Fizinis aktyvumas yra svarbus ne tik kūno rengybai, bet ir bendrai sveikatai. Tai patvirtina naujas tyrimas, kuriame nustatyta, kad PanK4 yra pagrindinis energijos apykaitos reguliatorius skeleto raumenyse, reguliuojantis gliukozės įsisavinimą ir riebalų rūgščių oksidaciją bei aktyvinamas fiziniais pratimais.
Tyrimas rodo, kad PanK4 gali būti perspektyvus būdas gydyti medžiagų apykaitos sutrikimus, tokius kaip 2 tipo diabetas. Išvados buvo paskelbtos žurnale Gamtos komunikacijos.
Skeleto raumenys sudaro 30–40% kūno svorio ir yra labai svarbūs palaikant sveiką gliukozės ir lipidų apykaitą. Skeleto raumenų gebėjimo efektyviai naudoti ar kaupti gliukozę sutrikimas gali sutrikdyti bendrą gliukozės homeostazę, dėl ko gali atsirasti atsparumas insulinui – pagrindinis 2 tipo diabeto rizikos veiksnys. Nepaisant to, yra tik keletas gydymo galimybių, skirtų raumenims gydyti medžiagų apykaitos sutrikimus.
Tyrimai su žmonėmis ir pelėmis
Fizinis aktyvumas padidina gliukozės pasisavinimą raumenyse ir skatina medžiagų apykaitos lankstumą. Todėl tai yra veiksmingas būdas pagerinti gliukozės metabolizmą, ypač esant atsparumui insulinui ir 2 tipo diabetui. Tačiau pagrindiniai molekuliniai mechanizmai iš esmės nežinomi.
Šiuos mechanizmus tyrė plati tarptautinė mokslinių tyrimų grupė, įskaitant Vokietijos diabeto tyrimų centro (DZD) mokslininkus, kuriuos koordinavo DIfE Pratimų ir mitybos molekulinės fiziologijos katedros vedėjas prof. dr. Maximilianas Kleinertas. .
Naudodama šiuolaikinius masės spektrometrinius metodus, komanda sėkmingai nustatė baltymus, kurie fosforilinami žmogaus ir gyvūnų raumenyse po fizinio krūvio. Vienas iš šių baltymų yra pantotenato kinazė 4 (PanK4).
Norėdami išsiaiškinti PanK4 vaidmenį reguliuojant energijos apykaitą skeleto raumenyse, Kleinertas ir jo komanda panaudojo įvairius genetinius pelių modelius (išmušimą ir pernelyg didelę ekspresiją), kad atliktų išsamius fiziologinius tyrimus. Šie tyrimai apėmė bėgimo bėgimo takeliu eksperimentus ir gliukozės tolerancijos testus, siekiant įvertinti medžiagų apykaitos funkciją.
Be to, tyrėjai išanalizavo žmogaus raumenų audinio mėginius, gautus po pratimų, atliko medžiagų apykaitos analizę ir panaudojo pažangius molekulinės biologijos metodus, tokius kaip RNR sekos nustatymas ir baltymų analizė.
Pelėms, kurioms trūksta PanK4, sunku
Tyrėjai pastebėjo, kad bendras PanK4 nebuvimas pelėms sumažino augimą ir skeleto raumenų masę, be kitų padarinių. Be to, gyvūnams, kurių raumenims būdingas PanK4 trūkumas, buvo padidėjęs riebalų kiekis ir sutrikusi riebalų rūgščių oksidacija raumenų audinyje.
Metabolizmo analizė parodė, kad PanK4 vaidina lemiamą vaidmenį reguliuojant acetil-CoA kiekį skeleto raumenyse. Dėl PanK4 nebuvimo žymiai padidėjo acetil-CoA, o tai sutrikdė riebalų rūgščių oksidacijos ir gliukozės metabolizmo reguliavimą. Atliekant treniruotes su pelėmis, kurių raumenyse ypač trūksta PanK4, tai pasireiškė sumažėjusiu gliukozės pasisavinimu stimuliuojant insuliną ir susitraukiant raumenis.
Priešingai, pelėms, turinčioms pernelyg didelę PanK4 ekspresiją, žymiai pagerėjo gliukozės įsisavinimas raumenyse ir sumažėjo acetil-CoA lygis, pabrėždamas PanK4, kaip gliukozės metabolizmo reguliatoriaus, svarbą. Šie rezultatai rodo, kad PanK4 vaidina pagrindinį vaidmenį palaikant medžiagų apykaitos lankstumą, ypač tuo pačiu metu naudojant riebalų rūgštis ir gliukozę kaip energijos šaltinį.
Nauji terapiniai metodai
PanK4 kaip pagrindinio raumenų metabolizmo reguliatoriaus identifikavimas yra daug žadantis naujas terapinių intervencijų būdas. Kleinerto teigimu, „dėl PanK4 reikšmės medžiagų apykaitai jis yra greta žinomų pagrindinių žaidėjų, tokių kaip mTOR, AMPK ir Akt. Tikslinis PanK4 moduliavimas gali pagerinti medžiagų apykaitos sveikatą ir palaikyti cukraus kiekio kraujyje kontrolę, todėl tai yra perspektyvus terapijos, skirtos medžiagų apykaitos sutrikimams gydyti, tikslas. pvz., 2 tipo diabetas“.
Be to, išvada, kad PanK4 aktyvuoja fizinis aktyvumas ir pagerina energijos apykaitą raumenyse, pabrėžia reguliarių mankštų svarbą bendrai sveikatai. Kleinertas pabrėžia: „Reguliarus fizinis aktyvumas ne tik pagerina kūno rengybą, bet ir turi didelį poveikį medžiagų apykaitai, o tai gali būti motyvuojantis veiksnys, skatinantis priimti aktyvų gyvenimo būdą.
Kleinertas ir jo komanda planuoja atlikti tolesnius tyrimus, kad suprastų tikslius mechanizmus, kuriais PanK4 fosforilinimas mankštos ar insulino metu moduliuoja jo veiklą. Konkrečiai, jie siekia išsiaiškinti, kaip šis fosforilinimo įvykis įtakoja acetil-CoA lygio reguliavimą ir skeleto raumenų metabolinį lankstumą. Be to, bus išsamiau ištirtas PanK4 vaidmuo kituose audiniuose, įskaitant pagumburį, ir jo poveikis sisteminei energijos homeostazei.
Pateikė Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke