Ergebnisse der vergleichenden Genexpressionsstudien

Zur Bewertung der Ergebnisse der Expressionsstudien sei vorangestellt, daß zwar in den fol-genden Ausführungen eine Parallelität hinsichtlich mRNA- und Proteinexpression und Funk-tion eines Gens häufig gemutmaßt, von dieser aber nicht ausgegangen wird. In der vorliegen-den Arbeit sollten langfristige genomische Effekte, wie sie in der Diversität von zwei Schweinerassen erwartet werden können, untersucht werden. Aus diesem Grunde ist mRNA-Expression der betreffenden Gene analysiert worden. Diese in einen logischen Zusammen-hang mit morphologischen und funktionellen Eigenschaften von Muskeln zu bringen, sollte die Aufgabe der vorliegenden Arbeit sein. Dieser Aufgabe kann nur gerecht werden, wer die Aussagen, die die mRNA-Expressionsanalysen liefern, unter Vorbehalt auf die Funktion des Gens erweitert.

Im Folgenden werden aus den berechneten Korrelationen nur diejenigen besprochen, aus denen ein sinnvoller physiologischer Hintergrund vermutet werden kann. Desweiteren werden Beziehungen diskutiert, die aufgrund von Erkenntnissen, die an anderen Tierarten gewonnen wurden, interessant erschienen. Andere, in diesem Sinne sinnlose Korrelationen, die der Voll-ständigkeit halber in den Tabellen 5.1.-5.4. dargestellt wurden, wurden nicht betrachtet.

Im direkten Vergleich der mRNA-Expressionsniveaus von GHR, GLUT4 und AMPK im LD der beiden untersuchten Schweinerassen, Piétrain und Leicoma, zeigten sich keine

rassespezi-zwischen beiden Rassen war dies unerwartet. Im Vergleich rassespezi-zwischen den Muskeln waren die Unterschiede bezüglich aller untersuchten Expressionsniveaus deutlich. Diese Ergebnisse allerdings müssen vorsichtig bewertet werden, weil die Unterschiede zwischen den Muskeln nicht allein auf Verschiedenheiten im Fasertypenverhältnis zurückgeführt werden können, denn unabhängig von diesem spielt die Muskelfunktion in Bezug auf die Genexpression eine entscheidende Rolle (KATSUMATA et al. 1999).

Die Ergebnisse von allen Untersuchungen, die GHR, GLUT4 und AMPK betrafen, sollen im Folgenden nach Genen geordnet diskutiert werden. Dazu gehören die Ergebnisse aus dem ersten Teil des Versuches, der sich mit Vergleichen der Transkriptmengen innerhalb des LD befaßte, die des zweiten Teils, bei dem dies in LD, ZF und HZ verglichen wurde, die sich aus beiden Ergebniskomplexen ergebenden Beziehungen zwischen mRNA-Expression der ge-nannten Gene und den Ergebnissen der morpho-funktionellen Analysen, sowie die Ergebnisse der Immunhistochemie.

6.3.3.1 GHR

Zu den Aufgaben des GH in der Muskulatur gehören Stimulation von Lipolyse und Gluko-neogenese, Hemmung der Lipogenese sowie eine Verminderung der Ansprechbarkeit der Zellen auf das Insulin (WIDMAIER et al. 2004).

Neben diesen metabolischen Funktionen stimuliert das GH direkt die Proteinsynthese (WIDMAIER et al. 2004) und übt somit einen Einfluß auf die Hypertrophie von Muskelfasern aus. Aufgrund dessen wäre ein positiver Zusammenhang zwischen Einzelfaserfläche und GHR-mRNA-Expression ein nicht unerwartetes Ergebnis der vorliegenden Arbeit gewesen.

Dies ergab jedoch keine der Untersuchungen. Im Gegenteil, im LD der Leicoma-Tiere zeigte sich eine negative Korrelation zwischen der Fläche der SO-Fasern und der GHR-mRNA-Expression (Tab. 5.2.).

