This thesis examines the influence of inter-generational, early life and behavioural factors on adiposity in young adulthood. The work is based on 951 families who participated in the Barry Caerphilly Growth Study between 1972-9. Children in the study were followed-up at age 25-26 and invited to attend a clinic where anthropometric measurements were taken and details collected of current lifestyle. Their middle aged parents were followed-up for this research project; all parents were sent a health and lifestyle questionnaire and a sub-sample measured clinically. Parent and offspring variables were assessed in multivariable models to determine factors associated with body mass index (BMI) and waist circumference in young adulthood. Offspring variables included childhood adiposity from birth to age 5 and behaviours and social class at follow-up; parental variables included maternal BMI during pregnancy and parental adiposity in middle age. BMI at age 5 predicted later BMI, though the strength of the association was reduced after controlling for social class and parental BMI. An inverse relationship between age at puberty and later adiposity was explained by BMI at age 5. Size at birth was not significantly associated with later BMI, but children who were smaller at birth had a higher waist circumference at age 25-26. The BMI of both parents predicted their offspring's BMI in adulthood. Parental adiposity had little influence on offspring fat distribution. Few significant associations were found with parental or offspring behaviours. One exception was parental dietary restraint score; higher restraint was associated with lower BMI and waist circumference in females but not males. Thus, higher BMI around age 5 or higher parental BMI at any age, may identify individuals at risk of raised BMI in young adulthood. Size at birth may influence later fat distribution. Shared family attitudes to weight control may also be important in the development of adiposity.

Problemstellung: Die Tiergesundheit hat sich bei Milchkühen in den letzten Jahren weltweit negativ entwickelt. Wichtigster Ausdruck dafür ist die auf ca. 2,4 Jahre verkürzte Nutzungsdauer. Dabei spielt das Fettmobilisationssyndrom eine dominante Rolle. Das Fettgewebe ist nicht nur als reiner Energiespeicher, sondern als endokrines stoffwechselaktives Organ anzusehen. Untersuchungen an Menschen und Mäusen haben gezeigt, dass das Fettgewebe in Abhängigkeit von seiner Lokalisation im Körper unterschiedlich auf metabolische und hormonelle Stimuli reagiert. Es gibt Hinweise, dass auch für das Rind ähnliche Differenzen angenommen werden können. Zielstellung: Um die Eigenschaften des bovinen Fettgewebes und seine Rolle im Energiestoffwechsel besser charakterisieren zu können, war das Ziel der vorliegenden Untersuchung, die mRNA-Expressionen ausgewählter für den Fettstoffwechsel relevante Gene im bovinen Fettgewebe an verschiedenen Lokalisationen grundlegend in gesunden Rindern zu untersuchen. Material und Methoden: Die Probenentnahme erfolgte an 12 gesunden Schlachtkühen direkt nach der Tötung, die aufgrund Schwermelkbarkeit oder Unfruchtbarkeit geschlachtet wurden. Das Fettgewebe wurde aus dem Omentum majus, dem Depotfett der Niere, im kaudalen Beckendrittel (retroperitoneales Fett), dem Hüftbereich (subkutanes Fett) und dem Fett an der Herzbasis entnommen. Die Proben wurden in Flüssigstickstoff tiefgefroren, auf Trockeneis transportiert und bis zur Untersuchung bei -70°C gelagert. Die mRNA-Expression für die verschiedenen Gene (Hormonsensitive Lipase (HSL), Lipoproteinlipase (LPL), Fettsäuresynthase (FASN), Leptin, Adiponektin, Retinolbindungsprotein 4 (RBP4), Tumornekrosefaktor  (TNF) und Interleukin 6 (IL-6), Fettsäurebindungsproteine (FABP3, 4 und 5) und Glukosetransporter 4 (GLUT4)) , wurden mit einer quantitativen real time (RT)-PCR gemessen. Ergebnisse: Die mRNA-Expressionen der verschiedenen oben genannten Gene, ausgenommen IL-6 und FABP3, sind im bovinen Fettgewebe