Kommunikationen mellem muskler og fedtvæv kortlagt

I alle vores celler findes der et gen, som koder for det protein, der hedder DICER.

DICER er med til at modne mikroRNA, som regulerer kroppens udtryk af gener og proteiner. Proteinet er derfor vigtigt for cellers stofskifte, og tidligere studier har vist, at specielt DICER i fedtvævet spiller vigtige roller, især i fedtvæv. Eksempelvis falder DICER-mængden i fedtvævet med alderen, og mus dør tidligt, hvis de mangler proteinet i deres fedtvæv.

Omvendt har forskning også vist, at kalorierestriktion, altså at fodre mus med i underkanten af, hvad de skal bruge, til dels kan modvirke det aldersrelaterede fald i DICER.

Danske forskere har nu været med til at finde bevis for, at DICER også reguleres med fysisk træning, og at dette sker som følge af en molekylær kommunikation mellem musklerne og fedtvævet.

Opdagelsen er netop offentliggjort i PNAS.

”Fysisk træning er et samspil mellem en masse organer og drejer sig på den måde ikke kun om musklerne. Musklerne har brug for sukker fra leveren og fedt fra fedtvævet, og derfor skal forskellige organer og væv tale sammen, for at musklerne kan klare det energistress, som de bliver udsat for under træning. Det er elementer i denne kommunikation mellem de forskellige væv, som vi har kortlagt,” fortæller lektor Jonas Thue Treebak fra Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research ved Københavns Universitet.

DICER spiller en vigtig rolle for energiomsætningen under træning

I studiet har Jonas Thue Treebak med sine kollegaer fra University of Campinas i Brasilien først undersøgt, hvordan mus, der mangler DICER, reagerer på at skulle udføre fysisk træning.

Det har forskerne gjort ved at lade mus løbe på løbebånd, hvorefter forskerne har udtaget vævsprøver og blodprøver fra dem for at måle på en lang række biologiske parametre.

For det første så forskerne, at de mus, som manglede DICER i fedtvævet, ikke på samme måde som helt almindelige mus tilpassede sig træningen.

Når sunde og raske mus – og for den sags skyld også mennesker – træner, tilpasser kroppens energiomsætning sig til træningen ved blandt andet at ændre på forholdet mellem de forskellige energikilder, som den gør brug af.

Helt universelt tilpasser kroppen sig ved at forbrænde mere fedt og mindre sukker, fordi fedt meget simpelt er en næsten uudtømmelig ressource i kroppens, mens lagrene af sukker er begrænsede.

”Vi kunne se, at mus, som manglede DICER, ikke tilpassede sig træningen ved at ændre deres metabolisme i retning af at være mere fedtforbrændende. Det bekræfter, at dette protein spiller en rolle i kommunikationen mellem fedtvæv og muskler i forbindelse med træning, og at DICER er vigtigt for at skubbe metabolismen i en mere fedtforbrændende retning. Omvendt vil en opregulering af niveauerne af DICER påvirke de processer, der leder til en højere fedtforbrænding,” forklarer Jonas Thue Treebak.

Enzym i musklerne står for kommunikationen med fedtvævet

For at forstå kommunikationen mellem musklerne og fedtvævet bedre, kiggede forskerne efter den faktor i musklerne, som er ansvarlig for at opregulere DICER, når det er tid til at forbrænde fedt.

Helt specifikt skelede forskerne til det enzym, som hedder AMPK.

AMPK er i forvejen kendt for at spille en rolle under fysisk aktivitet. Enzymet agerer som en energisensor og bliver aktiveret i muskel- og fedtvævet samt i leveren, når cellerne bliver udsat for energistress.

”Vi kunne se, at når mus mangler AMPK i skeletmusklerne, formår de ikke at opregulere DICER i fedtvævet i forbindelse med træning. Dette var overraskende, men det viser, at AMPK er vigtig for at signalere til fedtvævet, at det skal opregulere DICER, så stofskiftet kan tilpasses. Yderligere så vi, at mus, som manglede AMPK i fedtvævet, heller ikke opregulerede DICER i fedtvævet. AMPK i både muskelvæv og fedtvæv er altså afgørende for opregulering af DICER i forbindelse med træning,” siger Jonas Thue Treebak.

