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Active Ageing - influence of age and physical performance on transforming growth factor-β signalling
Barbara Halper
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Dr.-Studium der Naturwissenschaften (Lebenswiss.) (Dissertationsgebiet: Sportwissenschaft (Lebenswissenschaften))
Betreuer*in
Norbert Bachl
DOI
10.25365/thesis.43719
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24874.10554.122069-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Zustand eines chronisch erhöhten Entzündungslevels kennzeichnet menschliches Altern und steht in Zusammenhang zu Inaktivität und Übergewicht. Der transformierende Wachstumsfaktor-β (TGF-β) ist ein multi-funktionelles Protein, mit zahlreichen Funktionen auf Zellebene, welches gewebsmodellierende bis hin zu immunregulierende Aufgaben, erfüllt. Aktuelle Studien zeigen, dass der körperliche Zustand insbesondere die Ausdauer betreffend, die altersbedingte chronische Inflammation positiv beeinflussen kann, wobei dieser Effekt durch das Krafttraining bisher noch nicht eindeutig belegt werden konnte.
Diese Arbeit beruht auf drei Publikationen innerhalb der Vienna Active Ageing Study. Die Geschichte hinter dieser Arbeit beschäftigt sich zuerst mit Normwerten von Parametern des TGF-β Signalweges und die Unterschiede zwischen jungen und alten Frauen, wobei im zweiten Schritt der Einfluss von progressiven Krafttraining bei alten Menschen auf ihr körperliche Leistungsfähigkeit und wiederum den TGF-β Signalweg, untersuchte wurde.
Genauer gesagt, war das Ziel der 1.Stude, den Unterschied des TGF-β Signalweg von peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) zwischen jungen und alten Frauen zu erheben. Zusätzlich wurde der Einfluss von sportlicher Leistung auf TGF-β und den Rezeptoren erhoben. Die Ergebnisse zeigten, dass sich TGF-β im Serum und TGF-β in PBMCs zwischen alten und jungen Frauen nicht unterschieden haben, während geringere Konzentrationen sowohl im TGF-β Rezeptor I (TGFβ-RI) als auch im TGF-βRII in der älteren Population festgestellt wurden. Interessanterweise korrelierten hs-CRP und microRNA-21 (miRNA-21) positiv mit der Handgriffkraft. Darüber hinaus wurden keine signifikanten Korrelationen zu körperlicher Leistung gefunden.
Studie 2 beschäftigte sich mit dem Effekt von Krafttraining mit elastischen Bändern auf verschieden Kraftparameter bei älteren Personen, die in Pensionisten-Wohnhäusern wohnen. Dazu wurden die ProbandInnen randomisiert einer von folgenden drei Gruppen zugeteilt: Krafttraining (RT), RT in Kombination mit einem eiweißreichen Nahrungssupplement (RTS), oder kognitives Training (CT). Herausgefunden wurde, dass sechs Monate progressives niedrig intensives Krafttraining die körperliche Leistungsfähigkeit verbessert, wobei eine zusätzliche Nahrungsergänzung zu keinen größeren Effekt führt, als das Training alleine.
In der 3. Publikation wurde der Effekt der verschiedenen Interventionen auf die chronisch erhöhte Inflammation und den TGF-β Signalweg in PBMCs untersucht. Daraus resultierte, dass die Verbesserungen in der körperlichen Leistung mit einer Reduktion des TGF-βRI in PBMCs einhergingen, wobei die Inflammationsmarker unverändert blieben. Eine zusätzliche Nahrungsergänzung hat auch hier zu keiner Veränderung geführt. Interessanterweise zeigte die Kraftausdauer der oberen und unteren Extremitäten sowie die globale Ausdauer eine negative Korrelation mit den Veränderungen im TGF-β. Ein weiteres interessantes Ergebnis liefert die Analyse der ausgeschiedenen Personen, die nicht nur durch eine geringere physische Leistungsfähigkeit charakterisiert waren, sondern auch durch eine erhöhte TGF-β und TGF-βRI Ausschüttung, sowie eine verringerte miRNA-21 Expression in PBMCs.
