Meine Moleküle, meine Gene und ich

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1 vb Meine Moleküle, meine Gene und ich

2 Ziel des Trainings ist die Leistungssteigerung Funktionelle Anpassung Strukturelle Anpassung Organe, Gewebe, Zellen, Moleküle, Gene, Metabolismus

3 Mechanistische Basis der Trainings-/Belastungsantwort + Regnerationsantwort M. Flück Appl. Physiol. Nutr. Metab. 34: (2009)

4 Mechanistische Basis der Trainings-/Belastungsantwort Belastungs-/ Regenerationsstimulus e = f(x1.xi) Prädispositionsmatrix m = f(g,y,s,a,m,t,h,n,i,..) Mechanische Stimuli Neuronale Stimuli Metabolische Stimuli Hormonelle Stimuli Signal transduktion s = f(e,m, ) Organe, Gewebe, Zellen, Moleküle, Gene, Metabolismus Mechano-bio-psycho Antwort a = f(s) Anpassungseffekt z = f(a) Modifiziert nach Toigo, Boutellier 2006

5 Sie machen das gleiche Training aber der Effekt ist unterschiedlich Sie haben Ihren Athleten verändert (Prädispositionsmatrix) Kurzzeit Trainingszyklus Langzeit Minuten bis Stunden Stunden bis Monate Monate bis Jahre

6 Muskelfasertyp - Veränderung Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin I IIA IIX Change of fiber typ I to muscle fiber distribution 20 % 15 % 10 % 5% 0% -5% -10% -15% Training time per percent of the fiber type I [min] Gehlert et al. Eur J Appl Physiol Wochen Radtraining

7 Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Entwicklung von Calcineurin, Fasertyp I und IIa während 45 Trainingstagen Mean; Box: Mean±SE; Whisker: Mean±SD d 0d 45d 80 % Calcineurin % Typ I % Typ IIa 70 % % % % % % % 0 0% % H L Belastungsgruppen H (High Load); L (Low Load) Wie geschieht es? Änderung des funktionellen Genoms (Epigenetik)? Wilhelm Bloch Köln,

8 Gene werden an- und abgeschaltet für unterschiedliche lange Zeit Agouti-Maus Epigenetik (funktionelles Genom) Drei grundsätzliche Mechanismen der epigenetischen Regulation Yan M S et al. J Appl Physiol 2010;109:

9 Expression von epigenetischen Regulatoren durch Training Mäuse 4 Wochen tägliches Training 1h/d, 10m/min mit 10 Steigung Fold Difference (ß 62/ß 116 Control) 100,00 ß 62 10,00 1,00 0,10 0,01 Ehmt2 Histonmethyltransferase Aurkc Histonphosphorylation Column RT Profiler PCR Array-PAMM-85A 3 2 Rps6ka5 Histonphosphorylation Prmt1 Histonmethyltransferase 1 ß 116 Control A B C Nek6 Histonphosphorylation D E F Row G H

10 Mechanisms of histone modification by resistance training One bout of exercise time under tension 70s H3K4 15min 240min H4K8

11 Mechanismen von Histonmodifikationen im Skelettmuskel Belastungsabhängige Azetylierung in einzelnen Fasern Acetyl_H2B_K5 Acetyl_H3_K9

12 Inhomogenous signal transduction in single muscle fibers pakt Thr308 pakt Ser473 Korkmaz, Bloch et al. JBB 2010 Eine einzelne Faser kann gleichzeitig unterschiedliche funktionelle Anpassung zeigen

13 Er beschleunigt etwas länger als die Anderen Warum? Warum und wie lange ist die Muskelkraft nach einer Belastung reduziert - wie kann ich die Regeneration beschleunigen?

14 Ein Grund ist die Reduzierte Kalziumoszillation Bellinger et al Wie schnell und wie lange anhaltend ist dieser Prozess?

15 65 sec under tension

16 Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin Offene Frage: Was können wir tun um während eines Wettkampfs die Leistungsfähigkeit zu erhalten? Wilhelm Bloch Köln,

17 Danke für die Aufmerksamkeit! Patrick Wahl Frank Suhr Birgit Bölck Sebastian Gehlert Lena Willkomm