VEGA 2/0091/19

Mechanizmy adaptácie kostrového svalu pacientov s chronickým metabolickým a zápalovým ochorením na pravidelné cvičenie

Vedúci projektu: Marta Novotová

Trvanie: január 2019 – december 2022
Koordinujúca organizácia: Ústav experimentálnej endokrinológie BMC SAV, Bratislava

Anotácia:

Nízka fyzická zdatnosť sa spája so znížením funkčnej kapacity svalu a s vysokým rizikom chronických metabolických ochorení. U pacientov s idiopatickou zápalovou myopatiou je funkcia svalu ovplyvnená systémovým zápalom neznámej etiológie, pričom porucha často pretrváva aj po potlačení zápalu. Pravidelné cvičenie zlepšuje energetický metabolizmus a funkčný stav kostrového svalu u zdravých ľudí u pacientov s diabetom 2. typu alebo idiopatickou zápalovou myopatiou. Cieľom projektu je identifikovať štrukturálne, funkčné a molekulárne determinanty pozitívnych účinkov pravidelnej fyzickej aktivity na mitochondriálnu respiráciu, metabolickú substrátovú preferenciu, ultraštruktúru a kontraktilnú funkciu myotúb. Ako model použijeme vzorky kostrového svalu ako aj z nich derivované myotuby, získané od metabolicky dobre charakterizovaných pacientov pred a po ukončení tréningového programu. Získané poznatky budú kľúčovými pre výskum patofyziologických determinantov idiopatických zápalových myopatií.

Kľúčové slová:

cvičenie, diabetes,idiopatická zápalová myopatia, ľudský kostrový sval, metabolizmus, štruktúra a funkcia myotúb

Ciele:

Cieľom tejto štúdie je čo najkomplexnejšie definovať adaptačnú odpoveď kostrového svalu na pravidelné cvičenie u jedincov s chronickým metabolickým a/alebo zápalovým ochorením. Špecificky budeme študovať:

Adaptačné zmeny expresie kľúčových génov a obsahu príslušných proteínov na cvičenie v biopticky získaných vzorkách kostrového svalu od klinicky komplexne charakterizovaných pacientov s idiopatickou zápalovou myopatiou a diabetes 2. typu a od zdravých dobrovoľníkov rovnakého veku a pohlavia.
Mitochondriálnu respiráciu a hladinu koenzýmu Q10, esenciálneho bioenergetického faktora mitochondrií kostrového svalu, a to vo vláknach kostrového svalu, ako aj v primárnych kultúrach ľudských svalových buniek získaných od pacientov pred a po tréningu.
Ultraštruktúru svalových buniek elektrónovou mikroskopiou a obsah či ko-lokalizáciu vybraných proteínov, ktoré definujú funkčný stav diferencovaných svalových buniek (myotúb) STED fluorescenčnou mikroskopiou.
Adaptačné zmeny excitability, kontraktility a vápnikovej signalizácie diferencovaných myotúb.
Hladiny tých cirkulujúcich a vo svale exprimovaných bioaktívnych molekúl, ktoré budú experimentálne regulované v bunkách kostrového svalu jedincov s chronickým metabolickým a zápalovým ochorením indukciou kontraktilnej aktivity.

Hlavným cieľom je identifikovať štrukturálne, funkčné a molekulárne determinanty účinkov fyzickej aktivity na kostrový sval. Zameriame sa na mitochondriálnu respiráciu, metabolickú substrátovú preferenciu, proces svalovej kontrakcie ako aj zmeny ultraštruktúry svalovej bunky využívajúc vzorky kostrového svalu a diferencované ľudské myotuby od dobrovoľníkov s definovaným fenotypom, získané pred a po absolvovaní tréningového programu. Takto získané poznatky budú esenciálne pre výskum základných patofyziologických determinantov regulácie funkčného stavu kostrového svalu pacientov s metabolickým ochorením či idiopatickou zápalovou myopatiou.

Publikácie:

Koci J, Novotova M, Slavikova M, Klempa B, Zahradnik I (2022). SARS-CoV-2 Exploits Non-Canonical Autophagic Processes to Replicate, Mature, and Egress the Infected Vero E6 Cells. Pathogens 11: 1535. doi: 10.3390/pathogens11121535.

Grimbert L, Sanz MN, Gressette M, Rucker-Martin C, Novotova M, Solgadi A, Karoui A, Gomez S, Bedouet K, Jacquet E, Lemaire C, Veksler V, Mericskay M, Ventura-Clapier R, Piquereau JM, Garnier A (2021): Spatiotemporal AMPK alpha 2 deletion in mice induces cardiac dysfunction, fibrosis and cardiolipin remodeling associated with mitochondrial dysfunction in males only. Biol Sex Differ, vol 12: 52. doi: 10.1186/s13293-021-00394-z.