Enzym współpracuje z karnityną, by zwiększyć tolerancję na wysiłek

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Naukowcy przybliżyli się do ustalenia, w jaki sposób zoptymalizować wpływ enzymu z macierzy mitochondriów mięśni szkieletowych - acetylotransferazy karnitynowej (ang. carnitine acetyltransferase, CAT) - by zwiększyć osobniczą tolerancję na wysiłek fizyczny.

Wykorzystując wewnątrzmitochondrialną L-karnitynę, CAT przekształca krótko- i średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe do pochodnych L-acylokarnityny. Oprócz tego katalizuje przenoszenie na L-karnitynę grup acetylowych z powstającego w β-oksydacji acetylo-CoA.

Choć CAT jest znana od wielu lat, dotąd specjaliści nie mieli pojęcia, w jaki sposób enzym wpływa na tolerancję na wysiłek fizyczny. By uzupełnić tę lukę w wiedzy, wyhodowaliśmy myszy pozbawione genu kodującego CAT zwłaszcza w mięśniach szkieletowych i ocenialiśmy ich zdolność do wykonywania ćwiczeń. Gryzonie z niedoborami CAT porównywano z grupą kontrolną (należące do niej zwierzęta były identyczne genetycznie, miały jednak gen CAT). Odkryliśmy, że podczas różnych testów tolerancji wysiłku zwierzęta z grupy eksperymentalnej męczyły się wcześniej, ponieważ ich mięśnie miały problem ze sprostaniem zapotrzebowaniu energetycznemu - wyjaśnia Deborah Muoio, fizjolog metaboliczny z Instytutu Fizjologii Molekularnej Duke University.

W kolejnym etapie studium Amerykanie zwrócili się z prośbą o pomoc do naukowców z Uniwersytetu w Maastricht, którzy opracowali niedawno nieinwazyjną metodę mierzenia aktywności acetylotransferazy karnitynowej w ludzkich mięśniach. Okazało się, że aktywność CAT rośnie u osób trenujących i spada z wiekiem oraz z powodu związanych z wiekiem chorób metabolicznych, np. cukrzycy typu 2.

Później specjaliści postanowili sprawdzić, czy można manipulować aktywnością CAT za pomocą karnityny. Choć nasze ciało wytwarza karnitynę, produkowana ilość zmniejsza się z wiekiem i w określonych chorobach, wskazując, że w pewnych przypadkach korzystna będzie suplementacja. W dalszych badaniach na zwierzętach odkryliśmy, że suplemenatacja karnityną poprawiała tolerancję na wysiłek, ale tylko w grupie kontrolnej z normalną aktywnością acetylotransferazy karnitynowej w mięśniach. Wyniki silnie sugerują, że karnityna i CAT współpracują, by zoptymalizować mięśniowy metabolizm energii w czasie ćwiczeń.

Nie wiadomo, czy ludziom karnityna zapewni te same korzyści. Nadal nie ustalono także mechanizmu, za pośrednictwem którego aktywność CAT poprawia mięśniowe wykorzystanie energii. Muoio podejrzewa, że enzym dostosowuje wkład energetyczny mitochondriów podczas przejścia mięśni od niskiej do wysokiej aktywności i na odwrót.

W najbliższej przyszłości zespół Muoio chce ustalić, czy suplementacja karnityną zwiększa korzyści z treningu u starszych osób z grupy ryzyka chorób metabolicznych. Wyniki nie oznaczają, że wszyscy powinni zażywać karnitynę. Musimy skończyć z podejściem "jedno rozwiązanie pasuje wszystkim" i zamiast tego skupić się na badaniach ukierunkowanych na spersonalizowane techniki uwzględniające genetykę i nabyte schorzenia.

« powrót do artykułu