Wissenschaftler entdecken einen genetischen Schalter, der die Blutversorgung der Muskeln erhöht

1. März 2011

Wissenschaftler entdecken einen genetischen Schalter, der die Blutversorgung der Muskeln erhöht

1. März 2011

LA JOLLA, CA – Viele Menschen leiden unter einer verheerenden Erkrankung, die als kritische Extremitätenischämie (CLI) bekannt ist und zu Muskelschwund und sogar einer Amputation führen kann. Die Krankheit ist mit einer Blockade des Blutflusses zum Skelettmuskel verbunden. Zu den aktuellen Behandlungsoptionen gehören Rehabilitationsübungen und die chirurgische Umgehung von Blutgefäßen. Neue präklinische Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass es möglicherweise eine Möglichkeit gibt, die Blutversorgung der Skelettmuskulatur ohne herkömmliche Eingriffe wiederherzustellen.

Das gaben Wissenschaftler des University of Texas Health Science Center in Houston (UTHealth) und des Salk Institute for Biological Studies in der Printausgabe der Zeitschrift vom 2. März bekannt Cell Metabolism dass sie einen genetischen Schalter identifiziert haben, der die Anzahl der Blutgefäße im Skelettmuskel von Mäusen erhöhen kann, die sich nicht körperlich betätigen.

Skelettmuskeln bestehen aus zwei Arten von Fasern: langsam kontrahierenden Fasern, die von Natur aus über eine dichte Versorgung mit Blutgefäßen verfügen, und schnell kontrahierenden Fasern, die weniger Blutgefäße haben. Die Forscher verwendeten einen Genschalter namens Estrogen-Related Receptor Gamma (ERR Gamma), der, wenn er durch Gentechnik in schnell zuckenden Fasern von Mäusen aktiviert wird, diese Fasern in langsam zuckende Fasern umwandelt.

„Dies führte folglich zu einem bemerkenswerten Anstieg der Muskelblutversorgung, gemessen durch Bildgebung und Angiographie“, sagte Vihang Narkar, Ph.D., leitender Forscher und Assistenzprofessor für Molekulare Medizin an der UTHealth Medical School. „Diese genetisch veränderten Muskeln erwerben auch andere Eigenschaften langsamer Muskeln, wie z. B. eine verbesserte Stoffwechselkapazität und Ermüdungsresistenz, die zusätzlich bei der Lösung von Muskelgefäßerkrankungen hilfreich sein können.“

Narkar, dessen UTHealth-Labor sich im Center for Diabetes and Obesity Research am Brown Foundation Institute of Molecular Medicine for the Prevention of Human Diseases befindet, sagte: „Die Identifizierung des Östrogen-assoziierten Rezeptor-Gamma-Gefäßschalters wird potenzielle therapeutische Wege für die Behandlung eröffnen.“ CLI und andere Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Zusammenhang mit einer fehlerhaften Blutversorgung.“

Colin Barker, MD, Assistenzprofessor für Kardiologie an der UTHealth Medical School, sagte, dass neue Forschungsergebnisse erforderlich seien, um Menschen mit peripherer Arterienerkrankung zu helfen, insbesondere denen mit der schwersten Form – kritischer Extremitätenischämie. „Eine schlechte Durchblutung der Beine kann zu Muskelschwund, Infektionen, starken Schmerzen und Amputationen führen“, sagte er. "DR. Narkars Arbeit hat potenziell viele nützliche Anwendungen. Es ist sehr stark im Bereich der translationalen Medizin angesiedelt.“

„Das Verständnis des Gennetzwerks, das eine hohe vaskuläre Versorgung der Muskeln vorgibt, gibt uns ein neues und sehr wirksames Instrument zur Förderung einer verbesserten Muskelleistung und der Aussicht auf Fitness, insbesondere für diejenigen, die nicht trainieren können“, sagt er Ronald M. Evans, Ph.D., leitender Autor, Forscher am Howard Hughes Medical Institute und Professor im Genexpressionslabor des Salk Institute. „Das sind gute Nachrichten für Menschen mit Herzerkrankungen, Gebrechlichkeit, peripheren Gefäßerkrankungen und ganz allgemein für Menschen mit verschiedenen medizinischen Problemen, bei denen Bewegung hilfreich sein könnte, aber nicht erreicht werden kann.“

Laut einem Bericht von THE SAGE GROUP, einem unabhängigen Forschungs- und Beratungsunternehmen, das sich auf periphere Arterienerkrankungen spezialisiert hat, litten im Jahr 2010 schätzungsweise 2.8 bis 3.5 Millionen US-Bürger an einer kritischen Extremitätenischämie. Zu den CLI-Risikofaktoren zählen Diabetes, Fettleibigkeit und Rauchen.

