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Fragestellung: Das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Effekt der verschiedenen Laufbelastungen von bergauf, ebenem und bergab laufen mit ihren unterschiedlichen Anteilen an exzentrischen und konzentrischen Muskelkontraktionen, sowie ihren unterschiedlichen Belastungen durch das Körpergewicht, auf den osteoporotischen Knochen zu untersuchen.

Methodik: Hierfür wurden 54 männliche Wistar Ratten kastriert (ORX) um eine Osteoporose zu induzieren bzw. als Kontrolle sham-kastriert (sham) und nach 4, 8 und 12 Wochen (n=6 Tiere pro Gruppe) analysiert. Außerdem unterzogen sich jeweils 6 Tiere einem 12-wöchigen Laufbandtraining, das entweder bei einer Steigung von 10°, in der Ebene, oder bei einem Gefälle von 10° ausgeführt wurde. Diese drei Laufgruppen wurden nach 12 Wochen mit kastrierten bzw. sham-kastrierten Tieren verglichen. Die Auswertung erfolgte mittels Mikro-Computertomographie (µ-CT) und 3-Punkt-Biegemessung der linken Tibia. Ermittelt wurde weiterhin der Serum-Testosteronspiegel.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der Serum-Testosteronspiegel lag bei den kastrierten Tieren zu jedem Zeitpunkt nach der Operation unterhalb der Nachweisgrenze (<0,2 ng/ml), wohingegen sich die Werte bei sham-kastrierten Tieren zu keinem Untersuchungszeitpunkt unterschieden. Das kortikale Knochenvolumen zeigte keine Unterschiede innerhalb der Gruppen zu den jeweiligen Zeitpunkten. In der quantitativen Analyse der kortikalen Knochenmineraldichte zeigten sich keine Unterschiede zwischen den sham- und ORX-Gruppen. Zusätzlich konnte die Knochenmineraldichte der Kortikalis durch bergauf und bergab laufen im Vergleich zu sham-kastrierten Tieren deutlich erhöht werden. Anhand der dreidimensionalen Rekonstruktionen konnte ein massiver Verlust von Spongiosa nach der Kastration beobachtet werden. Zusätzlich zeigte sich in der quantitativen Analyse des trabekulären Volumens, der trabekulären Anzahl und der trabekulären Knochenmineraldichte ein massiver Abfall bei den ORX-Gruppen im Vergleich zu den sham-Gruppen. Durch das Lauftraining konnte der durch die Kastration bedingte Verlust von Knochenvolumen, trabekulärer Anzahl und Knochenmineraldichte auf das Niveau der Kontrollgruppe wiederhergestellt werden. Die Analyse der Biegesteifigkeit und maximalen Haltekraft zeigte vorwiegend nach 8 Wochen reduzierte biomechanische Eigenschaften der Tibia in der ORX-Gruppe im Vergleich zur sham-Gruppe. Die reduzierte Biegesteifigkeit konnte bei kastrierten Tieren durch 12-wöchiges bergauf laufen auf das Niveau der Kontrollgruppe angehoben werden. Die Haltekraft wurde nach der Kastration durch das Training nicht beeinflusst. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die vorliegende Arbeit erste in vivo Erkenntnisse bezüglich des Einflusses von drei unterschiedlichen Laufbelastungen auf die Regeneration des osteoporotischen Knochens aufzeigt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Lauftraining geeignet ist den Knochenschwund bei Osteoporose aufzuhalten und zwar unabhängig von der jeweiligen Trainingsmethode.