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Zellul?re und molekulare Muskelforschung

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Projekte

Uns interessieren die zellul?ren und molekularen Interaktionen der Skelettmuskulatur mit den anderen Organen des menschlichen K?rpers, insbesondere mit dem Gehirn, der Leber, der Lunge und dem Fettgewebe. Im Rahmen umwelt- und krankheitsbedingter Anpassungen m?chten wir vor allem die Plastizit?t hinsichtlich der nervalen Innervation und Blutversorgung der Skelettmuskulatur untersuchen. Darüber hinaus wird die Regeneration des Skelettmuskelgewebes von Myoblasten initiiert, die sich unter der Basalmembran befinden und Stammzellcharakter haben, die sogenannten Satellitenzellen. Wir erforschen unter anderem den Einfluss der vegetativen Innervation und humoraler Faktoren auf die Anpassungs- und Umbauprozesse des Skelettmuskelgewebes, das Differenzierungsverhalten von Satellitenzellen sowie die Erhaltung der Stammzellcharakteristika unter (patho-)physiologischen Bedingungen. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitsgruppe befasst sich mit der makroskopischen Untersuchung von Muskelgruppen. Ver?nderungen in der Biomechanik des Skeletts, zum Beispiel nach Knochenbrüchen, beeinflussen unter anderem die funktionelle Anatomie und den Wirkungsgrad des Bewegungsapparats. Durch die Verwendung von 3D-Modellierungen und -Simulationen m?chten wir detaillierte Studien über die Wechselwirkungen zwischen Muskeln und Knochen sowie Bewegungsprozesse mit funktionell wirksamen Teilk?rpern durchführen, um pathophysiologische Ver?nderungen besser zu verstehen. Ziel ist es, dass auf dieser Grundlage pr?- und postoperative Behandlungen individueller gestaltet und optimiert werden k?nnen.

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Metabolisches Syndrom

Mangelnde k?rperliche Aktivit?t, gepaart mit einer hochkalorischen Energiezufuhr führen mittel- bis langfristig zu krankhaftem ?bergewicht (Adipositas). Hierdurch wird die Entstehung von Stoffwechselst?rungen wie Diabetes Typ 2 stark begünstigt. Darüber hinaus k?nnen unbehandelte Autoimmunerkrankungen wie Diabetes Typ 1 ebenfalls zu dauerhaften Stoffwechselst?rungen führen. Neben der Leber und dem Fettgewebe ist der Skelettmuskel eines der bedeutendsten Stoffwechselorgane des K?rpers. Daher ist die Erforschung der mittel- und langfristigen Folgen von Stoffwechselst?rungen auf die regenerative und funktionelle Kapazit?t der Skelettmuskulatur und ihrer Stammzellen aus unserer Sicht von gro?er Bedeutung. Wir analysieren degenerative und adaptive Prozesse in prim?ren Satellitenzellkulturen. Neben vertiefenden in vitro Untersuchungen werden Muskelgewebeproben im erhaltenen histologischen Zusammenhang mittels Immunhistochemie analysiert. Die gewonnenen Erkenntnisse über die Auswirkungen metabolischer Dysfunktionen auf die regenerative Kapazit?t der Skelettmuskulatur sollen Einsicht in zellul?re Anpassungs- und Alterungsprozesse geben und neue Behandlungsm?glichkeiten für systemische Stoffwechselerkrankungen, ausgehend von metabolisch aktiven Organen wie der Skelettmuskulatur, aufzeigen.

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Vaskularisierung und Plastizit?t

Etwa 40% des K?rpergewichts entfallen auf die Skelettmuskulatur. Dank einer effizienten Durchblutung kann die Skelettmuskulatur als ein wirkungsvolles Stoffwechselorgan fungieren. Im Verlauf verschiedener Stoffwechselerkrankungen, Muskelverletzungen und zellul?ren Alterungsprozessen der Myozyten kommt es zu Ver?nderungen der Hom?ostase und zu Re- und Degenerationsprozessen innerhalb der Skelettmuskulatur. Daher m?chten wir plastische Ver?nderungen versorgender Blutgef??e und peripherer Nerven vor dem Hintergrund verschiedener Erkrankungen histologisch genauer untersuchen. Ein vertieftes Verst?ndnis der intramuskul?ren und interstrukturellen Zellver?nderungen im (patho-)physiologischen Kontext erm?glicht eine genauere Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen zentralem Nervensystem, humoralen Faktoren, physiologischer Aktivit?t und dem Skelettmuskelgewebe.