nachweisbar. Die mRNA-Expressionen unterschieden sich in den einzelnen Fettdepots nicht signifikant. Ausnahme hierbei bildete RBP4, dessen mRNA im pericardialen Fett signifikant höher exprimiert war als im subkutanen und omentalen Depot. Die mRNA-Expression des subkutanen, omentalen, perirenalen und pericardialen Fettdepots korrelierten signifikant positive untereinander. Schlussfolgerung: Die mRNA-Expressionen der in den Fettstoffwechsel involvierten und untersuchten Gene gesunder Rinder waren nachweisbar, unterschieden sich jedoch nicht signifikant von einander mit Ausnahme der RBP4 mRNA. Die positiven signifikanten Korrelationen zwischen dem subkutanen, omentalen, perirenalen und pericardialen Fettlokalisationen und gleichmäßigen Expressionen innerhalb der Gewebe deuten auf eine einheitliche Fettmetabolismus des gesamten Körpers. Verglichen mit Ergebnissen der Humanmedizin sind nur wenige Übereinstimmungen (HSL, LPL, GLUT4,TNF) zu eruieren. Weitere Studien mit gesunden Tieren im Vergleich zu erkrankten Rindern müssen klären, ob eine mögliche Verschiebung der mRNA-Konzentrationen auf das Fettmobilisationssyndrom hinweisen. / Purpose: Over the last years, the situation of animal health concerning dairy cows has developed worldwide in an adverse way. Most important indicator is the shortened useful life of approx. 2.4 years. The fat mobilization syndrome plays a dominant role in this process. Apparently, fatty tissue does not only serve as a mere energy reservoir, but also as an endocrin organ with metabolic activity. Researches on humans and mice have shown fatty tissue to react on metabolic and hormonal stimuli in different ways, depending on its body localization. There are dues to anticipate, similar differences in cattle. Objectives: In order to better characterize the attributes of bovine fatty tissue and its purpose in metabolism, the present study aims examine basically the expression of mRNA in selected genes which are important for lipid metabolism in bovine fatty tissue of different localizations in healthy cattle. Methods and material: Samples where taken from twelve carcasses of healthy dairy cows slaughtered for reason of difficult milking or infertility directly after killing. Fatty tissue was taken from omentum major, kidney capsula, caudal pelvis area (retroperiteonal fat), hip area (subcutaneous fat), and cardiac base. It was instantly quick-freezed in liquid nitrogen, put on dry ice while transporting, and stored at -70°C until analysis. The expression of mRNA of different genes (hormone-sensitive lipase (HSL), lipoproteine lipase (LPL), fatty acid synthase (FASN), fatty acid binding proteine (FABP3,4 and 5), retinol binding proteine 4 (RBP4), adiponectine, glucose transporter 4 (GLUT4), leptin, interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor a (TNFα) was measured by means of a quantitative real-time (RT)-PCR. Results: The mRNA-expressions of all these different genes except IL-6 and FABP3 were detected in bovine fatty tissue. The differences of mRNA-expression between sample localization were not statistically significant. RBP4 was excepted, which mRNA showed a significantly higher expression in pericardial fat than in subcutaneous and omental fat, respectively. The correlation between mRNA-expressions of subcutaneous, omental, pericardial and perirenal fat was significant. Conclusions: The mRNA-expression of examined genes being involved in fatty tissue metabolism, were detected in healthy cattle, but were not significantly different, except RBP4. Significantly positive correlations between subcutaneous, omental, perirenal and pericardial localization and consistent expression indicate an integrative metabolism of the whole body. Compared to results of the human medicine only few analogies (HSL, LPL, GLUT4, TNF) were found. Further studies comparing healthy and diseased cattle will have to prove, if possible displacements of the mRNA-level can indicate the fat mobilization syndrome being present.

