Abschlusstagung FLUX
Veränderung von metabolischen Flüssen durch körperliche Aktivität
Das gravierende Krankheitsbild des Metabolischen Syndroms führt, basierend auf einer chronischen Entzündungsreaktion des Körpers, zu einem stark erhöhten Risiko für die Entwicklung von Herzkreislauferkrankungen, Diabetes mellitus Typ II, aber auch Krebserkrankungen und Arthritis. Ursachen für die Entstehung dieses Krankheitsbildes sind Übergewicht, eine Unempfindlichkeit gegenüber dem Blutzuckerspiegel senkenden Hormon Insulin sowie ein Mangel an körperlicher Aktivität. Darüber hinaus nehmen auch Faktoren wie das Lebensalter, das Geschlecht, der individuelle hormonelle Status, die Körperzusammensetzung sowie der individuelle metabolische Grundumsatz Einfluss auf die Entwicklung und den Verlauf dieses Krankheitsbildes.
Bisherige Interventionskonzepte für die Therapie und Prävention des Metabolischen Syndroms basieren in der Regel auf Annahmen und epidemiologischen Erkenntnissen und weniger auf dem Verständnis der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen.
Aus mechanistischer Sicht stellt das Metabolische Syndrom ein Ungleichgewicht metabolischer Stoffflüsse innerhalb eines Individuums dar. Die wissenschaftliche Analyse der komplexen Stoffflussraten innerhalb eines biologischen Systems wird als Fluxomics (FLUX) bezeichnet.
Das zentrale Ziel unseres Forschungsschwerpunktes ist es, das Prinzip der Fluxomics für innovative, mechanistische Untersuchungen einzusetzen, um die bisherigen Konzepte zur Prävention und Therapie des Metabolischen Syndroms zu verbessern. Daher wird im Detail untersucht, wie unterschiedliche Bewegungsmuster, das Hormonsystem, Ernährung, Alter und Körperzusammensetzung metabolische Flüsse verändern. Die Teilprojekte werden von vier Instituten der Hochschule zusammen erarbeitet:
- Kreislaufforschung und Sportmedizin (Teilprojekt 1 und 2)
- Bewegungs- und Sportgerontologie (Teilprojekt 2)
- Bewegungstherapie und bewegungsorientierte Prävention und Rehabilitation (Teilprojekt 3)
- Biochemie (Teilprojekt 4)
Dieses Teilprojekt untersucht die spezifische Situation der postmenopausalen Frau bei der Entwicklung und Therapie des Metabolischen Syndroms. Dazu werden sowohl tierexperimentelle als auch humane Interventionsstudien durchgeführt.
Im Rahmen von FLUX wird in tierexperimentellen Studien der Einfluss von Training allein und in Kombination mit einer Östrogenbehandlung in Bezug auf die Körperzusammensetzung, die Insulinsensitivität und die Fettverbrennungsrate untersucht. Ein wesentlicher Aspekt in FLUX ist die Übertragung der mittels tierexperimentellen Studien erworbenen Erkenntnisse auf den Menschen. Hierfür werden humane Interventionsstudien, analog im Design zu den Tierexperimenten, durchgeführt. In diesen Studien wird der Einfluss von Östrogenen auf die Fettverbrennungsrate der Frau gemessen (prämenopausal vs postmenopausal). Zudem wird in postmenopausalen Frauen untersucht, inwieweit verschiedene Formen von Training die Stoffwechselsituation, speziell die Mobilisierung von Fetten zur Energiegewinnung, beeinflussen.
Während des Alterungsprozesses kann ein zunehmender Verlust an Muskelmasse und Muskelkraft beobachtet werden, der als Sarkopenie definiert wird. Ein weiteres Phänomen ist die metabolische Veränderung von Muskelgewebe, die mit einer Reduzierung von fettfreier Masse und einer Erhöhung des Fettgewebes einhergeht. Dieses pathophysiologische Phänomen wird als sarcopenic obesity bezeichnet. Die muskuläre Situation wurde in bisherigen Studien zu wenig berücksichtigt. Daher ist es in diesem Teil der Studie das Ziel, die Auswirkungen eines viermonatigen Krafttrainings auf verschiedene physische Leistungsparameter sowie die Körperzusammensetzung bei älteren, übergewichtigen Personen mit und ohne Sarkopenie zu untersuchen.
Es ist bisher wenig über die Veränderungen der zellulären und molekularen Mechanismen bei Sarkopenie bekannt, die bei regelmäßiger körperlicher Aktivität auftreten und dem Verlust an Muskelmasse und –funktion entgegenwirken. Daher wird bei den Probanden aus der Humanstudie sowie weiteren Probanden zur Betrachtung der zellulären und molekularen Mechanismen Serum entnommen und entsprechend aufbereitet.
Verschiedene Arten von körperlicher Aktivität fördern vielfältige physiologische Veränderungen und führen zu unterschiedlichen gesundheitlichen Wirkungen. Dieses Teilprojekt erfasst und analysiert körperliche Aktivitätsmuster unterschiedlicher Zielgruppen mit Hilfe subjektiver als auch objektiver Messverfahren unter Berücksichtigung metabolischer Risikofaktoren. Des Weiteren ist es Ziel, die Auswirkungen einer vorwiegend sitzenden Lebensweise (Inaktivität) und der Basisaktivität auf Stoffwechselprozesse zu identifizieren.
Das Ziel dieses Projektes ist es, durch die Analyse von natürlichen Isotopenverhältnissen – also ohne Einführung einer Markierung – physiologische Stoffströme, vor allem deren Veränderung durch körperliche Aktivität aufzuzeigen. Änderungen der Intensität oder des Umfangs der körperlichen Aktivität bewirken Umwidmungen von metabolischen Flüssen. Der Metabolismus der energiereichen Substrate zeigt in allen Fällen eine irreversible Verzweigung. Die Verhältnisse dieser Flussraten an den Verzweigungen definieren letztendlich, ob sich ein Organismus im anabolen oder katabolen Zustand befindet. Anhand der verschiedenen Zielgruppen der anderen Teilprojekte soll untersucht werden, inwieweit eine Charakterisierung dieser über die Bestimmung der Isotopenverhältnisse möglich ist.