Im Fokus dieser kumulativen Dissertationsschrift stehen drei biomechanische Untersuchungen, welche das Ziel haben, den Einfluss von sedentärem Verhalten in Form einer ununterbrochenen Sitzperiode auf die Rückenmuskulatur zu analysieren. Der erste Beitrag liefert erstmalig objektive Daten darüber, dass sich die Steifigkeit der Rückenmuskulatur nach einer Sitzperiode erhöht. Daraus ergab sich die Frage, welchen Einfluss das Sitzverhalten (Sitzposition und Haltungsvariabilität) auf die Steifigkeitsentwicklung nehmen kann. Dieser Frage ging der zweite Beitrag nach. Es zeigt sich, dass eine vorwiegend eingenommene kyphotische/zusammengefallene Haltung für den gemessenen Steifigkeitsanstieg in der Rückenmuskulatur verantwortlich sein könnte. Der Einfluss von Haltungsvariabilitäten kann nicht abschließend bewertet werden. Daher widmete sich der dritte Beitrag der Erörterung, ob induzierte Muskelkontraktionen, wie sie bei Positionswechseln vorkommen können, einen Einfluss auf die Steifigkeitsentwicklung nehmen. Die Ergebnisse legen dar, dass standardisierte rhythmische Kontraktionen einem Anstieg der Muskelsteifigkeit während einer Sitzperiode entgegenwirken. In der Abschlussdiskussion werden die Schlussfolgerungen der drei Studien als Gesamtschau zusammengetragen. Es wird sich damit auseinandergesetzt, ob die Ergebnisse förderlich sind, einen Mechanismus zur Entstehung und Linderung der Muskelsteifigkeit abzuleiten. Zudem setzt sich die Diskussion mit der Einflussnahme der Ableitungen auf ergonomische Sitzrichtlinien, Rückenschmerzen und Praxisimplikationen im sedentären Umfeld auseinander. Dem vorangestellt, werden Möglichkeiten und Grenzen dieser Arbeit beleuchtet und ein Ausblick generiert.

Im Mittelpunkt dieser Arbeit standen Signaltransduktionsprozesse in den Strukturen der Kraftübertragung quergestreifter Muskelzellen, d. h. in den Costameren (Zell-Matrix-Kontakten) und den Glanzstreifen (Zell-Zell-Kontakten der Kardiomyozyten).<br><br>Es ließ sich zeigen, dass sich die Morphologie der Zell-Matrix-Kontakte während der Differenzierung von Skelettmuskelzellen dramatisch ändert, was mit einer veränderten Proteinzusammensetzung einhergeht. Immunfluoreszenz-Analysen von Skelettmuskelzellen verschiedener Differenzierungsstadien implizieren, dass die Signalwege, welche die Dynamik der Fokalkontakte in Nichtmuskelzellen bestimmen, nur für frühe Stadien der Muskeldifferenzierung Relevanz haben können. Ausgehend von diesem Befund wurde begonnen, noch unbekannte Signalwege zu identifizieren, welche die Ausbildung von Costameren kontrollieren: In den Vorläuferstrukturen der Costamere gelang es, eine transiente Interaktion der Proteine Paxillin und Ponsin zu identifizieren. Biochemische Untersuchungen legen nahe, dass Ponsin über eine Skelettmuskel-spezifische Insertion im Carboxyterminus das Adapterprotein Nck2 in diesen Komplex rekrutiert. Es wird vorgeschlagen, dass die drei Proteine einen ternären Signalkomplex bilden, der die Umbauvorgänge der Zell-Matrix-Kontakte kontrolliert und dessen Aktivität von mitogen activated protein kinases (MAPK) reguliert wird.<br><br>Die Anpassungsvorgänge der Strukturen der Kraftübertragung an pathologische Situtation (Kardiomyopathien) in der adulten quergestreiften Muskulatur wurden ausgehend von einem zweiten Protein, dem muscle LIM protein (MLP), untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass ein mutiertes MLP-Protein, das im Menschen eine hypertrophe Kardiomyopathie (HCM) auslöst, strukturelle Defekte aufweist und weniger stabil ist. Weiterhin zeigte dieses mutierte Protein eine verringerte Bindungsfähigkeit an die beiden Liganden N-RAP und alpha-Actinin. Die molekulare Grundlage der HCM-verursachenden Mutationen im MLP-Gen könnte folglich eine Veränderung der Homöostase im ternären Komplex MLP &ndash; N-RAP &ndash; alpha-Actinin sein. Die Expressionsdaten eines neu generierten monoklonalen MLP-Antikörpers deuten darauf hin, dass die Funktionen des MLP nicht nur für die Integrität des Myokards, sondern auch für die der Skelettmuskulatur notwendig sind. / The cell-matrix-contacts (costameres) and cell-cell-contacts (intercalated discs of cardiomyocytes) of cross-striated muscle cells transmit mechanical forces to the exterior. On top of this mechanical function, both structures have been implied to be involved in signal transduction processes.<br><br>Dramatic morphological changes in the overall structure of cell-matrix-contacts of skeletal muscle cells were revealed during differentiation. Moreover, this reorganisation was accompanied by alterations in protein composition. Immunofluorescence microscopy indicated that signalling pathways which control the dynamics of focal contacts in non-muscle cells seem to be important only for early differentiation stages of skeletal muscle cells. To explore novel signalling pathways involved in regulating the formation of costameres, signalling molecules engaged were identified. Thus, paxillin and ponsin transiently interact at the precursors of costameres during muscle development. In addition, biochemical data indicate that a skeletal muscle specific module in the carboxyterminal part of ponsin can recruit the adapter protein Nck2 to this complex. Hence, the three proteins might form a ternary signalling complex involved in controlling the reorganisation of cell-matrix-contacts. Apparently, the activity of this signalling complex is regulated by mitogen activated protein kinases (MAPK).<br><br>A second approach has focussed on adaptational processes of the same structures observed in pathological situations. In particular, the role of muscle LIM protein (MLP) in hypertrophic cardiomyopathy (HCM) was investigated. It was shown that a HCM-causing mutant MLP protein fails to fold properly and that the consequent loss of stability is reflected in altered binding properties: the mutant MLP protein shows decreased binding to both N-RAP and alpha-actinin. Hence, the molecular basis for HCM-causing mutations in the MLP gene might be an altered homeostasis of the ternary complex MLP &ndash; N-RAP &ndash; alpha-actinin. Increasing evidence indicates that the functions of MLP are required not only for the integrity of the myocardium. In addition, MLP seems to have regulatory functions in skeletal muscle tissues.

