@phdthesis{Seebeck2020,
  author    = {Seebeck, Nicole},
  title     = {Regulation of the organokines FGF21 and chemerin by diet},
  doi       = {10.25932/publishup-47114},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-471140},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {i, 132},
  year      = {2020},
  abstract  = {The hepatokine FGF21 and the adipokine chemerin have been implicated as metabolic regulators and mediators of inter-tissue crosstalk. While FGF21 is associated with beneficial metabolic effects and is currently being tested as an emerging therapeutic for obesity and diabetes, chemerin is linked to inflammation-mediated insulin resistance. However, dietary regulation of both organokines and their role in tissue interaction needs further investigation. The LEMBAS nutritional intervention study investigated the effects of two diets differing in their protein content in obese human subjects with non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). The study participants consumed hypocaloric diets containing either low (LP: 10 EN\%, n = 10) or high (HP: 30 EN\%, n = 9) dietary protein 3 weeks prior to bariatric surgery. Before and after the intervention the participants were anthropometrically assessed, blood samples were drawn, and hepatic fat content was determined by MRS. During bariatric surgery, paired subcutaneous and visceral adipose tissue biopsies as well as liver biopsies were collected. The aim of this thesis was to investigate circulating levels and tissue-specific regulation of (1) FGF21 and (2) chemerin in the LEMBAS cohort. The results were compared to data obtained in 92 metabolically healthy subjects with normal glucose tolerance and normal liver fat content. (1) Serum FGF21 concentrations were elevated in the obese subjects, and strongly associated with intrahepatic lipids (IHL). In accordance, FGF21 serum concentrations increased with severity of NAFLD as determined histologically in the liver biopsies. Though both diets were successful in reducing IHL, the effect was more pronounced in the HP group. FGF21 serum concentrations and mRNA expression were bi-directionally regulated by dietary protein, independent from metabolic improvements. In accordance, in the healthy study subjects, serum FGF21 concentrations dropped by more than 60\% in response to the HP diet. A short-term HP intervention confirmed the acute downregulation of FGF21 within 24 hours. Lastly, experiments in HepG2 cell cultures and primary murine hepatocytes identified nitrogen metabolites (NH4Cl and glutamine) to dose-dependently suppress FGF21 expression. (2) Circulating chemerin concentrations were considerably elevated in the obese versus lean study participants and differently associated with markers of obesity and NAFLD in the two cohorts. The adipokine decreased in response to the hypocaloric interventions while an unhealthy high-fat diet induced a rise in chemerin serum levels. In the lean subjects, mRNA expression of RARRES2, encoding chemerin, was strongly and positively correlated with expression of several cytokines, including MCP1, TNFα, and IL6, as well as markers of macrophage infiltration in the subcutaneous fat depot. However, RARRES2 was not associated with any cytokine assessed in the obese subjects and the data indicated an involvement of chemerin not only in the onset but also resolution of inflammation. Analyses of the tissue biopsies and experiments in human primary adipocytes point towards a role of chemerin in adipogenesis while discrepancies between the in vivo and in vitro data were detected. Taken together, the results of this thesis demonstrate that circulating FGF21 and chemerin levels are considerably elevated in obesity and responsive to dietary interventions. FGF21 was acutely and bi-directionally regulated by dietary protein in a hepatocyte-autonomous manner. Given that both, a lack in essential amino acids and excessive nitrogen intake, exert metabolic stress, FGF21 may serve as an endocrine signal for dietary protein balance. Lastly, the data revealed that chemerin is derailed in obesity and associated with obesity-related inflammation. However, future studies on chemerin should consider functional and regulatory differences between secreted and tissue-specific isoforms.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hass2023,
  author    = {Haß, Ulrike},
  title     = {Vergleich anti-inflammatorischer Ern{\"a}hrungsstrategien auf Inflammation und Muskelfunktion bei {\"a}lteren Erwachsenen},
