Regulierung von Satellitenzellen und Myogenese als Reaktion auf exzentrisches Widerstandstraining unter Hypoxie

Satellitenzellen (SC) sind Muskelstammzellen, die nach ihrer Aktivierung proliferieren und sich zu Myozyten differenzieren, die schließlich mit einer vorhandenen Muskelfaser fusionieren, um diese zu regenerieren oder ihre Masse zu vergrößern. Dieser Prozess wird als 'Myogenese' bezeichnet. Die Aktivierung von Satellitenzellen kann durch Bewegung und Hypoxie moduliert werden. Hypoxie ist ein Zustand geringerer Sauerstoffverfügbarkeit, der entweder durch Aufenthalt in großer Höhe (hypobare Hypoxie) oder durch Senkung des Sauerstoffanteils in hypoxischen Räumen auf Meereshöhe erreicht werden kann. Im Gegensatz zur zuvor beschriebenen systemischen Hypoxie kann lokale Hypoxie durch Anlegen einer Manschette um eine Extremität erreicht werden, was eine partielle Gefäßokklusion induziert. Letzteres wird als Blutflussrestriktion (BFR) bezeichnet. Zusätzlich kann als Reaktion auf körperliche Bewegung eine lokale intramuskuläre Hypoxie im Skelettmuskel festgestellt werden. Es wurde gezeigt, dass Myogenese durch Hypoxie auf unterschiedliche Weise moduliert wird, abhängig vom Grad der Hypoxie: Bei milder Hypoxie scheint die Proliferation von Satellitenzellen begünstigt zu sein, während die SC-Differenzierung unter diesen Bedingungen verringert ist. Bei schwerer Hypoxie wird die Ruhephase der SC gefördert. Die SC-Aktivierung steigt als Reaktion auf Krafttraining, mit und ohne BFR. Einige aktuelle Daten deuten auch darauf hin, dass Krafttraining in hypoxischen Räumen die SC-Aktivierung modulieren kann, doch dieses Gebiet ist weniger gut verstanden. Exzentrische Bewegung kann die SC-Aktivierung im Vergleich zu konzentrischer Kontraktion verstärken. Bisher hat keine Studie die SC-Aktivierung und Myogenese als Reaktion auf exzentrische Bewegung unter Hypoxie analysiert. Während makroskopische Unterschiede wie höhere Kraftzuwächse oder Hypertrophie zwischen normoxischem und hypoxischem Krafttraining beobachtet wurden, aber nicht durch das klassische Proteingleichgewicht und Wachstumsfaktoren erklärt werden konnten, besteht ein Bedarf an einem besseren Verständnis der Muskelreaktion unter Hypoxie, und mehrere Studien deuten auf eine Rolle von Satellitenzellen und Myogenese bei diesem Unterschied hin. Ziel dieser Studie ist es, aufzuklären, ob Satellitenzellen als Reaktion auf exzentrische Bewegung unter Hypoxie im Vergleich zu Normoxie anders reguliert werden. Zusätzlich sind die Unterschiede in der SC-Aktivierung zwischen umweltbedingter normobarer Hypoxie und BFR, zwei Methoden zur Erreichung von Hypoxie auf Meereshöhe, noch nicht gut verstanden. Schließlich haben die meisten Studien, die die myogene Reaktion nach einem Krafttraining bewerten, Proben nur zu zwei Zeitpunkten genommen, in den meisten Fällen vor und 24 Stunden nach der Bewegung. Da sich die verschiedenen Schritte des myogenen Prozesses über Tage entwickeln und durch hypoxische Bedingungen verstärkt oder gehemmt werden können, wären mehrere Zeitpunkte interessant, um die Entwicklung des myogenen Prozesses zu beobachten. Zu diesem Zweck werden Blut- und Skelettmuskelproben zu verschiedenen Zeitpunkten entnommen, um den Fortschritt der Myogenese nach einer akuten exzentrischen Bewegung zu bewerten. Myogene Regulationsfaktoren werden durch RT-qPCR (mRNA), Western-Blot (Protein) und Immunfluoreszenz (Lokalisierung) analysiert. Zusätzlich werden auch Faktoren, die die Myogenese regulieren können, wie Muskelschäden, Entzündung, Wachstumsfaktoren, früh regulierte Gene, MAPK… analysiert, um zu verstehen, ob sie eine Rolle als Reaktion auf hypoxische Bedingungen spielen.