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Funktionelle Anatomie und Biomechanik von Muskelgruppen

Der Bewegungsapparat besteht aus einem kn?chernen Teil mit gelenkigen Verbindungen sowie aus Band- und Muskelstrukturen. Die funktionelle Wirksamkeit von Muskelgruppen wird durch definierte Zugrichtungen mittels Kraftvektoren beschrieben und durch Parameter wie Muskelvolumen, Maximalkraft und Fiederungswinkel beeinflusst. Eine Instabilit?t im kn?chernen Gerüst ver?ndert ma?geblich die Hebelwirkung und Zugrichtung von Muskelgruppen, da diese im Ursprung und Ansatz sehnig mit den Knochen verbunden sind. Ursache und Folge von dysfunktionaler Biomechanik sind sowohl pr?- als auch postoperativ im Behandlungsansatz der muskuloskelettalen Chirurgie von zentraler Bedeutung. Ein Schwerpunkt in diesem Themenbereich unserer Forschungsgruppe liegt auf der Modellierung und Simulation eines zuverl?ssigen Teilk?rpermodells des Thorax unter Berücksichtigung funktionell relevanter Muskelgruppen, bandhafter Strukturen und Organe wie der Lunge. Durch den Einsatz physikalischer und mathematischer Methoden sollen mechanische Interaktionen sowie Bewegungsfreiheitsgrade und Kraftvektoren einzelner Strukturen detailliert erforscht und in einem ganzheitlichen Modellansatz integriert werden. Ziel des Projekts ist unter anderem die Optimierung der pr?operativen Planung bei Rippenfrakturen, ein individualisierter Behandlungsansatz für multiple Frakturen und eine verbesserte Bewertung von Risikofaktoren.

Kooperationen

Universit?tsklinikum Augsburg: Bruno M?rkl, Stephan Raab

Universit?t Augsburg: Kerstin Stemmer, Christian Wei?enfels, Stefania Petra

Universit?t Stuttgart: Maria Hammer

Forschungsf?rderung

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Intramurale Forschungsf?rderung

" Meta S3 - Auswirkungen metabolischer Erkrankungen auf das Seneszenzverhalten von Satellitenzellen der Skelettmuskulatur" - F?rderung 2023 und 2024

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Weitere

Corona-Landesf?rderung des Landes Bayern: "Damadys - Auswirkungen metabolischer Erkrankungen auf das Seneszenzverhalten von Satellitenzellen der Skelettmuskulatur" - F?rderung 2023

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Publikationen Dr. Laura Steingruber/ehem. Rihani

2023 | 2021 | 2020

2023

Steingruber Laura, Krabichler Florian, Franzmeier Sophie, Wu Wei, Schlegel Jürgen, Koch Marco. ALDH1A1 and ALDH1A3 paralogues of aldehyde dehydrogenase 1 control myogenic differentiation of skeletal muscle satellite cells by retinoic acid-dependent and -independent mechanisms. Cell and Tissue Research 2023;394:515-528. https://doi.org/10.1007/s00441-023-03838-7
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2021

Rihani Laura, Liesche-Starnecker Friederike, Schlegel Jürgen. Human skeletal muscle satellite cells co-express aldehyde dehydrogenase isoforms Aldh1A1 and Aldh1A3. Journal of Cytology & Histology 2021;12(4):568.
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2020

Rosenstiel Charlotte von, Wiestler Benedikt, Haller Bernhard, Schmidt-Graf Friederike, Gempt Jens, Bettstetter Marcus, Rihani Laura, Wu Wei, Meyer Bernhard, Schlegel Jürgen, Liesche-Starnecker Friederike. Correlation of the quantitative level of MGMT promoter methylation and overall survival in primary diagnosed glioblastomas using the quantitative MethyQESD method. Journal of Clinical Pathology 2020;73(2):112-115. https://doi.org/10.1136/jclinpath-2019-206104
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