Bedeutung des MAPK Signalweges für die Genexpression und die metabolische Anpassung während Ausdauersports in Leber und Muskel

Fragestellung: In vorangegangenen Experimenten an Mausmodellen konnte gezeigt werden, dass während eines 60-minütigen moderaten Ausdauerlaufs neben metabolischen Veränderungen z.B. im Glukose- und Fettsäuremetabolismus auch der Mitogen-aktivierte Protein Kinase (MAPK) Signalweg sowohl im Muskel, als auch in der Leber vermehrt aktiviert wird. Ebenso konnte eine verstärkte Genexpression von unmittelbar exprimierten „Stressgenen“ (sogenannte „immediate early genes“) wie c-Fos, JunB und FosB nachgewiesen werden. Durch diese gefundene akute und kurzzeitige Aktivierung des MAPK Signalweges als auch die akute Aktivierung der Stressgene nach moderatem Sport stellt sich die Frage nach der Beteiligung des MAPK Signalwegs an den metabolischen Veränderungen in der Leber und im Muskel sowie den dafür verantwortlichen Signalwegen.

Methoden: Für die Fragestellung wurde der MAPK-Inhibitor (U0126) männlichen C57Bl/6 Mäusen intraperitoneal injiziert, die dann nach zwei Stunden einen 60-minütigen moderaten Ausdauerlauf auf einem Laufband absolvierten. In einem Teil der Mäuse wurden Parameter des Glucose- und Fettsäuremetabolismus im Plasma sowie die Genexpression in Muskel und Leber direkt nach dem Lauf analysiert, in einer weiteren Gruppe nach einer anschließenden dreistündigen Erholungsphase. Ergebnisse: Direkt nach dem Laufen war die Glucosekonzentration im Plasma sowohl in der Kontrollgruppe, als auch in der Inhibitorgruppe reduziert, während nur in der Kontrollgruppe die Konzentration an freien Fettsäuren anstieg und der Glykogengehalt der Leber abfiel. In der Inhibitorgruppe war nach dem Laufen der Anstieg der c-Fos Expression in der Leber, sowie im Soleus Muskel der Anstieg von c-Fos, JunB, FosB und GADD45b reduziert. Auch nach der dreistündigen Erholungsphase war die Expression von „Stressgenen“ als auch von PGC1alpha im Soleus Muskel durch den Inhibitor verändert, während in der Leber keine solche Beeinflussung der Genexpression beobachtet werden konnte.

Schlussfolgerung: Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse eine divergente Regulierung von „immediate early genes“ wie c-Fos, JunB und FosB sowie metabolischen Regulatoren wie PGC1a in Leber und Muskel. Ob die Aktivierung der MAPK und die davon abhängige Genregulation tatsächlich an der Anpassung des Metabolismus an eine Ausdauerbelastung beteiligt ist, ist Gegenstand laufender Untersuchungen.