„Bewegung ist ein wichtiger Bestandteil jeder Interventionsstrategie zur Vorbeugung oder Behandlung von Diabetes mellitus und Fettleibigkeit“, sagte Perry Bickel, MD, außerordentlicher Professor für Medizin an der UTHealth Medical School und Direktor des UTHealth Center for Diabetes and Obesity Research. „Ergebnisse von Dr. Narkar und Evans unterstützen die Vorstellung, dass wir in Zukunft möglicherweise Medikamente entwickeln können, die die Vorteile von Bewegung nutzen, um den Schäden entgegenzuwirken, die Diabetes und Fettleibigkeit im Körper verursachen, wie etwa Verstopfungen von Blutgefäßen.“

Narkar und Evans arbeiteten an einer viel beachteten Studie zusammen, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Zelle im Jahr 2008, bei dem sie zwei experimentelle Trainingsmedikamente – GW1516 und AICAR – einsetzten, um die Ausdauer von Mäusen zu steigern, die sich nicht körperlich betätigten. Diese Medikamente zielen auf verschiedene genetische Schalter ab, nämlich PPAR delta und AMPK.

Sabina Lorca, Forschungsassistentin bei UTHealth, trug ebenfalls zu der Studie bei. Zu den Mitwirkenden des Salk Institute gehören: Weiwei Fan, Ph.D.; Michael Downes, Ph.D.; Ruth T. Yu., Ph.D.; Johan W. Jonker, Ph.D.; William A. Alaynick, Ph.D.; Ester Banayo; und Malith S. Karunasiri.

Die Studie mit dem Titel „Exercise and PGC1-alpha-Independent Synchronization of Type I Muscle Metabolism and Vasculature by ERR gamma“ wurde durch Mittel des Howard Hughes Medical Institute, der Larry L. Hillblom Foundation, des Nuclear Receptor Signaling Atlas, The unterstützt Leona M. und Harry B. Helmsley Charitable Trust und die National Institutes of Health (NIH) an Evans. Auch Zuschüsse des NIH und der Muscular Dystrophy Association to Narkar unterstützten diese Studie.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit herausragenden Grundlagenforschungseinrichtungen, in der international renommierte Dozenten in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld grundlegende Fragen der Biowissenschaften untersuchen. Salk-Wissenschaftler konzentrieren sich sowohl auf Entdeckungen als auch auf die Betreuung zukünftiger Forschergenerationen und leisten bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten, indem sie Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie und verwandte Disziplinen studieren.

Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Ehrungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polioimpfpionier Jonas Salk, MD, gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.

Über das University of Texas Health Science Center in Houston (UTHealth):

Das University of Texas Health Science Center in Houston (UTHealth), das umfassendste akademische Gesundheitssystem im System der University of Texas und der US-amerikanischen Golfküstenregion, beherbergt Schulen für biomedizinische Informatik, biomedizinische Wissenschaften, Zahnmedizin, Medizin, Krankenpflege und öffentliche Schulen Gesundheit. Es umfasst außerdem ein psychiatrisches Krankenhaus, mehrere Institute und Zentren, ein wachsendes Netzwerk von Kliniken und Outreach-Programme für Bildung und Pflege in der gesamten Region. Zu den wichtigsten Lehrkrankenhäusern der Universität gehören das Memorial Hermann-Texas Medical Center, das Children's Memorial Hermann Hospital und das Lyndon B. Johnson General Hospital. Die 1972 gegründete Fakultät, Mitarbeiter und Studenten sind bestrebt, innovative Lösungen zu liefern, die die beste Hoffnung auf eine gesündere Zukunft schaffen.