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Dissertation: Frank Suhr


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Dissertation: Frank Suhr

Dissertation / Doktorarbeit / Thesis

Deutsche Sporthochschule Köln
Institut für Kreislaufforschung / Abteilung für Molekulare und Zelluläre Sportmedizin
Suhr, Frank (2011): THE EXTRACELLULAR MATRIX - EFFECTS OF BOTH MECHANICAL AND METABOLIC STIMULI IN HUMAN AND ANIMAL MODELS Zusammenfassung:
DISSERTATION FRANK SUHR. THE EXTRACELLULAR MATRIX – EFFECTS OF BOTH MECHANICAL AND METABOLIC STIMULI IN HUMAN AND ANIMAL MODELS

Abstract – German
Mechanische und metabolische Reize sind bekannt für ihre signifikanten Einflüsse auf Antworten und Adaptionen verschiedener Gewebe, wie z. B. Skelettmuskel oder Gefäßsystem. Daher spielen diese Reize eine Rolle bei der gewebsspezischen Plastizität. Körperliche Belastung hat die Eigenschaft, sowohl mechanische als auch metabolische Reize zu induzieren, weshalb abgeleitet werden kann, dass körperliche Belastung das Potential besitzt, Skelettmuskel und Gefäßsystem zu regulieren. Die skelettmuskulären und Gefäß-abgeleiteten Subsysteme, die durch körperliche Belastung reguliert werden können stellen eine große Vielzahl dar, weshalb es schwierig ist, globale Veränderungen dieser Gewebe im Allgemeinen zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit konzentriert den Fokus daher auf die Extracellular-Matrix, ein Kompartiment nahezu aller Zellsysteme, die Skelettmuskulatur und das Gefäßsystem eingeschlossen. Die Extracellular-Matrix reflektiert eine mechano-sensitive Region, da mechanische Kräfte durch ihre Rezeptoren und Liganden registriert wird. Komponenten der Extracellular-Matrix können gespalten werden, wodurch mechanischer Stress die lokale Homöostase der Extracellular-Matrix reguliert. Dies hat wiederum einen entscheidenden Einfluss auf die Integrität des Gesamtgewebes. Ähnliche Antworten von Extracellular-Matrix-Komponenten können auch durch metabolischen Stress beobachtet werden. Vier unterschiedliche Studiendesigns wurden durchgeführt, um die Einflüsse von sowohl mechanischem als auch metabolischem Stress auf die Komposition und das Remodeling der Extracellular-Matrix im Skelettmuskel und Gefäßsystem des Menschen und des Tiers zu untersuchen. Mechanische Kräfte wurden durch Lauf- oder Rad-Belastungen induziert. Durch körperliche Belastung steigt die Blutflussgeschwindigkeit, weshalb auch im Gefäßsystem erhöhte mechanische Kräfte induziert wurden. Körperliche Belastung per se induziert metabolische Belastungen durch lokal beobachtete Hypoxie-Situationen. Aufgrund dieser Tatsachen scheint körperliche Belastung ein guter Mediator von mechanischem und metabolischem Stress zu sein. Deshalb wurden mögliche Effekte von körperlicher Belastung auf den Status der Extracellular-Matrix in der vorliegenden Thesis untersucht.

Abstract – English
Mechanical and metabolic stimuli are known to have significant influences on responses and adaptations of certain tissues, such as skeletal muscle and vascular systems. Thus, these factors regulate the plasticity of these systems. Physical exercise has been shown to produce both mechanical and metabolic stimuli and thus it can be deduced that physical exercise holds the potential to regulate skeletal muscle and vascular integrity. The exercise-affected subsystems of both skeletal muscle and vascular systems are huge and therefore it is difficult to investigate global changes of these tissues in general. The present thesis thus concentrates and focuses on the extracellular matrix, a subcompartment of virtually all tissues, and especially important for skeletal muscle and vascular adaptations. The extracellular matrix reflects the mechanical-sensitive region as mechanical forces are registered by its ligands and receptors. Components of the extracellular matrix can be cleaved by mechanical stress and thus mechanical stimuli regulate the local homeostasis of the extracellular matrix. This in turn has an effect on the integrity of the entire tissue. Similar responses can be observed for extracellular matrix components after metabolic stress situations. Four study designs were set up to investigate the influences of mechanical and metabolic stresses on the composition and remodeling status of the extracellular matrix in skeletal muscle and vascular systems of humans and animals. Mechanical stresses were induced by running or cycling modes, because contraction and lengthening cycles of skeletal muscle tissue as well increased blood flow velocities in the vascular system reflect mechanical stimuli. Exercise per se induces metabolic stresses by locally observed hypoxic conditions. Therefore, physical exercise seems to be a good mediator of mechanical and metabolic stress situations. Thus, possible effects of physical exercise on the status of the extracellular matrix were investigated in the present thesis.


24.06.2017 - 03:16