Zusammenfassung: Forscher identifizieren einen neuromuskulären Schaltkreis, der die Verbrennung von Muskelfett während körperlicher Betätigung mit der Wirkung eines Proteins im Gehirn verbindet.
Quelle: FAPESP
Ein Artikel veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte 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 Gewichtsabnahme beiträgt, und unterstreichen die Bedeutung dieser Gewohnheit für eine gute Gesundheit .
„Wir wollten die Wirkung eines Proteins namens Interleukin 6 untersuchen [IL-6], das ein entzündungsförderndes Zytokin ist, aber in einigen Situationen, einschließlich körperlicher Betätigung, andere Funktionen erfüllt. In diesem Fall besteht die Funktion darin, Muskelfett zu verbrennen“, 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 sie während eines Forschungspraktikums an der Universität Santiago de Compostela in Spanien durch.
Die Forscher analysierten die Ergebnisse, um herauszufinden, ob es einen neuralen Schaltkreis gibt, der die Produktion von IL-6 im Hypothalamus, einer Gehirnregion, die mehrere Funktionen steuert, mit dem Abbau von Skelettmuskelfett verbindet.
Dieser Teil der Studie wurde in Zusammenarbeit mit Carlos Katashima durchgeführt, der derzeit ein Postdoc-Praktikum am Laboratory of Molecular Biology of Exercise (LaBMEx) von FCA-UNICAMP unter der Leitung von Ropelle absolviert.
Frühere Studien zeigten, dass ein bestimmter Teil des Hypothalamus (der ventromediale Kern) den Muskelstoffwechsel verändern könnte, wenn er stimuliert wird. Beim Nachweis des Vorhandenseins von IL-6-Rezeptoren in dieser Gehirnregion formulierten brasilianische Forscher die Hypothese, dass das dort produzierte Protein einen neuromuskulären Schaltkreis aktivieren könnte, der die Verbrennung von Skelettmuskelfett begünstigt.
Mehrere Experimente wurden durchgeführt, um die Existenz der Schaltung zu demonstrieren. In einem Fall 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 dem durchtrennten Nerv.
„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 Mäuse blockierten, die in diesem Fall für den Empfang von Nervensignalen verantwortlich sind, damit die Muskeln die vom Gehirn bestimmte Funktion ausführen.
Die Blockierung der beta-adrenergen Rezeptoren hatte wenig Wirkung, aber die Muskelfettoxidation stoppte oder wurde stark reduziert, wenn die alpha-adrenergen Rezeptoren blockiert wurden.
Computersimulationen (In-Silico-Analyse) zeigten, dass die hypothalamische IL-6-Genexpression stark mit zwei alpha-adrenergen Rezeptoruntereinheiten des Muskels (Adrenorezeptoren alpha2A und alpha2C) korrelierte.
Als IL-6 in das Gehirn von Mäusen injiziert wurde, die gentechnisch verändert wurden, um diese Rezeptoren nicht zu produzieren, wurden die Ergebnisse validiert: Beinmuskelfett wurde bei diesen Mäusen nicht metabolisiert.
„Ein wichtiges Ergebnis der Studie war der Zusammenhang zwischen diesem neuromuskulären Kreislauf und dem Nachbrennen, einer Fettoxidation, die nach Beendigung des Trainings auftritt. Dies wurde als sekundär angesehen, aber tatsächlich kann es Stunden dauern und sollte als äußerst wichtig für den Prozess der Gewichtsabnahme angesehen werden“, sagte Ropelle.
„Wir haben gezeigt, dass körperliche Betätigung nicht nur IL-6 in der Skelettmuskulatur produziert, was bereits bekannt war, sondern auch die Menge an IL-6 im Hypothalamus erhöht“, bemerkte Katashima.
“Es ist daher wahrscheinlich, dass die Wirkung viel länger anhält als die Dauer der Übung selbst, was die Bedeutung der Übung für jede Intervention gegen Fettleibigkeit unterstreicht.”
Über diese Übung und Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung
Autor: Pressebüro
Quelle: FAPESP
Kontakt: Pressestelle – FAPESP
Bild: Das Bild wird Eduardo Ropelle/FCA-UNICAMP zugeschrieben
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. Wissenschaftliche Fortschritte
Abstrakt
Hinweise auf einen neuromuskulären Kreislauf, der hypothalamisches Interleukin-6 bei der Kontrolle des Skelettmuskelstoffwechsels einbezieht
Hypothalamisches Interleukin-6 (IL6) übt eine breite metabolische Kontrolle aus.
Hier haben wir gezeigt, dass IL6 den ERK1/2-Weg im ventromedialen Hypothalamus (VMH) aktiviert und die AMPK/ACC-Signalübertragung und die Fettsäureoxidation im Skelettmuskel der Maus stimuliert.
Die bioinformatische Analyse ergab, 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 haben gezeigt, dass der hypothalamische IL6/ERK1/2-Weg den α2-adrenergen Weg benötigt, um den Stoffwechsel der Fettsäure-Skelettmuskulatur zu modifizieren.
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 in VMH die Auswirkungen des Trainings, um die AMPK- und ACC-Phosphorylierung und die Fettsäureoxidation im Muskel nach dem Training aufrechtzuerhalten.
Zusammen zeigten diese Daten, dass die IL6/ERK-Achse in VMH den Fettsäurestoffwechsel im Skelettmuskel steuert.