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Dissertation: Sebastian Frese


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Dissertation: Sebastian Frese

Dissertation / Doktorarbeit / Thesis

Deutsche Sporthochschule Köln
Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin / Abteilung für molekulare und zelluläre Sportmedizin
Frese, Sebastian (2011): Belastungsabhängige Skelettmuskelplastizität bei 
Junioren-Leistungs-Radrennfahrern im saisonalen Verlauf Zusammenfassung:
Abstract

Einleitung: Eine Skelettmuskelanpassung auf das Belastungsmuster einer typischen Wettkampfperiode (WP) im Straßenradrennsport ist bislang nur unzureichend untersucht. Um jedoch trainingsmethodische Konzepte entsprechend der funktio-nellen Anforderung in dieser Disziplin weiter entwickeln zu können, bedarf es einem besseren Verständnis von muskulären Reiz-Anpassungs-Mechanismen auf spezi-fische Belastungsmuster. Ein Transfer mancher Forschungsergebnisse erweist sich als schwierig, da diese aus Untersuchungen mit untrainierten, älteren, oder kranken Personen, bzw. aus in vivo Tierexperimenten oder in vitro Versuchen stammen, was jedoch nicht die Bedürfnisse eines Leistungssportlers reflektiert. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Effekte einer belastungsabhängigen chronischen Ausdauerbelastung im Verlauf einer typischen WP auf die Skelettmuskeladaptation.
Methoden: 10 aktive Leistungs-Radrennfahrer (17–18 Jahre) unterzogen sich vor und nach der WP einer Blutentnahme, Fahrradspiroergometrie und Muskelbiopsie. Es wurde die Cycling Efficiency (CE) berechnet und Serum-Hormonkonzentrationen mittels Immunoassay bestimmt. An Gewebe des Musculus vastus lateralis wurden morphometrische, histologische und immunhistochemische Analysen durchgeführt. In der WP absolvierten die Probanden ihr normales Trainings-/Wettkampfprogramm.
Ergebnisse: Im Vergleich zur Trainingsperiode kam es in der WP zu einer Reduktion des Gesamtbelastungsvolumens bei gleichzeitiger Zunahme der intensiven Belastungsdauer. Mit dieser Belastungsänderung wurde eine prozentuale Zunahme des Muskelfasertyps (MFT) IIX gezeigt. Die Regulation des MFT IIX wurde mit der belastungsabhängigen Abnahme des Calcineurin-Protein-Levels und der Zunahme des Schilddrüsenhormon-Index in Verbindung gesetzt. Parallel zu der MFT IIX Zunahme wurde eine Abnahme der CE gezeigt. Nach der WP gab es eine Abnahme der Satellitenzell (SC)-Frequenz und Größe der Myonukleären Domäne (MND).
Diskussion: Diese Untersuchung zeigt, wie durch Trainingssteuerung hinsichtlich Veränderung der Intensität und des Volumens Skelettmuskelanpassungen hervorgerufen werden können. Eine intensitätsabhängige Schilddrüsen-hormonantwort und veränderte motoneuronale Aktivität deuten auf eine Phänotypregulation hin, begleitet von einer Verschlechterung der CE. Die hohe Plastizität der SCs und MNDs lassen eine erhöhte Regenerationsfähigkeit und Muskelfunktion erwarten.



Abstract (English)

Introduction: The characterisation of skeletal muscle adaptation due to the chronic endurance exercise pattern of a typical competitive-season (CS) in road cycling remains currently tentative and incomplete. A better understanding of muscle adaptation in response to specific exercise stimuli persisting over longer time periods is needed for the improvement of training strategies related to the functional demands in competitive road cycling. Due to the fact that in vitro and in vivo animal experiments as well as experiments with untrained, elderly or diseased humans are of different character and value compared to the requirements of elite athletes, the knowledge transfer is rather complicated. The purpose of the present study was to investigate the effect of a load-dependent, chronic endurance exercise programme on skeletal muscle adaptation during a typical CS.
Methods: Ten active junior male competitive road racing cyclists (17–18 years) volunteered for the study. All cyclists underwent pre-and post-season testing consisting of blood profiling, an incremental exercise test and a muscle biopsy. In addition, cycling efficiency (CE) was calculated and serum hormone levels were quantified by immunoassay. Moreover, muscle tissue obtained from the vastus lateralis muscle was analysed by morphometry, histology and immunohistochemistry. The cyclists carried out their structured regular conditioning and competition programme during CS.
Results: Total exercise volume in the CS decreased significantly compared to pre-season due to a relative increase of time spent racing and training at high intensity. The relative proportion of type IIX fibres increased significantly parallel to a decline of CE. Fibre type specific modulation was related to the load-dependent decrease of calcineurin protein levels and the increase of the thyroid hormone (TH) index. Furthermore a decrease of the satellite cell (SC) frequency and myonuclear domain (MND) size could be observed after CS.
Discussion: It could be revealed that muscle adaptation and modulation can be adjusted by exercise management considering adjustments of volume and intensity. Muscle fibre phenotype regulation seems to be induced in response to load-dependent changes in TH levels and altered activity of motor neurons accompanied by a decrease of CE. Increased muscular regenerative capacity and function may be expected due to the plasticity of SCs and MNDs.


25.06.2017 - 03:28