Problemstellung: Die Tiergesundheit hat sich bei Milchkühen in den letzten Jahren weltweit negativ entwickelt. Wichtigster Ausdruck dafür ist die auf ca. 2,4 Jahre verkürzte Nutzungsdauer. Dabei spielt das Fettmobilisationssyndrom eine dominante Rolle. Das Fettgewebe ist nicht nur als reiner Energiespeicher, sondern als endokrines stoffwechselaktives Organ anzusehen. Untersuchungen an Menschen und Mäusen haben gezeigt, dass das Fettgewebe in Abhängigkeit von seiner Lokalisation im Körper unterschiedlich auf metabolische und hormonelle Stimuli reagiert. Es gibt Hinweise, dass auch für das Rind ähnliche Differenzen angenommen werden können. Zielstellung: Um die Eigenschaften des bovinen Fettgewebes und seine Rolle im Energiestoffwechsel besser charakterisieren zu können, war das Ziel der vorliegenden Untersuchung, die mRNA-Expressionen ausgewählter für den Fettstoffwechsel relevante Gene im bovinen Fettgewebe an verschiedenen Lokalisationen grundlegend in gesunden Rindern zu untersuchen. Material und Methoden: Die Probenentnahme erfolgte an 12 gesunden Schlachtkühen direkt nach der Tötung, die aufgrund Schwermelkbarkeit oder Unfruchtbarkeit geschlachtet wurden. Das Fettgewebe wurde aus dem Omentum majus, dem Depotfett der Niere, im kaudalen Beckendrittel (retroperitoneales Fett), dem Hüftbereich (subkutanes Fett) und dem Fett an der Herzbasis entnommen. Die Proben wurden in Flüssigstickstoff tiefgefroren, auf Trockeneis transportiert und bis zur Untersuchung bei -70°C gelagert. Die mRNA-Expression für die verschiedenen Gene (Hormonsensitive Lipase (HSL), Lipoproteinlipase (LPL), Fettsäuresynthase (FASN), Leptin, Adiponektin, Retinolbindungsprotein 4 (RBP4), Tumornekrosefaktor  (TNF) und Interleukin 6 (IL-6), Fettsäurebindungsproteine (FABP3, 4 und 5) und Glukosetransporter 4 (GLUT4)) , wurden mit einer quantitativen real time (RT)-PCR gemessen. Ergebnisse: Die mRNA-Expressionen der verschiedenen oben genannten Gene, ausgenommen IL-6 und FABP3, sind im bovinen Fettgewebe nachweisbar. Die mRNA-Expressionen unterschieden sich in den einzelnen Fettdepots nicht signifikant. Ausnahme hierbei bildete RBP4, dessen mRNA im pericardialen Fett signifikant höher exprimiert war als im subkutanen und omentalen Depot. Die mRNA-Expression des subkutanen, omentalen, perirenalen und pericardialen Fettdepots korrelierten signifikant positive untereinander. Schlussfolgerung: Die mRNA-Expressionen der in den Fettstoffwechsel involvierten und untersuchten Gene gesunder Rinder waren nachweisbar, unterschieden sich jedoch nicht signifikant von einander mit Ausnahme der RBP4 mRNA. Die positiven signifikanten Korrelationen zwischen dem subkutanen, omentalen, perirenalen und pericardialen Fettlokalisationen und gleichmäßigen Expressionen innerhalb der Gewebe deuten auf eine einheitliche Fettmetabolismus des gesamten Körpers. Verglichen mit Ergebnissen der Humanmedizin sind nur wenige Übereinstimmungen (HSL, LPL, GLUT4,TNF) zu eruieren. Weitere Studien mit gesunden Tieren im Vergleich zu erkrankten Rindern müssen klären, ob eine mögliche Verschiebung der mRNA-Konzentrationen auf das Fettmobilisationssyndrom hinweisen. / Purpose: Over the last years, the situation of animal health concerning dairy cows has developed worldwide in an adverse way. Most important indicator is the shortened useful life of approx. 2.4 years. The fat mobilization syndrome plays a dominant role in this process. Apparently, fatty tissue does not only serve as a mere energy reservoir, but also as an endocrin organ with metabolic activity. Researches on humans and mice have shown fatty tissue to react on metabolic and hormonal stimuli in different ways, depending on its body localization. There are dues to anticipate, similar differences in cattle. Objectives: In order to better characterize the attributes of bovine fatty tissue and its purpose in metabolism, the present study aims examine basically the expression of mRNA in selected genes which are important for lipid metabolism in bovine fatty tissue of different localizations in healthy cattle. Methods and material: Samples where taken from twelve carcasses of healthy dairy cows slaughtered for reason of difficult milking or infertility directly after killing. Fatty tissue was taken from omentum major, kidney capsula, caudal pelvis area (retroperiteonal fat), hip area (subcutaneous fat), and cardiac base. It was instantly quick-freezed in liquid nitrogen, put on dry ice while transporting, and stored at -70°C until analysis. The expression of mRNA of different genes (hormone-sensitive lipase (HSL), lipoproteine lipase (LPL), fatty acid synthase (FASN), fatty acid binding proteine (FABP3,4 and 5), retinol binding proteine 4 (RBP4), adiponectine, glucose transporter 4 (GLUT4), leptin, interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor a (TNFα) was measured by means of a quantitative real-time (RT)-PCR. Results: The mRNA-expressions of all these different genes except IL-6 and FABP3 were detected in bovine fatty tissue. The differences of mRNA-expression between sample localization were not statistically significant. RBP4 was excepted, which mRNA showed a significantly higher expression in pericardial fat than in subcutaneous and omental fat, respectively. The correlation between mRNA-expressions of subcutaneous, omental, pericardial and perirenal fat was significant. Conclusions: The mRNA-expression of examined genes being involved in fatty tissue metabolism, were detected in healthy cattle, but were not significantly different, except RBP4. Significantly positive correlations between subcutaneous, omental, perirenal and pericardial localization and consistent expression indicate an integrative metabolism of the whole body. Compared to results of the human medicine only few analogies (HSL, LPL, GLUT4, TNF) were found. Further studies comparing healthy and diseased cattle will have to prove, if possible displacements of the mRNA-level can indicate the fat mobilization syndrome being present.

