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Neues Protein als Schlüssel für Muskelanpassung entdeckt |
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Neues Protein als Schlüssel für Muskelanpassung entdeckt:
Picalm reagiert auf Training und Fasten
Eine bislang unbekannte
Funktion des Proteins Picalm im Skelettmuskel haben Forschende des Deutschen
Instituts für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) und weiterer
Partnerinstitutionen des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD)
identifiziert: Das Protein reagiert sensibel auf körperliche Aktivität und auf
intermittierendes Fasten. Zudem spielt es eine entscheidende Rolle bei
Prozessen, die für Wachstum, Anpassung und Regeneration der Muskulatur wichtig
sind. Darüber berichtet das Team im Fachjournal *Molecular Metabolism*.
Frühere Arbeiten des DIfE
hatten bereits gezeigt, dass das Phosphatidylinositol Binding Clathrin Assembly
Protein, kurz Picalm, im Fettgewebe durch Lebensstilinterventionen reguliert
wird und dort Stoffwechselprozesse beeinflusst. Um die Rolle von Picalm im
Muskel zu untersuchen, kombinierten die Forschenden nun verschiedene
experimentelle Ansätze. In Studien mit Mausmodellen, darunter dem etablierten
NZO-Modell für Stoffwechselstörungen, analysierten sie unterschiedliche Formen
des intermittierenden Fastens. Dabei zeigte sich eine erhöhte Picalm-Expression
im Muskelgewebe. Ein ähnlicher Effekt trat auch bei gesunden Mäusen auf, die
regelmäßig trainierten.
Ergänzend wertete das Team
Muskelproben einer Trainingsstudie der Universität Tübingen aus, in der
übergewichtige Teilnehmende ein strukturiertes Fahrradergometer-Programm
absolvierten. Auch hier stieg die Picalm-Expression nach dem Training an. "Die
Ergebnisse deuten darauf hin, dass Picalm eine wichtige Rolle dabei spielt, wie
sich Muskelzellen an veränderte Lebensbedingungen anpassen", sagt PD Dr. Heike
Vogel vom DIfE und Letztautorin der Publikation.
Schlüsselrolle bei Wachstum und Regeneration der Muskulatur
In Experimenten mit
kultivierten Muskelzellen konnten die Forschenden zeigen, dass Picalm essenziell
für die Entwicklung von Muskelvorläuferzellen zu reifen Muskelfasern ist.
Verringerte sich die Picalm-Expression, entwickelten sich diese Zellen deutlich
schlechter.
Die Ergebnisse deuten damit
darauf hin, dass Picalm eine wichtige Rolle bei der zellulären Grundlage von
Muskelwachstum und Muskelregeneration spielt. Beim erwachsenen Organismus beruht
Muskelaufbau allerdings in erster Linie darauf, dass bestehende Muskelfasern
größer und leistungsfähiger werden. Die in der Studie beobachteten Prozesse
betreffen vor allem die Reifung, Anpassung und Regeneration von Muskelzellen.
Grund dafür sind offenbar
Störungen grundlegender zellulärer Prozesse. Picalm ist an einem Mechanismus
beteiligt, mit dem Zellen Bestandteile wie etwa den epidermalen Wachstumsfaktor
(EGF) aufnehmen und transportieren. Wird dieser als clathrinvermittelte
Endozytose bezeichnete Prozess beeinträchtigt, zeigen sich ähnliche Defekte wie
bei einem Mangel an Picalm.
Auch verändert ein niedriger
Picalm-Spiegel die Zusammensetzung von Proteinen an der Zelloberfläche und stört
die Organisation des Aktin-Zytoskeletts. Dieses Netzwerk ist entscheidend für
Zellform, Stabilität und Bewegung - und damit auch für die Ausrichtung und
Verschmelzung von Muskelvorläuferzellen zu funktionsfähigen Muskelfasern.
Neue Perspektiven für Prävention und Therapie
"Wir haben herausgefunden, dass Picalm ein wichtiger Bestandteil der molekularen Anpassungsmechanismen des
Muskels ist. Es reagiert auf Training und Fasten und beeinflusst gleichzeitig
Prozesse, die für Wachstum und Regeneration der Muskulatur bedeutsam sind.
Langfristig könnten unsere Ergebnisse dazu beitragen, neue Ansatzpunkte für die
Prävention und Behandlung von Muskelabbau im Alter sowie von
Stoffwechselerkrankungen zu entwickeln", fasst Vogel zusammen.
Die Studie erweitert das
Verständnis der vielseitigen Funktionen von Picalm. Während das Protein im
Fettgewebe vor allem Stoffwechselprozesse reguliert, steuert es im Muskel
strukturelle Prozesse, die für Anpassung, Reifung und Regeneration wichtig sind.
Damit übernimmt Picalm je nach Gewebe unterschiedliche Aufgaben.
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Autor und Copyright: Detlev Ackermann, Laufen-in-Koeln
Quelle: Deutsches Zentrum für Diabetesforschung
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