sie die überwiegende Zeit gehalten werden und Arbeit verrichten. Wie so vieles andere scheinen sich auch unsere Muskeln dem nahezu universellen Diktat der Ökonomie unterzuordnen. Das beobachten wir zum einen bei der effizienten Verrichtung muskulärer Arbeit, was sich in dem Streben nach einer optimalen Überlappung der kontraktilen Filamente widerspiegelt. Und zum anderen im Abbau von nicht benötigten zellulären Bestandteilen (in dem Fall Sarkomeren) getreu dem “use-it-or-lose-it”-Prinzip. Was der Körper nicht braucht wird wegrationalisiert, um unter anderem wertvolle Energie zu sparen. Egal ob Knochenbälkchen (Osteoporose) oder Muskelzellen. Der Körper scheint in seiner Regulations- und Anpassungsfähigkeit auch vor Sarkomeren nicht halt zu machen. Und das ist auch gut so.

4. Einfluss von Alltagshaltungen und Dehnen bei Muskelverkürzungen

4.1 Alltagshaltungen können zu Muskelverkürzungen führen

Muskeln können sich also sowohl verkürzen als auch verlängern, um sich an die überwiegenden Belastungs- und Haltungsanforderungen anzupassen. Was für sich genommen eine sinnvolle Anpassungsfähigkeit ist, bereitet im Alltag häufig Probleme. Zum Beispiel, wenn wir uns nicht artgerecht bewegen und Schuhe mit Absätzen tragen oder die überwiegende Zeit des Tages in der sitzenden Rundrücken-Haltung verbringen. Dazu schreibt Prof. Jürgen Freiwald:

Gewohnheitshaltungen werden unbewusst eingenommen, z.B. am Arbeitsplatz. Wenn zur täglichen Alltagshaltung, z.B. am Schreibtisch, auch nachts eine eingerollte Schlafhaltung (…) bevorzugt wird, ist die Muskulatur auch nachts über Stunden in einer dem Muskelursprung und dem Muskelansatz genäherten Position. Es sind also Bedingungen vorhanden, die den Verhältnissen nahe kommen, wie sie bei experimenteller Immobilisation von Gelenken in verkürzter Muskellänge vorkommen.

Freiwald, J.

Und was haben wir aus diversen Immobilisations-Experimenten bereits gelernt? Richtig: Immobilisationen führen zu strukturellen Muskelverkürzungen (und Muskelverlängerungen, je nachdem in welcher Gelenkstellung immobilisiert wird). Dabei scheint es eine untergeordnete Rolle zu spielen, ob die Muskeln permanent in einer verkürzten Stellung gehalten werden (Gipsverband) oder dies nur gelegentlich über mehrere Stunden am Tag erfolgt (hohe Schuhabsätze).

4.2 Kann Dehnen Muskeln länger machen?

Zwar sprechen die bisherigen Untersuchungen dafür, dass sich Muskeln in ihrer Länge an überwiegende Haltungen und Arbeitsbereiche anpassen. Bis heute weiß man jedoch wenig darüber, ob ein 1-minütiger Dehnreiz tatsächlich ausreicht, um eine haltungsbedingte Muskelverkürzung aufzuheben. Einen Hinweis auf die notwendige Dehnungsdauer, um muskelverkürzende Körperhaltungen zu neutralisieren, erhält man aus einer interessanten Studie von Williams (11). Sie verglich unterschiedliche Dehnungszeiten in ihrer Wirkung die muskelverkürzenden Reize einer Immobilisation zu neutralisieren. Ergebnis: Erst nach einer 30-minütigen Dehnung (täglich) konnten Muskelverkürzungen bei Mäusen verhindert werden.

Demzufolge müssten Menschen, die beispielsweise viel Sitzen, ihre Hüftbeuger täglich 30 Minuten dehnen, um die verkürzenden Signale wieder auszugleichen. Jedoch lassen sich Erkenntnisse aus Tierexeperimenten natürlich nicht ohne weiteres auf den Menschen übertragen, da insbesondere die Muskulatur von Nagetieren auf Dehnungsreize deutlich schneller reagiert.

