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Auf der Erde entwickeln sich immer neue Spezies und passen sich an das Ökosystem an. Diese ständige Weiterentwicklung der Spezies ist im Allgemeinen schlecht verstanden. Wir stellen in dieser Arbeit ein molekulares Modellsystem vor, welches spontan neue Moleküle erzeugen und bestehende autokatalytisch vermehren kann. Dieses System kann dazu genutzt werden, die grundlegenden Prinzipien der Evolution zu untersuchen. Das System wird sowohl in einer Gillespiesimulation analysiert als auch experimentell durch eine Implementierung in DNA mit Hilfe der Taq-Ligase. In beiden Fällen kann eine Phase, in der alle möglichen Moleküle entstehen, und eine Phase, in der eine strikte Längenverdopplung stattfindet, festgestellt werden. Die Erweiterung des Phasenraums der vorkommenden Polymere durch eine zufällige Reaktion führt zu einer Längenverdopplungskaskade, welche für alle Reproduktionsarten (enzymatisch, autokatalytisch, sexuell) stabil ist. Dieser theoretische Prozess kann prinzipiell immer weiter fortgeführt werden und ist nur durch die zur Verfügung stehenden Ressourcen beschränkt. On earth, ever new species evolve and adapt to the ecosystem. This unceasing progress of the species’ evolution is generally poorly understood. In this work, we present a model system, which spontaneously generates new molecules and autocatalytically proliferates existing ones. This system is satisfactory to examine fundamental principles of evolution. The system is analysed both with the help of a Gillespie simulation and a realisation using DNA and Taq DNA ligase. Both implementations show a phase in which all possible molecules emerge and a phase in which a strict length-doubling of polymers is observed. The expansion of the phase space of occurring polymers is induced by a spontaneous reaction and leads to a length-doubling cascade, which is stable for all types of reproduction (enzymatic, autocatalytic, sexual). In principle, this theoretical process may progress continuously and is only restricted by available resources.

Regelm����iges k��rperliches Training kann bei vielen Multiple Sklerose (MS) spezifischen Symptomen positive Effekte hervorrufen. Einheitliche Evidenz zu den Effekten k��rperlichen Trainings auf die kognitive Leistungsf��higkeit existiert jedoch aufgrund verschiedener methodischer Limitationen und heterogenen Designs bestehender Untersuchungen nicht. Zugrundeliegende mechanistische Wirkweisen potentieller Verbesserungen bleiben ebenfalls weitestgehend ungekl��rt. Neurofilament-Leichtketten-Proteine (NfL) als Biomarker f��r neurodegenerative Prozesse k��nnten m��glicherweise zur Aufkl��rung mechanistischer Wirkweisen von k��rperlichem Training beitragen und als potentielles Bindeglied zwischen molekularen Mechanismen und neuropsychologischen Messverfahren der kognitiven Leistungsf��higkeit dienen. Die vorliegende Dissertation umfasst vier Publikationen. Ergebnisse der Publikationen 1-3 zeigen, dass der kognitive Status bei Studieneinschluss (eingeschr��nkte/ intakte kognitive Leistungsf��higkeit) ein Einflussfaktor f��r die Ver��nderung der kognitiven Leistungsf��higkeit in Folge einer dreiw��chigen Ausdauertrainingsintervention (hoch intensives Intervalltraining vs. Moderat kontinuierliches Training) zu sein scheint. Dabei profitierten Personen mit MS, die zu Studieneinschluss kognitive Einschr��nkungen aufwiesen signifikant st��rker von der Trainingsintervention hinsichtlich einer Verbesserung der kognitiven Leistungsf��higkeit, als Personen, die keine Einschr��nkungen aufwiesen (Publikation 1 & 2). Bei Studieneinschluss wurde eine Assoziation zwischen pNfL und der kognitiven Leistungsf��higkeit erkannt. Insbesondere HIIT verglichen zu MCT induzierte eine Reduktion von pNfL-Konzentrationen nach einer akuten Trainingseinheit, welche ebenfalls drei Stunden nach Beendigung der Belastung messbar war. Nach der dreiw��chigen Trainingsintervention wurden hingegen keine Effekte auf die pNfL-Konzentration beobachtet (Publikation 3). Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern relevante Erkenntnisse f��r die Gestaltung k��nftiger Studien, bei denen zur Untersuchung der Effekte k��rperlichen Trainings auf die kognitive Leistungsf��higkeit von MS-Betroffenen ausschlie��lich Personen eingeschlossen werden sollten, welche kognitive Einschr��nkungen aufweisen. Ob hoch-intensive Intervallbelastungen in der Tat moderater kontinuierlicher Belastung hinsichtlich der Effekte auf die kognitive Leistungsf��higkeit bei Personen mit MS ��berlegen sind, sollte in k��nftigen gro��angelegten randomisiert-kontrollierten Studien mit Kognition als prim��rem Endpunkt, einem l��ngeren Interventionszeitraum und weiteren Interventionsgruppen sowie einer passiven Kontrollgruppe untersucht werden. Ferner bedarf es langfristiger Interventionsstudien zur Untersuchung chronischer Effekte auf die Ver��nderung der pNfLKonzentration und dessen potentielle Assoziationen zur kognitiven Leistungsf��higkeit. In k��nftigen Studien sollte au��erdem der Frage nachgegangen werden, inwiefern ein regelm����iges Training bei noch nicht eingeschr��nkten MS-Betroffenen das Auftreten der kognitiven Einschr��nkung wom��glich im fortschreitenden Krankheitsverlauf zeitlich verz��gert. Die Relevanz der kognitiven Funktion als Ziel der Bewegungstherapie wird letztlich in Publikation 4 der vorliegenden Arbeit fokussiert.

Hintergrund: Die Ernährung beeinflusst neben der körperlichen Entwicklung, dem Wachstum und dem allgemeinen Wohlergehen bei heranwachsenden Leistungssportlern auch die sportliche und geistige Leistungsfähigkeit, die Regeneration sowie die sportliche Entwicklung. In Deutschland müssen Nachwuchsathleten mit Kaderstatus regelmäßig eine sportmedizinische Tauglichkeitsuntersuchung bestehen, um in ihrer Sportart antreten zu dürfen. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden vermehrt leichte Wissensdefizite bis hin zu potentiell gesundheitsschädlichen Einstellungen im Ernährungsbereich festgestellt. Auch die aktuelle Studienlage legt nahe, dass sowohl Trainer als auch Nachwuchsathleten über ein mangelhaftes Ernährungswissen und Essverhalten verfügen. Aktuell gibt es im deutschsprachigen Raum noch wenige Untersuchungen zum Ernährungswissen von Nachwuchsathleten. Die Ergebnisse einer Erhebung aus dem Jahr 2011 zeigten, dass sich deutsche Nachwuchsathleten gesünder ernähren als gleichaltrige Nicht-Athleten, jedoch nur