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Dissertation: Martina-A-E Velders


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Dissertation: Martina-A-E Velders

Dissertation / Doktorarbeit / Thesis

Deutsche Sporthochschule Köln
Institute of Cardiovascular Research and Sports Medicine / Department of Molecular and Cellular Sports Medicine
Velders, Martina-A-E (2011): Gender-specific Mechanisms of Skeletal Muscle Regeneration & Adaptation Zusammenfassung:
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.


22.10.2017 - 03:18