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Dissertation: Thorsten Kreutz


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Dissertation: Thorsten Kreutz

Dissertation / Doktorarbeit / Thesis

Deutsche Sporthochschule Köln
Institut für Kreislaufforschung / Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin
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Kreutz, Thorsten (2010): Der Einfluss einer sporttherapeutischen Trainingsintervention auf die Dichte der Monocarboxylattransporter in Skelettmuskulatur und Erythrozyten bei nicht-insulinpflichtigen Typ 2 Diabetikern

Zusammenfassung:
Zusammenfassung:
Der Forschungsschwerpunkt der gegenwärtigen Literatur befasste sich bisher überwiegend mit den kinetischen Parametern zum Laktattransport im Erythrozyten und in der Skelettmuskulatur. Die zugrundeliegenden aktivitätsbedingten Regulationsmechanismen des MCT1- und CD147-Protein im Erythrozyten wurden zuvor noch nicht an humanen Erythrozyten untersucht. Eine Zielsetzung dieser Arbeit lag in der Aufdeckung dieser kurzfristigen aktivitätsbedingten Regulationsmechanismen des MCT1- und CD147-Proteins in den Erythrozyten nach einer Maximalbelastung. Neben diesen kurzfristigen Anpassungserscheinungen wurden auch die langfristig trainingsbedingten Veränderungen der MCT1- und CD147-Dichte im Erythrozyten und der MCT1- und MCT4-Dichte in der Skelettmuskulatur bei nicht-insulinpflichtigen Typ 2 Diabetikern nach einem dreimonatigen sporttherapeutischen Ausdauer- und Krafttraining immunhistochemisch untersucht.
Im Vergleich der beiden Trainingsformen zeigten sich hinsichtlich der langfristig als auch kurzfristig trainingsbedingten MCT1- und CD147-Dichteveränderungen ähnliche Ergebnisse, wobei das Krafttraining eindeutigere zelluläre Reaktionen im Erythrozyten auslöste. Die Ergebnisse der fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen an den Erythrozyten deuten darauf hin, dass es kurzfristig bei trainierten nicht-insulinpflichtigen Typ 2 Diabetikern zu einer verstärkten aktivitätsbedingten Translokation des MCT1-Proteins und des Chaperons CD147 in die Erythrozytenmembran kommt. Langfristig konnte nur eine Erhöhung der MCT1-Dichte in den Erythrozyten der Kraftgruppe beobachtet werden. Die Untersuchungen am Skelettmuskel zeigten in beiden Trainingsgruppen eine signifikante Zunahme der zellulären MCT1-Dichte, wohingegen die zelluläre MCT4-Dichte nach dem dreimonatigem Trainings-programm eher unverändert blieb. Die absolute membranöse MCT4-Dichte blieb in beiden Trainingsgruppen unverändert, wohingegen nur in der Ausdauergruppe eine signifikante Abnahme der relativen membranösen MCT4-Dichte beobachtet werden konnte.
Für die Zukunft besteht ein großer Forschungsbedarf hinsichtlich der zellulären Auswirkungen von sporttherapeutischen Trainingsinterventionen auf den diabetischen Stoffwechsel. Ein besseres Verständnis der aktivitätsbedingten zellulären Anpassungs-erscheinungen stellt die Grundlage für die Arbeit des qualifizierten Sportwissenschaftlers dar, um individuell dosiert die körperliche Aktivität wie ein Medikament innerhalb der diabetischen Sporttherapie in Zukunft einsetzen zu können und somit langfristig das Gesundheitssystem durch diese kostengünstige und effiziente Therapieform nachhaltig zu entlasten.

Abstract:
The focus of research in contemporary literature is mostly on the kinetic parameters of lactate transport in erythrocytes and the skeletal muscles. The underlying activity-induced regulatory mechanisms of the MCT1 and CD147 proteins in the erythrocytes have never before been analyzed in human erythrocytes. One aim of this study was the exposure of the short-term activity-induced regulatory mechanisms of the MCT1 and CD147 proteins in the erythrocytes after maximal physical exercise. Besides these short-term adaption phenomena the long-term training-induced changes of the MCT1 and CD147 density in the erythrocytes and the MCT1 and CD147 density in the skeletal muscle of non insulin-dependent type 2 diabetics after a three month sport-therapeutic endurance and strength training were analyzed by immunohistochemistry.
In comparison, the two forms of training showed similar results regarding the long-term and the short-term training-induced changes of the MCT1 and CD147 density, whereas the strength training caused clearer cellular reactions in the erythrocytes. The results of the fluorescence microscopy of the erythrocytes indicate that trained non insulin-dependent type 2 diabetics show a short-term translocation of the MCT1 protein and the CD147 chaperone into the erythrocyte membrane. In long-term, only an increase of the MCT1 density in the erythrocytes of the strength training group was observed. Tests on the skeletal muscles in both training groups showed a significant increase of the cellular MCT1 density, whereas the cellular MCT4 density remained nearly unchanged. The absolute membranous MCT4 density remained unchanged in both training groups, while a significant decrease of the relative membranous MCT4 density was observed in the endurance group only.

For the future, a vast need for research exists regarding the cellular effects of sport-therapeutic training on the diabetic metabolism. A better understanding of activity-induced cellular adaption phenomena is a basic key for the professional work of a qualified sport therapist in order to be able to implement individual doses of physical activity just like a medication within diabetic sport therapy in the future and thereby relieving the healthcare system in the long run with this low-cost and efficient form of therapy in a sustainable way.


16.12.2017 - 03:15