Studies on exercise and glycogen re-synthesis in skeletal muscles of pigs with the PRKAG3 mutation

Populärvetenskaplig sammanfattning Ett flertal grisar av Hampshire ursprung har den dominanta RN mutationen vilket medför att dessa grisar har ett nästan fördubblat glykogeninnehåll i sin muskulatur. Mekanismen bakom det höga glykogeninnehållet är inte känt men mutationen har visat sig vara ett enkelt basparsbyte i PRKAG3 genen. Mutationen leder till en förändring i enzymet AMP kinas som medverkar i regleringen av glukosomsättningen vid metabolisk stress. Glukos transporteras in i cellen med hjälp av bl.a. insulin och lagras till stor del som glykogen i skelettmuskulaturen. Glukosmolekylen kan inte diffundera fritt in i cellen utan behöver hjälp av transportproteiner. Muskel och fettväv uttrycker en speciell glukostransportör, GLUT4, som i basalt tillstånd återfinns inuti själva cellen. Med hjälp av speciella signaleringssystem förflyttas GLUT4 till plasmamembranet och gör det möjligt för glukos att passera cellmembranet och komma in i cellen. Signalering till GLUT4 kan ske via hormonet insulin men även medieras av fysisk aktivitet. Glykogen är ett viktigt substrat som utnyttjas för energiproduktion i samband med muskelarbete och vid slakt är muskulaturens innehåll av glykogen en viktig faktor som påverkar köttkvaliteten. Det finns olika former av glykogen (prooch makroglykogen) som anses ha olika funktion och reglering i muskulaturen. Nedbrytning och återuppbyggning av pro- och makroglykogen sker på olika sätt i samband med muskelarbete. Målsättning med detta arbete var att studera skillnader mellan bärare och icke bärare av PRKAG3 mutationen när det gäller fibertyper, enzymprofiler, resyntes av glykogen(pro- och makroglykogen) efter arbete på rullmatta och uttryck och fosforylering (aktivering) av signalproteiner involverade i insulin och icke insulin beroende glukosupptag. Grisar som var bärare eller inte bärare av mutationen utförde standardiserade fysiska arbeten på rullmatta före och efter en träningsperiod. Muskelprover (m. biceps femoris) och blodprover togs före och efter arbete samt i återhämtningsfasen. Vävnadsprover från m. 50 masseter, m. biceps femoris, m. semitendinosus och m. longissimus dorsi togs omedelbart efter avlivning. Bärare av mutationen hade jämfört med icke bärare högre glykogeninnehåll i alla provtagna muskler och framförallt var makroglykogen fraktionen högre. Efter 3 timmars återhämtning efter arbete var resyntesen, särskilt av makroglykogen, högre hos bärarna av mutationen. Detta sågs inte efter 6 timmars återhämtning. Det fanns inga skillnader mellan bärare och icke bärare när det gällde blodkoncentrationer av insulin, glukos, laktat och fria fettsyror efter arbete. Uttrycket av AMP kinas i muskeln var lägre hos bärare jämfört med icke bärare. Den ökade glykogensyntesen efter arbete kan korreleras med ett ökat Aktsignaleringssvar och dess substrat AS 160 och högre hexokinasaktivitet, vilket tyder på ökat inflöde av glukos och fosforylering av glukos som styrs mot glykogensyntes. Immunohistokemiska metoder visade att bärare jämfört med icke bärare hade lägre procent typ IIB fibrer i m. biceps femoris . I m.longissimus dorsi hade bärare av mutationen en lägre procent typ IIB fibrer än icke bärare och dessutom en högre procent typ IIAX fibrer. I båda dessa muskler var den relativa arean av typ IIB fibrerna lägre hos bärare än hos icke bärare. PRKAG3 mutationen påverkar muskelkaraktäristika hos tränade grisar och stimulerar en oxidativ fenotyp i varierad grad i muskler med olika funktioner.