Rätsel der Skelettmuskelentzündung wird gelöst

Sport zu treiben ist mit Entzündungen in der Skelettmuskulatur verbunden, körperliche Aktivität hat jedoch positive Auswirkungen auf Typ-2-Diabetes (T2D). Neueste EU-Forschung hat die Moleküle betrachtet, die zu diesem Widerspruch führen.

Grundlagenforschung

Gesundheit

Skelettmuskelentzündung tritt als potenzieller Mitverursacher von T2D in Erscheinung. Die Entzündung tritt bei Sport und Reparatur auf und ist außerdem ein Anzeichen für Myopathien, eine Gruppe von Muskelschwäche verursachenden Erkrankungen. Das lässt vermuten, dass körperlicher Anstrengung eine entscheidende Rolle dabei zukommt, die Glukosewerte in den Skelettmuskeln auszugleichen. Patienten mit T2D haben aufgrund der Insulinresistenz erhöhte Blutzuckerspiegel. Trotz der Tatsache, dass Bewegung mit Entzündungen verbunden ist, hat körperliche Aktivität positive Auswirkungen auf Typ-2-Diabetes, was die ambivalente Rolle der Muskelentzündung bei der Steuerung des Glukosespiegels hervorhebt. Um die dabei vor sich gehenden Prozesse zu enträtseln, hat das Projekt SMILED die Entzündungsreaktionen auf Bewegung und Stoffwechselerkrankungen im Skelettmuskel erforscht. „Da Entzündungsreaktionen bei Nagetieren und Menschen sehr unterschiedlich ausfallen können, haben wir vorgeschlagen, nur mit menschlichem Material zu arbeiten“, erklärt Projektkoordinatorin Prof. Juleen Zierath. Zwei verschiedenartige Prozesse der Immunaktivierung Die Aktivierung des Immunsystems bei sportlicher Betätigung ist von Vorteil und notwendig für die Anpassung an die Bewegung, während unkontrollierte Entzündungen bei Adipositas und Typ-2-Diabetes schädlich sind. Von daher trägt diese schädliche Entzündung zur Entstehung von Komplikationen wie zum Beispiel Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei. Ob es einen Zusammenhang zwischen einer lokalen Muskelentzündung und Typ-2-Diabetes gibt, ist noch nicht bekannt, und es zielen keine therapeutischen Strategien der Diabetesbehandlung auf den Skelettmuskel ab. „Wir sind davon überzeugt, dass das Verständnis dieser fundamentalen Unterschiede in der Immunaktivierung neue Perspektiven mit dem Zielbereich Skelettmuskeln zur Prävention oder Behandlung von Stoffwechselerkrankungen eröffnen kann“, betont Stipendiat Dr. Nicolas Pillon, Forschungsleiter des Projekts. Ausrichtung auf Genetik der Insulinempfindlichkeit SMILED-Forscher charakterisierten und verglichen Muskelentzündungen beim Menschen im Lauf von sportlicher Aktivität und Typ-2-Diabetes. Beide Situationen weisen ihre eigenen chemischen Reaktionsabläufe auf, und die Wissenschaftler wollten auf molekulare Kaskaden abzielen, welche die Insulinempfindlichkeit verbessern könnten. Um dieses Ziel zu erreichen, entwickelten sie Strategien, die Diabetes und Bewegung im Reagenzglas nachbilden. Im Folgenden wurden die Entzündungsreaktionen moduliert, um die Insulinempfindlichkeit zu verbessern oder die Insulinresistenz abzuschwächen. Sportliche Betätigung hat, wie jede Umweltveränderung, eine anhaltende Wirkung auf die Muskulatur, die sich in Form epigenetischer Veränderungen zeigt. Das Team verglich Veränderungen des epigenetischen Bewegungsgedächtnisses mit dem von Diabetes und zeichnete sie auf, um die Effekte auf Entzündung und Resistenz zu bestimmen. Riesige Skelettmuskeldatenbank Sämtliche Daten, die von den SMILED-Forschern sowie anderen Wissenschaftlern aus deren veröffentlichten Studien generiert und gesammelt wurden, sind in der bislang vollständigsten Datenbank aller Zeiten zusammengefasst worden. Diese „Metaanalyse“ aller Sportstudien, MetaMEx, hat eine leistungsstarke Analyse der adaptiven Reaktion des Muskels bei verschiedenen Bevölkerungsgruppen ermöglicht. Junge/ältere und männliche/weibliche Personen sind nach Gesundheitszustand, etwa Typ-2-Diabetes und chronischen Nierenerkrankungen, eingeteilt. Die nutzerfreundliche Oberfläche bietet die Möglichkeit, nach einem einzelnen Gen zu suchen, um einen vollständigen Überblick über sein Verhalten in allen Sportstudien zu bekommen. Man betrachtet akutes aerobes Training, Widerstandstrainingsübungen bis hin zu körperlicher Inaktivität. „Mit Hilfe von MetaMEx und den Daten aus unseren eigenen klinischen Studien haben wir eine andere Reaktion auf sportliche Aktivität bei metabolisch beeinträchtigten Personen (Adipositas/Typ-2-Diabetes) als bei gesunden Probanden festgestellt“, hebt Dr. Pillon hervor. Das ist von besonderer Wichtigkeit, um zu verstehen, wie man den Nutzen von Bewegung für den Stoffwechsel potenzieren kann, und eröffnet der Forschung spannende neue Wege. Auf den SMILED-Daten aufbauen SMILED hat eine solide Wissensplattform für zukünftige Untersuchungen der Auswirkungen verschiedener Trainingsprogramme auf Muskelstoffwechsel und Typ-2-Diabetes aufgebaut. „Wir haben verschiedene Gene ermittelt, die im Skelettmuskel von Adipösen oder Typ-2-Diabetikern selektiv dereguliert sind, und wir sind nun dabei, deren metabolische Effekte und therapeutisches Potenzial zu beschreiben“, erklärt Dr. Pillon. Zunächst werden die Forschungsergebnisse von SMILED in Form einer wissenschaftlichen Arbeit mit dem Titel „Transkriptomische Metaanalyse von Skelettmuskelreaktionen auf körperliche Inaktivität und Bewegung“ (Transcriptomic Meta-Analysis of Skeletal Muscle Responses to Physical Inactivity and Exercise) begutachtet. Langfristig prognostiziert Prof. Zierath, dass „die Zusammenhänge zwischen Bewegung und Entzündung im Bereich der personalisierten Medizin in entzündungshemmende Interventionsstrategien zur Verbesserung der Insulinempfindlichkeit und Behandlung von Stoffwechselerkrankungen umgesetzt werden können.“

Schlüsselbegriffe

SMILED, Sport, Bewegung, Entzündung, Typ-2-Diabetes (T2D), Skelettmuskel, Insulinempfindlichkeit, Stoffwechselerkrankung

Skeletal Muscle Inflammation: ambivalent roles in Exercise and Diabetes

Rätsel der Skelettmuskelentzündung wird gelöst

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