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Regulation of metabolic genes in human skeletal muscle, Diana Gessner
1. REGULATION OF METABOLIC GENES
IN HUMAN SKELETAL MUSCLE
BY SHORT-TERM EXERCISE AND DIET
MANIPULATION
Melissa J. Arkinstall, Rebecca J. Tunstall, David Cameron-
Smith and John A. Hawley
Am J Physiol Endocrinol Metab 287:E25-E31, 2004. First published 3 February
2004;
2. EINFÜHRUNG
Human Research Ethics Committee of the Royal
Melbourne Institute of Technology (RMIT)
University, Australia
American Journal of Physiology - Endocrinology
and Metabolism, Februar 2004
Ziel: Ausmaß der Effekte einer Bewegungs und
Ernährungsintervention auf die Expression
metabolisch relevanter Gene des CHO und
Fettstoffwechsels
3. METHODIK IM ÜBERBLICK
Sieben männliche Probanden, im Schnitt 33 Jahre
und 80kg schwer
moderat trainierte Radsportler
Vor Experiment: individuelle VO2max ermittelt; Blut
und Muskelbioptate entnommen
intensives Intervall Training Glykogenarmut im
Muskel
Danach Ernährungsintervention für 48h
Randomisierte Interventionsstudie
Gesamte Dauer: sieben Tage
4. TRAINING
Fünfminütiges warm up
zweiminütiges Intervall bei 95% VO2max
zweiminütige Ruheperiode mit 55% VO2max
bei Erschöpfung während Intervall bei 95%
VO2max Umstellung auf 85,75 % der VO2max
fortschreitender Erschöpfung: Drosselung auf 65%
VO2max
auch dieses Intervall nicht mehr
beendbarTrainingsende
Ruheintervalle wurden gleichbleibend beibehalten
5. ERNÄHRUNGSINTERVENTION
Zwei Diätstrategien
Low CHO und High Fat:
0,7g CHO/kg KG
4,4g Fett/kg KG
4,0g EW/kg KG
High CHO und Low Fat:
10g CHO/kg KG
1g Fett/kg KG
1g EW/kg KG
o Beide Diäten isokalorisch: 235 KJ/kg KG
6. LABORANALYTISCHE UND STATISTISCHE
METHODEN
Blut:
Glukosekonzentration: Glukoseoxidase-System
Insulinkonzentration: radioimmunoassay
FFA-Konzentration: enzymatische colorimetrische
Methode
o Muskel:
Glykogengehalt: Hydrolyse
Genexpression: mRNA
RNA Isolation und reverse Transkription
mRNA Quantifikation real time PCR
Statistik: t-Test für gepaarte Stichproben
7. PARAMETER UND ERGEBNISSE
Plasma Glukose, Insulin und FFA Konzentration
FFA-Konzentration in Low CHO/High Fett – Gruppe: doppelt
so hoch als bei High CHO/Low Fett
Glu und Ins- Konzentartion: Unterschiede gering
8. PARAMETER UND ERGEBNISSE
Glykogengehalt im ruhenden Muskel
High CHO/Low Fett:
Signifikant höherer
Muskelglykogengehalt als
bei Low CHO
300 %
11. PARAMETER UND ERGEBNISSE
CHO-SW relevanten Gene: GLUT4 und glycogenin:
signifikante Effektstärke in beiden Gruppen
12. PARAMETER UND ERGEBNISSE
Fett-SW relevante Gene: nur bei PDK-4, FAT/CD36
und UCP-3 signifikante Effektstärke
13. AUSSAGEN UND SCHLUSSFOLGERUNGEN DER
STUDIENAUTOREN
verschiedene Studiendesigns um Auswirkungen der
Substratverfügbarkeit auf die Genaktivität zu
untersuchen
72h Fasten: Intervention beeinflusst zwar relevante
Paramenter wie Plasma FFA, Glu,Ins.-Konzentartion
Substratverfügbatkeit im Muskel bleibt weitgehend
unberührt
Messungen während der Ruhephase (1-4 h nach
Training) schwierige Interpretation
Muskelkontraktion selbst hat Einfluss auf
Genexpression
Vorteil dieser Studie: vor Ernährungsintervention
Glykogenentleerung
Outcome: CHO Gene reagieren sensitiver als Fett-SW
Gene
PDK-4 Gen: sensibel auf Verfügbarkeit der
Muskelglykogenspeicher
14. EIGENE INTERPRETATION
Studie wurde gut geplant und sehr genau durchgeführt
Bis 2004 erste Studie die CHO und Fett –SW Gene
untersuchte
wenig Probanden
nur ein Geschlecht
mRNA-Spiegel sind zwar gute metabolische
Messgrößen für die nachfolgende Proteinsynthese,
jedoch keine lineare Beziehung
mRNA: kurze HWZ im Vergleich zu Proteinen
Erhöhung der mRNA-Spiegel kann auch Resultat von
Neueinstellung des steady state sein
Allein auf Basis der mRNA-Spiegel keine genaue
Aussage über die Genaktivität möglich