Um dos principais fatores da qualidade de vida está relacionado a uma alimentação saudável. Uma alimentação saudável deve ser composta de uma série de nutrientes que sejam essenciais para o crescimento e para a manutenção dos tecidos e órgãos. Assim, este trabalho tem por objetivo avaliar a presença de gordura intramuscular empregando-se a termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTA). Os testes preliminares por TG e DTA foram realizados em músculos de coelho, porco, frango, peixe e boi e suas respectivas gorduras. Realizaram-se experimentos com ratas, submetidas a uma dieta enriquecida com 20% de gorduras (grupo experimental) e dieta com 3,85% de gordura (grupo controle) e verificou-se por análises clínicas do sangue (grupo experimental: colesterol 77,75 \'+ OU -\' 5,90 e triglicérides 110,25 \'+ OU -\' 29,95 e grupo controle: 69,43 \'+ OU -\' 10,40 e triglicérides 103,71 \'+ OU -\' 54,96), poder calorífico do músculo quadríceps (grupo experimental 5615,2 \'+ OU -\' 576,60 e grupo controle 5367 \'+ OU -\' 190,15) e análise térmica diferencial que não houve alterações devido à dieta experimental. Na terceira etapa deste trabalho, utilizaram-se amostras de músculo de boi vastus medialis e gordura bovina pura do músculo (vastus medialis) empregando-se testes termogravimétricos. Na quarta etapa, compararam-se músculos de boi, porco e frango. A termogravimetria (TG) permitiu diferenciar e quantificar as regiões de perda de água, decomposição de colágeno e decomposição da gordura em músculos. Os eventos de perda de água, degradação do colágeno e decomposição da gordura apresentaram-se entre 26 e 200 ºC, 200 e 390 ºC e 400 e 480 ºC respectivamente. Conclui-se que os diferentes tipos de músculos apresentaram comportamento térmico semelhantes, porém, por esta metodologia não foi possível observar a gordura intramuscular. / One of the key factors associated to life quality is related to healthy alimentation. Well balanced and healthy nourishment should be made up of a series of nutrients essential to growth and sustenance of tissues and organs. Thus, the objective of the present work is to assess the presence of intramuscular fat by means of Thermogravimetry (TG) and Differential Thermal Analysis (DTA). The preliminary tests by TG and DTA were performed in the muscles of rabbits, pigs, chickens, fish and cows and their respective fat contents. Experiments were carried out on rats subjected to a diet enriched with 20% fat (experimental group) and a diet with 3,85% fat (control group) and was verified by clinical blood analyses (experimental group: cholesterol 77,75 \'+ OU -\' 5,90 and triglyceride 110,25 \'+ OU -\' 29,95 and the control group: cholesterol 69,43 \'+ OU -\' 10,40 and triglyceride 103,71 \'+ OU -\' 54,96) the calorific value of quadriceps muscles (5615,2 \'+ OU -\' 576,60 for experimental group and 5367 \'+ OU -\' 190,15 for control group) and by differential thermal analysis that there was no alterations due to the experimental diet. The third phase of this study used samples of cow muscle vastus medialis and pure bovine fat from the muscle (vastus medialis) applying thermogravimetric tests. The fourth phase compared cow, pig and chicken muscles. Thermogravimetry (TG) enabled to differentiate and quantify the regions of water loss, collagen decomposition and fat decomposition in muscles. The events of water loss, collagen degradation and fat decomposition are at 26 and 200 ºC, 200 and 390 ºC and at 400 and 480 ºC, respectively. It was concluded that the different types of muscles presented similar thermal behavior; therefore, by this methodology it was not possible to observe intramuscular fat.