selten bedarfsorientiert und sportartspezifisch. Fragestellung / Hypothese: Im Rahmen dieser Arbeit sollte das Wissen von Sportschülern des Dresdner Sportschulzentrums bezüglich gesunder und sportgerechter Ernährung sowie das individuelle Essverhalten erfasst werden. Die gewonnen Erkenntnisse sollen eine Grundlage bilden, - um strukturelle Gegebenheiten zu überprüfen und ggf. anzupassen (z.B. Mensa, Verpflegung an Wettkampftagen), - um individuelle Auffälligkeiten frühzeitig zu erkennen und so krankhaftem Verhalten vorzubeugen, - um kritische Tendenzen im Essverhalten innerhalb verschiedener Personenkreise zu erfassen (z.B. Sportart, Klassenstufe) und gegebenenfalls deren Ursprung zu erkennen und beheben, - um passende Inhalte für Bildungsmaßnahmen zusammenstellen zu können und diese somit möglichst interessant für die Zielgruppe zu gestalten. Material und Methode: Zur Erfassung des Ernährungswissens und des Essverhaltens von Sportschülern wurde ein Fragebogen entwickelt. Für die Gestaltung und Validierung des Fragebogens wurden eine Literaturrecherche, mehrere Expertengespräche, eine Relevanzabfrage sowie zwei Pilotphasen durchgeführt. Der finale Fragebogen besteht aus einigen allgemeinen Fragen u.a. nach Alter, Geschlecht, Sportart und Trainingsstunden, gefolgt von 20 Fragen zum Essverhalten mit einem abschließenden Abschnitt zum Ernährungswissen. Dieser besteht aus 20 Single Choice Fragen. Ausgefüllt wurde der Bogen von Schülern des Dresdner Sportgymnasiums (n=301) und der Dresdner Sportoberschule (n=65). Darunter 160 Mädchen und 206 Jungen im Alter zwischen 10 und 19 Jahren (14 ± 2,3 Jahre) aus verschiedenen Sportarten. Das Ausfüllen der Bögen erfolgte im Unterricht unter Aufsicht der jeweiligen Lehrperson. Die Auswertung erfolgte unter Verwendung von Microsoft® Excel® für Mac 2011 in der Version 14.7.0. sowie dem Statistik-Programm IBM® SPSS ® Statistics in der Version 25. Ergebnisse: Die Befragung bezüglich des Essverhaltens ergab, dass Nachwuchsathleten sich zum Thema Ernährung hauptsächlich bei Eltern und Trainer informieren. Ebenso gab der Großteil der Schüler an, von Montag bis Freitag in der Mensa zu essen. Bezogen auf die Makronährstoffe und das Gewicht wollten die Mädchen eher Gewicht verlieren und mieden dazu Kohlenhydrate. Jungen hingegen versuchten eher Gewicht zuzulegen und deshalb möglichst viel Eiweiß zu sich zu nehmen. Erkennbar war, dass die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln tendenziell mit zunehmendem Alter anstieg. Die Verzehrhäufigkeit von Gemüse lag bei den meisten Schülern bei 1-2 Portionen pro Tag und damit unter den allgemeinen Empfehlungen. Die empfohlenen zwei Portionen Obst täglich schafften dagegen die meisten der befragten Nachwuchsathleten. Der Abschnitt zur Erfassung des Ernährungswissens ergab, dass das Wissen mit zunehmendem Alter zunimmt. In Bezug auf das Gesamt-Ernährungswissen gab es keine Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Allerdings wussten die Mädchen signifikant mehr in den Bereichen „allgemeine Grundlagen“ und „Kohlenhydrate“, die Jungen mehr im Bereich „Eiweiß“. Das Wissen der befragten Sportler aus den verschiedenen Sportarten unterschied sich signifikant. Der paarweise Mittelwertvergleich