Beweging-in-een-pil verhoogt atletisch uithoudingsvermogen
met 70 procent.
SALK INSTITUTE
Elke week verschijnt er wel een verhaal over de
gezondheidsvoordelen van lopen. Dat is geweldig - maar wat als je
niet kan lopen? Voor ouderen, mensen met obesitas of een andere
bepreking, zijn de beloningen van aerobische oefeningen een mythe.
Wetenschappers van het Salk Instituut, die voortbouwen op eerdere
onderzoeken, hebben ontdekt hoe muizen met weinig beweging kunnen
worden geactiveerd door een chemische verbinding die de gunstige
effecten van bewegen nabootsen, met inbegrip van verhoogde
vetverbranding en uithoudingsvermogen. De studie, die op 2 mei 2017
verscheen in Cell Metabolism, verdiept niet alleen ons begrip van
aërobe duurzaamheid, maar biedt ook mensen met hartaandoeningen,
longziekten, type 2 diabetes of andere gezondheidsbeperkingen hoop.
"Het is bekend dat mensen hun aërobe toestand kunnen verbeteren
door middel van training," zegt senior auteur Ronald Evans,
onderzoeker aan het Howard Hughes Medical Institute en houder van
Salk's March of Dimes Chair in Molecular and Developmental Biology.
"De vraag voor ons was: hoe werkt het uithoudingsvermogen? En als we
de wetenschap echt begrijpen kunnen we bewegen door een geneesmiddel
vervangen.”
Het ontwikkelen van uithoudingsvermogen betekent dat men
gedurende een langere periode aerobische activiteiten blijft
uitvoeren. Naarmate mensen fitter worden, verschuiven hun spieren
van verbranding van koolhydraten (glucose) naar het verbranden van
vet. Zo gingen onderzoekers ervan uit dat uithoudingsvermogen een
gevolg is van het toenemend vermogen van het lichaam om vet te
verbranden, hoewel details van het proces tot nu toe onduidelijk
waren. Vorig onderzoek van het Evans lab op een gen genaamd PPAR
delta (PPARD) bood intrigerende aanwijzingen: muizen die genetisch
gemanipuleerd zijn om permanent PPARD te bezitten werden lange
afstandslopers die resistent waren tegen gewichtstoename en zeer
responsief op insuline - alle kwaliteiten die verband houden met
fysieke fitness. Het team constateerde dat een chemische verbinding
genaamd GW1516 (GW) op dezelfde manier PPARD stimuleerde, daar zij
de insuline-responsiviteit en het gewicht van de gemanipuleerde
muizen beïnvloedde. GW had geen invloed op het uithoudingsvermogen
tenzij gekoppeld aan dagelijkse oefening wat voorbij ging aan het
doel van de studie.
In het huidig onderzoek gaf het Salk-team een hogere dosis GW
voor een langere periode (8 weken in plaats van 4), aan normale
muizen. Zowel de muizen die het middel hadden gekregen als de muizen
met normale beweging werden onderworpen aan tests in tredmolens om
hun uithoudingsvermogen tot uitputting na te gaan.
Muizen in de controlegroep liepen ongeveer 160 minuten vooraleer
zij uitgeput waren. Muizen met het geneesmiddel konden het echter
ongeveer 270 minuten uithouden - ongeveer 70 procent langer. Voor
beide groepen gold uitputting wanneer de bloedglucose (glucose) was
gedaald tot ongeveer 70 mg/dl, wat suggereert dat lage
glucosespiegels (hypoglykemie) verantwoordelijk zijn voor
vermoeidheid.
Om te begrijpen wat er op het moleculaire niveau gebeurde,
vergeleek het team de genuitdrukking in een grote spier van muizen.
Ze vonden 975 genen waarvan de expressie veranderde in reactie op
het geneesmiddel, ofwel onderdrukt of verhoogd werd. Genen waarvan
de expressie verantwoordelijk was voor het afbreken en verbranden
van vet. Verrassend genoeg waren genen die onderdrukt werden,
gerelateerd aan het afbreken van koolhydraten voor energie. Dit
betekent dat PPARD voorkomt dat suiker een energiebron in de spier
wordt tijdens de oefening, mogelijk om suiker voor de hersenen te
behouden. Het activeren van vetverbranding duurt langer dan het
verbranden van suiker. Daarom gebruikt het lichaam meestal glucose,
tenzij het een dwingende reden heeft om de hersenfunctie niet te
gebruiken tijdens perioden van hoge energieprestaties. Hoewel de
spieren suiker of vet kunnen verbranden, hebben de hersenen een
voorkeur voor suiker, wat verklaart waarom hardlopers die 'de grens
bereiken' zowel fysieke als mentale vermoeidheid ervaren wanneer ze
hun glucosereserve gebruiken.
"Deze studie suggereert dat het verbranden van vet minder een
aandrijver van uithouding is dan een compesator om glucose te
behouden,” zegt Michael Downes, senior wetenschapper van Salk en
mede-auteur van de studie. "PPARD onderdrukt alle elementen die
betrokken zijn bij het metabolisme van de suiker in de spier, zodat
glucose kan worden doorgestuurd naar de hersenen, waardoor de
hersenfunctie wordt behouden."
Interessant is ook dat de muizen die het oefeningsmiddel namen
geen last hadden van de fysiologische veranderingen die meestal het
gevolg zijn van aerobic fitness: extra mitochondria, meer bloedvaten
en een verschuiving naar het type spiervezels die vet verbranden in
plaats van suiker. Dit laat zien dat trainen niet uitsluitend aëroob
uithoudingsvermogen aandrijft; het kan ook worden bereikt door een
genetische route chemisch te activeren. Naast een verhoogd
uithoudingsvermogen bij de muizen die het geneesmiddel kregen trad
er ook resistentie op tegen gewichtstoename en meer responsie op
insuline.
"Oefening activeert PPARD, maar we laten zien dat hetzelfde kan
bereikt worden zonder mechanische training. Het betekent dat men het
uithoudingsvermogen zonder fysieke inspanning op gelijkwaardig
niveau kan verbeteren als van iemand die ervoor traint," zegt Weiwei
Fan, Salk Onderzoeksassistent en hoofdauteur van de studie.
Hoewel de laboratoriumstudies op muizen werden uitgevoerd, zijn
farmaceutische bedrijven geïnteresseerd in het gebruik van het
onderzoek om klinische studies voor mensen te ontwikkelen. Het team
kan een aantal therapeutische toepassingen voor een voorgeschreven
geneesmiddel op basis van GW voorstellen, voor het verhogen van
vetverbranding, voor mensen met obesitas of type 2 diabetes; om hun
fitness voor en na de operatie te verbeteren.
Vertaling: Andre Teirlinck
