Lichaamsbeweging verhoogt cellulaire recycling

We weten dat beweging de progressie van symptomen bij ZvH-muizen vertraagt, maar we weten niet waarom. Nieuw onderzoek heeft aangetoond dat beweging een cellulair recyclingproces in muizenspieren stimuleert. Deze bevindingen kunnen ons begrip van ZvH vergroten en helpen bij het ontwikkelen van medicijnen.

Aanleg en omgeving

Alle ziekten zijn het resultaat van ‘aanleg en omgeving’ – vaak complexe combinaties van genetische en omgevingsfactoren. Toen meer dan twaalf jaar geleden werd ontdekt dat zelfs een erfelijke aandoening als de ziekte van Huntington bij muizen kon worden vertraagd door meer mentale en fysieke beweging, had dit grote gevolgen voor hoe we dergelijke ziekten begrijpen.

Tot dat moment werd ZvH beschouwd als een kwestie van genetisch ‘determinisme’. Die bevindingen bij muizen, later ondersteund door studies van ZvH-families, toonden aan dat omgevingsfactoren ook een belangrijke rol kunnen spelen bij genetische ziekten, wat nieuwe benaderingen suggereert om het begin uit te stellen en mogelijk de progressie van ZvH te vertragen.

Waarom is beweging heilzaam?

Een belangrijke factor in die vroege muizenstudies was de toename van lichaamsbeweging. We weten al lang dat meer beweging goed is voor het lichaam, maar nieuw bewijs suggereert dat het ook goed is voor de hersenen en beschermt tegen bepaalde neurologische en psychiatrische aandoeningen. Een belangrijk aspect van dergelijke ontdekkingen is uitvinden hoe beweging het lichaam en de hersenen ten goede komt. Als we dat zouden kunnen ontdekken, zouden we het kunnen gebruiken om nieuwe therapieën te ontwikkelen om ziekten te voorkomen of te vertragen.

Meer lichaamsbeweging blijkt gunstig te zijn voor verschillende ziekten, waaronder stofwisselingsstoornissen zoals diabetes. Wat de hersenen betreft, zijn er verschillende ziekten die baat blijken te hebben bij meer beweging, waaronder de ziekte van Alzheimer en andere vormen van dementie. We begrijpen echter nog steeds niet volledig hoe beweging zijn verschillende gunstige effecten op hersenen en lichaam uitoefent.

Autofagie

Recent werk door een team onderzoekers aan de University of Texas, onder leiding van Dr. Beth Levine, behandelt de kwestie hoe beweging het lichaam zou kunnen beïnvloeden.

De belangrijkste ontdekking die ze hebben gedaan is dat beweging een proces binnen cellen kan beïnvloeden dat ‘autofagie’ wordt genoemd. Autofagie is als een recyclingdepot binnen cellen dat ervoor zorgt dat moleculen die niet goed werken uit het systeem worden verwijderd en worden vervangen door andere die wel werken.

Om zo’n belangrijk proces binnen cellen te begrijpen, moeten we kort stilstaan bij de adembenemende complexiteit van moleculen die in elke cel in ons lichaam aanwezig zijn. Elke cel bevat een kopie van de 3 miljard ‘letters’ in ons genoom. Deze letters spellen meer dan 20.000 genen uit, die elk de cel vertellen hoe eiwitten te maken.

Een enkele cel kan tienduizenden verschillende eiwitten bevatten, elk met zijn eigen unieke structuren en functies. Cellen hebben mechanismen die oude of misvormde eiwitten afbreken en recyclen om cellen gezond te houden. Autofagie is een belangrijk aspect van dit cellulaire recyclingproces.

Autofagie bij ZvH

Het is bekend dat autofagie niet goed functioneert bij verschillende hersenaandoeningen, waaronder Huntington. Bovendien suggereert recent bewijs dat het kunstmatig verhogen van autofagie, bijvoorbeeld door een specifiek medicijn te gebruiken, nuttig kan zijn in modellen van ZvH, mogelijk door efficiëntere verwijdering van toxische eiwitfragmenten.

Daarom is alles wat autofagie beïnvloedt interessant voor ZvH-onderzoekers.

Een verband tussen beweging en autofagie?

Levine’s nieuwe bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, tonen aan dat meer beweging bij normale muizen de autofagie verhoogt in spiercellen van de ledematen en het hart. Ze konden ook belangrijke moleculen identificeren die betrokken zijn bij dit fenomeen in cellen. Toen ze deze moleculaire mechanismen verstoorden, konden de muizen niet profiteren van de gunstige effecten van meer beweging.

Muizen voeren met een vetrijk dieet kan metabole veranderingen veroorzaken in de manier waarop suiker wordt verwerkt. Beweging kan helpen deze dieet-geïnduceerde problemen te bestrijden, en het team van Levine toonde aan dat verhoogde autofagie betrokken was bij dit gunstige aspect van beweging.

Genetisch gemodificeerde muizen die niet in staat waren om deze gunstige toename in autofagie te ondergaan, vertoonden ook verminderd uithoudingsvermogen bij beweging, wat aantoont dat de relatie tussen beweging en cellulaire recycling diep gaat en in beide richtingen lijkt te werken.

Wat betekent dit voor ZvH?

De bevindingen zijn het meest relevant voor stofwisselingsstoornissen zoals diabetes. Deze studie kan echter ook relevant zijn voor hersenaandoeningen. Wat zou dus de belangrijkste boodschap kunnen zijn voor ZvH-onderzoek?

We weten dat meer lichaamsbeweging gunstige effecten kan hebben voor ZvH-dieren. Dit zou kunnen gebeuren via verschillende processen, waaronder directe effecten op de hersenen, spieren, bloed, immuunsysteem en andere organen.

Een implicatie van dergelijke eerdere studies is dat als we kunnen begrijpen hoe verhoogde cognitieve stimulatie en lichaamsbeweging gunstige effecten veroorzaken, op het niveau van moleculen en cellen, dit zou kunnen leiden tot enviro-mimetica – medicijnen die de gunstige effecten van omgevingsstimulatie nabootsen of versterken.

Enviro-mimetische medicijnen zouden een broodnodige boost kunnen geven aan cellen, organen, lichamen en hersenen.

Belangrijk is dat dit nieuwe artikel over autofagie nieuw inzicht geeft in de effecten van beweging binnen cellen, tenminste wat betreft spieren. Het voegt ook nieuwe informatie toe aan ons begrip van welke factoren deze autofagie, of moleculaire recycling, binnen cellen kunnen reguleren.

Deze nieuwe basisbevinding moet worden getest in dieren met de ZvH-mutatie voordat we conclusies kunnen trekken voor de ziekte van Huntington. Maar als het waar blijkt te zijn, zou het kunnen helpen bij het identificeren van belangrijke moleculen die kunnen worden aangepakt met nieuwe medicijnen – medicijnen die nuttig zouden kunnen zijn voor verschillende ziekten, waaronder ZvH.

Meer informatie

• Artikel door He en collega’s in Nature (volledig artikel vereist betaling of abonnement)