zeigte signifikante Unterschiede zwischen den Kanurennsportlern und den Eishockeyspielern sowie den Ruderern und den Eishockeyspielern. Ein tendenziell höheres Ernährungswissen hatten Schüler, die sich nach bestimmten Vorgaben ernährten und Schüler, die angaben, täglich mehrere Portionen Gemüse zu verzehren. Die Schüler, die Nahrungsergänzungsmittel konsumierten, verfügten über ein höheres Ernährungswissen als die Schüler, die angaben, keine Nahrungsergänzungsmittel zu konsumieren Des Weiteren stieg das Ernährungswissen mit zunehmendem Trainingsumfang. Aus den Ergebnissen wurden drei Regressionsmodelle abgeleitet, mit deren Hilfe das Ernährungswissen von Dresdner Sportschülern im Alter zwischen 10 und 19 Jahren abgeschätzt werden kann. Darüber können bei zukünftigen Befragungen die individuellen Ergebnisse der Schüler beurteilt bzw. eingeschätzt werden. Um aussagekräftige Referenzwerte in den einzelnen Altersgruppen zu bekommen, sind weitere Befragungen wünschenswert. Schlussfolgerung: Trotz der besonderen Bedeutung der Ernährung für Nachwuchsathleten weist das Wissen und Verhalten bezüglich gesunder und sportgerechter Ernährung in vielen Bereichen deutliche Defizite auf. Ebenso scheinen gesellschaftlich und medial gängige Körperideale und Verhaltensweisen, wie der Wunsch dünner zu sein, Kohlenhydrate zu meiden (low-carb-Tendenzen) oder eine negative Assoziation mit dem Makronährstoff Fett auch bei jungen Sportlern weit verbreitet zu sein. Dazu kommt ein mangelhaftes Wissen bezüglich einer adäquaten Versorgung mit Nährstoffen und Flüssigkeit, die auf Training und Wettkampf abgestimmt sind. Die entwicklungs- und trainingsbedingten sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Ernährung der heranwachsenden Athleten erschweren es jedoch, einheitliche Empfehlungen zu formulieren. Mit Hilfe des in der vorliegenden Arbeit entwickelten Fragebogens können individuelle Auffälligkeiten erkannt und möglichen krankhaften Entwicklungen vorgebeugt werden. Die erfassten Defizite können als Grundlage für die Erstellung von Bildungsmaßnahmen, abgestimmt auf die jeweilige Zielgruppe (Alter und Sportart) genutzt werden. Ziel sollte es sein, den Athleten praxisnahes und handlungsorientiertes Wissen zu vermitteln.:INHALTSVERZEICHNIS I. ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 7 II. ABBILDUNGSVERZEICHNIS 7 III. TABELLENVERZEICHNIS 8 1. EINLEITUNG 10 1.1. MOTIVATION 10 1.2. BEDEUTUNG DER ERNÄHRUNG 10 KINDER UND JUGENDLICHE 10 SPORTLER 11 NACHWUCHSATHLETEN 11 ERNÄHRUNGSEMPFEHLUNGEN FÜR NACHWUCHSATHLETEN 12 1.3. ERNÄHRUNGSBILDUNG 14 1.4. AKTUELLE SITUATION ERNÄHRUNGSWISSEN UND ESSVERHALTEN 15 1.5. STAND DER WISSENSCHAFT – FRAGEBÖGEN 18 2. ZIEL UND ZIELGRUPPE 21 3. METHODIK 22 3.1 FRAGEBOGENENTWICKLUNG 23 WAS SOLL DER FRAGEBOGEN MESSEN? 