Sphaerodoridae is a group of benthic marine worms (Annelida) characterized by the presence of spherical tubercles covering their whole surface. They are commonly considered as belonging to Phyllodocida although sistergroup relationships are still far from being understood. Primary homology assessments of their morphological features are lacking, hindering the appraisal of evolutionary relationships between taxa. Therefore, our detailed morphological investigation focuses on different Sphaerodoridae as well as on other members of Phyllodocida using an integrative approach combining scanning electron microscopy (SEM) as well as immunohistochemistry with standard neuronal (anti-5-HT) and muscular (phalloidin-rhodamine) markers and subsequent CLSM analysis of whole mounts and sections. Furthermore, we provide histological (HES) and light microscopical data to shed light on the structures and hypothetical function of sphaerodorid key morphological features. We provide fundamental details into the sphaerodorid morphology supporting a Phyllodocida ancestry of these enigmatic worms. However, the muscular arrangement and the presence of an axial muscular pharynx is similar to conditions observed in other members of the Errantia too. Furthermore, nervous system and muscle staining as well as SEM and histological observations of different types of tubercles indicate a homology of the so called microtubercles, present in the long-bodied sphaerodorids, to the dorsal cirri of other Errantia. The macrotubercles seem to represent a sphaerodorid autapomorphy based on our investigations. Therefore, our results allow comparisons concerning morphological patterns between Sphaerodoridae and other Phyllodocida and constitute a starting point for further comparative investigations to reveal the evolution of the remarkable Sphaerodoridae.

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Sphaerodoridae is a group of benthic marine worms (Annelida) characterized by the presence of spherical tubercles covering their whole surface. They are commonly considered as belonging to Phyllodocida although sistergroup relationships are still far from being understood. Primary homology assessments of their morphological features are lacking, hindering the appraisal of evolutionary relationships between taxa. Therefore, our detailed morphological investigation focuses on different Sphaerodoridae as well as on other members of Phyllodocida using an integrative approach combining scanning electron microscopy (SEM) as well as immunohistochemistry with standard neuronal (anti-5-HT) and muscular (phalloidin-rhodamine) markers and subsequent CLSM analysis of whole mounts and sections. Furthermore, we provide histological (HES) and light microscopical data to shed light on the structures and hypothetical function of sphaerodorid key morphological features. We provide fundamental details into the sphaerodorid morphology supporting a Phyllodocida ancestry of these enigmatic worms. However, the muscular arrangement and the presence of an axial muscular pharynx is similar to conditions observed in other members of the Errantia too. Furthermore, nervous system and muscle staining as well as SEM and histological observations of different types of tubercles indicate a homology of the so called microtubercles, present in the long-bodied sphaerodorids, to the dorsal cirri of other Errantia. The macrotubercles seem to represent a sphaerodorid autapomorphy based on our investigations. Therefore, our results allow comparisons concerning morphological patterns between Sphaerodoridae and other Phyllodocida and constitute a starting point for further comparative investigations to reveal the evolution of the remarkable Sphaerodoridae.