Zusammenfassung:
Quelle: FAPESP
Ein Artikel veröffentlicht in Fortschritte in der Wissenschaft beschreibt einen neuromuskulären Schaltkreis, der die Verbrennung von Muskelfett mit der Wirkung eines Proteins im Gehirn verbindet.
Die Ergebnisse, die Forscher der State University of Campinas (UNICAMP) und der University of São Paulo (USP) in Brasilien gewonnen haben, tragen zu einem tieferen Verständnis darüber bei, wie regelmäßige körperliche Bewegung zur Gewichtsreduktion beiträgt, und unterstreichen die Bedeutung dieser Gewohnheit gute Gesundheit.
„Wir haben begonnen, die Wirkung eines Proteins namens Interleukin 6 zu untersuchen [IL-6], das ein entzündungsförderndes Zytokin ist, aber in verschiedenen Situationen, einschließlich körperlicher Betätigung, unterschiedliche Funktionen erfüllt. In diesem Fall ist die Funktion die Verbrennung von Muskelfett“, sagte Eduardo Ropelle, letzter Autor des Artikels. Ropelle ist Professor an der School of Applied Sciences (FCA) von UNICAMP in Limeira und wird von FAPESP unterstützt.
Die Gruppe um Ropelle hatte bereits bei Mäusen beobachtet, dass die Muskelfettoxidation sofort in den Beinen einsetzte, wenn das Protein direkt ins Gehirn gespritzt wurde.
Dieser Teil der Studie wurde während der Masterarbeit von Thayana Micheletti durchgeführt. Einen Teil der Analyse führte er während eines Forschungspraktikums an der Universität Santiago de Compostela in Spanien durch.
Die Forscher analysierten die Ergebnisse, um herauszufinden, ob es einen neuronalen Schaltkreis gibt, der die Produktion von IL-6 im Hypothalamus, einer Region des Gehirns, die mehrere Funktionen steuert, mit dem Abbau von Skelettmuskelfett verbindet.
Dieser Teil der Studie wurde in Zusammenarbeit mit Carlos Katashima durchgeführt, der sich derzeit in einem Postdoc-Praktikum am Labor für Molekularbiologie der Bewegung (LaBMEx) von FCA-UNICAMP unter der Leitung von Ropelle befindet.
Frühere Studien haben gezeigt, dass ein bestimmter Teil des Hypothalamus (der ventromediale Nucleus) den Muskelstoffwechsel verändern kann, wenn er stimuliert wird. Durch den Nachweis des Vorhandenseins von IL-6-Rezeptoren in dieser Gehirnregion entwickelten brasilianische Forscher die Hypothese, dass das dort produzierte Protein einen neuromuskulären Schaltkreis aktivieren kann, der die Fettverbrennung der Skelettmuskulatur begünstigt.
Mehrere Experimente wurden durchgeführt, um die Existenz der Schaltung zu demonstrieren. In einem entfernten Katashima und Kollegen einen Teil des Ischiasnervs in einem der Beine jeder Maus. Der Ischiasnerv verläuft von der unteren Wirbelsäule zu den Füßen.
Als IL-6 in das Gehirn injiziert wurde, wurde Fett wie erwartet in den intakten Beinen verbrannt, aber nicht in dem Bein mit der durchtrennten Arterie.
„Das Experiment zeigte, dass Muskelfett nur dank der Nervenverbindung zwischen Hypothalamus und Muskel verstoffwechselt wird“, sagte Katashima.
Blockierte Rezeptoren
Um herauszufinden, wie das Nervensystem mit den Muskeln verbunden ist, verabreichten die Forscher Medikamenten, die die alpha- und beta-adrenergen Rezeptoren der Ratten blockieren, die in diesem Fall für den Empfang von Nervensignalen verantwortlich sind, damit die Muskeln die vom Gehirn bestimmte Funktion ausführen können.
Das Blockieren von beta-adrenergen Rezeptoren hat wenig Wirkung, aber die Muskelfettoxidation wird gestoppt oder stark reduziert, wenn alpha-adrenerge Rezeptoren blockiert werden.
Computersimulationen (In-Silico-Analyse) zeigten, dass die hypothalamische IL-6-Genexpression stark mit zwei alpha-adrenergen Rezeptoruntereinheiten des Muskels korrelierte (Adrenorezeptoren alpha2A und alpha2C).
Als IL-6 in das Gehirn von Mäusen injiziert wurde, die gentechnisch verändert wurden, um diese Rezeptoren nicht zu produzieren, wurden die Ergebnisse bestätigt: Beinmuskelfett wurde bei diesen Mäusen nicht metabolisiert.
„Ein wichtiges Ergebnis der Studie ist die Beziehung zwischen diesem neuromuskulären Kreislauf und der Nachverbrennung, also der Fettoxidation, die nach Beendigung des Trainings auftritt. Sie wird als sekundär angesehen, kann aber tatsächlich einige Zeit dauern und sollte als sehr wichtig angesehen werden.“ bei der Gewichtsabnahme”, sagte Ropelle.
„Wir haben gezeigt, dass körperliche Betätigung nicht nur IL-6 in der Skelettmuskulatur produziert, was bereits bekannt ist, sondern auch die Menge an IL-6 im Hypothalamus erhöht“, sagte Katashima.
“Es ist wahrscheinlich, dass die Wirkung länger anhält als die Dauer der Übung selbst, was die Bedeutung der Übung bei jeder Intervention gegen Fettleibigkeit unterstreicht.”
Über dieses Training und Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung
Siehe auch
Ursprüngliche Forschung: Uneingeschränkter Zugang.
“Beweise für einen neuromuskulären Kreislauf, an dem hypothalamisches Interleukin-6 bei der Kontrolle des Skelettmuskelstoffwechsels beteiligt ist” von Carlos Kiyoshi Katashima et al. Fortschritte in der Wissenschaft
Abstrakt
Hinweise auf einen neuromuskulären Kreislauf, der hypothalamisches Interleukin-6 bei der Kontrolle des Skelettmuskelstoffwechsels einbezieht
Hypothalamisches Interleukin-6 (IL6) übt eine umfassende metabolische Kontrolle aus.
Hier zeigen wir, dass IL6 den ERK1/2-Weg im ventromedialen Hypothalamus (VMH) aktiviert, der die AMPK/ACC-Signalübertragung und die Fettsäureoxidation im Skelettmuskel der Maus stimuliert.
Bioinformatische Analysen ergaben, dass die hypothalamische IL6/ERK1/2-Achse eng mit der Fettsäureoxidation und mitochondrialen Genen im Skelettmuskel von isogenen BXD-Mausstämmen und Menschen assoziiert ist.
Wir zeigen, dass der hypothalamische IL6/ERK1/2-Weg den α2-adrenergen Weg benötigt, um den Fettsäure-Skelettmuskelstoffwechsel zu modulieren.
Um die physiologische Relevanz dieser Ergebnisse zu untersuchen, haben wir gezeigt, dass dieser neuromuskuläre Schaltkreis erforderlich ist, um die AMPK/ACC-Signalaktivierung und die Fettsäureoxidation nach dem Training zu unterstützen.
Schließlich beseitigte die selektive Herunterregulierung des IL6-Rezeptors im VMH die Wirkungen des Trainings, um die AMPK- und ACC-Phosphorylierung und die Fettsäureoxidation im Muskel nach dem Training aufrechtzuerhalten.