24 ERSTELLUNG DES ITEM-POOLS 24 ANTWORTEN-FORMAT UND BEWERTUNGSSKALA 24 EXPERTENBEFRAGUNG - RELEVANZABFRAGE 25 PILOTGRUPPE 1 31 PILOTGRUPPE 2 31 3.2 AUFBAU UND INHALT DES FINALEN FRAGEBOGENS 32 ITEM - POOL – ESSVERHALTEN 32 ITEM-POOL – ERNÄHRUNGSWISSEN 32 RELIABILITÄT 33 3.3 STICHPROBE 34 3.4 ERHEBUNG 34 3.5 RÜCKLAUF 34 3.6 STATISTISCHE AUSWERTUNG 35 DATENÜBERTRAGUNG 35 DATENANALYSE 35 4. ERGEBNISSE 37 4.1 ERGEBNISSE PILOTGRUPPE 1 – Fußball 37 ALLGEMEINE FRAGEN 37 ESSVERHALTEN 37 ERNÄHRUNGSWISSEN 39 4.2 ERGEBNISSE PILOTGRUPPE 2 – HANDBALL 40 ERNÄHRUNGSWISSEN 40 4.3 ERGEBNISSE – ALLGEMEINE FRAGEN 43 ALTER UND GESCHLECHT 43 SCHULART 44 WOHNSITUATION 44 SPORTART 45 TRAININGSSTUNDEN PRO WOCHE / SEIT WANN ÜBST DU DIESE SPORTART AUS? 46 BETREUUNG DURCH EINEN ERNÄHRUNGSBERATER 46 4.4 ERGEBNISSE – ESSVERHALTEN 48 4.5 ERGEBNISSE – ERNÄHRUNGSWISSEN 57 ANTWORTENVERTEILUNG BEI DEN EINZELNEN FRAGEN 57 ERNÄHRUNGSWISSEN – GESAMTE STICHPROBE 58 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE 59 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DES ALTERS 60 ALTERSEFFEKT 62 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DES GESCHLECHTS 63 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DER SPORTART 64 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DER TRAININGSSTUNDEN PRO WOCHE 67 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT VON NAHRUNGSMITTEL-UNVERTRÄGLICHKEITEN; ERNÄHRUNGSBERATUNG; WOHNSITUATION 69 ERNÄHRUNGSWISSEN – ERNÄHRUNG NACH BESTIMMTEN VORGABEN 70 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DER EINNAHME VON NAHRUNGSERGÄNZUNGSMITTELN 71 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DES GEMÜSE- UND OBSTKONSUMS 72 ERNÄHRUNGSWISSEN NACH THEMENGEBIETEN 74 ERNÄHRUNGSWISSEN IN DEN THEMENGEBIETEN NACH GESCHLECHT 76 HÄUFIGKEIT DER GEWÄHLTEN „ICH WEIß ES NICHT“-OPTION IN ABHÄNGIGKEIT DES ALTERS 77 HÄUFIGKEIT DER GEWÄHLTEN „IWEN“-OPTION IN ABHÄNGIGKEIT DES GESCHLECHTS 79 REGRESSIONSMODELL 80 5. DISKUSSION 82 5.1 ERNÄHRUNG VON NACHWUCHSATHLETEN 82 5.2 ESSVERHALTEN 83 UNTERSCHIEDE NACH GESCHLECHT, ALTER UND SPORTART 84 UMGANG MIT NAHRUNGSERGÄNZUNGSMITTELN 85 OBST UND GEMÜSEKONSUM 86 FRAGE 17 – 19 87 FRAGE 20 87 5.3 ERNÄHRUNGSWISSEN 88 ANTWORTENVERTEILUNG / GESCHÄTZTER SCHWIERIGKEITSGRAD 88 BEWERTUNGSSKALA 89 ERNÄHRUNGSWISSEN DER GESAMTEN STICHPROBE 89 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DES ALTERS 90 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DES GESCHLECHTS 91 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DER SPORTART 92 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DES TRAININGSUMFANGS 93 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT VON NAHRUNGSMITTEL-UNVERTRÄGLICHKEITEN; ERNÄHRUNGSBERATUNG; WOHNSITUATION 93 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DER ERNÄHRUNG NACH BESTIMMTEN VORGABEN 93 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DER EINNAHME VON NAHRUNGSERGÄNZUNGSMITTELN 94 ERNÄHRUNGSWISSEN IN ABHÄNGIGKEIT DES GEMÜSE-BZW. OBSTKONSUMS 94 ZUSAMMENHANG ESSVERHALTEN UND ERNÄHRUNGSWISSEN 95 ERNÄHRUNGSWISSEN IN DEN EINZELNEN THEMENGEBIETEN 95 HÄUFIGKEIT DER GEWÄHLTEN „ICH WEIß ES NICHT“-OPTION ABHÄNGIG VON ALTER UND GESCHLECHT 96 REGRESSIONSMODELLE 97 5.4 EINFLUSS VON ERNÄHRUNGSBILDUNG AUF DAS ESSVERHALTEN 99 5.5 INDIVIDUELLE ANWENDUNG UND BETRACHTUNG DES FRAGEBOGENS 100 5.6 ABLEITUNG FÜR DIE PRAXIS 101 5.7 METHODENKRITIK 102 5.8 SCHLUSSFOLGERUNG UND AUSBLICK 103 6. ZUSAMMENFASSUNG 104 8. SUMMARY 107 9. LITERATURVERZEICHNIS 110 10. ANHANG 120 10.1 FINALER FRAGEBOGEN 120 10.2 DANKSAGUNG 127 10.3 ERKLÄRUNG ZUR ERÖFFNUNG DES PROMOTIONSVERFAHRENS 129 10.4 ERKLÄRUNG ÜBER DIE EINHALTUNG GESETZLICHER BESTIMMUNGEN 130