  doi       = {10.25932/publishup-61197},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-611976},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VIII, 101, XV},
  year      = {2023},
  abstract  = {Mit dem Alter kann eine Zunahme leichtgradiger Entz{\"u}ndungsprozesse beobachtet werden, von denen angenommen wird, dass sie den typischen, altersbedingten Verlust an Muskelmasse, -kraft und -funktion „befeuern". Diese als Inflammaging bezeichneten Prozesse k{\"o}nnen auf ein komplexes Zusammenspiel aus einem dysfunktionalen (viszeralen) Fettgewebe, einer Dysbiose und damit einhergehender mikrobiellen Translokation und geringeren Abwehrf{\"a}higkeit sowie einer insgesamt zunehmenden Immunseneszenz zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. In Summa beg{\"u}nstigt ein pro-inflammatorisches Milieu metabolische St{\"o}rungen und chronische, altersassoziierte Erkrankungen, die das Entz{\"u}ndungsgeschehen aufrechterhalten oder vorantreiben. Neben einem essenziellen Bewegungsmangel tr{\"a}gt auch eine westlich gepr{\"a}gte, industrialisierte Ern{\"a}hrungsweise zum Entz{\"u}ndungsgeschehen und zur Entwicklung chronischer Erkrankungen bei. Daher liegt die Vermutung nahe, dem Entz{\"u}ndungsgeschehen mit ausreichend Bewegung und einer anti-inflammatorischen Ern{\"a}hrung entgegenzuwirken. In dieser Hinsicht werden insbesondere Omega-3-Fetts{\"a}uren (Omega-3) mit anti-inflammatorischen Eigenschaften verbunden. Obwohl ein Zusammenhang zwischen dem ern{\"a}hrungsbedingten Inflammationspotenzial bzw. der Zufuhr von Omega-3 und dem Inflammationsprofil bereits untersucht wurde, fehlen bislang Untersuchungen insbesondere bei {\"a}lteren Erwachsenen, die den Link zwischen dem Inflammationspotenzial der Ern{\"a}hrung und Sarkopenie-relevanten Muskelparametern herstellen. Aufgrund des Proteinmehrbedarfs zum Erhalt der funktionellen Muskulatur im Alter wurde bereits eine Vielzahl an Sport- und Ern{\"a}hrungsinterventionen durchgef{\"u}hrt, die eine Verbesserung des Muskelstatus mit Hilfe von strukturiertem Krafttraining und einer proteinreichen Ern{\"a}hrung zeigen. Es gibt zudem Hinweise, dass Omega-3 auch die Proteinsynthese verst{\"a}rken k{\"o}nnten. Unklar ist jedoch, inwiefern eine anti-inflammatorische Ern{\"a}hrung mit Fokus auf Omega-3 sowohl die Entz{\"u}ndungsprozesse als auch den Muskelproteinmetabolismus und die neuromuskul{\"a}re Funktionalit{\"a}t im Alter g{\"u}nstig unterst{\"u}tzen kann. Dies vor allem im Hinblick auf die Muskelleistung, die eng mit der Sturzneigung und der Autonomie im Alltag verkn{\"u}pft ist, aber in Interventionsstudien mit {\"a}lteren Erwachsenen bisher wenig Ber{\"u}cksichtigung erhielt. Dar{\"u}ber hinaus werden h{\"a}ufig progressive Trainingselemente genutzt, die nach Studienabschluss oftmals wenig Anschluss im Lebensalltag der Betroffenen finden und somit wenig nachhaltig sind. Ziel dieser Arbeit war demnach die Evaluierung einer proteinreichen und zus{\"a}tzlich mit Omega-3 supplementierten Ern{\"a}hrung in Kombination mit einem w{\"o}chentlichen Vibrationstraining und altersgem{\"a}ßen Bewegungsprogramm auf Inflammation und neuromuskul{\"a}re Funktion bei {\"a}lteren, selbst{\"a}ndig lebenden Erwachsenen. Hierzu wurden zun{\"a}chst m{\"o}gliche Zusammenh{\"a}nge zwischen dem ern{\"a}hrungsbedingten Inflammationspotenzial, ermittelt anhand des Dietary Inflammatory Index, und dem Muskelstatus sowie dem Inflammationsprofil im Alter eruiert. Dazu dienten die Ausgangswerte von {\"a}lteren, selbst{\"a}ndig lebenden Erwachsenen einer postprandialen Interventionsstudie (POST-Studie), die im Querschnitt analysiert wurden. Die Ergebnisse best{\"a}tigten, dass eine pro-inflammatorische Ern{\"a}hrung sich einerseits in einem st{\"a}rkeren Entz{\"u}ndungsgeschehen widerspiegelt und andererseits mit Sarkopenie-relevanten Parametern, wie einer geringeren Muskelmasse und Gehgeschwindigkeit, ung{\"u}nstig assoziiert ist. Dar{\"u}ber hinaus zeigten sich diese Zusammenh{\"a}nge auch in Bezug auf die Handgreifkraft bei den inaktiven, {\"a}lteren Erwachsenen der Studie. Anschließend wurde in einer explorativ ausgerichteten Pilot-Interventionsstudie (AIDA-Studie) in einem dreiarmigen Design untersucht, inwieweit sich eine Supplementierung mit Omega-3 unter Voraussetzung einer optimierten Proteinzufuhr und altersgem{\"a}ßen Sportintervention mit Vibrationstraining auf die neuromuskul{\"a}re Funktion und Inflammation bei selbst{\"a}ndig