EN / DA
Krop og sind

Forskere jager motionens molekylære ungdomseliksir

Motion er sundt og godt for kroppen og giver os længere liv. Alligevel får mange ikke rørt sig i en presset og stillesiddende hverdag. Det har fået antallet af overvægtige og type 2-diabetikere til at eksplodere. Forskere er nu på sporet af det molekylære fingeraftryk, motion sætter i vores krop. Håbet er at lære at forstå, hvordan motion holder kroppen ung og sund, og finde ud af, om man kan behandle sig ud af mangel på motion.

Accelereret ældning og type 2-diabetes deler mange ligheder: svigtende stofskifte, faldende insulinfølsomhed – og ikke mindst tab af muskelmasse. På samme måde er en del af kuren mod begge motion og bevægelse, men hvorfor er det egentlig sådan? Det spørgsmål forsøger forskere i disse år at besvare, da svarene kan give nye muligheder for at forebygge og behandle alderdommens og type 2-diabetes’ følger.

“Det grundlæggende spørgsmål er, hvordan man holder muskler sunde og stærke. Vi ved, at motion hjælper, men vi kender ikke de molekylære signaler, som motionen udløser, og vi ved ikke, hvordan de påvirker musklerne. Svarene vil udfylde et behandlingsmæssigt tomrum, fordi så mange mennesker enten af fysiske eller psykiske årsager ikke kan dyrke motion. Hvis vi kan kortlægge de molekylære årsager til motionens positive effekt på musklerne, kan vi måske hjælpe dem ved efterligne motionen medicinsk,” forklarer Juleen R. Zierath, der er professor ved Karolinska Instituttet i Stockholm og scientific director ved Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research.

Gener i aktion

Juleen Zieraths forskning har tidligere vist, at fysisk træning virker som forebyggelse og behandling af type 2-diabetes, fordi træning fremmer skeletmusklernes evne til at optage insulin og dermed musklernes evne til at omsætte sukkerstoffet glukose til energi. I mange år var det ellers en gåde, hvad der præcis sker i mødet mellem insulin, glukose og muskelceller hos både raske og patienter med type 2-diabetes.

”Vi har i dag temmelig præcise beskrivelser af en række af de signalveje, gennem hvilke glukose transporteres ind i cellerne hos raske. Og vi har vist, at de veje blokeres hos patienter med type 2-diabetes, mens nye veje åbner sig efter fysisk træning og vægttab. Vi vil nu tage skridtet helt ned på det molekylære og genetiske niveau, så vi forhåbentlig kan beskrive de præcise effekter af motion på musklernes ve og vel.”

Den videre forskning vil i første omgang finde sted i laboratoriet, hvor forskerne vil undersøge den genetiske profil af isolerede muskelceller i petriskåle, og hvordan den bliver påvirket, når man stimulerer musklerne med elektroder. På den måde kan forskerne afsløre, om genudtrykket inde i muskelcellerne ændrer sig, og om musklerne udsender signaler til omgivelserne, når de arbejder. Ultimativt skal eksperimenterne dog flyttes ind i menneskekroppen.

”Forsøgene med isolerede muskelceller vil give os den basale viden om effekten af at stimulere muskler. Det billede vil blive kompliceret voldsomt, når vi efterfølgende undersøger muskler med biopsier fra personer, der dyrker motion. Vi vil også se på, om motionen efterlader kemiske – såkaldte epigenetiske – modifikationer på vores DNA, der er med til at bestemme, hvilke dele af vores arveanlæg der bliver udtrykt.”

Det molekylære motionsaftryk

Juleen Zieraths forskning har netop i de senere år fokuseret på effekten af fysisk træning på menneskers epigenom. Den har bl.a. overraskende påvist, at epigenomet ændrer sig i musklerne, når patienter med type 2-diabetes og overvægt taber sig efter en fedmeoperation. Samme effekt må motion ventes at have.

”Det betyder, at dit DNA ikke alene afgør din skæbne. Selv om du arver dit DNA fra dine forældre, har du stadig en mulighed for at optimere dit helbred ved at ændre livsstil. Så selv om de fleste sygdomsmæssige risici ligger i vores gener, så er det den måde, vi lever vores liv på, der løfter sløret for den genetiske modtagelighed.”

Forskerne vil i studierne følge 100 forsøgspersoner – ikke kun for at undersøge, hvordan motion påvirker deres gener og muskler, men også for at undersøge, om der er forskelle på, hvilke typer af motion der virker bedst på den enkelte forsøgsperson.

”Mennesker er jo forskellige – såvel fysisk som mentalt. Derfor vil man også skulle skræddersy – eller personliggøre – træningsprogrammer. På samme måde, som man træner en langdistanceløber vidt forskelligt fra en sprinter, så vil der også være store forskelle på, hvilken træning der passer bedst til den enkeltes molekylære fingeraftryk.”

Og netop forbindelsen mellem forskningens grundvidenskabelige islæt til den helt praktiske og konkrete anvendelse inden for såvel forebyggelse som behandling er for Juleen Zierath helt afgørende, blandt andet for at hjælpe nogle af de 415 millioner mennesker, der i dag lever med diabetes, og for hvem der ikke umiddelbart er en helbredelse i udsigt.

”Den her nye molekylære indsigt i motions effekter kan anvendes af læger til at identificere personer med risiko for metaboliske eller muskelsygdomme. Den vil også kunne bruges til at optimere træningsprogrammer, og med tiden kan den forhåbentlig også føre til, at der bliver udviklet nye typer af behandlinger, der kan sikre sund aldring og forhindre metaboliske sygdomme,” slutter Juleen Zierath.

Artiklen “The Limits of Exercise Physiology: From Performance to Health” er udgivet i Cell Metabolism. Professor Juleen Zierath er scientific director for Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research og modtog i 2017 Novo Nordisk Fonden Advanced Grant til projektet “Integrative Biology of Exercise”.

Juleen Zierath
Scientific Director, Professor
Juleen Zierath's research focuses on cellular mechanisms underlying the development of insulin resistance in Type 2 Diabetes (T2DM). The overarching goal of her group is to identify and validate molecular targets that prevent or treat skeletal muscle insulin resistance in T2DM. Her group is taking a translational approach to resolve the mechanism for peripheral insulin resistance using cell-based systems, genetically modified animal models, and clinical material from T2DM patients. In particular, Juleen Zierath's group is investigating if synchronizing exercise and nutrient interventions to the molecular circadian clock can maximize the health promoting benefit of these interventions, to enhance insulin sensitivity and prevent T2DM. Juleen Zierath's has experimentally de-convoluted the complex interaction between distinct insulin signaling pathways that modulate divergent downstream metabolic and gene regulatory responses in skeletal muscle. She has published more than 210 research papers and 70 review articles, with key discoveries published in Science, Cell, Nature Genetics, and Cell Metabolism.