Auf den ersten Blick scheint die Regulation des Fasertypenverhältnisses eines Muskels keine klassische Domäne des GH zu sein, obwohl sich Hinweise dafür in den Arbeiten von AYLING et al. (1989), TSANG et al. (1996), EVERITT et al. (1996), KATSUMATA et al.

(2000), sowie CASSE et al. (2003) finden ließen.

Den eigenen Untersuchungen zufolge existierten im LD keine Unterschiede hinsichtlich der relativen Expression des GHR zwischen den Rassen (Abb. 5.15.), obwohl diese sich in den Faserflächenanteilen der FO- bzw. FG-Fasern unterschieden. Möglicherweise war die

Differenz der fasertypenspezifischen Parameter zwischen den Rassen nicht groß genug, um Unterschiede hinsichtlich der GHR-mRNA-Expression zu bedingen. Aber es zeigten sich auch keine Korrelationen zwischen GHR-mRNA-Expression und Parametern des Fasertypenverhältnisses innerhalb dieses Muskels.

Im Gegensatz dazu existierten deutliche Hinweise auf fasertypenassoziierte Expression des GHR im Inter-Muskelvergleich: im glykolytischen LD wurde die höchste und im oxidativen HZ die geringste GHR-mRNA-Expression bestimmt (Abb. 5.20.). Zusätzlich konnten signifi-kante positive Korrelationen zwischen der GHR-mRNA-Expression in ZF bzw. LD und dem Faser- und Flächenanteil der FG-Fasern im ZF gefunden werden (Tab. 5.4.; Abb. 6.3.).

Desweiteren ergab sich eine tendenzielle negative Beziehung zwischen der ICDH-Aktivität im LD und der GHR-mRNA-Expression in diesem Muskel (p = 0,086; Tab. 5.4.). Im HZ sind LDH, als Marker glykolytischer Kapazität, und GHR-mRNA-Expression positiv korreliert (r

= 0,76; p = 0,028; Tab. 5.4.).

Zusammenfassend konnte festgestellt werden, daß sich interessanterweise eine positive Rela-tion zwischen GHR-mRNA-Expression und Glykolytizität (bzw. eine negative zwischen GHR-mRNA-Expression und Oxidativität) des Muskels ergab, die am deutlichsten im ZF war.

Von KATSUMATA et al. (2000) waren ebenfalls Einflüsse des Fasertypenverhältnisses auf die mRNA-Expression des GHR in der Muskulatur, allerdings von Ferkeln beschrieben wor-den. In Muskeln mit einem höheren Anteil oxidativer Fasern fanden die Autoren mehr GHR-mRNA als in Muskeln geringerer oxidativer Kapazität. Allerdings war die GHR-

Ex-Abb. 6.3.:

pression nicht im Muskel mit der größten oxidativen Kapazität, dem Herzen, am höchsten, sondern im M. soleus. Streng betrachtet kann demnach nicht der prozentuale Anteil der oxi-dativen Fasern des Muskels die einzige Einflußgröße auf die GHR-mRNA-Expression gewe-sen sein. Verglichen mit den Ergebnisgewe-sen von KATSUMATA et al. (2000) stellten CASSE et al. (2003) an Einzelfasern der Ratte ein umgekehrtes Expressionsprofil fest, demnach expri-mierten IIb-Fasern am meisten GHR-mRNA, gefolgt von IIa- und I-Fasern.

Weil IIb-Fasern in der Regel glykolytisch, und Typ-I-Fasern meist oxidativ sind, sind die eigenen Ergebnisse mit denen von CASSE et al. (2003), nicht aber mit denen von KATSUMATA et al. (2000) vergleichbar.

Der Altersunterschied zwischen den im eigenen Versuch und den von KATSUMATA et al.

(2000) verwendeten Schweinen könnte ein plausibler Grund für die gegensätzlichen Ergeb-nisse sein. Allerdings verändert sich die GHR-mRNA-Expression in Muskeln von Ferkeln während des Wachstums nach SCHNOEBELEN-COMBES et al. (1996) nicht signifikant.

Außerdem scheint die GHR-Expression von der Funktion des Muskels abzuhängen. Dafür spricht, daß der GHR der Tiere von COMBES et al. (1997), die mit 76 Tagen in den Versuch eintraten, zwar im M. trapezius, nicht aber im LD durch Futterrestriktion reguliert wurde.

