CILJI: Glavni namen doktorske disertacije je bil proučiti molekularne mehanizme, ki v stresnih razmerah spremenijo delovanje Na+/K+-ATPaze in negativno vplivajo na uravnavanje energijske presnove v skeletni mišici. Specifični cilji so bili: (1) vzpostavitev in vitro celičnega modela za proučevanje delovanja NKA in presnove v skeletni mišici, ki bi bil po fizioloških in biokemijskih značilnostih skeletnomišičnih celic bolj podoben in vivo mišičnim vlaknom, kot trenutno uveljavljeni modeli, (2) proučiti molekularne mehanizme, ki preko hipoksije vplivajo na delovanje NKA v skeletni mišici in (3) raziskati, kako presnovne spremembe vplivajo na delovanje NKA v skeletni mišici.
HIPOTEZE: Preverili smo tri hipoteze: (H1) Oživčene mišične cevčice v kulturi imajo podoben vzorec izražanja podenot NKA in proteinov FXYD kot zrela mišična vlakna. (H2) Hipoksija skeletne mišice vpliva na delovanje NKA prek aktivacije z AMP aktivirane protein-kinaze (AMPK). (H3) Farmakološki aktivatorji AMPK vplivajo na delovanje NKA v odvisnosti od presnovnega stanja skeletne mišice.
METODE: Kot eksperimentalni model smo uporabili inervirane in neinervirane humane skeletne mišične celice (HSMC). Uporabili smo tudi mišične biopsije pacientov, ki so bili izpostavljeni ishemični vadbi. Za analizo smo uporabili primerne biomolekularne metode (odtis western in obratna transkripcija z verižno reakcijo s polimerazo - RT-qPCR).
REZULTATI: Ad H1: Neinervirane cevčice so najpogosteje uporabljen celični model za proučevanje skeletne mišice. Te celice v večinskem deležu izražajo NKA α1/β-heterodimere, medtem ko mišična vlakna in vivo v največji meri izražajo α2/β-heterodimere. Diferenciacija HSMC je zvišala izražanje NKA2 in FXYD1, ki sta visoko zastopana v zreli skeletni mišici, inervacija pa ni imela signifikantnega vpliva na mRNA izražanje podenot NKA in FXYD proteinov. Ad H2: Pacienti s poškodbo kolena so med operacijo pogosto izpostavljeni hipoksiji, kar lahko vodi v presnovne motnje in poškodbo mišic. Energijski stres aktivira AMPK, ki ima pomembno vlogo pri uravnavanju energijske presnove. Študija na skeletno-mišičnih celicah je pokazala, da lahko stimulacija AMPK aktivira NKA, zaradi česar smo sklepali, da bi se NKA v skeletnih mišicah v hipoksiji lahko aktivirala. Proučili smo morebitne učinke ishemične vadbe proti majhnemu uporu (LL-BFR) pri pacientih s poškodbo kolena na delovanje NKA v skeletni mišici. LL-BFR vadba je povečala vsebnost NKAα1, kar bi lahko igralo vlogo pri trofičnih učinkih LL-BFR vadbe pri pacientih s poškodbo kolena. Sprememb v signalizaciji AMPK nismo zaznali. Ad H3: Povečana aktivnost AMPK v skeletni mišici vodi v izboljšanje presnovnega stanja. Metformin, znan posredni aktivator AMPK, je znižal mRNA izražanje podenot NKA le v ishemičnih razmerah. Pokazali smo tudi, da sulfasalazin (SSZ), derivat salicilata, lahko aktivira AMPK v L6 podganji skeletnomišični celični liniji in v manjši meri v HSMC.
ZAKLJUČKI: (1) V homogenatih celičnih kultur nismo zaznali statistično značilnih učinkov inervacije na izražanje podenot NKA, FXYD1 in FXYD5. Naši rezultati ne podpirajo hipoteze, da imajo in vitro inervirane HSMC podoben profil izražanja kot mišična vlakna in vivo. (2) Pokazali smo, da LL-BFR vadba poviša izražanje NKAα1, kar bi lahko vodilo v povečanje mišične mase, ne moremo pa potrditi, da hipoksija spremeni delovanje NKA preko AMPK (3) Pokazali smo, da so učinki metformina na izražanje NKA odvisni od presnovnega stanja skeletnomišičnih celic, kar potrjuje tretjo hipotezo. Poleg tega je sulfasalazin, znan antirevmatik, povišal aktivnost AMPK v L6 celicah in v manjši meri tudi v HSMC.
|