Långvarig uthållighetsträning påverkar musklernas epigenetik
Ny forskning från Karolinska Institutet visar att uthållighetsträning som pågår under en längre tid orsakar varaktiga så kallade epigenetiska förändringar i musklerna. Forskarna bakom studien, som publiceras i vetenskapstidskriften Epigenetics, har också kunnat se starka samband mellan dessa förändringar och aktiviteten hos gener som styr förbättrad ämnesomsättning och inflammation. Resultaten kan ha betydelse för framtida behandling och prevention av hjärtkärlsjukdom, diabetes och fetma.
– Det är väl belagt att inaktivitet är kopplat till en rad sjukdomstillstånd och att regelbunden fysisk aktivitet är hälsobringande, förbättrar livskvaliteten och förlänger livet. Men exakt hur dessa positiva effekter skapas i kroppen har varit oklart. Den här studien visar att epigenetiken är viktigt när kroppen anpassas till träning, säger Carl Johan Sundberg, professor vid institutionen för fysiologi och farmakologi och vetenskapligt ansvarig för studien.
Epigenetik kan mycket förenklat beskrivas som tillfälliga biokemiska förändringar i arvsmassan orsakade av olika former av miljöpåverkan. En typ av epigenetisk förändring är metylering, där en metylgrupp fäster på eller avlägsnas från vissa delar av DNA-molekylen utan att påverka den ursprungliga DNA-sekvensen. Om generna ses som cellernas hårdvara, kan man kalla epigenetiken för deras mjukvara.
I den nu publicerade studien ingick 23 unga friska kvinnor och män som fick genomföra träningspass med enbenscykel, alltså ett ben tränades och det andra otränade benet fungerande som kontroll. Träningspassen pågick i 45 minuter och deltagarna tränade fyra gånger i veckan under tre månaders tid. Före och efter träning mättes prestationsförmågan i båda benen. I muskelbiopsierna analyserades markörer för musklernas ämnesomsättning samt förändringar i 480 000 så kallade metyleringsplatser i arvsmassan och aktiviteten hos över 20 000 gener.
Resultaten visar på samband mellan epigenetiska metyleringsförändringar och förändring av aktiviteten i 4000 gener. En stor del av förändringarna skedde på platser i arvsmassan som reglerar hur mycket eller lite våra gener ska användas. På de ställen i arvsmassan där metyleringarna ökade, påverkades gener som styr muskelanpassning och ämnesomsättning (metabolism), och där metyleringsgraden minskade påverkades gener som styr inflammation.
Ett intressant och enligt forskarna potentiellt mycket viktigt nytt fynd var att träningen främst ledde till epigenetiska förändringar i förstärkande gensekvenser, så kallade enhancers. Dessa avsnitt av DNA ligger ofta betydligt längre bort från generna som påverkas än så kallade promotorregioner som traditionellt har ansetts styra genaktivitet allra mest.
– Vi fann att träning på ett koordinerat sätt påverkar tusentals DNA-metyleringar och gener kopplade till förbättringar av funktion och hälsa. Detta kan ha stor betydelse för förståelse och behandling av folksjukdomar som diabetes och hjärtkärlsjukdom men även hur vi ska behålla en god muskelfunktion över livet. Intressant nog såg vi också att det finns epigenetiska skillnader mellan mäns och kvinnors muskler, vilket kan vara viktigt för att utveckla könsspecifika behandlingar i framtiden”, säger Carl Johan Sundberg.
Arbetet har finansierats med stöd från Centrum för idrottsforskning, Torsten Söderbergs stiftelse, forskarnätverket STATegra inom EU:s sjunde ramprogram, Stockholms läns landsting och Vetenskapsrådet.
Publikation: ”An integrative analysis reveals coordinated reprogramming of the epigenome and the transcriptome in human skeletal muscle after training”, Maléne E Lindholm, Francesco Marabita, David Gomez-Cabrero, Helene Rundqvist, Tomas J Ekström, Jesper Tegnér & Carl Johan Sundberg, Epigenetics, first online 7th December 2014, doi:10.4161/15592294.2014.982445.
För information om forskningen, kontakta:
Maléne Lindholm, doktorand
Enheten för molekylär arbetsfysiologi, institutionen för fysiologi och farmakologi
Tel: 070-4930156
E-post: malene.lindholm@ki.se
Francesco Marabita, postdoktoral forskare
Enheten för beräkningsmedicin, institutionen för medicin, Solna,
Centrum för molekylär medicin
Tel: 072-0377132
E-post: francesco.marabita@ki.se
Kontakta presstjänsten och hämta bilder
Karolinska Institutet är ett av världens ledande medicinska universitet. I Sverige står Karolinska Institutet för drygt 40 procent av den medicinska akademiska forskningen och har det största utbudet av medicinska utbildningar. Sedan 1901 utser Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet mottagare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin.
