EN / DA
Kost og livsstil

Forskere udvikler database over koblingen mellem træning og gener

Ny database giver forskere et hurtigt overblik over, om deres favorit-gen ændrer sig ved fysisk træning eller ej. Databasen kan benyttes til hurtigt at svare på mange spørgsmål vedrørende, hvad træning eller inaktivitet gør ved kroppen.

Forskere fra Københavns Universitet har udviklet en database, som kobler fysisk træning sammen med udtrykket af mange gener.

Med databasen i hånden kan forskere meget lettere studere, hvordan træning påvirker netop det gen, som de interesserer sig for.

Det betyder, at de med det samme kan se, hvis træning påvirker genet. De kan også hurtigt skrotte deres forsøgsplaner, hvis databasen allerede indledningsvist slår fast, at det slet ikke giver mening at undersøge, om træning påvirker genet.

”Mange studier har undersøgt små grupper af mennesker, som er blevet bedt om at lave den ene eller anden form for fysisk træning. Så har forskere målt på udtrykket af forskellige gener i en muskelbiopsi fra forsøgspersonerne. Disse små studier kan dog være svære at få solide resultater ud af, fordi de netop er små. Med denne nye database har vi samlet mange studier for at give forskere adgang til mange flere substantielle data,” fortæller forskeren bag databasen, Juleen R. Zierath, professor ved Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research, Københavns Universitet og professor ved Karolinska Institutet, Stockholm, Sverige.

Forskningen bag databasen MetaMEx er offentliggjort i Nature Communications.

MetaMEx samler små studier til et katalog over tusindvis af forsøgspersoner

Juleen R. Zierath og hendes kollegaer har indhentet data fra 66 offentliggjorte datasæt fra videnskabelige studier for at opbygge MetaMEx.

Hvert datasæt indeholdt data på 10-50 forsøgspersoner, hvor forskerne bag studierne havde fået deltagerne til at lave forskellige former for træning og derefter målte udtrykket af forskellige gener i en muskelbiopsi.

Forskerne havde fået forsøgspersonerne til at lave eksempelvis akut eller kronisk udholdenhedstræning eller vægttræning eller at forholde sig inaktive.

De enkelte små studier koblede dermed forskellige typer træning sammen med udtrykket af forskellige gener som målt ved aktiviteten af messenger RNA, der oversætter den genetiske kode til aktiviteten af proteiner.

Udtrykket af ét gen og det tilhørende protein stiger måske ved udholdenhedstræning, mens udtrykket af et andet gen falder. Det kan også være forskelligt ved forskellige former for træning.

”Men problemet er, at de små studier med blot 10 til 50 personer ikke fører til særligt håndfaste konklusioner. Derfor har vi i MetaMEx samlet data fra dem alle sammen, så vi kobler træning sammen med udtrykket af gener hos tusindvis af mennesker,” forklarer Juleen R. Zierath.

Finder de kønsspecifikt gavnlige effekter af træning

Juleen R. Zierath kommer med nogle eksempler på, hvordan databasen kan gøre forskning i koblingen mellem træning og genernes udtryk meget lettere.

Lad os sige, at en forsker interesserer sig for genet X, og at hun gerne vil vide, om det opreguleres under tung vægttræning.

I stedet for at skulle stable et stort og omkostningsfuldt studie på benene kan forskeren dykke ned i MetaMEx og på tværs af mange tidligere publicerede data se, hvordan genet opfører sig i en stor studiepopulation.

Forskere kan også undersøge aktiviteten af gener under træning i specifikke undergrupper.

Det kunne være undergrupper af personer med metaboliske sygdomme, eksempelvis insulinresistens, hvor nogle gener måske reagerer anderledes på træning hos personer med insulinresistens end blandt personer uden insulinresistens.

Forskere kan også undersøge, om der er kønsforskel i udtrykket af gener ved træning.

”Meget få studier har undersøgt, hvordan træning specifikt påvirker genaktiviteten blandt kvinder. Ønsker forskere at se, om en given form for fysisk aktivitet påvirker aktiviteten af et specifikt gen hos mænd, men ikke hos kvinder, kan de bruge MetaMEx,” siger Juleen R. Zierath.

Finder et gen, der reagerer mest på træning

Juleen R. Zierath og hendes kollegaer har selv benyttet MetaMEx til at pege på genet NR4R3 som et af de gener, som er mest påvirket af træning og inaktivitet.

Genets udtryk stiger markant ved træning og falder ved inaktivitet.

Ved at studere genets egentlige funktion i cellekulturer kunne forskerne fastslå, at genet er vigtigt for cellernes mitokondrielle biogenesis – altså, hvor godt cellerne udnytter brændstoffet til at lave energi.

Det giver da også god mening, at genet har så essentiel en funktion, når træning opregulerer NR4R3, og inaktivitet nedregulerer det.

”MetaMEx giver hurtig adgang til denne type af forskning. Vi kunne identificere et gen, som er vigtigt for træning, og så kunne vi studere dets funktion for bedre at forstå dets rolle,” forklarer Juleen R. Zierath.

Forsker tweeter om brugen af MetaMEx

Allerede nu har forskere brugt databasen, og medforfatter Javi Botella fra Victoria University har endda tweetet om det og forklarer, hvordan MetaMEx har hjulpet ham i hans forskning.

I januar udkom der i Nature Communications to studier (her og her), som pegede på, at sestriner spiller en rolle i træningsrelaterede helbredsfordele hos mus og fluer. Sestrinerne blev også koblet sammen med inaktivitet og aldersrelateret svækkelse af muskler hos mus.

Javi Botella var meget interesseret i de to studier og ville gerne undersøge, om generne også spiller den samme rolle i mennesker.

Normalt skulle han, som i det første studie, have lavet et meget dyrt og tidskrævende studie med forsøgspersoner, der skulle træne eller være inaktive i et givent tidsrum, før han kunne se, om træning eller inaktivitet op- eller nedregulerer sestrinernes udtryk.

Det var dog ikke nødvendigt, fordi han i stedet kunne søge i MetaMEx og hurtigt se, hvad andre forskere havde fundet blandt tusindvis af forsøgspersoner.

MetaMEx afslørede, at træning ikke påvirker sestrinerne synderligt hos mennesker.

”Der er mange forskere, som undersøger interessant ny biologi i dyr og celler, og som gerne vil vide, om der findes data på mennesker. Javi Botella ville have brugt en masse tid og penge på en forskningsblindgyde, hvis ikke han havde haft adgang til de data. De penge og den tid kan han nu bruge på andre forskningsprojekter, fordi han med MetaMEx meget hurtigt fik sit svar på, om det var nyttigt at undersøge videre,” siger Juleen R. Zierath.

Transcriptomic profiling of skeletal muscle adaptations to exercise and inactivity” er udgivet i Nature Communications. Juleen R. Zierath er Scientific Director for Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research, Københavns Universitet og modtog i 2017 et 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.