Demgegenüber reagierte der GHR bei den 21 Tage alten Ferkeln von KATSUMATA et al.

(2000) auch im LD.

Die positive Relation zwischen GHR-mRNA-Expression und Glykolytizität des Muskels könnte darauf zurückzuführen sein, daß alle Fasern eines glykolytischen Muskels unabhängig vom Fasertyp mehr GHR-mRNA exprimierten, oder darauf, daß in glykolytischen Muskel-fasern selbst mehr davon exprimiert worden ist. Letzteres scheint jedoch wahrscheinlicher, weil die Wachstumsrate glykolytischer Fasern höher ist als diejenige oxidativer Fasern (KLOSOWSKA et al. 1985; FIEDLER et al. 1991b). Somit könnte eine erhöhte GHR-Ex-pression glykolytischer im Vergleich zu oxidativen Fasern die Grundlage der größeren Wach-stumsrate der glykolytischen Fasern sein, zumal sich die Tiere des vorliegenden Versuchs noch im Wachstum befanden. Ab einem Alter von etwa 205 Tagen erreicht das Faserwach-stum ein Plateau (KLOSOWSKA et al. 1985; FIEDLER et al. 1991b). Möglichweise konnte keine Korrelation zwischen Fasertypenverhältnis und GHR-mRNA-Expression im LD von allen Tieren zusammengenommen gezeigt werden, weil 14 von 34 Schweinen im Versuch älter als 205 Tage waren und damit bereits das Wachstumsplateau erreicht hatten. In diesem

Stadium wäre eine GHR-vermittelte erhöhte Proteinsyntheserate nicht mehr biologisch sinn-voll, weswegen auch die GHR-Expression nicht mehr fasertypenspezifisch unterschiedlich reguliert werden müßte. Die acht Tiere, deren Daten in den Muskelvergleichen zusammenge-stellt worden sind, waren annähernd gleich alt (189,1 ± 4,6 Tage) und jünger als die Alters-Mittelwerte von allen Tieren.

Ein weiterer zu beachtender Punkt ist die mögliche Beeinflussung des GHR-mRNA-Expres-sionsniveaus durch die eintretende Pubertät und die damit verbundenen Umstellungen in den Konzentrationen von Geschlechtshormonen. Die Pubertät setzt bei Sauen individuell ver-schieden zwischen dem 170. und dem 260. Lebenstag ein (ELIASSON et al. 1991). Wahr-scheinlich befanden sich die acht Sauen, von denen alle drei Muskeln untersucht worden sind, noch im präpubertären Stadium, während unter der Gesamtheit der 34 Tiere des Versuches welche gewesen sein dürften, die sich bereits nach der ersten Rausche befanden. Dies könnte ein weiterer Grund für die Unterschiede im mRNA-Expressionsverhalten des GHR in den beiden Versuchsansätzen (alle 34 Tiere vs. acht Tiere) sein.

Die Regulation der GHR-mRNA-Expression im Muskel scheint kein lokales Geschehen, son-dern vielmehr von systemischen Einflüssen abhängig zu sein, weil zwischen GHR-mRNA-Expression in LD und ZF eine deutliche positive Beziehung bestand (Abb. 6.4.). Möglich-weise steht die Expression des GHR unter dem regulierenden Einfluß von Schilddrüsenhor-monen. HOCHBERG et al. (1990) konnten an Ratten zeigen, daß Hyperthyreose eine erhöhte GH-Bindungskapazität in der Leber bewirkte. Außerdem zeigten DAUNCEY et al. (1994), WELLER et al. (1994), COMBES et al. (1997) sowie KATSUMATA et al. (2000), daß ein ungünstiger postnataler Energiestatus, bedingt durch energieärmere Ernährung und niedrigere

Abb. 6.4.:

Steigung signifikant ≠ 0 (p < 0,001). R² = 0,939.