lebenden, {\"a}lteren Erwachsenen auswirkt. Nach acht Wochen Intervention zeigte sich, dass eine mit Omega-3 supplementierte, proteinreiche Ern{\"a}hrung die Muskelleistung insbesondere bei den {\"a}lteren M{\"a}nnern steigerte. W{\"a}hrend sich die Kontrollgruppe nach acht Wochen Sportintervention nicht verbesserte, best{\"a}tigte sich zus{\"a}tzlich eine Verbesserung der Beinkraft und der Testzeit beim Stuhl-Aufsteh-Test der {\"a}lteren Erwachsenen mit einer proteinreichen Ern{\"a}hrung in Kombination mit der Sportintervention. Dar{\"u}ber hinaus wurde deutlich, dass die zus{\"a}tzliche Omega-3-Supplementierung insbesondere bei den M{\"a}nnern eine Reduktion der pro-inflammatorischen Zytokine im Serum zur Folge hatte. Allerdings spiegelten sich diese Beobachtungen nicht auf Genexpressionsebene in mononukle{\"a}ren Immunzellen oder in der LPS-induzierten Sekretion der Zytokine und Chemokine in Vollblutzellkulturen wider. Dies erfordert weitere Untersuchungen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{LopesFernando2023,
  author    = {Lopes Fernando, Raquel Sofia},
  title     = {The impact of aging on proteolytic systems, transcriptome and metabolome of slow and fast muscle fiber types},
  doi       = {10.25932/publishup-60579},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XI, 125},
  year      = {2023},
  abstract  = {Aging is a complex process characterized by several factors, including loss of genetic and epigenetic information, accumulation of chronic oxidative stress, protein damage and aggregates and it is becoming an emergent drug target. Therefore, it is the utmost importance to study aging and agerelated diseases, to provide treatments to develop a healthy aging process. Skeletal muscle is one of the earliest tissues affected by age-related changes with progressive loss of muscle mass and function from 30 years old, effect known as sarcopenia. Several studies have shown the accumulation of protein aggregates in different animal models, as well as in humans, suggesting impaired proteostasis, a hallmark of aging, especially regarding degradation systems. Thus, different publications have explored the role of the main proteolytic systems in skeletal muscle from rodents and humans, like ubiquitin proteasomal system (UPS) and autophagy lysosomal system (ALS), however with contradictory results. Yet, most of the published studies are performed in muscles that comprise more than one fiber type, that means, muscles composed by slow and fast fibers. These fiber types, exhibit different metabolism and contraction speed; the slow fibers or type I display an oxidative metabolism, while fast fibers function towards a glycolytic metabolism ranging from fast oxidative to fast glycolytic fibers. To this extent, the aim of this thesis sought to understand on how aging impacts both fiber types not only regarding proteostasis but also at a metabolome and transcriptome network levels. Therefore, the first part of this thesis, presents the differences between slow oxidative (from Soleus muscle) and fast glycolytic fibers (Extensor digitorum longus, EDL) in terms of degradation systems and how they cope with oxidative stress during aging, while the second part explores the differences between young and old EDL muscle transcriptome and metabolome, unraveling molecular features. More specifically, the results from the present work show that slow oxidative muscle performs better at maintaining the function of UPS and ALS during aging than EDL muscle, which is clearly affected, accounting for the decline in the catalytic activity rates and accumulation of autophagy-related proteins. Strinkingly, transcriptome and metabolome analyses reveal that fast glycolytic muscle evidences significant downregulation of mitochondrial related processes and damaged mitochondria morphology during aging, despite of having a lower oxidative metabolism compared to oxidative fibers. Moreover, predictive analyses reveal a negative association between aged EDL gene signature and lifespan extending interventions such as caloric restriction (CR). Although, CR intervention does not alter the levels of mitochondrial markers in aged EDL muscle, it can reverse the higher mRNA levels of muscle damage markers. Together, the results from this thesis give new insights about how different metabolic muscle fibers cope with age-related changes and why fast glycolytic fibers are more susceptible to aging than slow oxidative fibers.},
  language  = {en}
}