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Projekt
Untersuchung mechanoprotektiver Mechanismen im humanen Skelettmuskel
Antragsteller
Professor Dr. Wilhelm Bloch; Professor Sebastian Gehlert, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388932620
Krafttraining, nicht aber Ausdauertraining, bewirkt eine Zunahme der Muskelmasse. Dieser Umstand wird durch die spezifische Aktivierung von mechanischen und metabolischen Signalkaskaden reguliert. Obwohl mechanische Belastung durch Krafttraining die Zunahme der Muskelmasse bewirkt, gefährdet dies auch die Sarkomerintegrität durch Strukturschädigung. Mechanoprotektive Mechanismen müssen daher permanent den Schutz, Ab- und Umbau von entfalteten oder zerstörten Strukturen im Skelettmuskel vermitteln. Mechanische und metabolische Reize durch Kraft- bzw. Ausdauertraining hemmen sich auf Ebene der Signaltransduktion, was sich potentiell auch auf mechanoprotektive Mechanismen auswirken könnte. Unser Ziel ist es daher, die Regulation mechanoprotektiver Systeme nach Krafttraining, mit und ohne vorhergehende metabolische Stimulation zu untersuchen. Intensives Krafttraining, einmal mit und ohne vorhergehendes Ausdauertraining, wird zweimal an separaten Tagen an gesunden Probanden durchgeführt. In Ruhe und im unmittelbaren Zeitverlauf bis 24 h nach Training werden Muskelbiopsien am M. vastus lateralis durchgeführt. In diesen Proben werden wir die Expression, Lokalisation und Phosphorylierung mechanoprotektiver Mechanismen analysieren. Wir gehen davon aus, dass ein vorgeschaltetes Ausdauertraining eine Veränderung des metabolischen Zustands des Skelettmuskels bewirkt, welche Kinasen aktiviert, die die mechanoprotektive Antwort verändern. Initial werden wir Krafttrainings-induzierte Muskelschädigung auf Ebene der Z-Scheibenstruktur mittels Immunfluoreszenz untersuchen. Kernkomponenten der CASA Maschinerie (BAG3 und HSPB8), welche den Abbau von FLNc vermitteln, werden hinsichtlich ihrer Expression und Lokalisation untersucht werden. Die Phosphorylierung der Chaperone HSPB1, HSPB5 und HSP90 und regulierender Kinasen werden im Gesamtmuskel sowie separat in Typ I und Typ II Fasern bestimmt werden. Diese Fasertypen weisen eine unterschiedliche Z-Scheiben Struktur auf und sind unterschiedlich anfällig für mechanisch induzierte Schädigung. Die Expression und Phosphorylierung der CASA-inhibierenden Kinase STK38 wird ebenso analysiert werden, um eine zentrale Bedeutung für die Regulation der BAG3-vermittelten Proteostase zu verifizieren. Eine Analyse des Phosphoproteoms humaner Muskulatur wird es ermöglichen, relevante Signalwege unter Kraft- und Ausdauertraining und ihre Zielproteine zu identifizieren. Wir werden zusätzlich das PI3K/AKT/mTOR signaling untersuchen, weil es sowohl die FLNc Phosphorylierung, als auch die Skelettmuskelproteinsynthese reguliert. Unsere Untersuchung wird die Dynamik und den Zeitverlauf der Regulation mechanoprotektiver Mechanismen nach Krafttraining und unter veränderten metabolischen Bedingungen in humaner Muskulatur aufzeigen. Dies ist sowohl für das mechanistische Verständnis mechanoprotektiver Systeme als auch für die spätere Optimierung von Training im klinischen Kontext von Bedeutung.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