GHR im LD (relative Einheiten)

GHR im ZF (relative Einheiten)

Umgebungstemperatur, die Expression des GHR in der Muskulatur junger Schweine positiv beeinflußte. KATSUMATA et al. (2000) postulierten darum, daß die GHR-Expression im Muskel unter der Kontrolle von Schilddrüsenhormonen stehen und möglicherweise Faser-typentransformationen in den betreffenden Muskeln einleiten könnte. Eine erhöhte muskuläre GHR-Expression sollte eine Verschiebung des bestehenden Fasertyps in Richtung oxidativer auslösen. Weil die eigenen Untersuchungen aber positive Korrelationen zwischen GHR-mRNA-Expression und Glykolytizität in LD, ZF und HZ (Tab. 5.4.; Abb. 6.3.) erbrachten, kann diese These nicht bestätigt werden. Trotzdem ist die Existenz eines Bindeglieds zwi-schen GHR-mRNA-Expression im Muskel und dessen Fasertypenverhältnis wahrscheinlich, weil direkte Korrelationen zwischen beiden Größen existierten. Ebenso korrelierten die GHR-mRNA-Expression in LD und ZF (Abb. 6.4.) sowie beispielsweise die Anteile der SO-Fasern in LD und ZF (Abb.6.5.) positiv, was auf parallele Regulation des Fasertypenverhältnisses und der GHR-Expression in beiden Muskeln hindeutete. Dies steht nicht im Widerspruch zur negativen Beziehung zwischen GHR-Expression und oxidativen Merkmalen, denn die SO-Fasern sind nur als Repräsentanten eines bestimmten Fasertypenverhältnisses dargestellt wor-den.

6.3.3.2 GLUT4

Die Regulation der Expression des insulinabhängigen Glukosetransporters in Fettgewebe und Muskulatur (GLUT4), ist seit seiner Entdeckung umfangreich untersucht worden, weil man vermutete, daß dieser Glukosetransporter den Schlüssel zur Bekämpfung von Insulinresistenz und Altersdiabetes sei. Weil über Besonderheiten der GLUT4-Expression beim Schwein bis-lang wenig bekannt war, leiteten sich die Hypothesen, die für die vorliegende Arbeit zum

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GLUT4 entworfen wurden, vor allem aus Untersuchungen am Menschen und kleinen Nagern ab.

Zunächst unterstützen Arbeiten von JAMES et al. (1989), KERN et al. (1990), HENRIKSEN et al. (1990), GOODYEAR et al. (1991), und LEE et al. (2002) an Ratten, von DUHLMEIER et al. (2005) an (fast) erwachsenen Schweinen und von KATSUMATA et al. (1999) an Ferkeln die Annahme, daß oxidative Muskelfasern im Ruhezustand mehr GLUT4mRNA und -Protein exprimieren als glykolytische. Dies mag darin begründet sein, daß rote Muskelfasern weniger Glykogenvorräte aufweisen als weiße. Sie sind zudem in höherem Maße durchblutet und verfügen so über bessere Vorraussetzungen, Glukose im Bedarfsfall relativ schnell aus dem Blut zu rekrutieren. Weiße Muskelfasern sind hingegen auf ihre Glykogenvorräte als Glukose-Speicher angewiesen. In erster Linie zur Auffüllung derselben nach kontraktiler Aktivität nehmen glykolytische Fasern Glukose via GLUT aus dem Blut auf und exprimieren dann ein Vielfaches an GLUT4 als im Ruhezustand (PLOUG et al. 1990).

Die eigenen Untersuchungen erbrachten keinen signifikanten Unterschied zwischen Leicoma- und Piétraintieren hinsichtlich der GLUT4-mRNA-Expression im LD, obwohl sich beide Rassen hinsichtlich des Faserflächenanteils der FO- bzw. FG-Fasern unterschieden. Ebenso verrieten die Vergleiche zwischen LD, ZF und HZ keine an den Anteil oxidativer Fasern ge-bundene GLUT4-mRNA-Expression, denn im ZF wurde die höchste und im HZ die nied-rigste GLUT4-mRNA-Expression bestimmt.