Um dos principais fatores da qualidade de vida está relacionado a uma alimentação saudável. Uma alimentação saudável deve ser composta de uma série de nutrientes que sejam essenciais para o crescimento e para a manutenção dos tecidos e órgãos. Assim, este trabalho tem por objetivo avaliar a presença de gordura intramuscular empregando-se a termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTA). Os testes preliminares por TG e DTA foram realizados em músculos de coelho, porco, frango, peixe e boi e suas respectivas gorduras. Realizaram-se experimentos com ratas, submetidas a uma dieta enriquecida com 20% de gorduras (grupo experimental) e dieta com 3,85% de gordura (grupo controle) e verificou-se por análises clínicas do sangue (grupo experimental: colesterol 77,75 \'+ OU -\' 5,90 e triglicérides 110,25 \'+ OU -\' 29,95 e grupo controle: 69,43 \'+ OU -\' 10,40 e triglicérides 103,71 \'+ OU -\' 54,96), poder calorífico do músculo quadríceps (grupo experimental 5615,2 \'+ OU -\' 576,60 e grupo controle 5367 \'+ OU -\' 190,15) e análise térmica diferencial que não houve alterações devido à dieta experimental. Na terceira etapa deste trabalho, utilizaram-se amostras de músculo de boi vastus medialis e gordura bovina pura do músculo (vastus medialis) empregando-se testes termogravimétricos. Na quarta etapa, compararam-se músculos de boi, porco e frango. A termogravimetria (TG) permitiu diferenciar e quantificar as regiões de perda de água, decomposição de colágeno e decomposição da gordura em músculos. Os eventos de perda de água, degradação do colágeno e decomposição da gordura apresentaram-se entre 26 e 200 ºC, 200 e 390 ºC e 400 e 480 ºC respectivamente. Conclui-se que os diferentes tipos de músculos apresentaram comportamento térmico semelhantes, porém, por esta metodologia não foi possível observar a gordura intramuscular. / One of the key factors associated to life quality is related to healthy alimentation. Well balanced and healthy nourishment should be made up of a series of nutrients essential to growth and sustenance of tissues and organs. Thus, the objective of the present work is to assess the presence of intramuscular fat by means of Thermogravimetry (TG) and Differential Thermal Analysis (DTA). The preliminary tests by TG and DTA were performed in the muscles of rabbits, pigs, chickens, fish and cows and their respective fat contents. Experiments were carried out on rats subjected to a diet enriched with 20% fat (experimental group) and a diet with 3,85% fat (control group) and was verified by clinical blood analyses (experimental group: cholesterol 77,75 \'+ OU -\' 5,90 and triglyceride 110,25 \'+ OU -\' 29,95 and the control group: cholesterol 69,43 \'+ OU -\' 10,40 and triglyceride 103,71 \'+ OU -\' 54,96) the calorific value of quadriceps muscles (5615,2 \'+ OU -\' 576,60 for experimental group and 5367 \'+ OU -\' 190,15 for control group) and by differential thermal analysis that there was no alterations due to the experimental diet. The third phase of this study used samples of cow muscle vastus medialis and pure bovine fat from the muscle (vastus medialis) applying thermogravimetric tests. The fourth phase compared cow, pig and chicken muscles. Thermogravimetry (TG) enabled to differentiate and quantify the regions of water loss, collagen decomposition and fat decomposition in muscles. The events of water loss, collagen degradation and fat decomposition are at 26 and 200 ºC, 200 and 390 ºC and at 400 and 480 ºC, respectively. It was concluded that the different types of muscles presented similar thermal behavior; therefore, by this methodology it was not possible to observe intramuscular fat.