Salk-Wissenschaftler finden Leistungsschalter für Muskeln

Salk-Wissenschaftler finden Leistungsschalter für Muskeln

Das ERRγ-Gen ermöglicht Ausdauertraining und repariert Schäden, die bei neuromuskulären Erkrankungen auftreten

LA JOLLA – Wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie anstrengendes Training zu einer besseren Ausdauer führt, haben Forscher des Salk Institute möglicherweise die Antwort. In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Cell Reports am 6. März 2018, Wissenschaftler in Ronald Evans‘ Labore haben gezeigt, dass das Protein ERRγ (ERR gamma) dazu beiträgt, viele der mit Ausdauertraining verbundenen Vorteile zu erzielen.

„ERRγ trägt dazu bei, Ausdauertraining zu ermöglichen“, sagt Ronald Evans, Professor und Direktor des Gene Expression Laboratory und Co-Senior-Autor des Artikels. „Es bringt die energieerzeugenden Zellkraftwerke, die Mitochondrien, in Schwung und schafft mehr Blutgefäße, die Sauerstoff einbringen, Giftstoffe abtransportieren und bei der Reparatur von Muskelschäden helfen. Dies macht ERRγ zu einem wirklich interessanten potenziellen therapeutischen Ziel für Erkrankungen mit geschwächter Muskulatur.“

Die Geschichte beginnt mit den Proteinen PGC1α und PGC1β, die 20 weitere Proteine ​​stimulieren, die mit der Energie der Skelettmuskulatur und Ausdauertraining verbunden sind, darunter eines aus dem Evans-Labor namens ERRγ. ERRγ, ein Hormonrezeptor, aktiviert wiederum Gene. Die Forscher des Evans-Labors wollten genau verstehen, welche Rolle ERRγ bei der Energieproduktion der Skelettmuskulatur spielt und wie sich dies auf die körperliche Ausdauer auswirkt.

Um diesen Zusammenhang aufzuklären, untersuchte das Salk-Team Mäuse ohne PGC1α/β. In einigen Fällen erhöhten sie ERRγ selektiv in Skelettmuskelzellen. Mit diesem Ansatz konnten sie messen, wie ERRγ und PGC1 unabhängig voneinander wirken und wie sie in Kombination funktionieren.

Der Verlust von PGC1 wirkte sich negativ auf die Muskelenergie und Ausdauer aus. Allerdings stellte die Erhöhung von ERRγ die Funktion wieder her. Das Team fand heraus, dass ERRγ für die Energieproduktion unerlässlich ist und Gene aktiviert, die mehr Mitochondrien erzeugen. Mit anderen Worten: Sie fanden den Netzschalter für die Skelettmuskulatur.

Das Labor zeigte auch, dass ein erhöhter ERRγ bei Mäusen mit PGC1-Mangel ihre Trainingsleistung steigerte. Durch die Messung des freiwilligen Radlaufs stellten sie fest, dass eine Erhöhung des ERRγ im Vergleich zu Mäusen ohne PGC1 und normalen ERRγ-Werten zu einer Verfünffachung der Trainingszeit führte.

„Nachdem wir dieses direkte Ziel (ERRγ) für durch körperliche Betätigung hervorgerufene Veränderungen entdeckt haben“, sagt Weiwei Fan, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Salk und Erstautor der Arbeit, „könnten wir möglicherweise ERRγ aktivieren und dieselben Veränderungen hervorrufen, die durch körperliche Betätigung hervorgerufen werden.“ Ausbildung."

ERRγ erhöhte nicht nur die Anzahl der Mitochondrien in Skelettmuskelzellen, sondern steigerte auch die Muskeldurchblutung.

„Man muss mehr Blut ins Blut bekommen, um mehr Energie zu bekommen und giftige Metaboliten auszuscheiden“, sagt Michael Downes, leitender Wissenschaftler bei Salk und Co-leitender Autor des Artikels. „ERRγ fördert die Vaskularisierung und die Mitochondrien.“

Die vielleicht wichtigste Erkenntnis ist jedoch, dass ERRγ ein wichtiges therapeutisches Ziel sein könnte, um bei der Reparatur geschädigter Muskeln zu helfen.

„Mitochondrien spielen in Zellen im gesamten Körper eine so zentrale Rolle, insbesondere aber in Muskelzellen, die tendenziell mehr Energie benötigen“, sagt Evans. „Wir wissen jetzt, dass ERRγ durch die Steigerung der Energieabgabe der Mitochondrien tatsächlich beschädigte Muskeln retten kann. Wenn wir kleine Moleküle identifizieren können, die speziell auf ERRγ abzielen, hoffen wir, Menschen mit Muskeldystrophie und anderen Erkrankungen der Skelettmuskulatur helfen zu können.“

Weitere Autoren waren Nanhai He, Chun Shi Lin, Zong Wei, Nasun Hah, Wanda Waizenegger, Ming-Xiao He, Ruth T. Yu und Annette R. Atkins an der Salk und Christopher Liddle an der Sydney Medical School.

Diese Studie wurde finanziert von: dem Office of Naval Research (ONR N00014-16-1-3159), den National Institutes of Health (DK057978, HL105278, HL088093, ES010337 und CA014195), dem National Institute of Environmental Health Sciences (P42ES010337), Department of die Marine, das Office of Naval Research (N00014-16-1-3159), der National Health and Medical Research Council of Australia (512354 und 632886), der Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust (#2017PG-MED001), die Samuel Waxman Cancer Research Foundation, Ipsen/Biomeasure und die Glenn Foundation for Medical Research. Der Inhalt liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten der National Institutes of Health wieder.