5. Fazit und ableitbare Empfehlungen

Die letztgenannte Untersuchung von Williams (11) macht deutlich, wie aufwendig es vermutlich ist, die muskelverkürzenden Einflüsse einer einseitigen Haltung durch Dehnungen auszugleichen. Deshalb sollte Prävention auch hier das oberste Gebot sein. Verändere deine Positionen regelmäßig und stehe so oft wie möglich auf. Getreu dem Motto:

The best posture is your next posture.

Führe des weiteren Bewegungen im Krafttraining über den vollen Bewegungsradius aus. Auch wenn exzentrische Belastungen sich in Studien als effektiver erwiesen haben den Muskel zu verlängern – beim normalen Krafttraining führt man ohnehin beide Kontraktionsarten gleichermaßen aus. Insofern ist der Unterschied zwischen exzentrischen und konzentrischen Training eher für Wissenschaftler interessant aber nicht für den Praktiker! 😉

Ausblick

Da das Thema dieses Blogs häufig leidenschaftlich debattiert wird und viele Fragen noch unbeantwortet sind, würde mich interessieren welche Erfahrungen und Beobachtungen du gemacht hast? Schreibe es mir gerne in die Kommentare.

Viele Grüße und bleib geschmeidig!

Autor: Wiktor Diamant, Sportwissenschaftler (M.Sc.)

6. Quellen und weiterführende Links

  1. Williams, P. E., & Goldspink, G. (1973). The effect of immobilization on the longitudinal growth of striated muscle fibres. Journal of Anatomy, 116(Pt 1), 45.
  2. Williams, P. E., & Goldspink, G. (1978). Changes in sarcomere length and physiological properties in immobilized muscle. Journal of anatomy, 127(Pt 3), 459.
  3. Csapo, R., Maganaris, C. N., Seynnes, O. R., & Narici, M. V. (2010). On muscle, tendon and high heels. Journal of Experimental Biology, 213(15), 2582-2588. 
  4. Williams, P. E., & Goldspink, G. (1971). Longitudinal growth of striated muscle fibres. Journal of cell science, 9(3), 751-767.
  5. Fridén, J. (1984). Changes in human skeletal muscle induced by long-term eccentric exercise. Cell and tissue research, 236(2), 365-372.
  6. Boakes, J. L., Foran, J., Ward, S. R., & Lieber, R. L. (2007). CASE REPORT: Muscle Adaptation by Serial Sarcomere Addition 1 Year after Femoral Lengthening. Clinical Orthopaedics and Related Research (1976-2007), 456, 250-253.
  7. Herzog, W., Guimaraes, A. C., Anton, M. G. and Carter-Erdman, K. A. (1991). Moment–length relations of rectus femoris muscles of speed skaters/cyclists and runners. Med. Sci. Sports Exerc. 23, 1289-1296. 
  8. Potier, T. G., Alexander, C. M., & Seynnes, O. R. (2009). Effects of eccentric strength training on biceps femoris muscle architecture and knee joint range of movement. European journal of applied physiology105(6), 939-944.
  9. Reeves, N. D., Maganaris, C. N., Longo, S., & Narici, M. V. (2009). Differential adaptations to eccentric versus conventional resistance training in older humans. Experimental physiology94(7), 825-833.
  10. Freiwald, J. (2020). Optimales Dehnen: Sport-Prävention-Rehabilitation. Spitta Verlag, S. 54.
  11. Williams, P. E. (1990). Use of intermittent stretch in the prevention of serial sarcomere loss in immobilised muscle. Annals of the rheumatic diseases49(5), 316-317.
  12. Franchi, M. V., Reeves, N. D., & Narici, M. V. (2017). Skeletal muscle remodeling in response to eccentric vs. concentric loading: morphological, molecular, and metabolic adaptations. Frontiers in physiology8, 447.
  13. Dr. Dr. Homayun Gharavi, Interview auf Netzathleten. Abgerufen am 10.01.2020

Weiterführende Artikel:

Serielle Sakomeraddition … und es gibt sie doch! – Swiss Functional Training

Abbildungen:

Richfield, David (2014). “Medical gallery of David Richfield“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.009ISSN 2002-4436. – Eigenes Werk