Open Access

Juri Vogel

• Bewegung und sportliche Aktivität fördern die Gesundheit des Organismus und senken das Risiko chronischer Krankheiten. Sie bewirken dabei eine Vielzahl von physiologischen und biochemischen Veränderungen in der Skelettmuskulatur, insbesondere Muskelfasertyp-Transformation, Änderungen des Muskelmetabolismus und der Angiogenese. Unter basalen Bedingungen spielen reactive oxygen species (ROS) eine essentielle Rolle für die normale Muskelfunktion. Die Sport-induzierte Produktion von ROS erweist sich als wichtige physiologische Funktion für die Regulierung der Muskelkraft und der Anpassungsreaktion der Muskelfasern auf das Training. Eine der wichtigsten Quellen von ROS im kardiovaskulären System sowie in der Skelettmuskulatur ist die Familie der NADPH-Oxidasen (Nox). Im Unterschied zu anderen NADPHOxidasen ist Nox4 konstitutiv aktiv und produziert Wasserstoffperoxid (H2O2), welches in diversen zellulären Signalkaskaden involviert ist. Gleichzeitig gibt es zahlreiche Hinweise, dass Nox4 über die ROS-Produktion an Sport-induzierten Anpassungsprozessen in Skelettmuskeln beteiligt ist. Vor diesem Hintergrund wurde die Hypothese aufgestellt, dass Nox4 die Sport-induzierte Transformation von langsam- zu schnellkontrahierenden Muskelfasern, die Änderungen des Muskelstoffwechsels sowie die Sport-induzierte und die retinale Angiogenese beeinflusst. Die Untersuchung der Sportinduzierten Fasertyptransformation zeigte, dass die relative Zusammensetzung der Muskelfasern in Nox4-Knockout- und Wildtyp-Mäusen sehr ähnlich und somit von Nox4 unabhängig war. Obwohl das Training die Expression von PGC1α und GLUT4 sowie die AMPK-Aktivierung steigerte, hatte Nox4 nur eine geringe, nicht konstitutive Auswirkung auf den Muskelmetabolismus. Außerdem zeigte die vorliegende Studie, dass Nox4 die Sport-induzierte Angiogenese fördert. Nox4 führte zu einer erhöhten Stretch- und Hypoxie-induzierten Expression von VEGF in Myoblasten, die aus C2C12-Zellen und Satellitenzellen differenziert wurden. Als Folge des Nox4-Knockouts wurde nicht nur eine Reduktion der VEGF-Expression, sondern auch eine Steigerung der Expression von Angiopoietin 1 (Ang1) nachgewiesen, welches die Sport-induzierte Angiogenese hemmte. Das Fehlen von Nox4 schützte außerdem vor der retinalen Neoangiogenese und trug zu einer schnelleren Heilung nach der Oxygen-inducedretinopathy (OIR) bei, indem das Netzwerk neuer Gefäße mittels Ang1 stabilisiert wurde. Somit führt Nox4 zur Sport- und Hypoxie-induzierten Angiogenese durch einen Doppelmechanismus der Induktion und Aufrechterhaltung der VEGF Expression und der Hemmung von Ang1.