Ph.d. forsvar: Regulation of metabolic signalling in human skeletal muscle
Impact of gastric bypass, insulin and exercise in a muscle fiber type perspective
Peter Hjorth Albers
Ph.d. afhandling
Muskler er vigtige for vores energiomsætning. Energiomsætningen i muskler reguleres bl.a. af proteiner der kommunikerer til andre proteiner (proteinsignalering). Muskler består af forskellige muskelfibre med forskellige egenskaber. Det forventes at energiomsætningen og derved sandsynligvis proteinsignaleringen er afhængig af den pågældende muskelfiber.
I denne ph.d. afhandling blev det undersøgt, i mennesker, om forskellige muskelfibre reagerer ens på hormonet insulin og fysisk aktivitet – begge stimuli der ændrer på musklernes energiomsætning.
Afhandlingen konkluderer, at under insulinstimulerede forhold er proteinsignaleringen i de to undersøgte muskelfibertyper ens. I modsætning hertil er proteinsignaleringen forskelligartet i de undersøgte muskelfibertyper under fysisk aktivitet, særligt under intervalarbejde.
Afhandlingen understreger vigtigheden af at foretage muskelfiberspecifikke analyser, da forskelle i energiomsætning mellem muskelfibre tilsyneladende er afhængig af, det pågældende stimulus (fysisk aktivitet versus stimulering med insulin).
Mere om afhandlingen
Regulering af glukosemetabolisme er, til trods for intensiv forskning igennem årtier, endnu uafklaret. Skeletmuskler er særdeles vigtige for vedligeholdelsen af blodets glukosebalance. Regulering af glukosemetabolismen i skeletmuskler foregår via proteinsignalering og ændringer i aktiviteten af metaboliske enzymer. Skeletmuskler er opbygget af tusindvis af muskelfibre. Muskelfibre kan groft klassificeres i type I og type II muskelfibre.
Det overordnede formål med denne ph.d. afhandling var at undersøge effekten af insulin og fysisk aktivitet på muskelfibertypespecifik metabolisk signalering i mennesker.
Betydningen af type I muskelfibre i mennesker er illustreret ved, at der er fundet en positiv korrelation imellem den relative andel af type I fibre i en muskel og kroppens insulinfølsomhed. Dette fund indikerer at type I muskelfibre er mere insulinfølsomme end type II muskelfibre. Øget insulinfølsomhed i type I muskelfibre kunne være resultatet af en bedre virkning af insulin på metabolisk signalering sammenlignet med type II muskelfibre. Dette blev i nærværende ph.d. afhandling undersøgt i muskelbiopsier fra normalvægtige og overvægtige raske forsøgspersoner og i overvægtige patienter med type 2 diabetes. Fra disse muskelbiopsier blev enkeltfibre dissekeret ud. Disse fibre blev fibertypebestemt og samlet i grupper af type I og II muskelfibre til bestemmelse af reguleringen af signaleringsproteiner og enzymer, involveret i glukosemetabolisme. Resultaterne fra dette studie tyder på, at følsomheden for insulin til at regulere disse signaleringsproteiner i muskler er ens i type I og II muskelfibre uanset hvilken gruppe af forsøgspersoner man tilhører. Til gengæld har type I muskelfibre en øget proteinmængde af metaboliske enzymer ift. type II muskelfibre. Dette tyder på, at type I muskelfibre har en højere kapacitet til at håndtere glukose sammenlignet med type II muskelfibre.
For at undersøge om reguleringen af proteiner involveret i glukosemetabolisme under et enkeltstående stykke arbejde er muskelfibertypespecifik, blev der udtaget muskelbiopsier fra raske unge mænd. Forsøgspersonerne havde forinden udført enten kontinuerligt eller intervalarbejde. Prøver bestående af type I og II muskelfibre blev fremstillet som beskrevet i ovenstående. Resultaterne fra dette studie tyder på, at reguleringen af det metabolisk regulerende protein, AMP-aktiveret proteinkinase (AMPK) og AMPKs nedenstrømsproteiner reagerer ens i type I og II muskelfibre under kontinuerligt arbejde. I modsætning hertil var der en nedsat regulering af disse proteiner i type I ift. type II muskelfibre under intervalarbejde.
Den overordnede konklusion er at metabolisk signalering i type I og II muskelfibre i nogle tilfælde er ens (under insulinstimulering og kontinuerligt arbejde) og i andre tilfælde er forskellig (under intervalarbejde). Mængden af signaleringsproteiner og metaboliske enzymer er i mange tilfælde forskellig mellem type I og II muskelfibre, indikerende at deres glukosemetabolisme er forskellig.
2014, 184 sider
ISBN 978 87 7611 762 7
Tid
20. juni 2014 kl. 14.00
Sted
Auditorium 1, August Krogh Bygningen, Universitetsparken 13, 2100 København.
Bedømmelsesudvalg
Associate professor Nikolai Nordsborg (chair), Department of Nutrition, Exercise and Sports, University of Copenhagen, Denmark.
MD PhD Niels Jessen, Department of Clinical Medicine - Molekylær Medicinsk afdeling (MOMA), Aarhus University Hospital, Denmark.
Professor Jørgen Jensen, Department of Physical Performance, Norwegian School of Sport Sciences, Norway.
Vejleder
Professor Jørgen Wojtaszewski, Department of Nutrition, Exercise and Sports, University of Copenhagen, Denmark.
Afhandlingen ligger til gennemsyn på Biblioteket, Nørre Allé 51, 2200 København N.