Zusammenfassend kann man sagen, dass sich Krafttraining auch im hohen Alter positiv auf die körperliche Leistungsfähigkeit auswirkt, und möglicherweise durch die Erhöhung des Rezeptor 1 einen Einfluss auf den TGF-β Signalweg hat. Zusätzlich hat sich gezeigt, dass ein frühzeitiges Ausscheiden aus der Studie mit einer verstärkten Expression im TGF-β Signalwerg bei den Ausgangswerten einhergeht.
Abstract
(Englisch)
Chronic low-grade inflammation is an undesirable side effect of ageing associated with inactivity and obesity. Transforming growth factor-β (TGF-β) is a multimodal protein with various cellular functions ranging from tissue remodelling to regulation of immune functions. According to recent literature, physical performance, especially aerobic exercise exerts beneficial effects to low-grade inflammation whereas the influence of resistance exercise training remains unclear.
This thesis is based on three papers out of the Vienna Active Ageing Study. Therefor, the story of this thesis is based on standard values in TGF-β signalling and the difference in young and old women, while in the second step the influence of 6 months of progressive resistance training was assessed on physical performance parameters and TGF-β signalling.
More precisely, the aim of study I was to investigate whether TGF-β signalling in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) would differ between young and old females and additionally whether physical performance parameters of older women would be related to the expression of the signaling pathway. While serum levels of TGF-β and TGF-β levels from PBMCs did not differ between young and old women, both TGF-β receptor I (TGF-βRI) and TGF-βRII levels were lower in older participants. Interestingly, high-sensitivity C-reactive protein (hs-CRP) and microRNA-21 (miRNA-21) correlated positively with handgrip strength, while none of the TGF-β-related parameters were related to physical performance.
Study II was focused on the effects of elastic band resistance training on muscular strength in older adults living in retirement care facilities. Therefore, participants were randomly assigned to one of three intervention groups: resistance exercise training (RT), RT in combination with nutrient supplementation (RTS), or cognitive training group (CT). Six months of a low intensity resistance exercise using elastic bands and own bodyweight is beneficial in improving functional performance of institutionalised older people while multinutrient supplementation did not lead to any additional benefits to the effects of RT in improving muscular performance.
Further, study III concerns the effect of the three different interventions on systemic inflammation and TGF-β signalling in PBMCs. The improvements in physical performance were paralleled by a reduction in TGF-βRI expression in PBMCs, while circulating inflammatory markers were unaffected. Additional protein and vitamin supplementation did not provoke further effects. Interestingly, muscular endurance of upper and lower body as well as aerobic performance at baseline were negatively associated with changes in circulating TGF-β during the first three months of intervention. Another interesting outcome of the study was that drop-outs were characterised not only by lower physical performance but also by higher TGF-β and TGF-βRI expression, while miRNA-21 expression was decreased in PBMCs.
Conclusively, strength training is beneficial even in the oldest old and potentially influences TGF-β signalling through increased receptor expression. Furthermore, adherence to the study was significantly related to alterations in the TGF-β pathway at baseline.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
physical performance immunological parameters TGF-β TGF-β Signalweg strength training
Schlagwörter
(Deutsch)
körperliche Leistungsfähigkeit immunologische Paramter TGF-β TGF-β Signalweg Krafttraining
Autor*innen
Barbara Halper
Haupttitel (Englisch)
Active Ageing - influence of age and physical performance on transforming growth factor-β signalling
Paralleltitel (Deutsch)
Active Ageing – Einfluss von Alter und körperlicher Leistungsfähigkeit auf den Signalweg des transformierenden Wachstumsfaktor-β
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
132 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Dušan Hamar ,
Katsuhiko Suzuki
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.30 Naturwissenschaften in Beziehung zu anderen Fachgebieten
AC Nummer
AC13402845
Utheses ID
38703
Studienkennzahl
UA | 791 | 480 | |