Ganz im Gegensatz dazu stehen die Korrelationen, die aus den Untersuchungen von LD, ZF und HZ von acht etwa gleich alten Tieren hervorgegangen sind: Innerhalb des LD zeigte sich eine positive Beziehung zwischen GLUT4-mRNA-Expression und einem oxidativen Merk-mal (Flächenanteil der SO-Fasern, r = 0,86; p = 0,007), und negative zu glykolytischen Mus-keleigenschaften, wie Flächen- und Faseranteil der FG-Fasern (Abb. 6.6.). Weder im ZF noch im HZ ließen sich vergleichbare Ergebnisse erbringen, lediglich zur LDH-Aktivität bestand im HZ eine schwache positive Beziehung. Letzteres steht konträr zur Annahme, GLUT4 und Oxidativität seien positiv korreliert. Das Herz stellt möglicherweise einen Sonderfall dar.

Zusammenfassend ließ sich feststellen, daß keine rassespezifischen Unterschiede hinsichtlich der GLUT4-mRNA-Expression existierten, dafür aber positive Korrelationen mit oxidativen und negative Korrelationen mit glykolytischen Merkmalen im LD bestanden. Letztere Ergeb-nisse stehen im Einklang mit denen von KERN et al. (1990), HENRIKSEN et al. (1990),

GOODYEAR et al. (1991), LEE et al. (2002), DUHLMEIER et al. (2005) und von KATSUMATA et al. (1999).

Die Beobachtung, daß die GLUT4-mRNA-Expression im LD mit steigendem Anteil oxidati-ver Fasern zunahm, zeigte sich jedoch nur bei Betrachtung von acht etwa gleich alten Tieren beider Rassen. Aus den Daten aller 34 Tiere ließen sich im LD keine vergleichbaren Korrela-tionen darstellen.

Vermutlich ist dies auf das Alter der Tiere zurückzuführen, denn unter den Leicoma-Tieren ließ sich ein deutlicher Alterseffekt darstellen: diejenigen Tiere, die am längsten brauchten, um das Schlachtgewicht zu erreichen, exprimierten am meisten GLUT4 im LD (r = 0,54; p = 0,018; Tab. 5.2.).

Zwischen GLUT4-mRNA-Expression und Faserquerschnittsfläche konnte für die Rasse Lei-coma ein negativer Zusammenhang festgestellt werden (signifikant bei partieller Korrelation nach Pearson, r = -0,60; p = 0,039; Vergl. Korrelation nach Spearman Tab. 10.2., Anhang), jedoch nicht für Piétrain oder beide Rassen zusammengenommen. Daß dies in der partiellen Korrelation deutlicher bzw. signifikant war, verdeutlicht erneut die altersassoziierte Expres-sion des GLUT4 bei der Rasse Leicoma. Auch zwischen Muskelfläche des LD und der GLUT4-mRNA-Expression bestand eine negative Beziehung innerhalb dieser Rasse (Tab.

A B

Flächenanteil FG im LD (%)

GLUT i. LD (rel. Einheiten)

-0,2

GLUT i. LD (rel. Einheiten)

Flächenanteil SO im LD (%) -0,2

Abb. 6.6.: Zusammenhang zwischen Flächenanteil FG und GLUT4 (A) und Flächenanteil SO und GLUT4 (B) im M. longissimus (LD). Logarithmierte Daten. n = 8 Tiere, davon n = 4 Leicoma und n = 4 Piétrain.

A Steigung signifikant ≠ 0 (p < 0,01). R² = 0,7489.

B Steigung nicht signifikant ≠ 0 (p = 0,0531). R² = 0,4903

10.2.). Demnach exprimierten diejenigen Leicoma-Schweine, deren Faser- bzw. Muskelquer-schnittsflächen des LD kleiner waren, mehr GLUT4-mRNA.

Demgegenüber hatten GASTER et al. (2002) mittels Kombination von Immunhistochemie und Morphometrie gezeigt, daß beim Menschen mehr GLUT4-Protein im Sarkolemm großer Fasern - unabhängig vom Fasertyp - als bei kleinen vorhanden war. Weil es sich hierbei aber um Protein, und zwar bereits in das Sarkolemm translozierte Transporter handelte, ist diese Arbeit mit der eigenen kaum vergleichbar. Weitere Untersuchungen zum Verhältnis der Fa-serfläche zur GLUT4-Expression finden sich in der Literatur indes nicht.

