UC-Forscher empfangen $2.1 M Zuschuss von der NIH zur Untersuchung der molekularen Mechanismen von Muskel-Ermüdung

University of Cincinnati (UC) Forscher haben mit einem fünf-Jahres -, $2.1 Millionen Zuschuss von der National Institutes of Health (NIH) zur Untersuchung der isoform spielt eine wichtige Rolle in der menschlichen Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung.

Judith Heiny, PhD, und Jerry Lingrel, PhD, erhielt die Auszeichnung von der National Institute of Arthritis und Muskel-Skelett-und Hautkrankheiten, eine von 27 Einheiten innerhalb der NIH. Heiny ist ein außerordentlicher professor in der UC College of Medicine der Abteilung für Molekulare und Zelluläre Physiologie; Lingrel ist ein professor in der Abteilung der Molekularen Genetik, Biochemie und Mikrobiologie und amtierende Vorsitzende der Abteilung der Krebs-Biologie.

Heiny ‚ s lab konzentriert sich auf die molekularen Mechanismen von Muskel-Müdigkeit, die Auftritt, wenn der Skelettmuskulatur (Muskel befestigt, um die Knochen wie die Muskeln in Armen und Beinen) nicht in der Lage sind weiterhin Vertragspartner.

„Die Ermüdung der Muskulatur ist eine normale Eigenschaft von Skelettmuskeln,“, sagt Heiny. „Jedoch, kann es zu übertrieben, im Alterungsprozess oder in der menschlichen Herzinsuffizienz. Skelett-Muskel-Müdigkeit mit übung Intoleranz ist fast ein diagnostisches Kriterium für die Herzinsuffizienz.“

Isoformen sind eng Verwandte Varianten des gleichen Enzyms. Heiny und Lingrel, die mit Hilfe gentechnisch veränderter Mäuse mit einer isoform der Na,K-ATPase-Enzym bekannt als alpha-2-gelöscht, nur in den Skelettmuskeln (was ist bekannt als eine „gezielte Knock-out“), beobachtet, dass der Skelettmuskel dieser Mäuse ermüdet viel schneller als Mäuse ohne die ko.

„Sie hat nicht so lange laufen wie Ihre Kollegen, und Sie hatten eine dramatisch reduzierte körperliche Belastbarkeit,“, sagt Heiny.

Heiny verglich die Wirkung dieser isoform zu den „Turbolader“ auf einen Motor startet, wenn zusätzliche Arbeit verlangt wird. Sie fügt hinzu: „Er ist nicht aktiv im ruhenden Muskel. Es stellt sich auf und wird nur aktiviert, wenn Sie mit Ihren Muskeln.“

Die Na,K-ATPase-Enzym-Pumpen Natrium aus den Zellen, während das Pumpen von Kalium in Ihnen. Skelettmuskulatur-express sehr hohe Konzentrationen der alpha-2-isoform des Enzyms, zusätzlich zu den häufiger alpha-1-isoform, die sich in allen lebenden Zellen.

Heiny und Lingrel gelöscht, die alpha-2-isoform in Ihrer genetisch veränderten Mäusen. Sie fanden heraus, dass diese isoform eingeschaltet ist schnell am start der Muskulatur, Bereitstellung der „Turbolader-Effekt“.

Muskeln natürlich verlieren einige Kalium, und die Forscher vermuten, dass diese isoform bietet die zusätzliche Kapazität zur Pumpe zurück. „Die alpha-2-Enzym, das hält uns in Bewegung,“ Heiny Hinzugefügt.

Ihr neues Forschungsprojekt wird sich bemühen, ein besseres Verständnis der isoform-Mechanismen. „Die Mechanismen der Ermüdung nicht so gut verstanden“, sagt Heiny. „Einige von Ihnen sind, aber es ist immer noch ein unvollständiges Bild.“

„Dies ist eine große isoform, und es ist, dort zu sitzen, nicht zu arbeiten, bis Sie es wirklich brauchen“, sagt Lingrel. „Das passiert nur in seltenen Fällen in andere Arten von Proteinen.

„Das ist also die große Herausforderung: Was macht es?“

Heiny und Lingrel wird, den Schwerpunkt Ihrer Forschung auf die regulation der isoform, die mit einer Reihe von möglichen translationale Anwendungen, einschließlich Herzinsuffizienz und Ausdauer-Sport-Aktivitäten wie schwimmen, laufen und Radfahren.

„Der Bereich der Sportphysiologie ist immer auf der Suche nach etwas zu widerstehen, die Ermüdung der Muskulatur“, sagt Lingrel. „Aber wir sind nicht an diesem Punkt noch nicht.“

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