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der mechanischen Untersuchung des menschlichen Fersenfettpolsters (FP) in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht. Das menschliche FP stellt evolutionsgeschichtlich eine Anpassung an den aufrechten Gang dar. Durch Aufrichtung des Oberkörpers im Zweibeingang kam es zur Ganglinienverlängerung in Richtung Ferse und folglich zu einer Mehrbelastung des Rückfußes. Sie prägten die Funktion des FP, die Kräfte beim Aufsetzen der Ferse zu reduzieren. Das FP, das ein spezielles Unterhautfettgewebe ist und sich aus straffem und lockerem Bindegewebe zusammensetzt, kann die Kräfte durch Verteilen und Absorbieren vermindern. Bekannt ist, dass sich das mechanische Verhalten der Haut zwischen Mann und Frau unterscheidet. Da das FP ein Bestandteil der Haut ist, stellt sich als ein Schwerpunkt dieser Arbeit die Frage: Unterscheidet sich das FP mechanisch zwischen Mann und Frau? Aus naturwissenschaftlicher Sicht ist Altern ein natürlicher Mechanismus, der die Lebenskraft des Organismus durch Zellalterung und –tod reduziert. Aus evolutionärer Sicht wurde zugelassen, dass sich bestimmte Zellen bzw. Gewebe, welche hohen endogenen und exogenen Faktoren ausgesetzt sind, vollständig aber begrenzt regenerieren dürfen. Es wird als primäres Altern gekennzeichnet. Das primäre Altern kann positiv oder negativ durch äußere Einwirkungen auf den Organismus („Sekundäres Altern“) beeinflusst werden. Bindegewebe, welches hohen exogenen Faktoren ausgesetzt ist, sind insbesondere Schnittstellen zwischen „Biologischem System“ und „Umwelt“ (z.B. beim Menschen das Gewebe der Hautinnenfläche oder der Fußsohle). Es wird erwartet, dass das FP dem Alterungsprozess stark unterworfen ist, da es alltäglich mechanisch beansprucht wird. Folglich kann es zu einem mechanischen Funktionsverlust des FP kommen, das sich negativ auf die Belastbarkeit des Rückfußes auswirken kann. Die Entwicklung von altersbedingten Verschleißerkrankungen kann nicht ausgeschlossen werden. Als ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit stellt sich die Frage: Unterscheidet sich das FP mechanisch zwischen Jung und Alt? Es gibt hinsichtlich der Thematik dieser Dissertation wenige Untersuchungen. Die Autoren kommen zum Teil zu unterschiedlichen Ergebnissen und Schlussfolgerungen, dass möglicherweise auf die unterschiedlich verwendete Methodik zurückzuführen ist. Die Vor- und Nachteile der bisher durchgeführten Experimente machen es schwierig, Stellungnahme zu beziehen, welche der Tests die zuverlässigsten Ergebnisse liefern. Seit den letzten 10-15 Jahren wurde immer häufiger Ultraschall als zusätzliche Informationsquelle in mechanischen Messplätzen integriert, um innere Kenndaten zum mechanischen Verhalten des FP abzuleiten. Allerdings waren die quasi-statischen Messungen und die geringen Kontaktkräfte der limitierende Faktor um das mechanische Verhalten valide zu charakterisieren. Mit einem eigens entwickelten Messplatz sollte dieser methodische Ansatz überholt werden. Der instrumentierte Belastungsschlitten ermöglicht die Aufnahme von dynamischen Ultraschallbildsequenzen unter mindestens 10-fach höheren Kontaktkräften bei fast doppelter Fersenkontaktgeschwindigkeit gegenüber den bisher bekannten Ultraschallexperimenten in der Literatur. Mögliche geschlechts- und altersspezifische Unterschiede im mechanischen Verhalten des FP sind grundlegend für die Orthopädie-Technik, die klinische Forschung und die Biogerontologie. Die Orthopädie-Technik benötigt insbesondere die Erkenntnisse zum mechanischen Verhalten der Haut an unterschiedlichen Stellen der unteren Extremität in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht, um den Tragekomfort und die Bewegungseffizienz von Prothesen und Orthesen zu bessern. In der klinischen Forschung zeigt sich das Interesse an den altersspezifischen mechanischen Kenndaten, um im Zusammenhang zu klinischen Parametern die Entwicklung von orthopädischen Erkrankungen zu erforschen. Für die Biogerontologie wäre diese Art von Forschung relevant, um Zusammenhänge zu histologischen Parametern zu überprüfen, die direkt am Alterungsprozess des Bindegewebes beteiligt sind. Sie könnten zur Entschlüsselung des Mechanismus „Altern“ beitragen.