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DOI: 10.1055/s-0036-1580899
Einfluss von TGFβ auf den metabolischen Effekt von Ausdauertraining: Negative Effekte auf Regulatoren der Mitochondrienfunktion im humanen Muskel
Fragestellung: Die wachsende Prävalenz von Diabetes und Übergewicht rückt „Life-Style“-Interventionen als protektive und therapeutische Maßnahme vermehrt in den Fokus. Körperliche Aktivität ist eine der wirksamsten und nachhaltigsten Methoden um Diabetes zu verhindern, verzögern und zu behandeln. Allerdings sprechen verschiedene Individuen verschieden auf vergleichbare Trainingsprogramme an. Es gibt „High-Responder“, bei denen Sport die Glucosetoleranz und Insulinsensitivität verbessert, aber auch „Low-Responder“, die praktisch keinen metabolischen Nutzen davontragen.
Methodik: Um die molekularen Grundlagen dieses Unterschiedes zu ergründen wurde die NRE-Studie durchgeführt. 20 Probanden wurden einem überwachten Sportprogramm unterzogen. Vorher und nachher wurde ihre Insulinsensitivität bestimmt sowie Muskelbiopsien und Plasmaproben entnommen. Das Biopsie-Material wurde genutzt um Transkriptomanalysen durchzuführen und primäre Zellen zu gewinnen.
Ergebnisse: Die Probanden wurden, basierend auf der Veränderung der Insulinsensitivität, als Non-Responder und High-Responder gruppiert. High-Responder zeigten einen höheren Anstieg an mitochondrialen Transkripten und erhöhte PGC1α-Aktivität. Non-Responder zeigten reduzierte AMPK- und PGC1α-Aktivität und erhöhte TGFβ-Aktivität. Den Zusammenhang zwischen TGFβ, PGC1α und Mitochondrien validierten wir in primären Muskelzell-Kulturen. Eine Behandlung differenzierter Myotuben mit TGFβ führte zu reduzierter Expression von mitochondrialen Markern und Enzymen der Fettsäure-Oxidation. Zusätzlich zeigte sich eine Reduktion der AMPK- und PGC1α Expression. Die Behandlung von undifferenzierten oder teildifferenzierten Zellen unterdrückte zudem die Differenzierung der Zellen und hatte deutlich stärkere Effekte auf die oben genannten Marker. Ein spezifischer Antagonist blockierte alle Effekte und induzierte darüber hinaus insbesondere die Expression von PGC1α.
Schlussfolgerungen: Zusammengefasst ergeben sich Hinweise, dass eine erhöhte TGFβ Aktivität im trainierenden Muskel negative Effekte auf Trainingseffekte wie verbesserte Substratoxidation und die Insulinsensitivität haben kann.