Styrketräna för att sänka blodsockret? Det har visat sig att vita muskler hjälper till att hålla blodglukosnivåerna under kontroll. Forskare vid the Life Sciences Institute vid the University of Michigan nu utmanar en gammal och erkänd uppfattning om att den blekning av skelettmuskulatur som sker videxempelvis diabetes är skadlig. Resultaten från studien presenterades online den 7 april i Nature Medicine.
Tvärtom mot tidigare uppfattning
Enligt forskarna är det i själva verket tvärtom, nämligen att de vita muskler som ökar vid styrketräning, ålder och diabetes hjälper till att hålla blodsockret i schack. Dessutom kan de resultat man fått från forskningen visa vägen till bot för såväl fetma som metabola sjukdomar. Detta tack vare insikter om de molekylära vägar som är involverade i detta fenomen och som nu har identifierats i den nya studien.
– Vi ville ta reda på förhållandet mellan olika muskeltyper och kroppens ämnesomsättning, hur röda respektive vita muskler skapas och även vilken typ av inflytande de har på sjukdomar som, exempelvis typ 2 diabetes, berättar Jiandie Lin, fakultetsmedlem på Life Sciences Institute och docent vid the U-M Medical School.
En blandning av röda och vita muskler
Ungefär som att fjäderfän har både ljust och mörkt kött, så har även däggdjur en variation när det gäller muskler – röda, vita och de däremellan. Röda muskler, som får sin färg delvis från mitokondrier, dominerar hos de människor som sysslar mycket med uthållighetsträning, såsom maratonlöpare. Vita muskler dominerar hos de människor som håller på mycket med tyngdlyftning och även hos sprinters, sådana personer som behöver korta, intensiva energiexplosioner.
– De flesta människor befinner sig dock i mitten och har en blandning av röda och vita muskler, säger Lin.
Glykolys process för att skapa energi
När man tränar, signalerar nerverna till musklerna att kontrahera, alltså dra sig samman, och då behöver musklerna energi. Som svar på en signal att lyfta en tung vikt använder sig de vita musklerna av glykogen för att generera adenosintrifosfat, ATP, vilket är den energi som cellerna kan använda för att genomföra uppgiften. Även om denna process, som kallas för glykolys, kan producera en hel del styrka under en kort tid, utarmas snart glykogenets bränsle.
Men om däremot hjärnan berättar för musklerna att de ska köra ett långsamt och jämnt långdistanslopp, använder mitokondrierna i de röda musklerna sig främst av fett oxidation istället för att bryta ner glykogen för att generera ATP. Energiförsörjningen varar då mycket länge, men ger inte den explosiva kraft som kommer från glykosis processen.
Hos människor som är drabbade av diabetes kan man ofta se att musklerna vitnar.
– Under en lång tid så tänkte sig forskarna att denna skiftning från röda till vita muskler genomförs för att kunna göra musklerna mindre känsliga för insulin, alltså det hormon som sänker blodsockret, berättar Lin. Men denna tes är långt ifrån bevisad. Man förlorar röda muskler när man åldras och när man utvecklar diabetes, men är det verkligen detta som är boven i dramat?
Sökte efter ett speciellt protein
För att ta reda på om denna tes verkligen stämmer bestämde sig forskarna för att försöka finna ett protein som föregår bildandet av vita muskler. Forskarna gick igenom en mängd data från olika offentliga databaser och lyckades identifiera en lista av potentiella proteiner som förekom ofta hos vita muskler, men inte i röda.
BAF60c – en zipkodsmekanism
Ytterligare studier fick forskningsteamet att fokusera på ett protein som kallas för BAF60c, en slags zipkodsmekanism som berättar för cellerna när och hur de ska forma vissa gener. Forskningsteamet gjorde en transgen musmodell för att öka BAF60c enbart i skelettets muskler. En av de första saker som de iakttog var att mössen som fick mer BAF60c hade muskler som såg vitare ut.
– Det var en bra fingervisning om att vi rörde oss i riktningen mot de vita musklerna, berättar studiens huvudförfattare Xhuo-xian Meng, som är forskarassistent i Lins labb.
Jämförde uthålligheten
Forskarteamet använde elektronmikroskopi för att se överflödet av mitokondrier i muskeln och detta bekräftade att muskler från BAF60c transgena möss hade mindre mitokondrier än kontrollgruppens möss.
– Vi såg förväntade förändringar i molekylära markörer, men det optimala testet var att se hur mössen kunde springa, säger Lin. Om BAF60c mössen kan springa kraftfullt under korta distanser, men snabbt tröttnar, kan forskarna bekräfta att BAF60c vägar spelar en nyckelroll när det gäller skapandet av vita muskler.
Man använde sig av löpband för möss och där kunde man jämföra uthålligheten hos BAF60c mössen med en kontrollgrupp. Det man fann då var att BAF60c transgena mössen bara kunde springa omkring 60 procent a den tid som kontrollgruppens möss sprang innan de behövde vila.
– Vita muskler använder sig av glykogen och de transgena mössen använde upp sina musklers förråd av glykogen väldigt snabbt, säger Lin.
Ville gå vidare med studien
Efter några uppföljningsexperiment för att försöka lista ut exakt vilka molekyler som är styrda av BAF60c, var Lin och hans forskningsteam säkra på att de hade identifierat stora aktörer som är ansvariga för att främja skapandet av vita muskler. Nu när de visste hur man gör mer vita muskler hos djur, ville de gå vidare för att avgöra ifall vita muskler är en skadlig eller en adaptiv egenskap hos de som är drabbade av diabetes.
– Forskningsteamet skapade därför fetma hos mössen genom att föda dem med en ”Super Size Me” diet, berättade Lin. Med en väldigt fettrik kost kan en mus de fördubbla sin kroppsvikt på två eller tre månader. Forskarna upptäckte att feta möss med BAF60c transgen var mycket bättre på att kontrollera blodsockret än mössen i kontrollgruppen.
Komplexitet med muskelmetabolism
– Resultaten är lite av en överraskning för många människor, säger Lin. Det pekar verkligen mot den komplexitet som det innebär att tänka på muskelmetabolism i samband med diabetes.
Hos människor främjar motståndsträning tillväxten av vita muskler och hjälper till att sänka blodsockret. Om framtida studier på människor fastställer att BAF60c verkligen är det sätt varpå cellerna formar vita muskler och i sin tur optimerar den metaboliska funktionen, kan upptäckterna leda till fler upptäckter.
Fungerar även hos människor
– Vi vet att denna molekylära väg fungerar även i mänskliga celler. Den verkliga utmaningen är att hitta ett sätt att nå dessa faktorer, säger Lin.
Lin är forskningsfakultetsmedlem på the Life Sciences Institute, där också hans laboratorium finns lokaliserat och där all hans forskning bedrivs. Han är också docent vid the Department of Cell and Developmental Biology vid the U- Medical School.
Stöd till forskningen har tilldelats av the Michigan Diabetes and Training Center, Nutrition Obesity Research Center, National Institutes of Health och American Heart Association.
