Musklers rolle i blodsukkerets balance & regulering

Den tværstribede muskel er det største organ i kroppen, målt efter masse. Den fungerer også som regulering af vores blodsukker og er ansvarlig for 80% af blodsukkeroptagelsen efter et måltid. Tværstribet muskel er afgørende for metabolismen, både på grund af dens rolle i blodsukkerets optagelse og dens betydning for motion og generelt metaboliske sygdomme. I dette indlæg giver vi et overblik over vigtigheden af tværstribet muskel i metabolismen, hvor vi beskriver dens rolle i blodsukkeroptagelse og de sygdomme, der er forbundet med tværstribet muskelmetabolisk mangel og dysregulering. Vi fokuserer på tværstribet muskels rolle i insulinresistens og potentialet for tilgange som er  rettet mod tværstribet muskel for at bekæmpe insulinresistens og diabetes, samt andre metaboliske sygdomme som aldring og fedme. Især fremhæver vi mulighederne og faldgruberne ved jagten på motionsformer, som er tiltænkt at målrette de molekylære mekanismer, der ligger til grund for de gavnlige virkninger af motion på metaboliske sygdomme. 

Diabetes mellitus, omtalt som diabetes, er en række metaboliske lidelser, der forringer blodsukkerbalancen og forårsager vedvarende forhøjelse af blodsukkerniveauer. Denne forringede balance i blodsukkeret øger risikoen for blandt andet hjertesygdomme, slagtilfælde og neuropatier. De fleste tilfælde af diabetes opdeles i type 1 og type 2. 

Type 1-diabetes er en autoimmun lidelse, der fører til dysfunktion og undergang af de β-celler i bugspytkirtlen, som forhindrer dem i at producere insulin til kroppen. Manglen på insulin forhindrer optagelsen af blodsukkeret i de perifere væv, herunder fedtvæv og tværstribet muskulatur, hvilket resulterer i høje blodsukkerniveauer. 

Ved type 2-diabetes producerer de β-celler i bugspytkirtlen oprindeligt insulin, men de funktionsforstyrrende mekanismer i det perifere væv er resistente og kan ikke reagere på insulin, hvilket resulterer i vedvarende høje blodsukkerniveauer. De vedvarende høje blodsukkerniveauer fremkalder en fortsat efterspørgsel på insulin, som vil bidrage til at øge insulinproduktionen hos den enkelte. 

Andre former for diabetes inkluderer graviditetsdiabetes, som kan forekomme hos gravide kvinder uden historie om sygdom, og diabetes, der er sekundær til en anden medicinsk tilstand.

Insulinresistens, også kaldet prædiabetes, karakteriseres ved forhøjede fastende blodsukkerniveauer eller nedsat blodsukkertolerence. Prædiabetiske personer har en 50% chance for at udvikle Diabetis type 2, inden for 5 år efter diagnosen og har også en højere risiko for at udvikle andre metaboliske lidelser såsom, kardiovaskulære og metaboliske komplikationer, neuropati og sarcopeni, som igen vil gøre det mere vanskeligt at opbygge muskelvæv og dermed ændre på tilstanden. 

Tværstribet muskulatur er afgørende for blodsukkerets optagelse og er ansvarlig for over 80% af blodsukker optagelsen. Insulinresistens skyldes desensibilisering af musklerne over for det insulin, der frigives af bugspytkirtlen for at fremme blodsukkerets optagelse, hvilket fører til forhøjede blodsukkerniveauer. Som det primære sted for insulin stimuleret blodsukkeroptagelse, betragtes tværstribet muskel også som den primære drivkraft bag hele kroppens insulinresistens. Når den primære defekt er i tværstribet muskel, er det tilstrækkeligt at afhjælpe insulinresistensen i musklen alene for at genoprette blodsukker balancen i hele kroppen. Selvom insulinresistens i tværstribet muskel er reversibel, og muligt at ændre, er diabetis type 1 svigt ikke.

Insulinresistens forstyrrer både mængden af blodsukker og blodsukkerets optagelse i tværstribet muskulatur. Under normale forhold øges blodsukkerets optagelse i muskler lineært efter endt måltid. Imidlertid er der med insulinresistens en forsinkelse i insulinhandlinge og dermed blodsukkeroptagelsen, hvilket medfører en mindsket samlet blodsukkeroptagelse af tværstribet muskulatur. 

Myokiners virkning
Igennem myokiner, kan tværstribet muskel fungere som et endokrint organ. Myokiner formidler og kommunikere med organer, herunder knogler, hjerne og fedtvæv. Over 600 forskellige peptider er blevet identificeret til at blive produceret og udskilt af tværstribet muskulatur, og arbejdet er i gang med at karakterisere det komplette secretomer fra muskler. Nyere studier har vist, at motion eller sammentrækning af tværstribet muskulatur kan fremme udskillelsen af nye, tidligere uidentificerede myokiner, som har et antiinflammatorisk potentiale. 

Mekanismer for optagelse af blodsukker (GLUT'er)
Flere blodsukkertransportører muliggør blodsukkerets bevægelse over cellemembranen. Disse aktører af proteiner er integreret i cellemembranerne og er altafgørende for transporten af blodsukkeret og dens vej ind til muskelen. I tværstribet muskulatur er der tre GLUT'er, der er ansvarlige for at regulere sukkeroptagelse. 
GLUT4 er her interessant og er bedst kendt som den insulinregulerende blodsukkerregulator.

Motions stimuleret GLUT4 og blodsukker optagelse
Når musklen kontraherer, stimuleres GLUT4 tranportører i cellemembranen for at lette optagelsen af blodsukkeret ind til musklen og hermed øge optagelsen. Motionens varighed og intensitet bestemmer mængden af blodsukkeroptaget i tværstribet muskulatur. Øget intensitet og tid fører til øget blodsukkeroptagelse. Motion øger blodgennemstrømningen, hvilket yderligere øger muliggørelsen af blodsukkerets optagelse fra blodet til den tværstribet muskulatur.
Motion er en hermed en vigtig regulator for blodsukkeroptagelse og forbrændingen og betragtes som en golden standard til insulinresistens. Dette skyldes, at motions stimuleret blodsukkeroptagelse opretholdes, selv under insulinresistens. Blodsukkeroptagelse kan yderligere forbedres ved at kombinere muskelkontraktion og sammen med insulinstimulering. 

At udnytte ethvert aspekt af de bidragende veje og gengive fordelene ved motion til terapeutiske og behandlingsmæssige formål, burde være first choice, når vi snakker om insulinresistens og forhøjet blodsukker.

Ref: 
Ahirwar AK, Jain A, Goswami B, Bhatnagar MK, Bhatacharjee J. Imbalance between protective (adiponectin) and prothrombotic (Plas- minogen Activator Inhibitor-1) adipokines in metabolic syndrome. Diabetes Metab Syndr 8: 152-155, 2014. 

Karla E. Merz1, and Debbie C. Thurmond. Role of Skeletal Muscle in Insulin Resistance and Glucose Uptake

Alessi DR, James SR, Downes CP, Holmes AB, Gaffney PR, Reese CB, Cohen P. Characterization of a 3-phosphoinositide-dependent protein kinase which phosphorylates and activates protein kinase Balpha. Curr Biol 7: 261-269, 1997.

American Diabetes Association. Standards of Medical Care in Diabetes—2011. Diabetes Care 34: S11-S61, 2011.