Musklernes skjulte nøgle til at sænke blodsukkeret

For millioner af mennesker med diabetes eller forstadier er det en daglig udfordring at holde blodsukkeret stabilt. Motion hjælper, og det gør medicin også – men for mange er det alligevel svært at få kroppen til at reagere.

En international forskningsgennemgang af videnskabelige artikler omhandlende glukosestofskiftet i muskler – udført af Erik Richter fra Københavns Universitet sammen med Philip J. Bilan og Amira Klip fra University of Toronto - samler over 40 års forskning – fra forsøg med mennesker og dyr til cellestudier og moderne metoder.

”Det er vigtigt at der med mellemrum foretages en samlet fremstilling (en review) af et forskningsfelt, så man kan sige her står vi i dag. Det her ved vi, det her ved vi ikke. På den måde bliver en review en ressource for folk der gerne vil ind i forskningsfeltet men også for dem der allerede arbejder i feltet men måske gerne vil opdateres” siger Erik Richter. ”Men selvfølgelig skulle der også gerne fremkomme ny erkendelse i en sådan opsamling af viden”

Men hvorfor interesserer forskerne sig specifikt for musklernes glukoseoptagelse?

”Det viser sig at musklerne spiller en meget vigtig rolle i glukosestofskiftet. Efter et blandet måltid nedbrydes kulhydraterne til glukose i tarmen, hvorefter det kommer ud i blodet. Derfor stiger blodsukkeret (blodglukose), hvilket stimulerer bugspytkirtlen til at udskille insulin. Insulinet øger glukoseoptagelsen i musklerne, som står for omkring halvdelen af al glukose fra maden – og gør dem til kroppens største sukkerforbruger,” forklarer Erik Richter, professor ved Department of Nutrition, Exercise and Sports på Københavns Universitet.

Hos patienter med type 2 diabetes er det bl.a. denne glukoseoptagelse der er nedsat og det er et væsentligt bidrag til at blodsukkerreguleringen ikke fungerer normalt. Det er derfor vigtigt at kende til de mekanismer der regulerer musklernes glukoseoptagelse.

”På den måde kan man få indsigt i hvad der går galt i type 2 diabetes og bedre forstå hvorledes man kan forebygge og behandle type 2 diabetes.” fortsætter Erik Richter.

To nøgler – én dør: hvordan insulin og motion åbner for sukker i musklerne

Insulin er ikke den eneste måde at få sukker ind i musklerne på. Fysisk aktivitet gør det samme – men via en helt anden signalvej. Begge veje ender ved GLUT4, et transportmolekyle, der flytter sig til celleoverfladen for at åbne døren for sukkeret.

”Vores forskning viser, at moderat fysisk aktivitet kan fordoble sukkeroptaget i musklerne sammenlignet med efter et måltid – en effekt, der især er vigtig hos patienter, hvor insulin virker dårligt.”

Det viser, hvor afgørende fysisk aktivitet er for blodsukkerregulering – især når insulin virker dårligt på grund af insulinresistens, hvor kroppens celler ikke reagerer normalt på hormonet.

”Det der gør muskelaktivitet yderligere interessant er at hos patienter med type 2 diabetes så øges glukoseoptagelsen normalt under muskelaktivitet mens insulin virker dårligt fordi patienterne er mere eller mindre insulinresistente. De kemiske “signallinjer” i cellerne, som musklerne bruger til at optage sukker, er derfor interessante som mulige alternativer til dem, insulin normalt tænder for – også når man udvikler medicin.”

Men selvfølgelig er det også vigtigt at forstå hvordan insulin i sig selv virker i musklerne og i vores review har vi forsøgt at kortlægge de molekylære signalveje som vi i øjeblikket ved at insulin betjener sig af for at øge musklernes glukoseoptagelse.

Nye opdagelser: den hemmelige rute sukker tager ind i cellerne

I mange år troede man, at motion og insulin påvirkede kroppen på nogenlunde samme måde. Men det viser sig, at de faktisk tager helt forskellige veje – og mødes først til sidst, når sukkeret skal ind i cellerne.

“Vi ved, at insulin og motion hver især har deres egen motorvej ind i muskelcellen,” forklarer Erik Richter. “De starter fra vidt forskellige steder, men ender begge ved GLUT4 – transportmolekylet, der normalt ligger gemt i cellen, men som hurtigt kan flytte sig til celleoverfladen for at åbne døren for sukkeret. Hvis signalet ikke når igennem – for eksempel ved insulinresistens – bliver GLUT4 liggende, og sukkeret forbliver i blodbanen.”

I dag kan forskere se langt dybere ind i muskelcellerne. Nye teknologier giver forskerne et “kort”, hvor både bjergtoppene og de små stier imellem træder frem – så de kan se både det store overblik og de fineste detaljer.

