ons, feb 17, 2021 17:00 CET

Närmare en av fem personer saknar proteinet α-aktinin-3 i sina muskelfibrer. Nu visar forskare vid Karolinska Institutet att dessa personers skelettmuskler består av en större andel långsamma muskelfibrer, som är mer uthålliga och energieffektiva och ger bättre tolerans mot kyla än snabba muskelfibrer. Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften American Journal of Human Genetics.

Skelettmuskler består av snabba (vita) muskelfibrer som är snabbt uttröttbara och långsamma (röda) muskelfibrer som är mer uthålliga. Proteinet α-aktinin-3 som bara finns i snabba muskelfibrer saknas helt hos nästan var femte människa, totalt 1.5 miljarder individer, på grund av en mutation i genen som kodar för proteinet. Evolutionärt ökade förekomsten av den muterade genen när människor flyttade ut från Afrika till kallare klimat i Central- och Nordeuropa.

Bättre på att hålla värmen

– Det här tyder på att personer som saknar α-aktinin-3 är bättre på att hålla värmen och energimässigt klara sig i ett tuffare klimat, men det har inte funnits några direkta experimentella bevis för det tidigare. Nu kan vi visa att förlusten av det här proteinet ger ökad tolerans mot nedkylning och vi har även funnit en möjlig mekanism för detta, säger Håkan Westerblad, professor i cellulär muskelfysiologi vid institutionen för fysiologi och farmakologi, Karolinska Institutet.

I studien fick 42 friska män i åldern 18–40 år sitta i kallt vatten (14°C) tills deras kroppstemperatur sjunkit till 35.5 °C och försöket avslutades. Musklernas elektriska aktivitet under nedkylningen studerades med elektromyografi (EMG) och muskelbiopsier togs för att studera proteininnehåll och fibertypsammansättning.

Huttrar inte lika mycket

Resultaten visade att skelettmusklerna hos personer som saknar α-aktinin-3 innehåller en större andel långsamma muskelfibrer. Vid nedkylning hade dessa personer också ett energimässigt mer fördelaktigt sätt att bevara kroppstemperaturen. I stället för aktivering av snabba fibrer, som gör att man börjar huttra, hade de en större benägenhet att producera värme genom ökad grundaktivitet (tonus) i de långsamma fibrerna.

– Mutationen har sannolikt medfört en evolutionär fördel under migrationen till ett kallare klimat, men i dagens moderna samhälle skulle den energisparande förmågan i stället kunna innebära en ökad risk för vällevnadssjukdomar. Det är något som vi nu vill studera vidare, säger Håkan Westerblad.

Skulle kunna påverka idrottsprestation

En annan intressant frågeställning är hur avsaknad av α-aktinin-3 påverkar svaret på fysisk träning.

– Personer som saknar α-aktinin-3 är sällan riktigt bra på idrotter som kräver styrka och explosivitet medan man sett en tendens till ökad kapacitet hos dessa personer i uthållighetsidrotter, säger Håkan Westerblad.

En begränsning med studien är att det i försök på människa är svårare att studera mekanismer på samma detaljnivå som i djur- och cellförsök. Den fysiologiska mekanism som presenteras har inte verifierats med experiment på till exempel molekylär nivå.

Studien utfördes i samarbete med forskargrupper vid Lithuanian Sports University i Kaunas, Litauen, och University of Melbourne i Australien. Forskningen finansierades av Vetenskapsrådet i Sverige, Centrum för idrottsforskning, Vetenskapsrådet i Litauen, Svenska Sällskapet för Medicinsk Forskning, Jeanssons Stiftelser, Hjärt-Lungfonden och National Health and Medical Research Council i Australien. Medförfattaren Volker Lauschke är grundare, vd och aktieägare i HepaPredict AB och har varit konsult åt EnginZyme AB.

Publikation: ”Loss of α-actinin-3 during human evolution provides superior cold resilience and muscle heat generation”. Victoria L. Wyckelsma, Tomas Venckunas, Peter J. Houweling, Maja Schlittler, Volker M Lauschke, Chrystal F. Tiong, Harrison D. Wood, Niklas Ivarsson, Henrikas Paulauskas, Nerijus Eimantas, Daniel C. Andersson, Kathryn N. North, Marius Brazaitis, Håkan Westerblad. American Journal of Human Genetics, online 17 februari 2021, doi: 10.1016/j.ajhg.2021.01.013.

För mer information, kontakta:
Håkan Westerblad, professor
Institutionen för fysiologi och farmakologi, Karolinska Institutet
Mobil: 0705 88 95 62
E-post: hakan.westerblad@ki.se

Karolinska Institutet är ett av världens ledande medicinska universitet med visionen att driva utvecklingen av kunskap om livet och verka för en bättre hälsa för alla. I Sverige står Karolinska Institutet för den enskilt största andelen medicinsk akademisk forskning och har det största utbudet av medicinska utbildningar. Varje år utser Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet mottagare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin.

Taggar: