Mika Silvennoinen tutki perimän vaikutusta lihasten hapenottokykyyn käyttäen apuna kahta rottalinjaa, joilla on synnynnäisesti erilainen kestävyysjuoksukyky.
Low-capacity runner -rotilla (LCR) on synnynnäisesti huonompi kestävyysjuoksukyky ja koko kehon hapenottokyky kuin high-capacity runner -rotilla (HCR). Lisäksi LCR-rotilla on suurentunut riski sairastua metabolisiin sairauksiin.
Silvennoisen tutkiessa kyseisten rottien raajalihaksia hän havaitsi, että LCR-rotilla oli lihaksissaan harvempi verkosto verta kuljettavia hiussuonia sekä vähemmän hapen avulla energiaa tuottavia mitokondrioita kuin HCR-rotilla.
– Nämä rakenteelliset erot sekä havaitut laajamittaiset erot hapellisiin energiantuottoreitteihin liittyvien geenien aktiivisuuksissa selittävät osaltaan rottalinjojen välisiä perinnöllisiä eroja kestävyydessä ja hapenottokyvyssä, hän kertoo väitöstiedotteessaan.
Lisäksi selvisi, että hapelliseen energiantuottoon liittyvien geenien aktiivisuus lihassoluissa oli yhteydessä rottien glukoositasapainoon.
– Mitä aktiivisempia kyseiset geenit olivat lihaksissa, sitä parempi oli rottien glukoositasapaino, Silvennoinen toteaa.
Toisessa osakokeessa selvitettiin hiirimallin avulla rasvaisen ruokavalion ja fyysisen aktiivisuuden vaikutusta raajalihaksen hapenottokykyyn.
Tutkimuksessa havaittiin ensi kertaa, että rasvainen ruokavalio lisää fyysisen aktiivisuuden tavoin hiirten lihasten hiussuoniverkoston tiheyttä, joka saattaa liittyä verisuonten uudismuodostusta säätelevien HIF-1α:n and VEGF-A:n geenien lisääntyneeseen aktiivisuuteen hiussuonissa.
– Koska rasvainen ruokavalio lisäsi hiussuoniverkoston tiheyttä, se saattaa parantuneen hapenkuljetuskyvyn kautta mahdollistaa tehokkaamman energiantuoton rasvoista. Silvennoinen kehitti myös uuden menetelmän, jolla voidaan mitata vertailukelpoisesti hiirten fyysistä aktiivisuutta käytettäessä sekä tavallisia että juoksupyörällä varustettuja häkkejä, Silvennoinen sanoo.
Kestävyysharjoittelu parantaa tehokkaasti lihaksen hapenottokykyä, kun taas voimaharjoittelu kasvattaa lihaksia ja lisää voimaa. Ihmisten akuutteja voima- ja kestävyysharjoitusvasteita selvittävässä osakokeessa Silvennoinen havaitsi, että kyseiset harjoitukset aiheuttavat merkittäviä muutoksia PGC-1α:n eri lähetti-RNA-isoformien määrissä, jotka osaltaan selittävät, miten erilaiset harjoitukset aiheuttavat niille tyypilliset lihasadaptaatiot.
Tutkimuksen tulokset lisäävät ymmärrystä lihaksen hapenottokykyyn vaikuttavista tekijöistä ja niiden vaikutusmekanismeista, mikä auttaa ymmärtämään niiden sairauksien kehittymistä, jotka liittyvät lihasten hapenottokykyyn ja liikunnan määrään.
Jatkotutkimuksia tarvitaan osoittamaan eläinkokeissa havaitut ilmiöt myös ihmisessä ja mekanistiset tutkimukset ovat tarpeen syyseuraussuhteiden vahvistamiseksi.
LitM Mika Silvennoisen väitöskirja The Oxidative Capacity of Skeletal Muscle: Effects of Genotype, High-Fat Diet and Physical Activity tarkastettiin perjantai 22. tammikuuta Jyväskylän yliopistossa.
