Gender-specific Mechanisms of Skeletal Muscle Regeneration & Adaptation

Velders, Martina A. E. (2011) Gender-specific Mechanisms of Skeletal Muscle Regeneration & Adaptation. Dissertation thesis, Deutsche Sporthochschule Köln.

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Kurzfassung

Abstrakt (deutsch) In meinen Studien habe ich den Einfluss von männlichen und weiblichen Geschlechtshormonen auf Mechanismen der Skelettmuskelregeneration – und Adaptation untersucht. Das wichtigste Ergebnis dieser Untersuchungen ist der Befund, dass eine Substitution ovarektomierter (OVX) weiblicher Ratten mit natürlichen oder synthetisch hergestellten Estrogenen, speziell solche mit hoher Bindungsaffinität zum Estrogenrezeptor Beta (ERβ), regenerative Prozesse in der Skelettmuskulatur begünstigt. Männliche sowie weibliche Geschlechtshormone verändern die Myosinschwerketten (MHC) Expression der Skelettmuskulatur. Der Einfluss einer Behandlung mit 17β-estradiol (E2), dem Phytoestrogen Genistein (Gen), Estrogenrezeptor Subtyp selektiven Liganden (Alpha, Beta) in Kombination mit intensivem Training hängt von der Fasertypzusammensetzung der Muskulatur ab. Das wichtigste männliche Geschlechtshormone Testosteron, sowie die Designersteroide 19- Norandrostenedione (NOR) und Desoxymethyltestosterone (Madol) bewirken eine Veränderung der Typ II MHC Expression hin zu einer reduzierten MHC IIb und einer erhöhten MHC IId/x Expression. Dies zeigt, dass endokrine Faktoren die Muskelfaserzusammensetzung und das MHC Profil entscheidend modifizieren können. Die erhöhte Skelettmuskelmasse des Musculus levator ani nach der Behandlung mit dem ERβ selektiven Liganden 8β-VE2 (Beta), gemessen im Rahmen eines klassischen Hershberger Assays, ist ein starkes Indiz für die anabole Wirkung weiblicher Geschlechtshormone mit hoher Bindungsaffinität zum ERβ. Die Mechanismen verantwortlich für die anabolen Effekte durch Androgene und anabole Steroide wurden in kultivierten Myoblasten untersucht. Dihydrotestosterone (DHT) und Tetrahydrogestrinone (THG) regen sowohl die Myoblastenproliferation als auch die Differenzierung an. Regenerative Prozesse der Skelettmuskulatur weiblicher OVX Ratten nach Toxin-induzierter Verletzung werden durch E2, Gen und Beta angeregt. Mechanistisch verantwortlich hierfür sind veränderte chemotaktische Prozesse, eine verbesserte Satellitenzellaktivierung sowie eine Modulation der inflammatorischen Immunantwort. Die Abwesenheit des ERβ in ‘Knockout’ Mäusen (βErko) hat einen negative Einfluss auf regenerative Prozesse der Skelettmuskulatur. Die Ergebnisse meiner Arbeit unterstützen das Konzept, dass männliche und weibliche Geschlechtshormone regenerative und adaptative Prozesse der Skelettmuskulatur fördern. In my studies I have investigated key mechanisms involved in the regulation of skeletal muscle regeneration and adaptation by male- and female sex hormones. The most important finding of my research was the fact that substitution of ovariectomized (OVX) female rats with natural or synthetic estrogens, especially those with a high binding affinity to the estrogen receptor beta (ERβ) positively regulates skeletal muscle regenerative processes. Both male and female sex hormones were shown to alter the skeletal muscle myosin heavy chain (MHC) composition. The response of skeletal muscles to hormonal treatment with 17β-estradiol (E2), the phytoestrogen genistein (Gen), estrogen receptor isotype selective ligands (Alpha, Beta) and intense exercise depends on the muscle fiber type composition. The most important male sex hormone, testosterone as well as the designer steroids 19-norandrostenedione (NOR) and desoxymethyltestosterone (madol) caused a shift in the expression of the type II myosin heavy chain (MHC) isoforms towards reduced MHC IIb and increased MHC IId/x content in the absence of exercise. This shows that endocrine factors are able to influence muscle fiber composition and MHC expression, the major determinant of contractile properties, causing a shift in the MHC distribution of fast fibers towards reduced levels of the fast MHC IIb. The elevated muscle mass of the levator ani muscle after application of the ERβ selective agonist 8β-VE2 (Beta) analyzed by a classical Hershberger assay, is a strong indication for the anabolic potency of female sex hormones, especially those with a high binding affinity to the ERβ. Mechanisms responsible for the anabolic actions of androgens and anabolic steroids were elucidated in cultured myoblasts. In a complex, time-dependent expression pattern, dihydrotestosterone (DHT) and tetrahydrogestrinone (THG) stimulated both proliferation and differentiation of myoblasts. Regenerative processes in skeletal muscle of female rats were stimulated by E2, Gen and 8β-VE2 (Beta) after toxin-induced injury and involved satellite cell activation, modulation of the immune response and chemotactic processes. The absence of the ERβ in knockout mice (βErko) negatively influenced the muscle regeneration process. My results advocate the concept that male and female sex hormones are important for skeletal muscle health and regeneration by regulating satellite cell function as well as factors involved in immune responses and contractile properties.

Typ des Eintrags:Hochschulschrift (Dissertation)
Themengebiete:A Allgemeines > AC Alle Werke
ID-Code:292
Hinterlegt von:Martina Velders
Hinterlegt am:18 Apr 2012 11:18
Letzte Änderung:23 Apr 2012 14:25

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