Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Radfahren und Laufen Immunzellen und Muskeln kommunizieren lassen

11.12.2013
Ausdauerbelastungen sind ein ausgezeichnetes Modell zur Erforschung von physiologischen Funktionen des menschlichen Körpers.

Oliver Neubauer, Post-Doc am Institut für Ernährungswissenschaften der Universität Wien, hat gemeinsam mit australischen KooperationspartnerInnen Genreaktionen bei weißen Blutkörperchen und in der Skelettmuskulatur nach Radfahren und Laufen untersucht.


Ernährungswissenschafter Oliver Neubauer bei einem Ironman-Wettkampf. (Foto privat)


Ein kleines Stück Muskel nach einer Biopsie.
(Foto privat)

Die Ergebnisse, die ein neues Licht auf die Wechselwirkung zwischen Immunsystem und Muskulatur werfen, sind in zwei Artikeln im "Journal of Applied Physiology" erschienen.

Ausdauerbelastungen wie Triathlon-Wettkämpfe sind nicht nur faszinierende sportliche Herausforderungen, sie eignen sich auch hervorragend zur Erforschung physiologischer Mechanismen.

Im Rahmen eines vom Wissenschaftsfonds (FWF) geförderten und mehrfach publizierten Projekts wurden 2006 gemeinsam mit Projektleiter Karl-Heinz Wagner, Professor am Institut für Ernährungswissenschaften der Universität Wien, und dem Team vom "Emerging Field Oxidative Stress and DNA Stability" der Universität Wien akute Stress- und Regenerationsreaktionen im Blut von Ironman-Teilnehmern untersucht.

"Besonders spannend fand ich Hinweise darauf, dass die belastungsbedingte Schädigung der Skelettmuskulatur eine wesentliche Einflussgröße für die Mobilisierung der Immunzellen in der Blutzirkulation darstellt, insbesondere bei den neutrophilen Leukozyten – die Teil des angeborenen Immunsystems und die häufigste Untergruppe der weißen Blutzellen sind", so Oliver Neubauer, Post-Doc im Team der Forschungsplattform "Active Ageing" der Universität Wien und viermaliger Finisher eines Ironman-Triathlons.

Gene verraten Immunreaktionen und Trainingsanpassungen

Die Erforschung der molekularen Mechanismen, die hinter den wechselwirksamen Reaktionen der neutrophilen Leukozyten und der Muskulatur nach einer Ausdauerbelastung stecken, war die Triebfeder für eine weitere Studie. Diese Folgestudie nahm Oliver Neubauer mit WissenschafterInnen an der Griffith University und weiteren Forschungseinrichtungen in Australien in Angriff.

Dazu radelten und liefen acht junge, trainierte Probanden zwei Stunden lange am Radergometer und am Laufband. Vier Mal wurden den Probanden Blutproben und Muskelbiopsien entnommen – einmal im Ruhezustand vor, dann 3, 48 und 96 Stunden nach der Rad-Lauf-Kombination. Nach Abtrennung der neutrophilen Leukozyten aus dem Blut wurden mittels Gen-Array-Technik in jeder der gewonnenen Neutrophilen- und Muskelproben 27.000 Gene auf deren Aktivierungszustand überprüft.

Die systemisch-biologische Analyse der an- und ausgeschalteten Gene ergibt einerseits einen vertiefenden Einblick, wie Neutrophile eine durch physiologische Belastung ausgelöste systemische Entzündungsreaktion regulieren. Andererseits demonstrieren die Veränderungen der Genreaktionen im Muskelgewebe zu den drei Messzeitpunkten, welche vielfältigen Mechanismen den trainings- und gesundheitsrelevanten Anpassungen in der Muskulatur zugrunde liegen.

Immunzellen kommunizieren nach körperlicher Belastung mit der Skelettmuskulatur

"Die Erkenntnisse untermauern, dass auch eine moderate Muskelschädigung nach einer Ausdauerbelastung zu nachhaltigen Interaktionen zwischen Immunzellen und Muskulatur führt", betont Oliver Neubauer, Erstautor beider Publikationen. Zum Beispiel werden bestimmte Gene in den neutrophilen Leukozyten speziell durch – in die Zirkulation übergetretene – Muskelproteine wie Myoglobin aktiviert. Die Studienresultate weisen auf einen neuen Signalweg hin, über den Neutrophile zum raschen Wiederabschalten der systemischen Entzündung beitragen. Während auf Organismus-Ebene Entwarnung gegeben wird, wandern Neutrophile gemeinsam mit Monozyten in die Muskulatur ein. Die beobachteten Genreaktionen in den Muskelproben zeigen erstmals, dass bis 96 Stunden nach einer Ausdauerbelastung Leukozyten in der Muskulatur aktiv sein können und die muskuläre Regeneration somit noch nicht abgeschlossen ist. "Die Immunzellen kommunizieren mithilfe von Chemokinen – das sind kleine Signalproteine – mit dem Muskelgewebe und sind entscheidend an Reparatur, Neubildung und Adaptation der Muskulatur beteiligt", so Neubauer.

Das Projekt wurde im Rahmen eines vom FWF geförderten Erwin-Schrödinger-Auslandsstipendiums durchgeführt. Gemeinsam mit WissenschafterInnen von der Forschungsplattform "Active Ageing" der Universität Wien hat es sich Oliver Neubauer nun zum Ziel gesetzt, in künftigen Forschungsprojekten herauszufinden, welche Unterschiede es in der Regeneration der Skelettmuskulatur nach körperlicher Belastung zwischen jüngeren und älteren Menschen gibt und welche Rolle die Immunzellen dabei spielen.

Wissenschaftliche Publikationen:

Time-course dependent changes in the transcriptome of human skeletal muscle during recovery from endurance exercise: From inflammation to adaptive remodelling. Oliver Neubauer, Surendran Sabapathy, Ben Desbrow, Kevin J. Ashton, Ross Lazarus, Barbara Wessner, Jonathan M. Peake, David Cameron-Smith, Karl-Heinz Wagner, Luke J. Haseler, Andrew C. Bulmer. Journal of Applied Physiology. DOI: 10.1152/japplphysiol.00909.2013 (veröffentlicht online am 5. Dezember 2013)
http://jap.physiology.org/content/early/2013/12/04/
japplphysiol.00909.2013.abstract
Transcriptome analysis of neutrophils after endurance exercise reveals novel signalling mechanisms in the immune response to physiological stress. Oliver Neubauer, Surendran Sabapathy, Ross Lazarus, Jeremy B. Jowett, Ben Desbrow, Jonathan M. Peake, David Cameron-Smith, Luke J. Haseler, Karl-Heinz Wagner, Andrew C. Bulmer. Journal of Applied Physiology, Ausgabe Nummer 114. DOI: 10.1152/japplphysiol.00143.2013 (veröffentlicht am 11. April 2013)

http://jap.physiology.org/content/114/12/1677

Wissenschaftlicher Kontakt
Dr. Oliver Neubauer
Forschungsplattform Active Ageing
Emerging Field Oxidative
Stress & DNA Stability
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-549 41
oliver.neubauer@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Mag. Veronika Schallhart
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at

Veronika Schallhart | Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.univie.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

nachricht Darmflora beeinflusst das Altern
21.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten