Es gibt überzeugende Beweise für die Wirkung von Melatonin auf die Toleranz bei erschöpfenden Belastungen und seine modulierende Rolle bei den Muskelenergiesubstraten am Ende der Belastung. Im Einklang damit scheinen auch PGC-1α und NRF-1 auf die körperliche Belastungstoleranz und die metabolische Erholung nach der Belastung einzuwirken.
In der Literatur gibt es jedoch noch keine Berichte über diese Proteine bei mit Melatonin behandelten Tieren nach der Belastung bis zur Erschöpfung. Ziel der vorliegenden Studie war es daher, die Auswirkungen einer akuten Melatoninverabreichung auf die Muskelproteine PGC-1α und NRF-1 sowie deren modulierende Rolle auf den Glykogen- und Triglyzeridgehalt bei Ratten zu bestimmen, die einem erschöpfenden Schwimmtraining mit einer Intensität unterzogen wurden, die der anaeroben laktazidischen Schwelle (iLAn) entspricht.
Im Rahmen einer randomisierten, kontrollierten Studie wurden 39 Wistar-Ratten in vier Gruppen eingeteilt: Kontrolle (CG = 10), mit Melatonin behandelte Ratten (MG = 9), Ratten, die einer körperlichen Anstrengung unterzogen wurden (EXG = 10), und Ratten, die mit Melatonin behandelt und einer körperlichen Anstrengung unterzogen wurden (MEXG = 10). Die Versuchstiere erhielten achtundvierzig Stunden nach dem abgestuften Belastungstest Melatonin (10 mg/kg) oder Vehikel 30 Minuten vor der Zeit bis zur Erschöpfung im iLAn (tlim). Drei Stunden nach tlim wurden die Tiere euthanasiert, gefolgt von der Entnahme von Muskeln für spezifische Analysen: Soleusmuskeln für die Immunfluoreszenz, Gluteus maximus, roter und weißer Gastrocnemius für die Bewertung des Glykogen- und Triglyceridgehalts und Leber für die Messung des Glykogengehalts.
Es wurden der Student t-Test für unabhängige Stichproben, die zweifache ANOVA und der Newman-Keuls-Post-hoc-Test verwendet. MEXG schwamm 120,3 % mehr als die mit dem Vehikel behandelten Tiere (EXG; p < 0,01). PGC-1α und NRF-1 waren bei MEXG im Vergleich zu CG höher (p < 0,05); allerdings war nur PGC-1α bei MEXG im Vergleich zu EXG höher. Melatonin reduzierte den Triglyceridgehalt im Gluteus maximus, roten und weißen Gastrocnemius (F = 6,66, F = 4,51 und F = 6,02, p < 0,05). Der Glykogengehalt im roten Gastrocnemius war bei MEXG höher als bei CG (p = 0,01), aber nicht bei EXG (p > 0,05).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Melatonin die Belastungstoleranz erhöht, den durch die Belastung vermittelten Anstieg von PGC-1α potenziert, den Muskeltriglyzeridgehalt senkt und den Muskelglykogengehalt 3 Stunden nach einer erschöpfenden Belastung erhöht, wodurch rasch ein besseres zelluläres Stoffwechselumfeld für zukünftige Anstrengungen geschaffen wird.