21 ژانویه 2025- فعالیت بدنی نه تنها برای تناسب اندام بلکه برای سلامت کلی نیز مهم است. این موضوع توسط یک مطالعه ی جدید تأیید شده است که PanK4 را به عنوان یک تنظیم کننده کلیدی متابولیسم انرژی در ماهیچه های اسکلتی شناسایی کرده است که جذب گلوکز و اکسیداسیون اسیدهای چرب را تنظیم می کند و با تمرینات بدنی فعال می شود.

این مطالعه نشان داد که PanK4 می تواند یک رویکرد امیدوارکننده برای درمان اختلالات متابولیک مانند دیابت نوع 2 باشد. این یافته ها در مجله Nature Communications منتشر شده اند.

ماهیچه‌های اسکلتی 30 تا 40 درصد وزن بدن را تشکیل می‌ دهند و برای حفظ متابولیسم گلوکز و چربی سالم حیاتی هستند. اختلال در ظرفیت عضله اسکلتی برای استفاده یا ذخیره ی موثر گلوکز می تواند هموستاز کلی گلوکز را مختل کند و به طور بالقوه منجر به مقاومت به انسولین شود که یک عامل خطر اصلی برای دیابت نوع 2 است. با این وجود، تنها چند گزینه درمانی وجود دارد که عضلات را برای درمان اختلالات متابولیک هدف قرار می دهد.

مطالعات بر روی انسان و موش

فعالیت بدنی باعث افزایش جذب گلوکز در عضلات و افزایش انعطاف پذیری متابولیک می شود. بنابراین، روشی موثر برای بهبود متابولیسم گلوکز، به ویژه در مقاومت به انسولین و دیابت نوع 2 است. با این حال، مکانیسم‌های مولکولی اساسی آن تا حد زیادی ناشناخته هستند.

این مکانیسم ها کانون تحقیقات یک تیم تحقیقاتی بین المللی گسترده، از جمله دانشمندان مرکز آلمانی تحقیقات دیابت (DZD)، با هماهنگی پروفسور ماکسیمیلیان کلاینرت، رئیس بخش فیزیولوژی مولکولی ورزش و تغذیه درموسسه تحقیقات تغذیه آلمان(DIfE) بود.

با استفاده از روش‌های طیف ‌سنجی جرمی مدرن، این تیم با موفقیت پروتئین‌هایی را شناسایی کردند که در ماهیچه‌های انسان و حیوان پس از تمرین بدنی، فسفریله می‌شوند. یکی از این پروتئین ها پانتوتنات کیناز 4 (PanK4) است.

برای روشن کردن نقش PanK4 در تنظیم متابولیسم انرژی در ماهیچه‌های اسکلتی، پرفسور کلاینرت و تیمش از مدل‌های ژنتیکی مختلف موش (سرکوب و بیان بیش از حد PanK4) برای انجام تحقیقات فیزیولوژیکی جامع استفاده کردند. این مطالعات شامل آزمایش‌های دویدن روی تردمیل و تست‌های تحمل گلوکز برای ارزیابی عملکرد متابولیک بود.

علاوه بر این، محققان نمونه‌های بافت عضلانی انسان را که پس از ورزش به دست آمده بود، تجزیه و تحلیل کردند، آنالیزهای متابولیکی انجام دادند و از تکنیک‌های بیولوژیکی مولکولی پیشرفته مانند تعیین توالی RNA و آنالیز پروتئین استفاده کردند.

موش های فاقد PanK4 دچار اختلال متابولیک شدند

محققان مشاهده کردند که فقدان عمومی PanK4 در موش منجر به کاهش رشد و کاهش توده عضلانی اسکلتی از میان اثرات دیگر شد. علاوه بر این، در حیواناتی که دچار کمبود PanK4 مخصوصاً در عضلات بودند، محتوای چربی افزایش یافته و اکسیداسیون اسید چرب در بافت عضلانی آنها مختل شد.

تجزیه و تحلیل متابولومیک نشان داد که PanK4 نقش مهمی در تنظیم سطوح استیل-کوآنزیمA  در عضلات اسکلتی ایفا می کند. عدم وجود PanK4 منجر به افزایش قابل توجه استیل- CoAشد که منجر به اختلال در تنظیم اکسیداسیون اسیدهای چرب و متابولیسم گلوکز شد. در طول مطالعات تمرینی با موش هایی که به طور خاص فاقد PanK4 در عضلات خود بودند، این امر با کاهش جذب گلوکز در طی تحریک انسولین و انقباض عضلانی آشکار شد.

در مقابل، موش‌های با بیان بیش از حدPanK4 ، بهبود قابل‌توجهی را در جذب گلوکز در عضلات و کاهش سطح استیل کوآنزیم Aنشان دادند که بر اهمیت PanK4 به عنوان تنظیم ‌کننده متابولیسم گلوکز تأکید می ‌کند. این نتایج نشان می دهد که PanK4 نقش کلیدی در حفظ انعطاف پذیری متابولیک، به ویژه از نظر استفاده همزمان از اسیدهای چرب و گلوکز به عنوان منابع انرژی ایفا می کند.

رویکردهای درمانی جدید

شناسایی PanK4 به عنوان یک تنظیم کننده کلیدی متابولیسم عضلانی، یک راه جدید امیدوارکننده برای مداخلات درمانی ارائه می دهد. به گفته ی پرفسور کلاینرت، "اهمیت PanK4 در متابولیسم، آن را در کنار بازیگران اصلی مانند mTOR،AMPK  و Akt قرار می دهد. تعدیل هدفمند PanK4 به طور بالقوه می تواند سلامت متابولیک را بهبود بخشد و از کنترل قند خون حمایت کند، و آن را به یک هدف امیدوارکننده برای درمان هایی با هدف درمان اختلالات متابولیک مانند دیابت نوع 2 تبدیل کند".

علاوه بر این، یافته ها مبنی بر اینکه PanK4 با فعالیت بدنی فعال می شود و متابولیسم انرژی در عضلات را افزایش می دهد، اهمیت ورزش منظم را برای سلامت کلی آشکار می کند. پرفسور کلاینرت تأکید کرد که «فعالیت بدنی منظم نه تنها تناسب اندام را افزایش می دهد، بلکه تأثیرات عمیقی بر متابولیسم دارد که می تواند به عنوان یک عامل انگیزشی برای اتخاذ یک سبک زندگی فعال عمل کند».

پرفسور کلاینرت و تیمش قصد دارند تحقیقات بیشتری را برای درک مکانیسم های دقیقی که فسفوریلاسیون PanK4 توسط ورزش یا انسولین فعالیت آن را تعدیل می کند، انجام دهند. به طور خاص، هدف آنها توضیح این موضوع است که چگونه این رویداد فسفوریلاسیون بر تنظیم سطوح استیل-CoA  و انعطاف پذیری متابولیک در عضلات اسکلتی تأثیر می گذارد. علاوه بر این، نقش PanK4 در سایر بافت‌ها، از جمله هیپوتالاموس، و تأثیر آن بر هموستازی انرژی سیستمیک با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2025-01-pank4-aid-metabolic-disorders.html