gms | German Medical Science

Fragestellung: Angiogenese wird durch Gewebshypoxie und die Stimulation des Hypoxie-induzierten Transkriptionsfaktor (HIF)-1alpha über den Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) induziert. Neben anderen Rezeptoren für Wachstumshormone findet sich am Endothel der Rezeptor für das Wachstumshormon Insulin-Like-Groth-Hormon-1 (IGF1). Ob endogene IGF1-abhängige Signaltransduktion einen Einfluss auf die Angiogenese bei Ausdauertraining hat, ist bisher nicht untersucht.

Methodik: Um den Effekt der endogenen IGF1-abhängigen Signaltransduktion am Endothel der Maus untersuchen zu können, haben wir eine endothelspezifische IGF1-Rezeptor-Deletion(ecIGFRKO) durch Kreuzung von tie2cre- mit gefloxten IGF1-Rezeptor (IGF1-R) fl/fl-Mäusen erzeugt. Der Nachweis des endothelspezifischen Knock Outs (KO) wurde mittels Western Blot sowie quantitativer PCR an isolierten Endothelzellen erbracht. Mittels freiwilligem Laufradlaufen über 16 Wochen als Modell für Ausdauertraining wurde der Trainingseffekt auf die quergestreifte Muskulatur bei Mäusen untersucht. Laufstrecke und -geschwindigkeit wurde mittels Powerlab registriert. Kapillarisierung des M.gastrocnemius sowie der Faserdurchmesser wurden mittels Immunfluoreszenz und FITC-WGA Färbung analysiert und sowohl in trainierten als auch sedentären Tieren untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Western Blot Analysen zeigten eine deutliche Reduktion des IGF1-Rezeptors in verschiedenen Organen der KO-Tiere. Daten der quantitativen PCR zeigen, dass der IGF1-R in Endothelzellen des KO nicht mehr exprimiert wurde. Freiwilliges Laufradtraining über 16 Wochen führte im Wildtyp und im KO zu einer signifikanten Gewichtsabnahme (WT 35,0±1,9g->30,1±2,7g; p=0,02; KO 34,6±4,3g->30,7±2,8g; p=0,005). Bei gleicher mittlerer Höchstgeschwindigkeit legten KO Tiere eine geringe Strecke zurück (Woche 1: WT 4467,4±2086,8m; KO 3220,6±1814,2m; Woche 8: WT 4882,6±2302,6m; KO 3555,4±649,2m). Morphologisch zeigte sich eine Zunahme der Kapillaranzahl pro cm² in beiden Gruppen (WT 214,8±47,4->276,3±29,1; KO 221,7±10,1->262,3±25,4). Bei WT Tieren wurde eine signifikante Steigerung des Kapillar-zu-Muskelfaser-Verhältnisses nach Ausdauertraining festgestellt (WT 1,9±0,1->2,3±0,1; p=0,008). Dies ging einher mit einer Zunahme des mittleren Muskelfaserquerschnitts. Im Gegensatz dazu war der Faserquerschnitt bei KO-Tieren bereits basal erhöht und zeigte keinen weiteren Anstieg nach freiwilligem Laufradtraining (KO 2,1±0,1->2,3±0,1; p=1,0).

Unsere Daten zeigen, dass die endogene IGF1-Signaltransduktion keinen Einfluss auf die Kapillarneubildung bei Ausdauertraining hatte. Interessanterweise weisen unsere Ergebnisse aber auf einen parakrinen, IGF1-R vermittelten Effekt des Endothels auf die Muskelfaserdurchmesser hin.