Genuttrycket av nya uncoupling proteiner
i human insulinresistent skelettmuskulatur
Av Anna Krook, Stockholm.Förändringar i uttrycket av gener involverade i cellulär energimetabolism skulle kunna bidra
till utveckling av metabola rubbningar som obesitas och typ II diabetes.
Två nyligen beskrivna mitokondriella proteiner, uncoupling protein 2 och uncoupling protein 3 (UCP2 och UCP3) är attraktiva kandidater för gener där rubbningar i utrycksnivån skulle kunna vara en faktor i utvecklingen av dessa sjukdomar.UCP 2 och 3
UCP2 och UCP3 identifierades genom sina likheter med UCP1. UCP1 är ett protein som är lokaliserat till mitokondriet, och vars uttryck är begränsat till brun fettvävnad. UCP1 har en viktig termogenetisk roll, och producerar värme på bekostnad av ATP produktion. Transgena möss, som saknar brunt fett, utvecklar insulinresistens och fetma, vilket understryker den viktiga rollen som brunt fett har i kontrollen av energibalansen hos gnagare (1). Om man istället ökar UCP1 uttrycket i vit fettvävnad kan man förhindra fetma hos genetiskt obesa Ay möss (2).Det finns dock mycket litet brun fettvävnad hos vuxna människor, och således spelar UCP1 antagligen en mindre viktig roll. Till skillnad från UCP1 så uttrycks UCP2 i de flesta vävnader, inklusive i vitt fett och skelettmuskler, och UCP3 primärt i skelettmuskulaturen (3,4). Reducerat uttryck av UCP2 har påvisats i fettvävnad och and skelettmuskulatur från obesa personer (5,6).
PCR
Vi undersökte mRNA nivån av UCP2 och UCP3 i skelettmuskulaturen från icke-obesa diabetiker och ålders- och viktmatchade friska försökspersoner. mRNA nivån bestämdes med kvantitativ RT-PCR, där RNA mängden i proverna relaterades till en artificiell standard med primersekvenser för UCP2, UCP3 och en standardgen, ___globin.
För UCP2 bestämdes även det totala proteinuttrycket genom Western blotting. Vi fann inga skillnader i mängden UCP2 mellan de både grupperna, vare sig på mRNA eller protein nivån (Figur 1). Däremot var mRNA uttrycket av UCP3 reducerat i skelettmuskel från diabetiker. Dessutom fanns det hos diabetikerna en positiv korrelation mellan UCP3 nivån och insulinkänslighet (Figur 2 nedan..).
Dessa resultat visar att UCP3 uttryck är förändrat hos insulin-resistenta diabetiker. Om detta har en direkt koppling till patogenesen vid typ II diabetes är ännu inte känt.
Vi undersöker nu om förändringar i insulinkänslighet leder till ändrat UCP3 uttryck i muskelvävnad. UCP2 and UCP3 uttryck regleras också av diet. Något förvånande resulterade t.ex. 5 dagars extremt kalorisnål kost i ökade mRNA nivåer av UCP2 och UCP3. (7).
Ett antal studier visar på en viktig roll för fettsyror i UCP3 uttryck (8,9). Dessutom har aktivitetsnivån också
visats ha betydelse för genuttrycket av UCP2 och UCP3 hos råtta och mus.(figur.2)
Vi var intresserade av huruvida aktivitetsnivån påverkade mRNA nivån av UCP2 och UCP3 i human skelettmuskel. Tetraplegi representerar nästan total muskelinaktivitet utan perifer denervation. I likhet med studier på denerverad råttmuskel (10) fann vi att mRNA nivåerna av både UCP2 och UCP3 var uppreglerade i muskel från tetraplegiker jämfört med friska försökspersoner.För att studera effekten av fysisk aktivitet, tränades tetraplegikerna i 8 veckor med ”electrically-stimulated leg cycling” (ESLC). Vi har tidigare visat att hos tetraplegiker resulterar denna träning i förbättrad helkroppssinsulinkänslighet och förändringar i proteinmängd av att antal för glukosmetabolismen viktiga proteiner (11).
ESLC träningen resulterade i signifikant reducering av mRNA nivåerna av både UCP2 och UCP3, för UCP2 till nivåer som var jämförbara med friska försökspersoners. (12). Fysisk aktivitet är således en reglerande faktor för uttrycket av UCP2 och UCP3 i human muskel, åtminstone då en patologisk uppreglering av generna föreligger. Vi undersöker nu om fysisk aktivitet är lika betydelsefull för regleringen av UCP hos friska försökspersoner.
Anna Krook
E-post: ankr@klinfys.ks.se
Karolinska Institutet
Stockholm
Referenser
- Lowell BB, Susulic VS, Hamann A, Lawitts JA, Himms-Hagen J, Boyer BB, Kozaki LP,
Flier JS (1993) Nature 366:740-742
- Kopecky J, Clarke G, Enerbäck S, Speigelman B, Kozak LP (1995).
J Clin Invest 96: 2914-2923
- Fleury C, Neverova M, Collins S, Raimbault S, Champigny O, Levi MC,
Bouillaud F, Seldin MF, Surwit RS, Ricquier D, Warden CH. Nat Genet 15:269-272, 1997
- Boss O, Samec S, Paoloni-Giacobino A, Rossier C, Dulloo A, Seydoux J, Muzzin P,
Giacobino JP (1997). FEBS Lett 408: 39-42
- Nordfors L, Hoffstedt J, Nyberg B, Thorne A, Arner P, Schalling M, Lönnqvist F (1998)
Diabetologia 41: 935-939
- Oberkofler H, Liu YM, Hell E, Krempler F, Patsch W (1998) Diabetologia 41: 940-946
- Millet L, Vidal H, Andreelli F, Larrouy D, Riou JP, Ricquier D, Laville M, Langin D, (1997)
J Clin Invest 100: 2665-2670
- Weigle DS. Selfridge LE, Schwartz MW, Seeley RJ, Cummings DE, Havel PJ, Kuijper JL,
BeltrandelRio H (1998) Diabetes 47: 298-302
- Boss O, Bobbioni-Harsch E, Assimacopoulos-Jeannet F, Muzzin P, Munger R, Giacobino JP,
Golay A (1998) Lancet 351: 1933
- Cortright RN, Zheng D, Jones JP Fluckey JD, DiCarlo SE, Grujic D, Lowell BB,
Dohm GL (1999) Am J Physiol 276: E217-E221
- Hjeltnes N, Galuska D, Björnholm M, Aksnes AK, Lannem A, Zierath JR,
Wallberg-Henriksson H (1998) FASEB J 12: 1701-1712
- Hjeltnes N, Fernström M, Ziearth JR, Krook A (1999) In press Diabetologia
- Krook A, Digby J, O’Rahilly S, Zierath JR, Wallberg-Henriksson H(1998) Diabetes 47:1528-1531.
[Innehåll] [Redaktören] [Ordföranden] [Sett & Hört] [Aktuell Info] [Redaktionen]
[Arkivet] [Länkar] [Diskussionsforum] [Diabetes Update]