“Vi forstår meget mere i dag. Før så vi bare bjergtoppene – nu begynder vi at få øje på stierne mellem dem,” siger Erik Richter. “Det er ikke enten-eller,” forklarer han. “Det er et netværk, hvor små signaler styrer, hvor meget og hvornår cellen optager sukker.”

Forskere har opdaget, at musklernes proteiner kan “tændes og slukkes” med små kemiske signaler – lidt som at trykke på en lyskontakt. Tidligere blev de små kemiske signaler i kroppens celler – redoxreaktioner – betragtet som skadelige. Nu ved man, at de tværtimod hjælper cellerne med at reagere mere præcist på både insulin og motion.

”For eksempel undersøger vi i øjeblikket i hvor høj grad redox-modifikationer af proteiner er med til at forklare det fænomen at fysisk aktivitet øger insulins virkning i musklerne. Øget insulinfølsomhed efter fysisk aktivitet er en meget vigtig egenskab muskelkontraktioner. Vi kan dermed sige at fysisk aktivitet er godt for glukosestofskiftet på 2 måder: dels ved at muskelkontraktioner i sig selv øger musklernes glukoseoptagelse og dels fordi muskelkontraktioner øger virkningen af insulin i mange timer efter fysisk aktivitet”.

Den nye viden giver håb om bedre behandlinger – især for dem, hvor medicin ikke virker, og at motion måske kan være nøglen, selv i celler, der ikke reagerer normalt på insulin.

Når kroppen selv finder nøglen: motionens vej til sukker i musklerne

For de mere end 500 millioner mennesker i verden, der lever med type 2-diabetes eller andre former for insulinresistens, handler denne forskning om noget så konkret som at forstå, hvorfor motion virker – og hvordan man måske kan efterligne effekten med medicin.

For en patient betyder det, at selv når insulinbehandling ikke virker som ønsket, kan bevægelse stadig åbne døren for sukkeret – og dermed sænke blodsukkeret. For det betyder, at fysisk aktivitet kan omgå nogle af de problemer, som medicin ikke altid løser.

“Vi har patienter, der reagerer dårligt på insulinbehandling, men som alligevel får bedre blodsukkerkontrol, når de begynder at bevæge sig mere,” siger han. “Det er ikke magi. Det er biologi.”

Kan vi få motionens effekt på recept?

På sigt håber forskerne, at forståelsen af disse mekanismer kan føre til nye lægemidler, der efterligner motionssignalering – især til patienter, der ikke kan være fysisk aktive på grund af sygdom eller alderdom.

“Vi drømmer om en dag at kunne lave ‘motion på flaske’, som kan efterligne nogle af motionens vigtigste virkninger. Men det kan aldrig erstatte bevægelse – det bedste er stadig at bruge kroppen.”

Samtidig giver den nye viden håb om bedre måder at forebygge følgesygdomme som hjertekarsygdom og fedtlever – sygdomme, der ofte opstår sammen med diabetes og er tæt knyttet til, hvordan kroppen håndterer sukker og fedt.

“Det starter med insulinresistens og fører til en række problemer,” siger Erik Richter. “Hvis vi kan bryde kæden tidligt, kan vi måske forhindre alvorlig sygdom.”

I takt med at teknologien er blevet bedre, har forskerne fået nye muligheder for at studere, hvad der faktisk sker i musklerne under og efter motion. Det har åbnet et helt nyt kapitel i forståelsen af kroppens stofskifte.

”Før kunne vi kun måle ét protein ad gangen. Nu kan vi kortlægge tusindvis af signaler og proteiner på én gang,” siger Erik Richter. “Det har ændret forskningen markant.”

Fælles jagt på at knække diabeteskoden

Forskningen foregår i dag i tæt samarbejde mellem biologer, læger og dataeksperter. Biologer, læger og datavidenskabsfolk arbejder nu sammen for at forstå det komplekse netværk af signaler, der styrer sukkeroptagelse og energistofskifte i kroppen.

“Det er ikke bare én vej, men et stort netværk af signaler, der påvirker hinanden,” siger han. “Derfor skal vi arbejde sammen.”

“Fysisk aktivitet er ikke bare en god idé – det er en vigtig behandling,” siger Erik Richter. “Og nu ved vi hvorfor.”

Mange spørgsmål er stadig ubesvarede – som hvordan alder og genetik spiller ind – men én ting står klart: Motion er ikke bare sundt. Det er en biologisk nøgle, som både kan forebygge og afhjælpe sygdom – og som nu giver forskerne et nyt kort at navigere efter i jagten på bedre behandlinger.

“Vi har kun skrabet i overfladen,” siger han. “Men hvert skridt bringer os tættere på at kunne bruge denne viden til at forebygge, behandle – og måske en dag helbrede – nogle af verdens mest udbredte sygdomme.”