Aus Tab. 10.2. (erste Zeile) läßt sich entnehmen, daß bei Leicoma-Schweinen mit größeren Kotelettflächen (ALD) ein geringerer Fettzuwachs zu verzeichnen war. Auch KUHN et al.

(2002) sowie REHFELDT et al. (2004) stellten fest, daß Schweine im Verlauf der Mast die ihnen zugeführte Energie entweder vorwiegend für Muskel- oder für Fettansatz verwendeten.

Vor allem bei der Rasse Leicoma ergaben sich außerdem Korrelationen zwischen Parametern des Fettansatzes und der Expression des GLUT4 (Tab. 10.2.), bei Leicoma mit dem Gewicht des Flomens und dem B-Maß⁴, bei Piétrain mit der Fettfläche über dem LD. B-Maß, Fettflä-che über dem LD und Flomengewicht korrelieren, wenn man alle Tiere zusammen betrachtet, deutlich positiv mit dem GLUT4 (r ≥ 0,56, p < 0,01 bei partieller Korrelation nach Spearman mit der Kovariablen Alter). Diese Beobachtung, daß fettere Schweine über mehr GLUT4-mRNA im Muskel verfügen, ist bislang für den Muskel des Schweines noch unbekannt.

MCNEEL et al. (2000) hatten bereits beobachtet, daß Fettgewebe fetterer Schweine mehr GLUT4-mRNA als das magerer Schweine exprimiert.

Diejenigen Leicoma-Tiere, die eine kleine Kotelettfläche aufwiesen, neigten also zu erhöhter GLUT4-mRNA-Expression im LD sowie zu stärkerer Verfettung. Die Korrelation zwischen GLUT4-Expression im LD und Fettmerkmalen des Schlachtkörpers könnte allerdings auf den höheren Gehalt intramuskulärer Fettzellen zurückzuführen sein. Dafür sprechen Untersuchun-gen von SUZUKI et al. (2005) sowie WICKE et al. (1994), die einen negativen Zusammen-hang zwischen der Querschnittsfläche des LD und dem intramuskulärem Fettgehalt zeigen konnten. Aus diesem Grund wurde die Beziehung zwischen GLUT4-Expression und intra-muskulärem Fettgehalt gesondert überprüft (nicht gezeigt). Weil auf diese Weise kein Zu-sammenhang zwischen beiden Größen festgestellt werden konnte, schien die im LD

bestimmte GLUT4-mRNA-Expression tatsächlich in erster Linie auf die der Muskelzellen zurückführbar zu sein.

Aus der Humanmedizin bzw. Forschungen an Ratten sind Zusammenhänge zwischen Fettak-kumulation und Muskelglukosestoffwechsel bekannt, diese attestierten dem Skelettmuskel fetterer Individuen allerdings eine geringere Glukoseaufnahme bzw. GLUT-Expression als dem Normalgewichtiger. HICKEY et al. (1995) konnten zeigen, daß obese Individuen eine um 50 % verringerte Insulin-stimulierte Glukose-Aufnahme gegenüber den mageren Kon-trollen aufwiesen. KAHN u. PEDERSEN (1993) sowie LEE et al. (2002) zeigten an aufgrund stark fetthaltiger Nahrung verfetten Ratten, daß diese weniger GLUT4- und GLUT1-mRNA und -Protein in der Muskulatur exprimierten als magere Kontrolltiere.

Aus den vorliegenden Untersuchungen sprach jedoch ein umgekehrtes Bild des Zusammen-hangs zwischen Glukosestoffwechsel und Fettakkumulation. Dies mag darin begründet sein, daß es sich bei den verwendeten Schweinen nicht um ein abnorm verfettete Tiere handelte.