Effekten af træning på DICER er mest markant hos yngre personer

Efter deres observationer i mus gik forskerne skridtet videre og undersøgte, om de kunne finde lignende kommunikation mellem muskler og fedtvæv i mennesker.

Helt specifikt fik de fedtbiopsier fra en gruppe forsøgspersoner på omkring 35 år og fra en gruppe forsøgspersoner på omkring 65 år før og efter højintens træning.

Dette forsøg viste, at både unge og ældre opregulerer DICER i fedtvævet som respons på træning, men den procentvis største ændring fandt forskerne hos de yngre af forsøgspersonerne.

”DICER bliver opreguleret i fedtvævet, hvis man træner, men effekten ser ud til at være størst blandt yngre. Om denne forskel betyder, at ældre har sværere ved at tilpasse sig træning, ved vi dog ikke endnu,” forklarer Jonas Thue Treebak.

Muskler og fedt kommunikerer via blodet

Tilbage i forsøgene med mus undersøgte forskerne, hvordan kommunikationen mellem musklerne og fedtvævet fandt sted.

Forskerne gjorde det meget smarte, at de tog blod fra trænede mus og sprøjtede det ind i utrænede mus, hvorefter de undersøgte, hvordan det påvirkede niveauerne af DICER i fedtvævet.

Dette forsøg viste, at der i blodet hos de trænede mus var noget, som også i de utrænede mus fik niveauerne af DICER til at stige.

”Det er et meget interessant aspekt af vores forskning, at vi kan vise, at kommunikationen sker gennem blodet via et eller flere indtil videre ukendte signalmolekyler. Vores resultater viser, at muskler under træning udskiller noget i blodet, der har til formål at hæmme fedtcellernes brug af sukker, og som samtidig øger frigivelsen af fedtsyrer fra fedtvævet, som musklerne så kan bruge under træningen,” siger Jonas Thue Treebak.

MikroRNA gør fedtceller mere aktive

Forskerne undersøgte også, hvilke mikroRNA der helt specifikt bliver lavet flere af, når DICER bliver opreguleret med træning.

Disse analyser viste, at der specifikt bliver lavet mere af det mikroRNA, som hedder mikroRNA 203.

Samme mikroRNA bliver desuden nedreguleret ved alder, men også i fede mus.

I forsøg med cellekulturer undersøgte forskerne, hvad der sker med fedtceller, når de bliver udsat for hhv. højere eller lavere koncentrationer af mikroRNA 203.

Resultatet af dette forsøg viste, at hvis mikroRNA 203 overudtrykkes i fedtcellerne, bliver de bedre til at optage ilt og fungerer bedre i forhold til at udnytte den energi, som ligger i dem. Omvendt bliver fedtceller, som får nedreguleret niveauerne af mikroRNA 203, mere glykolytiske, altså bedre til at udnytte sukker.

”Her vil vi hellere have, at niveauerne af mikroRNA 203 er høje i vores fedtvæv, fordi vi ikke vil have fedtvævet og musklerne til at optage sukker fra blodet, men i stedet udnytte den energi, der er i fedtvævet,” forklarer Jonas Thue Treebak.

Kan måske forbedre muskelfunktionen hos ældre

Jonas Thue Treebak fortæller, at samlet set peger forskningen på, hvordan muskler og fedt kommunikerer for at blive bedre til at udnytte forskellige energikilder under træning.

”Det er en måde at tilpasse sig på, når musklerne bliver stresset,” siger han.

Opdagelsen åbner for en forståelse af effekten af træning, som måske kan benyttes til på et tidspunkt i fremtiden at udvikle medicin, der kan opregulere DICER eller mikroRNA 203 i fedtvævet. Man vil så i teorien kunne frembringe træningseffekter uden at træne, hvilket måske forbedrer muskelfunktionen.

”Det er meget spekulativt, men det kan være et af perspektiverne,” siger Jonas Thue Treebak.

Forskeren fortæller også, at det næste skridt i bestræbelserne på at forstå kommunikationen mellem fedtvævet og muskelcellerne er at identificere den faktor i blodet, som står for denne del af kommunikationen.

”Vi kender heller ikke de molekylære mål for mikroRNA 203, og dem vil vi også meget gerne identificere,” siger han.

”Dynamic changes in DICER levels in adipose tissue control metabolic adaptations to exercise” er udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Flere medforfattere er ansat på Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research ved Københavns Universitet.