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Objective: A role for microRNAs is implicated in several biological and pathological processes. We investigated the effects of high-intensity interval training (HIIT) and moderate-intensity continuous training (MICT) on molecular markers of diabetic cardiomyopathy in rats.
Methods: Eighteen male Wistar rats (260 ± 10 g; aged 8 weeks) with streptozotocin (STZ)-induced type 1 diabetes mellitus (55 mg/kg, IP) were randomly allocated to three groups: control, MICT, and HIIT. The two different training protocols were performed 5 days each week for 5 weeks. Cardiac performance (end-systolic and end-diastolic dimensions, ejection fraction), the expression of miR-206, HSP60, and markers of apoptosis (cleaved PARP and cytochrome C) were determined at the end of the exercise interventions.
Results: Both exercise interventions (HIIT and MICT) decreased blood glucose levels and improved cardiac performance, with greater changes in the HIIT group (p < 0.001, η2: 0.909). While the expressions of miR-206 and apoptotic markers decreased in both training protocols (p < 0.001, η2: 0.967), HIIT caused greater reductions in apoptotic markers and produced a 20% greater reduction in miR-206 compared with the MICT protocol (p < 0.001). Furthermore, both training protocols enhanced the expression of HSP60 (p < 0.001, η2: 0.976), with a nearly 50% greater increase in the HIIT group compared with MICT.
Conclusions: Our results indicate that both exercise protocols, HIIT and MICT, have the potential to reduce diabetic cardiomyopathy by modifying the expression of miR-206 and its downstream targets of apoptosis. It seems however that HIIT is even more effective than MICT to modulate these molecular markers.
Im Rahmen des ersten Teils der vorliegenden Doktorarbeit konnten zwei nicht-essentielle (rps15, rpl36) und fünf essentielle (rps3, rps16, rpl22, rpl23, rpl32) im Plastom von Nicotiana tabacum kodierte Proteine des plastidären Ribosoms bezüglich ihrer Essentialität charakterisiert werden. Diese Gene wurden durch gezielte Knockout-Experimente inaktiviert und die resultierenden Effekte untersucht. Die Ergebnisse lassen einen Rückschluss auf die Lokalisation der Gene der insgesamt sieben untersuchten ribosomalen Proteine zu, die im Plastom mehrerer parasitischer, Plastiden-besitzender Spezies nicht mehr nachweisbar sind. Im Fall von rps15 könnte tatsächlich ein Verlust des Genes stattgefunden haben, im Fall der restlichen Gene ist eher mit einem Transfer in den Nukleus zu rechnen (rpl36 ausgenommen). Dies würde bedeuten, dass die Geschwindigkeit der erfolgreichen Etablierung eines Gentransfers in vielen parasitischen Spezies gegenüber grünen Pflanzen stark erhöht ist. Alle in E. coli nicht-essentiellen Proteine mit Homologen in Plastiden (rps15, rpl33, rpl36) sind auch dort, trotz ~1,5 Milliarden Jahren getrennter Evolution, nicht essentiell. Dieses Ergebnis bestätigt den schon früher festgestellten hohen Konservierungsgrad der bakteriellen und plastidären Translationsmaschinerien. Die Phänotypen der KO-Pflanzen der nicht-essentiellen Gene (rps15, rpl36) weisen auf eine interessante Rolle von S15 während der Ribosomenassemblierung hin und im Fall von L36 auf eine wichtige funktionelle Rolle im Plastiden-Ribosomen sowie auf eine Involvierung der Plastidentranslation in der Generierung eines retrograden Signals, welches die Blattform zu beeinflussen im Stande ist. Des Weiteren konnte eine Verbindung der Translationsaktivität mit der Ausbildung von Seitentrieben hergestellt werden, die vermutlich auf veränderte Auxinsynthese im Chloroplast zurückzuführen ist. Aus dem Folgeprojekt, bei dem Doppel-KO-Pflanzen nicht-essentieller ribosomaler Proteine erzeugt wurden, lässt sich auf eine relativ große Plastizität der Architektur von Plastidenribosomen schließen. Im zweiten Teil der Arbeit konnte erfolgreich ein Hochdurchsatz-Screeningsystem zur semiquantitativen Analyse von 192 verschiedenen miRNAs aus Chlamydomonas reinhardtii etabliert werden. Es gelang durch die Untersuchung von 23 verschiedenen Wachstums- und Stressbedingungen sowie Entwicklungsstadien mehrere miRNAs zu identifizieren, die eine differenzielle Expression zeigen sowie unter allen untersuchten Bedingungen konstant bleibende miRNAs nachzuweisen. Dadurch konnten mehrere vielversprechende Kandidaten-miRNAs ausgemacht werden, die nun eingehender untersucht werden können.