Terapeutyczny potencjał zwiększenia wydajności mitochondrialnej tkanki mięśniowej u chorych na cukrzycę typu II (T2DM)

Artykuł na podstawie pracy Hoeks oraz Schrauwen (2012)
Począwszy od 2002 roku zainteresowano się powiązaniem między aktywnością mitochondriów a występowaniem insulinooporności. Pewne argumenty świadczą o tym, że obniżona aktywność organelli energetycznych komórki odpowiada za spadek wrażliwości insulinowej. Jednakże na podstawie obecnych danych bardziej wiarygodne jest to, że właśnie rozwój insulinooporności jest czynnikiem doprowadzającym do spadku aktywności mitochondriów, nie na odwrót. W pracy zamieściłem kilka ciekawych informacji na temat wpływu diety oraz wysiłku fizycznego na aktywność mitochondriów.

Wysiłek fizyczny
Powoduje wzrost wrażliwości insulinowej oraz wzrost gęstości mitochondrialnej (liczba mitochondriów w danej ilości tkanki mięśniowej), a także wydajność mitochodnrialną (wydajność oksydacyjna). Potrzebne są kolejne badania dotyczące tego, czy zmiana (poprawa) metabolizmu mitochondriów prowadzi do wzrostu insulinowrażliwości.

Restrykcja kaloryczna
Powoduje wzrost wydajności oksydacyjnej mitochondriów. Przykładowo 25% restrykcja kaloryczna trwająca pół roku u otyłych spowodowała wzrost o 35% ilości DNA mitochondrialnego w tkance mięśniowej (odzwierciedlającego gęstość mitochondrialna), wzrost wydajności oksydacyjnej mięśni poprzez wzrost ekspresji koaktywatora receptora aktywowanego przez proliferatory peroksysomów (PGC-1α z ang. proliferator-activated receptor γ coactivator 1 α), czynnikia transkrypcyjnego mtTFA (TFAM z ang. mitochondriam transcription factor A) oraz sirtuiny 1 (SIRT 1). Ponadto doszło do spadku masy ciała, zawartości lipidów zlokalizowanych w hepatocytach, poziomu lipidów osocza, poziomu insuliny na czczo i innych markerów insulinowrażliwości.

Spadek poziomu ATP oraz resweratrol

Spadek poziom ATP może zostać uzyskany zarówno przez aktywność fizyczną jak również przez restrykcję kaloryczną. Spadek poziom ATP, wzrost stosunku AMP do ATP w tkance mięśniowej powoduje stymulację aktywności kinazy AMPK, która powoduje wzrost aktywność SIRT1 oraz PGC-1α (rys.1).

W badaniach przeprowadzonych na ludziach otyłych na diecie z deficytem kalorycznym, po 30 dniach suplementacji resweratrolem, stwierdzono wzrost aktywności AMPK, poziomu SIRT1 oraz PGC-1α (rys.1) i wzrost aktywności Cyklu Krebsa (bez zmian w poziomie mtDNA). Poprawiono również wyniki HOMA (ang. homeostatic model assessment) oraz zaobserwowano spadek poziomu lipidów wewnątrz hepatocytów.

Rys. 1. Szlam metaboliczny AMPK-SIRT1-PGC-1α. Resveratrol – resweratrol, kalorie restriction – restrykcja kaloryczna, exercise – ćwiczenia, P – grupa fosforanowa, Ac – grupa acetylowi, mitochondria capacity – wydajność mitochondrialna, improved glucose homeostasis – poprawa homeostazy glukozy.

Więcej na temat roli sirtuin, oraz PGC-1 α można przeczytać w pracy Kucińskiej i Murias (2010). O kinazie AMPK więcej znajdziecie w pracy Dziewulskiej i wsp. (2010).

Piśmiennictwo

1.      Dziewulska A., Dobrzyń P., Dobrzyń A. 2010. Rola kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) w regulacji metabolizmu mięśni szkieletowych. Postepy Hig Med. Dosw. (online). 64: 513-521.

2.      Hoeks J., Schrauwen P. 2012. Muscle mitochondria and insulin resistance: a human perspective. Trends in Endocrinology and Metabolism, vol. 23, No. 9

3.      Kucińska M., Murias M. 2010. Sirtuiny – droga do długowieczności czy ślepy zaułek? Pol. Merk. Lek., XXVIII, 163, 158