Die positiven Effekte von körperlichem Training bei der Prävention verschiedenster Krankheiten sind von großer Bedeutung und Gegenstand zahlreicher Studien. Sie beruhen auf Anpassungsreaktionen des Körpers, speziell auch der Skelettmuskulatur und erfolgen auf zahlreichen Ebenen.Hierfür ist einerseits die Neusynthese und Faltung einer Vielzahl spezifischer Proteine erforderlich, andererseits auch ein kontrollierter Proteinabbau. Eine wichtige Rolle bei diesen Prozessen spielen sogenannte molekulare Chaperone sowie Proteinabbausysteme wie das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS), die durch verschiedene übergeordnete Signalwege, insbesondere den Transkriptionsfaktor nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B-cells (NFkappaB), kontrolliert werden.Ziel dieser Arbeit war es daher, zu analysieren, zu welchen Anpassungsreaktionen ein zehnwöchiges regelmäßiges Lauftraining in der murinen Skelettmuskulatur führt. Dabei sollte ein besonderer Fokus auf metabolischen Anpassungsreaktionen, insbesondere der Fasertypspezifizierung, sowie der Regulation von Genen liegen, die für molekulare Chaperone und Komponenten des UPS kodieren. Zudem sollte der Einfluss des Transkriptionsfaktors NFkappaB auf die muskuläre Anpassung untersucht werden, indem einem Teil der Mäuse der NFkappaB-Inhibitor PDTC (Pyrrolidindithiocarbamat) verabreicht wurde. Die NFkappaB-Hemmung konnte in Skelettmuskelproben nicht direkt nachgewiesen werden, wenngleich, wie nachfolgend dargestellt, die PDTC-Behandlung zahlreiche muskuläre Anpassungsreaktionen beeinflusste. Diese sind also ggf. auf alternative Wirkmechanismen des PDTCs, z. B. seine Eigenschaften als Antioxidans und Radikalfänger, zurückzuführen.Insgesamt belegen die Ergebnisse dieser Arbeit eine Anpassung der Mäuse an das Training auf verschiedenen Ebenen. Ein physiologischer Parameter in diesem Zusammenhang ist die erniedrigte Ruheherzfrequenz der Läufergruppe, die unter PDTC, aus bisher noch unklaren Gründen, sogar noch niedriger war. Auffällig war zudem ein vermindertes Gesamtgewicht der Mäuse, die ein Lauftraining unter PDTC-Behandlung absolviert hatten, im Vergleich zu allen anderen Gruppen. Dabei ließ sich allerdings nicht nachweisen, dass der detektierte Gewichtsunterschied auf eine unterschiedliche Muskelmasse zurückzuführen war. Untersuchungen zur Expression von Genen, die für fasertypspezifische langsame, oxidative oder schnelle, glykolytische Myosine kodieren, zeigten in den glykolytischen Muskeln v. a. eine Zunahme an intermediären Myosin- heavy-chain (Mhc) IIA-Fasern in den trainierten Gruppen. Im oxidativen M. soleus war ein Zuwachs dieser Fasern nur durch fasertypspezifische Färbemethoden nachzuvollziehen, bei relativer Verringerung der Mhc I- Fasern. Dies ist, wie in Antwort auf ein Ausdauertraining zu erwarten, insgesamt eher ein Signal in eine oxidative Richtung, welches im M. soleus, der bereits im Grundzustand eine deutlich oxidativere Zusammensetzung aufweist, geringer ausfiel. Auch für weitere metabolische Marker wurde eine differentielle Expression in Antwort auf das Training gefunden: Das für die Zitratsynthase, einen Marker für oxidativen Muskelstoffwechsel, kodierende Gen, war im M. gastrocnemius induziert. Tre-2/Bub2/Cdc16 domain family member 1 (Tbc1d1) hingegen spiegelt das glykolytische Potential eines Muskels wider und war im M. gastrocnemius reduziert, aber im M. soleus und im M. extensor digitorum longus induziert. Ein Effekt von PDTC war in keiner dieser Untersuchungen zu verzeichnen. Weiterhin konnte eine differentielle Expression zahlreicher Gene, die für molekulare Chaperone und andere muskelaufbauende Prozesse kodieren, in Antwort auf das Training nachgewiesen werden. Die Expression der für Calpastatin und uncoordinated mutant number 45b (Unc45b) kodierenden Gene zeigte unter Einfluss von PDTC klare Effekte, wobei diese für das Chaperon Unc45b widersprüchlich waren: Im M. extensor digitorum longus war eine Reduktion, im M. soleus eine Induktion nachzuweisen, die sich jeweils bei gleichzeitigem PDTC-Einfluss verstärkte. Auch auf Proteinebene ergab sich für den M. rectus femoris und M. triceps brachii eine Induktion bei gleichzeitiger PDTC-Behandlung. Da sich die meisten der Effekte unter PDTC deutlich verstärkten, scheint dieses einen Signaltransduktionsweg zu hemmen, der die Expression der Gene vermittelt, die für die untersuchten molekularen Chaperone kodieren. Auf der anderen Seite fanden sich nur geringe Auswirkungen des Trainings auf die für die Hitzeschockproteine heat-shock protein 90 (Hsp90), heat-shock protein 70 (Hsp70) und alpha B- Crystallin (Cryab) kodierenden Gene.Eine weitere Frage galt der Beteiligung von Abbauprozessen, insbesondere dem UPS bei Anpassungsreaktionen an Ausdauertraining. Es konnte eine Induktion von Tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (Traf6), Forkhead box class O (Foxo1), neural precursor cell expressed developmentally down-regulated protein 4 (Nedd4), Ubiquitin fusion degradation protein 2 (Ufd2) und Calpain1 in Antwort auf das Training nachgewiesen werden, wobei die Ausprägung der Veränderungen abhängig von dem jeweils untersuchten Muskeltyp war. Die stress-induced phosphoprotein 1 homology and U-box containing protein 1 (Stub1)- Konzentration war dagegen vermindert.Zusammenfassend konnte somit eine differentielle Expression zahlreicher Gene, die für metabolische Faktoren, Komponenten proteinabbauender Systeme und molekulare Chaperone kodieren, in Antwort auf das Training gezeigt werden. Die Effekte waren allerdings in vielen Fällen sehr stark von der Natur des jeweils betrachteten Muskels abhängig, ein Aspekt, dem in zukünftigen Studien zur Trainingsanpassung der Skelettmuskulatur deutlich mehr Beachtung geschenkt werden sollte.
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