Nyupptäckt protein gör musklerna större och starkare

I studien identifierades ett tidigare okänt protein som påverkar muskeluppbyggnaden vid styrketräning, de nya rönen presenteras i vetenskapstidskriften Cell.

– Det här är fortfarande grundforskning. Men eftersom proteinet även finns hos människa öppnar fynden för en rad spännande möjligheter, säger Jorge Ruas, forskare vid Karolinska Institutet och tidigare verksam på Dana-Farber Cancer Institute och Harvard Medical School i USA, där studien genomfördes under ledning av professor Bruce Spiegelman.

Det nya proteinet som forskarna har hittat kallas PGC-1a4 och är egentligen en variant (isoform) av ett protein som Bruce Spiegelman och hans kollegor identifierade för tiotalet år sedan, kallat PGC-1a. Forskarna visade då att PGC-1a kunde kopplas till förändringar i muskeln orsakade av så kallad uthållighetsträning, som exempelvis löpning, men trodde till en början att det bara var fråga om ett enstaka protein. Med tiden har det dock visat sig att samma gen som kodar för PGC-1a också ger upphov till ett antal proteinvarianter – där alltså den fjärde varianten, PGC-1a4, har betydelse för ökad muskelmassa och styrka vid motståndsträning.

– Det är väldigt intressant att samma gen kodar för två varianter av samma protein som sedan har betydelse för effekten av dessa olika träningsformer i muskeln. Vi har också identifierat två ytterligare varianter av det här proteinet, säger Jorge Ruas.

I den nu publicerade Cell-artikeln visar forskarna att med ökande nivåer av PGC-1a4 i ena benmuskeln hos möss blev muskelfibrerna ungefär 60 procent större, jämfört med den andra benmuskeln som inte fått PGC-1a4. Transgena möss med ökad mängd PGC-1a4 i alla skelettmuskler är både starkare och smalare även utan någon träning alls. När forskarna sedan gick vidare och behandlade cancersjuka möss med PGC-1a4 kunde de se en påtaglig motståndskraft mot den typ av muskelatrofi – förlust av muskelmassa – som man ofta ser i samband med cancersjukdom.  Möss som fick PGC-1a4 förlorade bara 10 procent av muskelmassan, jämfört med ungefär 30 procent hos obehandlade cancersjuka möss. Mössen som behandlades med PGC-1a4 var alltså både starkare och mer aktiva.

Forskarna undersökte också mekanismerna bakom dessa muskelförändringar. I samband med motståndsträning, där man till exempel lyfter tyngder, höjs nivåerna av PGC-1a4 i muskeln, som i sin tur sätter igång en biokemisk process som gör att musklerna blir större och starkare. Bland annat kontrollerar PGC-1a4 aktiviteten av två molekylära signalvägar som man sedan tidigare känner till är involverade i muskeltillväxt.  En ökning av PGC-1a4-nivåerna till följd av styrketräning ökar också aktiviteten hos ett protein som kalls IGF1 (insulin-like growth factor 1), som underlättar muskeltillväxt. Samtidigt undertrycker PGC-1a4 ett annat protein, kallat myostatin, som normalt hämmar musklernas tillväxt.

– Man kan säga att PGC-1a4 trampar på gaspedalen och släpper bromsen för musklerna att öka i massa och styrka. Det här är i första hand intressant för framtida behandling när patienten av olika skäl riskerar förlust av muskelmassa, säger Jorge Ruas.

Utöver forskare vid Karolinska Institutet och Dana-Farber Cancer Institute/Harvard Medical School, har även forskare vid University of Colorado, University of Virginia och Mayo Clinic, samtliga i USA, deltagit i studien. Arbetet har finansierats genom anslag till Jorge Ruas från Wenner-Gren stiftelserna och till Bruce Spiegelman från amerikanska National Institutes of Health (NIH) och läkemedelsföretaget Novartis.

Publikation: ”A PGC-1a isoform induced by resistance training regulates skeletal muscle
Hypertrophy”, Jorge L. Ruas, James P. White, Rajesh R. Rao, Sandra Kleiner, Kevin T.
Brannan, Brooke C. Harrison, Nicholas P. Greene, Jun Wu, Jennifer L. Estall, Brian A. Irvin, Ian R. Lanza, Kyle A. Rasbach, Mitsuharu Okutsu, K. Sreekumaran Nair, Zhen Yan, Leslie A. Leinwand, Bruce M. Spiegelman, CELL, first online 6 December 2012.