Für die v.a. auf Kohlenhydrat-Basis ernährten Schweine wird vielmehr in der Expression des GLUT4 eine wesentliche Voraussetzung der Futterverwertung und des Ansatzes gelegen ha-ben. Unklar bleibt jedoch, weshalb die vermehrte GLUT4-Expression im Muskel nicht mit verstärktem Faserwachstum, sondern einer Zunahme des Fettgewebes assoziiert war. Mögli-cherweise liegen dieser Wechselwirkung zwischen Fett- und Muskelstoffwechsel ähnliche Prinzipien zugrunde wie den o.g. Untersuchungen, allerdings im physiologischen, weil nicht krankhaft fetten Bereich. Worauf dieser Zusammenhang beruht, ist letztlich nicht endgültig geklärt. Es existieren aber Hinweise auf eine Bedeutung von Adipozytokinen, wie Adiponec-tin oder LepAdiponec-tin auf Insulinwirkung und -assoziierten Glukoseimport in Zellen (FASSHAUER u. PASCHKE 2003).

Im übrigen legte die deutlich höhere Variabilität der GLUT4-mRNA-Expression im Vergleich zu denen des GHR und der AMPK die Vermutung nahe, daß es sich bei dem GLUT4 um einen relativ kurzfristig regulierten Baustein des Muskelenergiestoffwechsels handelte. Unter-suchungen von KAHN u. PEDERSEN (1993) sowie LEE et al. (2002) an der Ratte unterstri-chen zudem die Abhängigkeit des GLUT4 von Einflüssen der Lebensweise, wie Ernährung und körperliche Aktivität. Aus diesen wie aus den eigenen Ergebnissen spricht eine weitge-hende Unabhängigkeit von genetischen Einflüssen, wie sie sich hinsichtlich des Muskelwach-stums bei verschiedenen Rassen zeigen könnte. Von dieser Unabhängigkeit ausgenommen ist

jedoch die Assoziation der mRNA-Expression des GLUT4 mit der Fasertypenzusammenset-zung des Muskels.

6.3.3.3 AMPK

Mit der Entdeckung der AMPK ist ein Quantensprung der molekularen Energiestoffwechsel-forschung vollzogen worden. Als Monitor zellulärer Reserven und Regulator von deren Um-setzung in ATP kommt der AMPK entscheidende Bedeutung für den Energiestoffwechsel von allen Körperzellen zu. Im Skelettmuskel sind Funktion und Bedeutung dieses Enzyms am besten untersucht, weil in diesem Energiestoffwechsel und Funktion am unmittelbarsten ver-knüpft sind und die Substratumsetzung im Muskel für den gesamten Organismus maßgeblich ist (SUAREZ 2003).

Arbeiten von WINDER et al. (2000), BERGERON et al. (2001a), ZONG et al. (2002), SUWA et al. (2003), PUTMAN et al. (2003) zeigten, daß die AMPK die mitochondriale Bio-genese anregte. Außerdem aktivierte die AMPK über die Azetyl-CoA-Carboxylase (MERRILL et al. 1997; WINDER u. HOLMES 2000) die Fettsäureoxidation. Deshalb könnte es möglich sein, daß dieses Enzym für die Regulation des Stoffwechseltyps einer Muskelfaser bzw. des Fasertypenverhältnisses eines Muskels bedeutsam ist.

Diese Hypothese wird zusätzlich von Untersuchungen gestützt, die Einflüsse kontraktiler Ak-tivität des Muskels auf AkAk-tivität bzw. Expression der AMPK nachweisen konnten (HAYASHI et al. 1998; FUJI et al. 2000; MUSI et al. 2001; DURANTE et al. 2002;

WOJTASZEWSKI et al. 2003; MCGEE et al. 2003; NIELSEN et al. 2003; COVEN et al.

2003; FRØSIG et al. 2004; HOLMES et al. 2004; CLARK, S.A. et al. 2004). Muskelkontrak-tionen bzw. Training sind bekanntermaßen der Schlüsselreiz für einen Muskel, sich

2003; FRØSIG et al. 2004; HOLMES et al. 2004; CLARK, S.A. et al. 2004). Muskelkontrak-tionen bzw. Training sind bekanntermaßen der Schlüsselreiz für einen Muskel, sich

Im Dokument Parameter des Muskelenergiestoffwechsels in genetisch differenten Schweinen (Seite 104-122)