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der mechanischen Untersuchung des menschlichen Fersenfettpolsters (FP) in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht. Das menschliche FP stellt evolutionsgeschichtlich eine Anpassung an den aufrechten Gang dar. Durch Aufrichtung des Oberkörpers im Zweibeingang kam es zur Ganglinienverlängerung in Richtung Ferse und folglich zu einer Mehrbelastung des Rückfußes. Sie prägten die Funktion des FP, die Kräfte beim Aufsetzen der Ferse zu reduzieren. Das FP, das ein spezielles Unterhautfettgewebe ist und sich aus straffem und lockerem Bindegewebe zusammensetzt, kann die Kräfte durch Verteilen und Absorbieren vermindern. Bekannt ist, dass sich das mechanische Verhalten der Haut zwischen Mann und Frau unterscheidet. Da das FP ein Bestandteil der Haut ist, stellt sich als ein Schwerpunkt dieser Arbeit die Frage: Unterscheidet sich das FP mechanisch zwischen Mann und Frau? Aus naturwissenschaftlicher Sicht ist Altern ein natürlicher Mechanismus, der die Lebenskraft des Organismus durch Zellalterung und –tod reduziert. Aus evolutionärer Sicht wurde zugelassen, dass sich bestimmte Zellen bzw. Gewebe, welche hohen endogenen und exogenen Faktoren ausgesetzt sind, vollständig aber begrenzt regenerieren dürfen. Es wird als primäres Altern gekennzeichnet. Das primäre Altern kann positiv oder negativ durch äußere Einwirkungen auf den Organismus („Sekundäres Altern“) beeinflusst werden. Bindegewebe, welches hohen exogenen Faktoren ausgesetzt ist, sind insbesondere Schnittstellen zwischen „Biologischem System“ und „Umwelt“ (z.B. beim Menschen das Gewebe der Hautinnenfläche oder der Fußsohle). Es wird erwartet, dass das FP dem Alterungsprozess stark unterworfen ist, da es alltäglich mechanisch beansprucht wird. Folglich kann es zu einem mechanischen Funktionsverlust des FP kommen, das sich negativ auf die Belastbarkeit des Rückfußes auswirken kann. Die Entwicklung von altersbedingten Verschleißerkrankungen kann nicht ausgeschlossen werden. Als ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit stellt sich die Frage: Unterscheidet sich das FP mechanisch zwischen Jung und Alt? Es gibt hinsichtlich der Thematik dieser Dissertation wenige Untersuchungen. Die Autoren kommen zum Teil zu unterschiedlichen Ergebnissen und Schlussfolgerungen, dass möglicherweise auf die unterschiedlich verwendete Methodik zurückzuführen ist. Die Vor- und Nachteile der bisher durchgeführten Experimente machen es schwierig, Stellungnahme zu beziehen, welche der Tests die zuverlässigsten Ergebnisse liefern. Seit den letzten 10-15 Jahren wurde immer häufiger Ultraschall als zusätzliche Informationsquelle in mechanischen Messplätzen integriert, um innere Kenndaten zum mechanischen Verhalten des FP abzuleiten. Allerdings waren die quasi-statischen Messungen und die geringen Kontaktkräfte der limitierende Faktor um das mechanische Verhalten valide zu charakterisieren. Mit einem eigens entwickelten Messplatz sollte dieser methodische Ansatz überholt werden. Der instrumentierte Belastungsschlitten ermöglicht die Aufnahme von dynamischen Ultraschallbildsequenzen unter mindestens 10-fach höheren Kontaktkräften bei fast doppelter Fersenkontaktgeschwindigkeit gegenüber den bisher bekannten Ultraschallexperimenten in der Literatur. Mögliche geschlechts- und altersspezifische Unterschiede im mechanischen Verhalten des FP sind grundlegend für die Orthopädie-Technik, die klinische Forschung und die Biogerontologie. Die Orthopädie-Technik benötigt insbesondere die Erkenntnisse zum mechanischen Verhalten der Haut an unterschiedlichen Stellen der unteren Extremität in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht, um den Tragekomfort und die Bewegungseffizienz von Prothesen und Orthesen zu bessern. In der klinischen Forschung zeigt sich das Interesse an den altersspezifischen mechanischen Kenndaten, um im Zusammenhang zu klinischen Parametern die Entwicklung von orthopädischen Erkrankungen zu erforschen. Für die Biogerontologie wäre diese Art von Forschung relevant, um Zusammenhänge zu histologischen Parametern zu überprüfen, die direkt am Alterungsprozess des Bindegewebes beteiligt sind. Sie könnten zur Entschlüsselung des Mechanismus „Altern“ beitragen.